Die Käfer lernen dazu...

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1 Die Käfer lernen dazu... ZIEL: Wissen, dass alles, was die Käfer ausführen können, im Quelltext notiert ist. Vorhandene Quelltexte ergänzen und erweitern können. AB 2 Öffne das Szenario 2_Erstling aus deinem Arbeitsverzeichnis. Setze einen Erstling vor die drei Kleeblätter. Du kannst ihn nun dazu bringen die drei Kleeblätter in der Reihe aufzuheben, indem du ihm umständlich nacheinander sechs Anweisungen gibst: dreimal die Abfolge: hebeauf();. Wir werden ihm beibringen, dass er auch den Befehl sammle3blaetter() versteht. Dazu werden wir diese Folge von Anweisungen schriftlich formulieren und dem Käfer damit eine neue Fähigkeit erklären, eben drei Kleeblätter aufzusammeln, die hintereinander liegen. Dies nennt man programmieren. Dazu musst du notieren, was der Käfer in welcher Reihenfolge tun soll, und zwar mit Befehlen, die er kennt. Quelltext: (vgl. Kopie) Wo steht geschrieben, was ein Erstling (oder sonst ein Objekt) macht, wenn er von dir einen Auftrag erhält? Doppelklicke mit der linken Maustaste die Klasse Erstling. Du findest sie als orangefarbenes Rechtecksymbol unterhalb der Klasse BabyKara. Es öffnet sich ein Editor, der dir den Quelltext anzeigt. Dort kannst du einem Erstlings-Käfer neue Fähigkeiten erklären. Das machst du, indem du beschreibst, wie die neuen Befehle heißen und wie der Käfer sie schrittweise ausführen soll. Aufgaben: 1. Welche Befehle bietet dir ein Erstling in seinem Kontextmenü direkt an? Wo findest du diese Befehle im Quelltext. 2. Setze einen BabyKara-Käfer auf die Wiese. Steuere ihn durch einzelne Befehle so, dass er eine Runde dreht wie im Bild. Welche Befehle hast du ihm dazu gegeben? 3. Öffne den Quelltext der Klasse Erstling. (vergleiche Rückseite) Ergänze die Anweisungen in dreherunde(), damit es eine vollständige Runde wird. Übersetze (Schaltfläche Alle übersetzen bzw. Compile all) und erprobe es. 4. Schreibe die Anweisungen für dreheum() 5. Bringe den Erstlingskäfern bei, drei Blätter aufzusammeln, die direkt hintereinander liegen. Nenne diese Fähigkeit: sammle3blaetter(). Er muss dazu diese Abfolge von Anweisungen ausführen. Dafür ist im Quelltext schon einiges vorbereitet. Ergänze diese Zeilen für sammle3blaetter() an der passenden Stelle. hebeauf(); hebeauf(); hebeauf(); FB-Gruppe RP Karlsruhe 1/6 ITG/Informatik 2009/10

2 Der Quelltext von Erstling: Quelltext und Erläuterungen import greenfoot.*; // Kommentare dazu Wir benutzen vieles, was durch Greenfoot zur Verfügung gestellt wird. /** Klasse: Erstling thh * Ein Anfangskäfer, der nicht viel kann. */ public class Erstling extends BabyKara { /** Der Käfer dreht sich um 180. */ public void dreheum() { // welche Befehle braucht // der Kaefer dazu? } // Ende von dreheum() Blau werden erläuternde Kommentare zu unserem Programm gezeigt. Der Rahmen jedes Programmes: public class <NAME> Zwischen dem Klammerpaar { } steht das ganze Programm. Erkennst du im Quelltext links, warum solch ein Käfer beim Befehl dreheum() noch nichts tut? A.: // einzeilige Kommentare erscheinen grau /** Der Käfer macht erste Gehversuche. * Er... */ public void dreherunde() { linksum(); linksum(); linksum(); } } Hier wird im Detail beschrieben, was der Käfer beim Befehl dreherunde() macht. Erinnerst du dich daran? Hier steht: Gehe eine Kachel vor; drehe dich danach um 90 nach links; gehe danach wieder vor und drehe dich wieder um 90 ; mache anschließend beides ein 3. Mal. Nach jedem Befehl an den Käfer steht ein Semikolon als Zeichen, dass die Anweisung zu Ende ist. Siehst du die drei { } Block-Klammerpaare im Quelltext? In der obigen Beschreibung von dreherunde() siehst du, warum jeder Erstling noch keine ganze Runde dreht, wenn er den Auftrag dreherunde() erhält. In der Beschreibung (dem Quelltext), wie denn dreherunde() funktioniert, fehlt dazu der vierte Schritt: Er muss nochmal sowie linksum(); ausführen. Ergänze dies nach den bisherigen sechs Anweisungen und vor der schließenden, geschweiften Blockklammer } der Beschreibung von dreherunde(). Danach schließt du den Quelltext. Dabei wird er automatisch gespeichert und enthält jetzt deine Veränderungen. Drücke den Knopf Alle übersetzen bzw. Compile all. Nun kann jeder Erstling eine richtige Runde drehen. FB-Gruppe RP Karlsruhe 2/6 ITG/Informatik 2009/10

