Programmiere dein eigenes Spiel

Transkript

1 Programmiere dein eigenes Spiel Von TryEngineering - Im Mittelpunkt dieser Lektion In dieser Lektion geht es darum, wie Softwareingenieure Computerspiele und andere Softwareprogramme entwickeln. In Teamarbeit entwickeln die Schüler und Schülerinnen mit kostenlos und in mehreren Sprachen erhältlicher Software ein einfaches Computerprogramm. Die Teams beurteilen die von den anderen Teams entwickelten Spiele und tragen der Klasse ihre Erkenntnisse vor. Zusammenfassung dieser Lektion Im Rahmen der Aktivität Programmiere dein eigenes Spiel befassen sich die Schüler und Schülerinnen mit der Arbeit von Softwareingenieuren; den Schülerteams wird die Möglichkeit geboten, mithilfe eines kostenlosen und einfachen Softwareprogramms ihr eigenes Computerspiel zu entwickeln. Die Teams präsentieren der Klasse das von ihnen entwickelte Spiel; sie bewerten die anderen Spiele und nehmen eine Nachbetrachtung ihrer Erfahrung als Ingenieure vor. Altersstufen (Hinweis: Diese Lektion kann für jüngere Schüler und Schülerinnen eine recht einfache Programmierung oder Programmbearbeitung und für ältere oder fortgeschrittene Schüler und Schülerinnen eine anspruchsvollere Programmierung vorsehen.) Ziele Die Schüler und Schülerinnen sollen lernen, wie Softwareingenieure Computerspiele entwickeln. Die Schüler und Schülerinnen sollen etwas über den Neukonstruktionsprozess bei verschiedenen Produkten lernen. Die Schüler und Schülerinnen sollen lernen, wie Konstruktionsteams sich ans Lösen von Problemen machen. Programmiere dein eigenes Spiel Seite 1 von 13

2 Die Schüler und Schülerinnen sollen etwas über das Arbeiten in Gruppen (Teamarbeit) lernen. Erwartete Ergebnisse zum Vorteil der Lernenden Als Ergebnis dieser Aktivität sollten die Schüler und Schülerinnen ein Verständnis der folgenden Konzepte entwickeln: Software-Entwicklung und -Programmierung Produktdesign und -konstruktionen Problemlösung Teamarbeit Aktivitäten dieser Lektion Die Schüler und Schülerinnen lernen etwas über die Grundlagen der Computerprogrammierung und die Arbeit von Softwareingenieuren. In Teamarbeit entwickeln die Schüler und Schülerinnen mit kostenlos und in mehreren Sprachen erhältlicher Software ein einfaches Computerprogramm. Sie programmieren ihre eigenen Spiele und beurteilen die von anderen Schülerteams entwickelten Spiele. Ressourcen/Materialien Ressourcendokumente für Lehrer (liegen bei) Lernprogramme für Spielentwickler ( Schülerarbeitsblätter (liegen bei) Ressourcenblätter für Schüler (liegen bei) Abstimmung auf Lehrpläne Siehe das beiliegende Lehrplan-Abstimmungsblatt. Weiterführende Websites TryEngineering () YoYo Game - Software für Spielentwickler ( ITEA Standards for Technological Literacy: Inhalte für das Technologiestudium ( Nationale Standards für die Wissenschaftsausbildung ( in englischer Sprache. NCTM-Grundsätze und Standards für den Mathematikunterricht ( in englischer Sprache. Literaturempfehlungen Game Creation For Teens (ISBN: X) Getting Started with Game Maker (ISBN: ) Programmiere dein eigenes Spiel Seite 2 von 13

3 Optionale Schreibaktivität Schreibe einen Aufsatz oder einen Absatz, in dem du die ethischen Implikationen des Adaptierens einer von anderen programmierten Software beschreibst. Der Konzept des geistigen Eigentums ist ein Sammelbegriff für gesetzlich verankerte Rechte auf bestimmte Namen, schriftliche und aufgezeichnete Medien und Erfindungen. Argumentiere für oder gegen die These, dass man dem ursprünglichen Entwickler einer Software, die von anderen adaptiert und verändert wird, sodass eine neue Software entsteht, Geld bezahlen oder ihn auf andere Weise für seine Arbeit anerkennen sollte. Gehe dabei davon aus, dass sich die ursprüngliche Software im Gegensatz zu der von euch bearbeiteten Version nicht gut verkauft hat. Diese Schreibaktivität könnte dahingehend weitergeführt werden, dass sie zu einer lebhaften Diskussion über die Vor- und Nachteile geistiger Eigentumsrechte und das dahinter stehende Konzept führt. Programmiere dein eigenes Spiel Seite 3 von 13

