Hour of Code - eine Stunde programmieren

Transkript

1 Hour of Code - eine Stunde programmieren ZUR LEKTION: ERLÄUTERUNGEN AUF EINER SEITE LERNEN WIE EIN COMPUTER FUNKTIONIERT? In einer Stunde zum Thema Codieren sollen die SchülerInnen die Funktion eines Computers verstehen. Ein Computer führt eine Aneinanderreihung von kleinen Aufträgen (Codes) aus, welche zum grossen Ziel führen. Die Zusammenfassung der zum Ziel führenden Codes nennt man auch Algorithmen (mehr zum Vokabular: s.u.). Sobald sich ein einziger Fehler einschleicht, kann die Aufgabe nicht ausgeführt werden. Die SchülerInnen erfahren dabei, dass präzises Arbeiten beim Programmieren unerlässlich ist. Ausserdem werden Sie beim Zusammenfügen der Codes feststellen, wie viele einzelne aufeinander abgestimmte Schritte nötig sind, damit ein Auftrag ausgeführt werden kann. Genauso, wie auch der Computer viele einzelne Befehle braucht, bis er weiss, dass er das eben erstelle Arbeitsblatt ausdrucken soll. ZUR LEKTION Die Lektion basiert auf dem für Kinder und Jugendliche konzipierten Programmierprogramm Scratch ( Die SchülerInnen erhalten in der Lektion Grundinformationen zum Programmieren und können bereits innerhalb der Lektion die ersten Codes zusammenfügen. Die SchülerInnen können nach der Einheit entweder selbstständig oder durch Inputs der Lehrperson weiterarbeiten, was sich insbesondere im Bereich des Förderunterrichts anbietet. Ältere SchülerInnen können auch im Selbststudium mit dem von Thomas Büsser erstellten und nun überarbeiteten 2.0 Scratch-Tutorial ( arbeiten. Weitere Ideen zur Weiterführung finden Sie am Ende der Lektion oder auf der Linkliste. Für die fachliche Überhöhung der Lehrperson empfiehlt sich das Online-Video-Buch der FH Joanneum ( welches eine einfach zugängliche, kurze und gut strukturierte Übersicht bietet. MATERIALVORBEREITUNG: Puzzle (Kopiervorlage) ausdrucken und in Teile schneiden Scratch-Bausteine auf Papier ausdrucken und ausschneiden (KV) PC (1 PC/2er- oder 3er- Gruppe) Scratch-Aufbaukarten (Kopiervorlage) Scratch-Cards zum Üben (von B. Brandhofer auf ) VOKABULAR (THINKERSMITH.ORG) Algorithmus (algorithm): Codieren (coding): Fehlerbehebung (debugging): Funktion (function): Parameter (parameters): Eine Serie an Instruktionen, welche beschreiben, wie eine Aufgabe gelöst wird Handlungen in die symbolische Sprache transformieren Finden und Reparieren von Fehlern in einem Code Ein Stück Code, welches immer und immer wieder wiederholt werden kann Ein Extra an Information, welche in eine Funktion eingebaut werden kann, um sie anzupassen

2 Hour of Code - eine Stunde programmieren UNTERRICHTSEINHEIT MIT COMPUTER: UNTERSTUFE (2.BIS 3. KLASSE) Ziele Hauptziel: Die SchülerInnen bekommen einen Einblick in die Funktion eines Computers und somit im weitesten Sinne einen Eindruck vom Programmieren. Lernziele Die SchülerInnen können durch Ausprobieren erste Funktionen vom Scratch-Programm beschreiben. Die SchülerInnen können einem Objekt einzelne Funktionen zuordnen (objektorientiert). Die SchülerInnen können Codes nach Vorgaben zusammenstellen und dadurch die Funktion der einzelnen Scratch-Bausteine erklären. Material Puzzle (Kopiervorlage) ausdrucken und in Teile schneiden Scratch-Bausteine auf Papier ausdrucken und ausschneiden (Kopiervorlage) PC (1 PC/2er- oder 3er- Gruppe) Scratch-Aufbaukarten (Kopiervorlage) Scratch-Cards zum Üben ( von B. Brandhofer auf ) Allgemeine Informationen zum Verständnis der Lektion GA= Gruppenarbeit, PA= Partnerarbeit, EA= Einzelarbeit, GE= gemeinsames Erarbeiten Zeit: in Minuten In der Einzahl wird zur Vereinfachung die männliche Form Schüler verwendet. KV: Kopiervorlage graue Schrift: Lektionserweiternde Ideen

