Programmieren. Hexenwerk oder Zauberspuk? Kinderuniversität Mittwoch, 16. März 2016 Kinder-Akademie Fulda & Hochschule Fulda

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1 Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? Kinderuniversität Mittwoch, 16. März 2016 Kinder-Akademie Fulda & Hochschule Fulda Peter Klingebiel, HS Fulda, DVZ

2 Zur Vorlesung Wer bin ich? Peter Klingebiel Dipl.-Ing. Maschinenbau Leiter DVZ der Hochschule Fulda Vorlesungen Informatik und Elektrotechnik Was wollen wir heute machen? Wie funktionieren Computer? Was sind Programme? Grundlagen der Programmierung Einfache Beispiele Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

3 Wie funktionieren Computer? (1) Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

4 Wie funktionieren Computer? (2) Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

5 Wie funktionieren Computer? (3) Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

6 Wie funktionieren Computer? (4) Computer? Mikroprozessoren (CPU) Ein- und Ausgabegeräte Speicher und und und Hardware ( Blech ) Computer funktionieren nur mit Programmen! Software Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

7 Was sind Programme? (1) Computer funktionieren nur mit Programmen / Software Programme beschreiben was ein Computer tun soll (Aufgabe, Problem) wie ein Computer seine Aufgabe erledigen soll Programme gibt es für allgemeine Aufgaben (z.b. Windows) spezielle Aufgaben (z.b. ein Spiel oder MS Word) Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

8 Was sind Programme? (2) Beispiel: Lego Bauanleitung Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

9 Was sind Programme? (3) Doppelkaffeetasse von Friedemann Weise (auf youtube) Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

10 Was sind Programme? (4) Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

11 Was sind Programme? (5) Ranga Yogeshvar sagt: Daten und Algorithmen sind die Sprache des 21. Jahrhunderts Programmieren ist die Sprache des 21. Jahrhunderts Jeder kann programmieren! Initiative Jeder kann programmieren Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

12 Was sind Programme? (6) Definition: Programmieren ist eine Tätigkeit, bei der versucht wird, durch systematischen Einsatz einer gegebenen Programmiersprache ein gestelltes Problem zu lösen. aus: H. Balzert, Lehrbuch Grundlagen der Informatik, 1999 Wikipedia: Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

13 Was sind Programme? (7) Definition: Algorithmen, die von einem automatischen Prozessor abgearbeitet werden, bezeichnet man als Programme. Ein Programm stellt die Realisierung eines Algorithmus dar. Im Gegensatz zu einem Algorithmus ist ein Programm konkreter und eingeschränkter. aus: Balzert, Lehrbuch... Wikipedia: Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

14 Was sind Programme? (8) Definition: Algorithmus (Plural: Algorithmen), Problemlösungsbeschreibung, die festlegt, wie ein Problem gelöst werden soll. aus: Balzert, Lehrbuch... Wikipedia: Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

15 Was sind Programme? (9) Entwicklung von Programmen: Aufgabe / Problem so genau wie möglich beschreiben Beispiel: Idee eines Computerspiels beschreiben Lösungsweg (Algorithmus) suchen und so genau wie möglich beschreiben Beispiel: Ablauf des Spiels genau beschreiben Programm entwickeln (programmieren) Beispiel: Computerspiel / Ablauf des Spiels in eine Programmiersprache umsetzen Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

16 Was sind Programme? (10) Einfaches Spiel: Hexe und Zauberer Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

17 Was sind Programme? (11) Programmiersprachen Programme werden in Programmiersprachen geschrieben / beschrieben Programmiersprachen verlangen fast immer eine exakte Beschreibung der Aufgabe und der Lösung der Aufgabe Programmiersprachen sind fast immer sehr pingelig und erfordern die genaueste Einhaltung der Syntax (Rechtschreibung) Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

18 Was sind Programme? (12) Spiel: Hexe und Zauberer ungefährer Spielablauf: Die Hexe (Witch) folgt dem Mauszeiger und bewegt sich über das Spielfeld prallt vom Spielfeldrand ab sagt alle Sekunde Fang mich doch! und schickt diese Nachricht an den Zauberer Der Zauberer (Wizard) rennt hinter der Hexe her sagt Ha! Hab Dich, wenn er die Hexe fängt / berührt und lacht dann hämisch Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