3 Aufgaben: 6. rechtsum(): Leider können die Erstlings-Käfer sich zwar auf Befehl nach links drehen, noch nicht aber nach rechts. Sorge dafür, dass die Erstlingskäfer auch den Befehl rechtsum() verstehen und ausführen können. Erstelle den Quelltext, indem du dich an den vorhandenen Methoden wie dreherunde() orientierst. Überlege dir, wie du einen Käfer mit den bisherigen Befehlen dazu bewegen kannst, dass er sich am Ende nach rechts gedreht hat. 7. Haken schlagen: Sorge dafür dass die Erstlings-Käfer auch Haken schlagen können. Damit können sie einen frei stehenden Baum umlaufen. Wie nennst du diese Fähigkeit eines Erstlings- Käfers? Das wird auch der Name der Methode, die du im Quelltext beschreibst. Um einen Haken zu schlagen, müssen die Erstlings-Käfer, wenn sie genau vor dem Baum beginnen, sich z.b. nach links drehen, einen Schritt vor gehen, nach... Das kriegst du selbst raus. Alle Erstlings-Käfer kennen von Aufgabe 6 schon den Befehl rechtsum(). Sie können ihn also benutzen. Erprobe deine neue Methode. 8. Vier sammeln: Bringe den Erstlingskäfern bei, zusätzlich eine Reihe von vier Blättern aufzusammeln. 9. Die Erstlingskäfer lernen immer mehr dazu...: Welche der folgenden Anweisungen kennen unsere Erstlings-Käfer? a) Streiche diejenigen durch, die ein Erstlings-Käfer noch nicht kennt. b) Genau zwei Namen sind unzulässig. Welche vermutest du? Warum? linksum(); vor(); zurueck(); viervor(); legeab(); legespur(); linksum(); links um(); hebeauf(); rechtsum(); dreheum(); lege3ab(); sammle3blaetter(); schiebebaum(); zickzack(); 1Vor(); c) Bringe deinen Erstlingskäfern eine der Anweisungen bei, die sie noch nicht kennen. Oder noch besser: Überlege dir selbst eine neue Fähigkeit, die du deinen Erstlingskäfern beibringst, indem du die passende Methode in den Quelltext der Klasse Erstling schreibst. FB-Gruppe RP Karlsruhe 3/6 ITG/Informatik 2009/10