3 Zeit Vorgehen Form Ziel Material 5 Einstieg Computerpuzzleteile an die Kinder verteilen / im Kreis verteilen / Kopie für Kleingruppen Puzzle zusammensetzen Hauptthema bekannt geben: Lernen wie ein Computer denkt und erkennen, dass man ihm präzise Befehle erteilen muss Simulationen an einem Computer: Drucken, Kreis malen, Schrift wechseln, fett Wie weiss die Maschine, was sie tun muss? (einzelne, präzise Befehle geben um einen Auftrag auszuführen) GE Sensibilisierung für das Thema: Code eingeben => Befehl ausführen Puzzle PC (wenn möglich über Beamer) 5-10 Zielangabe Alle Funktionen des Computers gliedern sich in einzelne Befehle (Codes). Ziel ist es heute zu verstehen, wie ein Computer denkt/befehle verarbeitet. Warum heute? Diese Woche ist die Computer Science Education Week. Eine Woche, in der überall auf der Welt Schüler mit Codes in Berührung kommen sollen. Weshalb das so wichtig ist, zeigt der folgende Film (Englisch): Videos; 3 verschiedene Längen wählbar. Alle auf Englisch: Je nach Englischkennnissen die Filmlänge wählen Aufbau Damit ein Computer eine Aufgabe lösen kann, braucht er eine Menge an einzelnen, präzisen Anweisungen. Machen wir ein Beispiel: GE 10 Simulation mit Scratch der Katze: (Scratch wird an den linken Rand des A3-Blattes gelegt) Welche Befehle müssen Scratch gegeben werden : (erst mit eigenen Worten beschreiben, dann mit Scratch-Bausteinen (KV) legen auf Genauigkeit achten: Es müssen nicht nur Startbefehle gegeben werden, sondern Scratch muss auch wissen wie oft, wie lange, bis wann sie etwas ausführen soll.) 1. damit sie vorwärts geht (Start, ein Schritt vorwärts). 2. damit sie bis zum Blattrand geht (Start, ein Schritt wiederholen bis der Rand berührt wird). 3. damit sie bis zum Blattrand geht und sagt Ich bin angekommen (Start, ein Schritt wiederholen bis der Rand berührt wird, wenn der Rand berührt wird. ). Bewusstsein für einzelne Befehle entwickeln Bild: Scratch die Katze (KV) A3-Blatt Scratch Bausteine (KV) 5 Genau die Befehle, die gelegt wurden, werden in einem nächsten Schritt ins Scratch-Programm am Computer eingegeben ( Bild auf Beamer projizieren) und getestet. Parallel dazu werden immer nochmals die Papier-Scratch-Bausteine zusammengefügt. Scratch kennenlernen PC, wenn möglich über Beamer

4 15 Hauptteil Erste Instruktionen am Scratch-Programm: Die wichtigsten Funktionen im Programm werden erklärt: die verschiedenen Felder und ihre Funktionen, der grüne Startknopf, wie man wieder von vorne beginnt: Datei: neu, Bedeutung der Farben, Bausteine in die Benutzerfläche ziehen, Bausteine zusammensetzen PA/GA /GE Erste Instruktionen im Scratch Computer (wenn möglich über Beamer) Die SchülerInnen setzen diese drei Aufträge in 2er/3er-Gruppen am Computer um. Die Lehrperson leitet die Gruppen über die projizierte Bildschirmansicht an. Gemeinsam werden die ersten zwei Aufgaben gelöst. Die dritte Aufgabe versucht jede Gruppe selbstständig zu lösen. ( Hilfestellung: vorher zusammengestellte Lösung liegt auf) Einführung mit Anleitung in der Gruppe ausführen 10 Die Gruppen lösen nun die Scratch-Aufbaukarten 1-6 selbstständig der Reihe nach. Die Lehrperson unterstützt. PA/GA selbstständiger Aufbau mit Scratch-Cards Scratch-Aufbaukarten (KV)/ 1 Satz pro Gruppe Zusatzarbeit: Scratch-Karten für erweiterte Anforderungen lösen (von B. Brandhofer auf ). Scratch-Karten: Weitere Ideen für die Weiterarbeit mit Scratch im Unterricht oder als Förderprogramm: Zeitgefäss um Scratch-Programm selbstständig zu erkunden. Darauf findet ein Austausch statt, indem die SchülerInnen im Plenum erzählen, was sie entdeckt haben. Die neuen Erkenntnisse werden gleich am projizierten Bild veranschaulicht. Scratch-Karten für erweiterte Anforderungen ( Stück für Stück werden weitere Funktionen durch die LP eingeführt Austausch über neue Erkenntnisse Selbstständige Weiterarbeit mit dem Tutorial zu Scratch 2.0 (schwierig) ( Entwicklung von einem eigenen Projekte und Vorstellung im Klassenverband Weitere Inputs auf der Linkliste