19 Was sind Programme? (13) Programmtext zum Spiel Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

20 Was sind Programme? (14) Beispiel: Programmiersprache C C-Programm wird als Text am Computer erstellt und übersetzt Beispielprogramm hallowelt.c: // hallowelt.c #include <stdio.h> int main() { printf( Hallo, Welt!\n ); return(0); } Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

21 Was sind Programme? (15) Programmiersprache Scratch Einfache intuitive Programmiersprache, um Kinder und Jugendliche die Grundkonzepte der Programmierung spielerisch zu lehren Entwickelt am MIT Media Lab unter Leitung von Prof. Mitchel Resnick MIT-Forschungsteam Lifelong Kindergarten Group Wikipedia: Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

22 Was sind Programme? (16) Besonderheiten von Scratch : Einfach und intuitiv zu bedienen Sehr niedrige Einstiegshürden Programme werden mit Bildchen und Symbolen spielerisch zusammen geklickt Wie spielen mit Legosteinen Scratch: Programmieren auf der Website im Browser! mblock: Download und Programmieren auf eigenem Computer! Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

23 Was sind Programme? (17) Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

24 Was sind Programme? (18) Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

25 Grundlagen der Programmierung (1) Programme werden aus unterschiedlichen Elementen zusammen gebaut Das einfachste Element ist die Anweisung Beispiele (in C) printf( Hallo, Welt!\n ); return(0); Beispiele (in Scratch) Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

26 Grundlagen der Programmierung (2) C-Programme starten mit main() Scratch-Programme (Skripte) starten bei bestimmten Ereignissen Beispiele Grüne Fahne Taste Nachricht Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

27 Grundlagen der Programmierung (3) C-Programme werden übersetzt und zu einem ausführbaren Programm montiert Scratch-Skripte werden durch Zusammenfügen der Symbole durch Bewegen mit der Maus zusammengebaut Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

28 Grundlagen der Programmierung (4) Beispiel: kinderuni-beispiel1 Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

29 Grundlagen der Programmierung (5) Die meisten Programme sind nicht so einfach gebaut. Fast immer ist eine Steuerung des Programmablaufs erforderlich Oft benötigt werden Bedingungen ( mach was, wenn ) Schleifen ( mach was, solange ) Variable / Daten ( merke dir ) Objekte ( bewege ) Nachrichten ( sage, dass ) Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

30 Grundlagen der Programmierung (6) Bedingungen: wenn / falls / falls sonst u.ä. falls das Licht an ist, dann schalte es aus wenn das Zimmer aufgeräumt ist, kannst du spielen, sonst räume weiter auf! Beispiel C: if(anzahl_runden == 10) { } Beispiele Scratch: Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

31 Grundlagen der Programmierung (7) Schleifen: solange bis / wiederhole u.ä. solange du die Hausarbeiten nicht fertig gemacht hast, kannst du nicht spielen gehen laufe zehn Runden um das Spielfeld Beispiel C: while(runden < 10) Beispiele Scratch: Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

32 Grundlagen der Programmierung (8) Variable: Daten, Gedächtnis, Operationen Tore beim Fußballspiel Runden beim Laufen Beispiel C: int tore = 0; tore = tore + 1; Beispiele Scratch: // Tor geschossen! Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

33 Grundlagen der Programmierung (9) Objekte und Nachrichten: Scratch hat als Grundelement der Programmierung Objekte werden über Skripte programmiert / gesteuert haben Eigenschaften, z.b. Kostüme kommunizieren miteinander, schicken und empfangen Nachrichten Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

34 Grundlagen der Programmierung (10) Beispiel: Cat und Panda, kinderuni-beispiel2 Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

35 Einfache Beispiele (1) Ampelsteuerung (Simulation) Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

36 Einfache Beispiele (2) Ampelsteuerung mit externer Ampel Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

37 Einfache Beispiele (3) Graph eines externen Potentiometers Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

38 Einfache Beispiele (4) Lichtsensor lesen und în Graph darstellen Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

39 Einfache Beispiele (5) Frühstücksroboter von Simone Giertz (auf youtube) Lippenstiftroboter von Simone Giertz (auf youtube) Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

40 Tschüss! Programmieren Hexenwerk oder Zauberspuk? - Peter Klingebiel 16. März

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