4 Programmiere dein eigenes Spiel Für Lehrer: Abstimmung auf Lehrpläne Hinweis: Alle Unterrichtspläne dieser Serie sind mit den vom National Research Council veröffentlichten und von der National Science Teachers Association unterstützten National Science Education Standards (Lernziele in den Naturwissenschaften) und darüber hinaus mit den Standards for Technological Literacy (Standards für technische Bildung) der International Technology Education Association oder den Principles and Standards for School Mathematics (Grundsätze und Standards für den Mathematikunterricht) des National Council of Teachers of Mathematics abgestimmt. National Science Education Standards, 5. bis 8. Klasse (10-14 Jahre) INHALTSSTANDARD A: Wissenschaft als Erkundung Als Ergebnis dieser Aktivitäten sollten die Schüler und Schülerinnen Folgendes entwickeln: Zur Durchführung einer wissenschaftlichen Erkundung notwendige Fähigkeiten INHALTSSTANDARD E: Wissenschaft und Technologie Als Ergebnis von Aktivitäten in den Klassenstufen 5-8 sollten alle Schüler und Schülerinnen Folgendes entwickeln: Fähigkeiten zu technologischen Designs Verständnis von Naturwissenschaft und Technologie INHALTSSTANDARD G: Geschichte und Wesen der Wissenschaft Als Ergebnis dieser Aktivitäten sollten die Schüler und Schülerinnen ein Verständnis des Folgenden entwickeln: Geschichte der Wissenschaft National Science Education Standards, 9. bis 12. Klasse (14-18 Jahre) INHALTSSTANDARD A: Wissenschaft als Erkundung Als Ergebnis dieser Aktivitäten sollten die Schüler und Schülerinnen Folgendes entwickeln: Zur Durchführung einer wissenschaftlichen Erkundung notwendige Fähigkeiten INHALTSSTANDARD E: Wissenschaft und Technologie Als Ergebnis dieser Aktivitäten sollten die Schüler und Schülerinnen Folgendes entwickeln: Fähigkeiten zu technologischen Designs Verständnis von Naturwissenschaft und Technologie INHALTSSTANDARD G: Geschichte und Wesen der Wissenschaft Als Ergebnis dieser Aktivitäten sollten die Schüler und Schülerinnen ein Verständnis des Folgenden entwickeln: Historische Perspektiven Programmiere dein eigenes Spiel Seite 4 von 13

5 Für Lehrer: Abstimmung auf Lehrpläne (Fortsetzung) Standards für technische Bildung alle Altersstufen Wesen der Technologie Standard 2: Die Schüler und Schülerinnen müssen ein Verständnis der Kernkonzepte der Technologie entwickeln. Standard 3: Die Schüler und Schülerinnen müssen ein Verständnis der Beziehungen innerhalb verschiedener Technologien und der Verbindungen zwischen Technologie und anderen Studiengebieten entwickeln. Technologie und Gesellschaft Standard 7: Die Schüler und Schülerinnen müssen ein Verständnis des Einflusses von Technologie auf die Geschichte entwickeln. Design Standard 9: Die Schüler und Schülerinnen müssen ein Verständnis von Konstruktionsdesigns entwickeln. Standard 10: Die Schüler und Schülerinnen müssen ein Verständnis der Funktion der Fehlersuche, der Forschung und Entwicklung, von Erfindungen und Innovationen und der Experimentierung bei der Problemlösung entwickeln. Fähigkeiten für eine technologische Welt Standard 12: Die Schüler und Schülerinnen müssen Fähigkeiten zur Verwendung und Instandhaltung von technischen Produkten und Systemen entwickeln. Die geplante Welt Standard 17: Die Schüler und Schülerinnen müssen ein Verständnis von Informations- und Kommunikationstechnologien sowie die Fähigkeit zu deren Auswahl und Nutzung entwickeln. Grundsätze und Standards für den Mathematikunterricht Zahlen- und Rechenstandard Als Ergebnis dieser Aktivitäten sollten die Schüler und Schülerinnen Folgendes entwickeln: Ein Verständnis von Zahlen, der Möglichkeiten zur Darstellung von Zahlen, der Verhältnisse zwischen einzelnen Zahlen und von Zahlensystemen. Die Fähigkeit zum selbstständigen Rechnen und Durchführen von vernünftigen Schätzungen. Programmiere dein eigenes Spiel Seite 5 von 13