5 5 Ende Die PC-Maus wird von einem Schüler zum anderen weitergegeben. Die SchülerInnen nehmen Stellung zu den von der Lehrperson ausgewählten Fragen. Was habe ich neues gelernt? Was habe ich selber entdeckt? GE Reflexion PC-Maus Was möchte ich noch lernen/ woran noch weiterarbeiten? Was hat mich fasziniert? Weiterführende Ideen: Computer Science unplugged: das Binärsystem (Linkliste) Weitere Programmier-Webseiten (Linkliste)

6 Lektionsmaterial Computer Puzzle 20 Teile KV (Bild hergestellt mit :

7 Computer Puzzle 15 Teile

8 Computer Puzzle 12 Teile

9 Scratch die Katze KV (Kopie aus dem Scratch-Programm)

10 Scratch-Bausteine KV ( idealerweise so ausschneiden, dass der graue Hintergrund nicht zu sehen ist und die Bausteine wie Puzzleteile zusammengesetzt werden können)

11 komplette Lösung für den Endbefehl

12 Scratch-Aufbaukarten

13 Aquarium 6 Der Fisch soll sich fortlaufend in einem gewissen Tempo vorwärts bewegen bis er den Rand berührt. Wenn er die Wand berührt hat, soll er von der Wand abprallen und dann alle wieder von vorne starten fortlaufend fortführen. Ein Aquarium soll her. Doch mit wie vielen Fischen? Das entscheidest du. Tipps: Wähle bei der Rubrik Kostüm einen Fisch aus. Ändere die Bühne (Hintergrund). Der Fisch oder die Fische sollen am Rand wenden und weiterschwimmen. Nun lass deinen Fisch oder deine Fische schwimmen. Weiterführende Aufgaben Kannst du dem Aquarium noch weitere Fische beifügen? Schaffst du es, dass die Fische die Kostüme wechseln? Kannst du es einrichten, dass einige Fische blubb sagen? Kannst du Hintergrundtöne/-musik einfügen? Hast du weitere Ideen? Probiere aus.

14 Erste Schritte mit Scratch 1 Bewegung Gib deiner Figur einen Namen. Zum Beispiel Objekt1, Hans. Deine Figur wird sich erst bewegen, wenn du ein Startzeichen gibst. Alle Blöcke mit einem wellenförmigen Rand lösen einen neuen Start aus Startet das Programm, wenn du die grüne Fahne anklickst. Startet das Programm, wenn du eine bestimmte Taste wählst zum Starten. Startet das Programm sobald du die Figur oder das Objekt anklickst. Probiere die verschiedenen Startmöglichkeiten aus und lasse Scratch die Katze: kleine Schritte gehen mit: Scratch möchte sich in der freien Bahn bewegen. Lass Scratch in verschiedene Richtungen gehen. grosse Schritte gehen mit: immer weiter gehen mit: Tipps: Setze einen Startblock (orange). Wähle unterschiedliche Bewegungsblöcke (blau). Kannst du Scratch in eine Umgebung setzen? am Rand abprallen: in einer gewissen Zeit zu einem gewissen Punkt gleiten

15 Erste Schritte mit Scratch 2 Klang Wähle im Skript einen orangen Startblock. Nun kannst du bei Klänge Klänge auswählen, die Scratch können soll. Du kannst neue Klänge selber aufnehmen oder sie importieren. Wenn du auf importieren klickst, kannst du aus einer Liste an Klängen auswählen. Du kannst einen oder auch mehrere auswählen. Im Skript: Setze an den Startblock einen pinken Klangblock an. Du kannst im Klangblock nun einen der Klänge anwählen, die du vorher importiert hast oder aufgenommen hast. Damit der Klang wiederholt wird, wähle einen orangen Wiederholungs-Block. Du kannst nun noch weitere Klänge einbauen. Scratch möchte trommeln. Lass zu Scratchs erscheinen Trommelwirbel erklingen. Gestalte selber, oder baue nach dieser Vorlage: Tipps: Setze einen Startblock (orange). Die Musik findest du bei den pinken Feldern. Wähle einen passenden Klang bei Klänge aus. Kannst du Scratch zur Musik bewegen/gehen lassen?

