Didaktische Umsetzung des Themas Modellierung und ... fileWS 09/10 Didaktische Umsetzung des Themas "Modellierung und Problemlösung" mit Programmierumgebungen in der Sekundarstufe

WS 09/10

Didaktische Umsetzung des Themas "Modellierung und Problemlösung" mit

Programmierumgebungen in der Sekundarstufe I

Workshop Scratch

Einführung und Überblick

Bettina Timmermann

1/19LFB – D03118 (Workshop Scratch)26. November 2009

© Knapp, Thuß, TimmermannTU-Dresden

Scratch – eine geeignete Software?

Bisherige Erfahrungen zur Arbeit mit Scratch:

- Erste eigene praktische Übungen im Rahmen der Seminarvorträge zur Algorithmierung/Programmierung

- Einsatz im Unterricht in den schulpraktischen Übungen im März 2009 (eine Gruppe)

- Staatsexamensarbeit von Thomas Stoll, September 2008 (einschl. eines dreistündigen Unterrichtsversuchs) -> LOG IN, Heft 154/155, S. 61 - 70

- Artikel von Ralf Romeike in Log In (Stichwort: Kreativität, Scratch in Klasse 11)

- Materialien zum Unterricht mit Scratch auf SWISSEDUC

- Analyse der Projektbeispiele auf dem Webserver des MIT

- Berichte von Eltern

- Einsatz im Unterricht der Mittelschule (Th. Stoll) und des Gymnasiums (T. Durda)

Bei der Arbeit mit Scratch ist eine didaktischeAufarbeitung des Themas ganz besonders wichtig!




Gefahren:

- Schüler können Projekte „zusammenklicken“ ohne etwas über den Begriff „Algorithmus“und über algorithmische Grundstrukturen zu lernen.

- Viele Beispiele enthalten wenig „informatische Substanz“ (wiederholtes Laden zufällig ausgewählter Bilder).

- Durch die Bereitstellung eines Bausteins „wiederhole immer“ wird nicht deutlich, dass ein Algorithmus „endlich“ ist.

- Die Arbeit mit Variablen ist „gewöhnungsbedürftig“.




Gefahren:

- Man kann ohne die Begriffe „Funktion“, „Prozedur“, „Datentypen“ auskommen.

Bemerkung: Im komplexen Beispiel „Blume“ wird gezeigt, wie man dennoch Prozeduren definieren und aufrufen kann:

- Aufgrund des Verzichts der Arbeit mit formalen und aktuellen Parametern wird kaum deutlich, dass die „Allgemeingültigkeit“ eine wichtige Eigenschaft von Algorithmen ist.

- Auf die Rekursion als Problemlösestrategie muss man verzichten, da nur endrekursive Prozeduren möglich sind.



Gefahren:

- Der prinzipielle Aufbau einer Funktion/Prozedur wird nicht vermittelt:• Kopf: Schlüsselwort, Name, formale Parameter• Körper: Berechnungs- oder Verarbeitungsvorschrift

Aber: Es gibt in Scratch zumindest:

• Kopfbausteine

• Schlußbausteine


• Zwischenbausteine




Heute:

Vorstellung einiger neuerer Materialien zum Informatikunterricht mit Scratch

- Wissenschaftliche Arbeit von Herrn Stoll (September 2008) und Artikel in LOG IN

- Beispiele für Einführungsstunden

- Wertvolle Materialien auf dem Sächsischen Bildungsserver von Herrn Helmar Fischer

- Ein komplexeres Beispiel



Scratch im Informatikunterricht der Mittelschule

Thomas Stoll, Das Programmierwerkzeug „Scratch“ im Informatikunterricht an Mittelschulen, insbesondere unter Berücksichtigung der Bildungsstandards Informatik

-> Materialdatenbank auf dem Sächsischen Bildungsserver

http://www2.sn.schule.de/~matdb/matdb2/?action=categorieview




Thomas Stoll, Thalheim, Klaus, Timmermann, Bettina, Die Katze im Computer, in: LOG IN, Heft 154/155 (2008), S. 61 - 70 -> LOG IN Verlag

http://www.log-in-verlag.de/




Vorschlag für Stoffverteilung -> s. LOG IN-Artikel

Wichtig:

Einführungsstunde zum Lernbereich 2 (Begriff „Algorithmus“) ohne Computer !