6 Für Lehrer: Abstimmung auf Lehrpläne (Fortsetzung) Verbindungsstandard Als Ergebnis dieser Aktivitäten sollten die Schüler und Schülerinnen Folgendes entwickeln: Ein Verständnis dafür, wie mathematische Ideen zusammenhängen und aufeinander aufbauen, um ein einheitliches Ganzes zu erzeugen. Erkennen und Anwenden von Mathematik in außerhalb des Mathematikunterrichts liegenden Kontexten. Programmiere dein eigenes Spiel Seite 6 von 13

7 Programmiere dein eigenes Spiel Für Lehrer: Ressourcen für Lehrer Ziel dieser Lektion Lassen Sie die Schüler und Schülerinnen Konstruktionsprobleme lösen, indem sie in Teamarbeit ein neues Computerspiel programmieren. Die Schüler und Schülerinnen lernen etwas über die Grundlagen der Computerprogrammierung und die Arbeit von Softwareingenieuren. In Teamarbeit entwickeln die Schüler und Schülerinnen mit kostenlos und in mehreren Sprachen erhältlicher Software ein einfaches Computerprogramm. Sie programmieren ihre eigenen Spiele und beurteilen die von anderen Schülerteams entwickelten Spiele. Lektionsvorgaben Die Schüler und Schülerinnen sollen lernen, wie Softwareingenieure Computerspiele entwickeln. Die Schüler und Schülerinnen sollen etwas über den Neukonstruktionsprozess bei verschiedenen Produkten lernen. Die Schüler und Schülerinnen sollen lernen, wie Konstruktionsteams sich ans Lösen von Problemen machen. Die Schüler und Schülerinnen sollen etwas über das Arbeiten in Gruppen (Teamarbeit) lernen. Materialien Ressourcen- und Arbeitsblatt für Schüler und Schülerinnen Zugang zum Internet oder Zugriff auf einen Computer (kostenlose Software kann heruntergeladen und auf einem unter Windows laufenden Computer ohne Internetzugang installiert werden; die Software steht in verschiedenen Sprachen zur Verfügung) Verfahren 1. Laden Sie die kostenlose GameMaker-Software von YoYo Games ( auf mehrere Computer oder in einem Computerlabor herunter, damit die Schüler und Schülerinnen in Teamarbeit ihre Spiele entwickeln können. Beachten Sie, dass es eine Gratisversion mit eingeschränkter Funktionalität gibt und gegen eine geringe Gebühr auch eine mit mehr Funktionen ausgestattete Version erhältlich ist. Die Gratisversion reicht für Anfänger im Klassenzimmer durchaus aus. 2. Es empfiehlt sich, die Lernprogramme unter anzusehen. 3. Zeigen Sie den Schülern die verschiedenen Informationsblätter für Schüler. Diese können in der Klasse gelesen oder als Hausaufgabe des vorausgegangenen Abends zum Lesen aufgegeben werden. Die Seiten zum Thema Einstieg ins Programmieren sollten von allen Schülern und Schülerinnen gelesen werden, bevor diese die Software auf einem Computer verwenden. Programmiere dein eigenes Spiel Seite 7 von 13

8 Für Lehrer: Ressourcen für Lehrer (Fortsetzung) 4. Bilden Sie Teams aus 2 bis 3 Schülern und Schülerinnen (diese Zahl muss je nach der Zahl der verfügbaren Computerstationen evtl. angepasst werden), und teilen Sie an jede Gruppe einen Materialsatz aus. 5. Erklären Sie den Schülern und Schülerinnen, dass sie jetzt ein Team von Softwareingenieuren sind und ein neues Computerspiel entwickeln müssen, das von Kindern im Alter von 6 bis 10 Jahren benutzt werden soll. 6. Die Schülerteams entwickeln ein einfaches Spiel und zeigen dieses der versammelten Klasse. 7. Jede Schülergruppe beurteilt die von anderen Teams entwickelten Spiele und füllt ein Auswertungs-/Reflexionsarbeitsblatt aus. Tipps Dieses Lektion kann auf ein sich über das ganze Semester oder Schuljahr erstreckendes Projekt ausgedehnt werden. Sie kann aber auch vereinfacht werden, indem eines der vom Software-Entwickler zur Verfügung gestellten Demo-Spiele erstellt oder erweitert wird. So kann das Spiel Space Cleaner beispielsweise binnen einer einzigen Unterrichtsstunde modifiziert werden. Wenn Sie die Schüler und Schülerinnen ein Spiel modifizieren lassen möchten, lassen Sie sie zunächst das Spiel in seiner existierenden Version analysieren. Dann sollten sie sich im Team treffen, um zu beschließen, welche Konstruktionsänderungen sie an dem Spiel vornehmen möchten. Fordern Sie sie abschließend zum Versuch auf, ihren Plan umzusetzen. Benötigte Zeit Eine oder zwei 45-Minuten-Sitzungen Programmiere dein eigenes Spiel Seite 8 von 13