16 Erste Schritte mit Scratch 3 Aussehen Wähle im Skript einen orangen Startblock. Du kannst Scratch beim Aussehen Dinge sagen und denken lassen. Nun kannst du bei Kostüme für Scratch ein oder mehrere Kostüme auswählen. Du kannst ein bestehendes Kostüm bearbeiten: Zum Beispiel Scratch einen Hut aufsetzen. Oder du kannst ein neues Kostüm (Kostüm 2) selber malen, fotografieren oder importieren. Wähle dazu: Scratch möchte sein Aussehen ändern. Lass Scratch sagen, was sie sein möchte und verwandle sie. Tipps: Setze einen Startblock (orange). Die Aussehen-Blöcke und die Sprechblöcke findest du im violetten Bereich. Wähle einen passenden Klang bei Klänge aus. Kannst du Scratch zur Musik bewegen/gehen lassen? Kostüm importieren: Du kannst aus vielen verschiedenen Motiven auswählen. Verändere die Grösse: Setze das Ganze nun zusammen: Kannst du noch Bewegung, Klang oder weitere Kostüme einbauen?

17 Erste Schritte mit Scratch 4 Steuerung Wähle ein neues Objekt: Kostüme Tiere Ente Nun hast du zwei Objekte: Scratch und Ente Jedes Objekt hat nun (wenn du draufklickst) sein eigenes Skript. Scratch soll von Anfang an dabei sein, deshalb: Skript Scratch: Die Ente soll am Anfang nicht zu sehen sein: Skript Ente: Wenn nun, nachdem Scratch das gesagt hat, etwas mit den anderen Objekten (Ente) passieren soll, muss ein Befehl gesendet werden: Neu: dem Befehl einen Namen geben Ente taucht auf : Scratch wünscht sich sehnlichst ihren Freund, die Ente herbei. Sie möchte die Ente fragen, ob sie zum Schwimmen kommt. Tipps: Setze einen Startblock (orange). Wähle ein neues Objekt. Nun hat jedes Objekt sein eigenes Skript, seine eigenen Kostüme und die eigenen Klänge. Sage den Objekten, wann sie auftauchen oder verschwinden sollen. Nun soll die Ente den gesendeten Befehl empfangen und dann auftauchen. Skript Ente: Wie könnte die Geschichte weitergehen? Denke daran: Du musst nun immer in zwei verschiedenen Skripten schreiben, denn du hast nun zwei Objekte (Scratch und Ente).

18 Erste Schritte mit Scratch 5 Fühlen und Operatoren Erstelle zwei Objekte Es geht nun darum im Skript der Katze zu sagen, dass sie stoppen soll, wenn sie die Ente berührt. und mache sie gleich gross. Im Skript der Ente müssen wir festhalten, dass sie stoppen soll, wenn die Katze sie fängt. Der Ente wird zudem auch gesagt, dass sie gehen soll. Immer, wenn sie den Rand berührt soll sie abprallen und weiterrennen, bis Scratch sie berührt. Bilde die beiden Skripte nach. Vielleicht kannst du sie noch weiterentwickeln? Auf der Klang-Karte hast du diese Funktion bereits einmal eingesetzt. Scratch möchte mit der Ente Fangen spielen. Wenn er sie gefangen hat freut er sich und ruft Hurra ich habe dich gefangen. Spielt die Ente auch fair? Skript: Scratch Skript: Ente Tipps: Setze einen Startblock (orange) Wähle ein neues Objekt. Nun hat jedes Objekt sein eigenes Skript, seine eigenen Kostüme und die eigenen Klänge. Du sollst in beiden Skripten festhalten was passiert, wenn sich die Objekte berühren

19 Allgemeine Informationen Bühne verändern Objekte bearbeiten Datei: Neu Scratch-Bausteine herumschieben Bühne verändern Klicke auf das Feld Bühne. Du kannst nun bereits gespeicherte Bühnenbilder importieren, selber ein Bühnenbild malen oder ein Foto aufnehmen. Objekte Rechtsklick mit der Maus auf das Objekt: Nun kannst du folgende Befehle anwählen Datei Klick auf Datei. Datei: Neu: öffnet ein neues Projekt. Du kannst von vorne anfangen. Achtung das alte geht verloren, wenn es nicht gespeichert wurde. Scratch-Bausteine Du kannst die Bausteine mit der Maus ins Skript ziehen. Wenn du sie nicht mehr brauchst ziehe sie einfach wieder ins Bausteinlager rüber.

20 Allgemeine Informationen Arbeiten mit x- und y-werten Einige Bausteine beinhalten Informationen zu x und y. Im Feld kann gesehen werden wo sich Scratch dann in etwa befinden wird. Jetzt ist zum Beispiel seine Position: X= -386 Y= 70 Mit x und y kannst du Scratch zu einem bestimmten Punkt hin gehen lassen. Du kannst sie vorher mit der Maus an den gewünschten Ort platzieren und dann unten die x- und y-werte ablesen.