Beispiele:

- Nudeln kochen

- Telefonieren

- SMS versenden



Scratch im Informatikunterricht der MittelschuleArbeitsblatt 2 von Thomas Stoll



Scratch im Informatikunterricht der MittelschuleIllustration zu „SMS versenden“



Scratch im Informatikunterricht der MittelschuleArbeitsblatt 6 von Thomas Stoll



Scratch im Informatikunterricht der MittelschuleWebseiten von Helmar Fischer: http://cms.sn.schule.de/scratch/

http://cms.sn.schule.de/scratch




Abschließendes Beispiel:

Komplexeres Projekt aus der Vorlesung Algorithmierung/Programmierung I (LOGO):

Objektdiagramm:

meine_blume:BLUMEblattanzahl = 7…

…

mein_blatt:BLATTwinkel = 20seite = 40

…

mein_stengel:STENGELlaenge = 120…

…

Aufruf zum Zeichnen des Objekts „meine_blume“:

zeichne_blume 7 20 40




Komplexeres Projekt: Vorlesung Algorithmierung/Programmierung I

Zuerst werden die Prozeduren für das Zeichnen eines Blattes und eines Stengelsdefiniert:

to zeichne_blatt :w :s; zeichnet ein einzelnes Blatt als Rhombusrepeat 2 [lt :w fd :s rt 2 * :w fd :s lt :w rt 180]end

to zeichne_stengel :l; zeichnet einen Stengelfd :l back :lend

Wichtig: Kein Bildschirmlöschen und keine Positionierung!




Komplexeres Projekt: Vorlesung Algorithmierung/Programmierung I

Jetzt wird die Prozedur für das Zeichnen einer Blume definiert:

to zeichne_blume :n :w :s; zeichnet Blume mit Stengel l und n Blaettern; zeichne Stengelzeichne_stengel 3 * :s; Positionierungpu fd 3 * :s pd; Blaetter zeichnenrepeat :n [zeichne_blatt :w :s rt 360 / :n]; Positionierungpu back 3 * :s pd; Positionierungpu rt 90 back 1.5 *:s pd; Beschriftunglabel "meine_blume; Positionierungpu fd 1.5 * :s lt 90 pdend




Vergleich: Logo - Scratch

to zeichne_blatt :w :s; zeichnet ein einzelnes Blatt als Rhombusrepeat 2 [lt :w ~

fd :s ~rt 2 * :w ~fd :s ~lt :w ~rt 180]

end

to zeichne_blume :n :w :s; zeichnet Blume mit Stengel l und n Blaettern...; Blaetter zeichnenrepeat :n [zeichne_blatt :w :s rt 360 / :n]

...end




Vergleich: Logo - Scratch

Aufruf in Kommandozeile in MSW Logo: zeichne_blume 9 15 20

Start in Scratch:Fahne anklicken




Mit Scratch



Quellen

- Webseiten zu Scratch von Helmar Fischer auf dem Sächsichen Bildungsserver:http://cms.sn.schule.de/scratch (25.11.09)

- Arbeitsblätter und Projekte von Thomas Stoll in der Materialdatenbank des Sächsischen Bildungsservers:http://www2.sn.schule.de/~matdb/matdb2/?action=categorieview (07.04.2009)

- Stoll, Th., Thalheim, K., Timmmermann, B., Die Katze im Computer, LOG IN Heft 154/155 (2008), S. 61 - 70

- Scratch-Werkstatt auf SWISSEDUC: http://www.swisseduc.ch/informatik/programmiersprachen/scratch_werkstatt/index.html(20.03.2004)

- MIT (USA)http://scratch.mit.edu/ (07.04.2009)

- Krüger, F., Programmieren lernen mit Scratch, Folien auf:http://www.cs.uni-magdeburg.de/~krueger/ScratchBookOverview.pdf (07.04.2009)

- Romeike, R., Animationen und Spiele gestalten – Ein kreativer Einstieg ins Programmieren, LOG IN Heft 146 (2007)

- Animationen und Spiele gestalten: http://www.funlearning.de/ (07.04.2009)

http://cms.sn.schule.de/scratch/

http://www2.sn.schule.de/~matdb/matdb2/?action=categorieview

http://www.swisseduc.ch/informatik/programmiersprachen/scratch_werkstatt/index.html

http://scratch.mit.edu/

http://www.cs.uni-magdeburg.de/~krueger/ScratchBookOverview.pdf

http://www.funlearning.de/

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