9 Programmiere dein eigenes Spiel Ressource für Schüler Software-Technik (Software-Engineering): Geschichte des Computerspiels Die ersten Computerspiele Der PC (Personal Computer) wurde zwar erst mit der Entwicklung des Mikroprozessors populär, aber Mainframes und Minicomputer werden schon seit spätestens den Sechzigerjahren des 20. Jahrhunderts für Computerspiele verwendet. Eines der ersten Computerspiele überhaupt entstand 1961, als die MIT-Studenten Martin Graetz und Alan Kotok zusammen mit dem MIT- Angestellten Stephen Russell auf einem für statistische Berechnungen verwendeten Computer Spacewar! entwickelten. Wie ihr rechts sehen könnt, bestand das Spiel aus zwei von den Spielern bedienten Raumschiffen, die im Versuch, sich gegenseitig zu zerstören, um ein Gestirn in der Mitte manövriert werden. Die erste Generation von PC-Spielen bestand aus textbasierten Abenteuern oder interaktiven Geschichten, wobei der Spieler durch Eingabe von Befehlen auf der Tastatur mit dem Computer kommunizierte. Bis Mitte der Siebzigerjahre wurden Spiele entwickelt und über Hobbygruppen und Spielezeitschriften wie Creative Computing und später Computer Gaming World verteilt. Diese Publikationen veröffentlichten den Spielecode, der dann in einen Computer eingetippt werden konnte, sodass man das Spiel auch spielen konnte. Die Leser wurden aufgefordert, ihre eigenen Software-Entwicklungen einzureichen und damit an Wettbewerben teilzunehmen. Die Arbeit eines Softwareingenieurs Mit der Anwendungs- oder Systementwicklung befasste Softwareingenieure analysieren die Anforderungen von Anwendern und entwerfen, konstruieren, testen und warten Computeranwendungssoftware oder -systeme. Softwareingenieure können auch an Design und Entwicklung vieler Arten von Software beteiligt sein, wie etwa Software für Betriebssysteme und Netzwerkvertrieb Programmiere dein eigenes Spiel Seite 9 von 13

10 Ressource für Schüler Software-Technik (Software-Engineering): Geschichte des Computerspiels (Fortsetzung) sowie Compiler, die Programme zur Ausführung auf einem Computer konvertieren. Bei der Programmierung (Kodierung) weisen Softwareingenieure einen Computer Zeile um Zeile an, wie eine bestimmte Funktion ausgeführt werden muss. Außerdem lösen sie bei der Arbeit auftretende technische Probleme. Softwareingenieure müssen über solide Programmierfähigkeiten verfügen, sind aber eher mit der Entwicklung von Algorithmen und dem Lösen von Programmierungsproblemen befasst als mit dem eigentlichen Verfassen von Softwarecodes. Programmiere dein eigenes Spiel Seite 10 von 13