4 Hinweise für Lehrer: Anfangs Demonstration in der Klasse; Schüler NICHT am eigenen PC; evtl. Klassenraum mit Beamer und nicht Computerraum!! Szenario 2_Erstling laden lassen; einen Erstling in die Wiese setzen lassen. Er soll Runde drehen: Befehle dazu nennen lassen: (Aufgabe 1.) dreherunde() ausführen lassen (= Wdh. des Befehlsaufrufs am Objekt) einen weiteren Erstling erzeugen lassen; ebenfalls dreherunde() aufrufen. Zentrale Frage: wir wollen dies ändern. Wo steht geschrieben, dass er es nicht vollständig macht? Quelltext öffnen lassen; erläutern; KOPIE des Quelltextauszuges in Schülerhand: Rückseite AB2 Neben dem Quelltext im Editor (Großschrift; 16pt oder 18pt!) auch das AB der Schüler aber hier mit den farbigen Blöcken zeigen Quelltext ändern; schließen; Schüler schreiben in den Quelltext per Hand!! Schraffur des Klassensymbols erläutern; compilieren; erproben; Schüler erläutern auch, wo und was für dreheum() geschrieben werden muss! ca min; zu AB 2 ab jetzt und in der nächsten Stunde: Einzelarbeit der Schüler am PC mit AB; Auftrag an Schüler: AB2 bearbeiten; lesen; Aufgaben 1-5; die Schüler fragen teilweise schon nach weiteren Aufgaben; allerdings sind die Texte noch nicht gut formatiert! 2. U'Std: Aufgaben 6-8; Lesen Compilerfehler Abschluss (15 min) Vorführen von Lösungen zu Aufgaben 5-8; gemeinsame Besprechung zu Aufgabe 9 Das geht schneller! Man kann eventuell schon in der Stunde mit den Befehlen Karas (AB3) beginnen und Kara spielen lassen. Aber viele Schüler entwerfen tolle eigene Methoden für die Käfer wie zurueck(), umrunden(), parcours(),... und das verdient Zeit!!! FB-Gruppe RP Karlsruhe 4/6 ITG/Informatik 2009/10

5 Ergänzungen zu AB2 Einschub: Übersetzungsfehler Anfangs gibt es öfter Fehler, weil ein Strichpunkt fehlt, eine schließende Klammer fehlt, oder sonst eine Kleinigkeit der Grammatik nicht beachtet ist... Und der Compiler, der den von uns geschriebenen Text in Maschinensprache übersetzt, ist pedantisch genau! Lies die Fehlerangaben unten im Meldungsfenster des Editors durch und frage ggf. nach. Im Bild rechts wird vom Compiler gemeldet, dass ein Semikolon fehlt. Eine Zeile ist gelb hervorgehoben. Dort beginnst du mit der Fehlersuche. Nach jeder Anweisung wie linksum(); hebeauf(); muss ein Semikolon stehen. Das war hinter einsvor() vergessen worden. Zwei weitere nicht untypische Übersetzungsfehler: Links wurde ein unbekannter Befehl benutzt. die Anweisung: einsvor() ist unbekannt, weil das v klein geschrieben ist!! Daher die Fehlermeldung: unbekanntes Symbol für eine Methode. Im Bild rechts wurde eine schließende Klammer in Zeile 14 vergessen. Daher lautet die Fehlermeldung für die Zeile 20: 'Hier beginnt etwas, wo es nicht beginnen darf.' Eben weil die vorherige Beschreibung der Methode dreheum() nicht korrekt beendet wurde. Der Fehler liegt schon vor der gelb markierten Zeile! Das kommt öfter vor. FB-Gruppe RP Karlsruhe 5/6 ITG/Informatik 2009/10

6 Ergänzungen zu AB2 Compiler, Java, Maschinensprache Jedes Programm wird vom Prozessor ausgeführt. Der Prozessor kennt nur seine eigene Maschinensprache. Daher muss jeder Quelltext in Maschinensprache übersetzt werden. Das erledigt der Compiler (das Übersetzungsprogramm). Es gibt Compiler, die aus dem Quelltext direkt die Maschinensprache eines Prozessors erzeugen oder wie unter Java aus dem (lesbaren) Quelltext einen sog. "Bytecode", der dann in einem zweiten Schritt in Maschinensprache des Prozessors übersetzt wird. Der zweite Schritt wird durch die virtuelle Java Maschine ausgeführt. Sie ist ein Programm, das den Bytecode interpretieren kann (ein Interpreter, vergleichbar mit einem Simultandolmetscher). Der Vorteil dieses Bytecodes ist, dass er unabhängig vom speziellen Prozessor ist. Er ist noch keine Maschinensprache, sondern wird mit der für jedes Betriebssystem verfügbaren virtuellen Java Maschine (jvm) in Maschinensprache umgesetzt. Daher kann man z.b. JAVA Programme unter LINUX entwickeln und unter Windows ablaufen lassen. Man befreit sich so von der engen Bindung an ein spezielles Betriebssystem. FB-Gruppe RP Karlsruhe 6/6 ITG/Informatik 2009/10

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