11 Programmiere dein eigenes Spiel Ressource für Schüler Software-Technik (Software-Engineering): Algorithmen Was ist ein Algorithmus? In der Mathematik, Informatik, Linguistik und damit verwandten Disziplinen ist ein Algorithmus eine endliche Liste gut definierter Anweisungen für die Ausführung einer Aufgabe, die in einem bestimmten Anfangszustand beginnt und in einem definierten Endzustand endet. Das Konzept des Algorithmus entstand als eine Methode zur Aufzeichnung von Verfahrensschritten zum Lösen mathematischer Probleme, z. B. zur Bestimmung des gemeinsamen Teilers oder zur Multiplikation von zwei Zahlen. Dieses Konzept wurde 1936 mit der Turingmaschine von Alan Turing und dem Lambda- Kalkül von Alonzo Church formalisiert, was wiederum die Grundlage der Informatik bildete. Ein einfaches Beispiel ist ein Flussdiagramm, bei dem es sich im Grunde um eine logische Schrittfolge zum Lösen eines Problems handelt. Computeranwendungen Algorithmen sind für die Art und Weise, in der Computer Daten verarbeiten, von großer Bedeutung, weil ein Computerprogramm im Wesentlichen ein Algorithmus ist, der den Computer anweist, welche spezifischen Schritte (in welcher konkreten Reihenfolge) ausgeführt werden müssen, um eine bestimmte Aufgabe zu erfüllen, z. B. das Berechnen eines Rechnungsbetrags, das Drucken von Zeugnissen oder das Durchführen einer Haushaltsanalyse. Weil ein Algorithmus eine genaue Liste mit genauen Schritten ist, ist die Reihenfolge der Computerverarbeitung für die korrekte Funktion des Algorithmus immer von entscheidender Bedeutung. Normalerweise wird angenommen, dass die Befehle explizit aufgelistet sind und als von oben beginnend und zum Ende fortschreitend beschrieben werden ein Verfahren, das manchmal auch als Ablaufsteuerung bezeichnet wird. Jedes Wissenschaftsgebiet hat seine eigenen Probleme und braucht effiziente Algorithmen. Verwandte Probleme in einem Feld werden oft zusammen untersucht. Beispielsklassen sind Suchalgorithmen, Sortieralgorithmen, Zusammenführungsalgorithmen, numerische Algorithmen, Diagrammalgorithmen, Zeichenkettenalgorithmen, geometrische Rechenalgorithmen, Kombinationsalgorithmen, Maschinenlernen, Kryptografie, Datenkomprimierungsalgorithmen und Syntaxanalysemethoden. Programmiere dein eigenes Spiel Seite 11 von 13

12 Programmiere dein eigenes Spiel Schülerarbeitsblatt: Du bist der Ingenieur! Ihr seid ein Team von Ingenieuren, dem die Aufgabe gestellt wurde, ein neues Computerspiel für Kinder im Alter von 6 bis 10 Jahren zu entwickeln. Vorbereitung 1. Lest die verschiedenen Informationsblätter für Schüler durch. 2. Lest die an euch ausgeteilte Anleitung zur grundlegenden Programmierung. Schritte dieser Aktivität 1. Entwickelt im Team einen Plan oder eine Idee für euer Spiel, und gebt diesem einen Namen. Notiert im unten dafür vorgesehenen Feld eine aus zwei Sätzen bestehende Beschreibung eures neuen Spiels, wie man sie in der Werbung verwenden könnte: Name des Spiels: Beschreibung: 2. Verwendet in gemeinsamer Arbeit die Software und entwickelt euer Spiel. 3. Stellt euer Spiel der Klasse vor, damit die anderen Schüler und Schülerinnen sehen können, wie euer Spiel funktioniert. (Ihr werdet auch Gelegenheit haben, die Spiele der anderen Teams zu testen.) 4. Beantwortet die folgenden Fragen zu eurem Spiel und zu den anderen in eurer Klasse entwickelten Spielen. 5. Stellt eure Resultate und eure Überlegungen als Team der Klasse vor. Auswertungsfragen 1. Wie hat sich euer Plan für die Modifizierung eures Spieles geändert, nachdem ihr versucht habt, es mit der euch zur Verfügung gestellten Software zu entwickeln? Programmiere dein eigenes Spiel Seite 12 von 13

13 Schülerarbeitsblatt: Du bist der Ingenieur! (Fortsetzung) 2. Wie lange würde es deiner Meinung nach dauern, eine neue Textverarbeitungs- oder Grafiksoftware zu entwickeln? Wie viele Personen, glaubst du, würden in einem Ingenieurteam benötigt, um diese Art von Software zu entwickeln? Warum? 3. Hast du festgestellt, dass es einfacher oder schwerer war, ein Computerspiel zu programmieren, als du zunächst gedacht hattest? Warum? 4. Mit welchen besonderen Problemen habt ihr es bei der Entwicklung eures Spiels zu tun bekommen? 5. Welche anderen in deiner Klasse entwickelten Spiele haben dir besonders gut gefallen? Warum? Welche Merkmale haben dir besonders zugesagt? 6. Glaubst du, dass die Entwicklung dieses Spiels im Team das Ganze einfacher oder schwerer gemacht hat? Glaubst du, dass du ein besseres Design hättest entwickeln können, wenn du nicht in einem Team gearbeitet hättest? Was sind die Vorteile der Teamarbeit im Gegensatz zum eigenständigen Arbeiten? 7. Was hast du in dieser Lektion darüber gelernt, wie Ingenieure Probleme lösen? Programmiere dein eigenes Spiel Seite 13 von 13