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Mit Scratch in die Informatik einsteigen

Fortbildung für Informatiklehrerinnen und Informatiklehrer Prof. Dr. Ina Schiering, 1.12.2011

01.12.2011 Prof. Dr. Ina Schiering | Mit Scratch in die Informatik einsteigen 1

Agenda

●  Motivation ●  Scratch kennenlernen ●  Eigene Projekte entwickeln und präsentieren:

–  Figuren zeichnen –  Autonome Bewegung –  Animation

●  Scratch und Informatik – Eine Einordnung

Prof. Dr. Ina Schiering | Mit Scratch in die Informatik einsteigen 2 01.12.2011

Motivation – komplexe Syntax beim Programmieren


public class Stack { private int[] s; private int length; public Stack(int size) { s = new int[size]; length = 0; } public void push(int x) throws OverflowException { if (length >= s.length) throw new OverflowException(x); else s[length++] = x; } public int pop() throws UnderflowException { if (length == 0) throw new UnderflowException(); else return s[--length]; } }

Motivation


Wie können Kinder programmieren lernen?

●  Spielerisch ●  Visuell - keine Syntaxfehler ●  Schnelle Erfolgserlebnisse ●  Selbst entdecken ●  Tolle Ergebnisse ●  Spaß machen

Idee: Visuelle Programmierumgebungen

Motivation


Visuelle Programmierumgebungen

●  Turtle-Graphik ●  Logo ●  Karel the Robot ●  Guido van Robot ●  Stagecast Creator ●  Kodu ●  Baltie ●  Etoys ●  Scratch ●  Lego Mindstorms ...

Welche Sprache wählt man?

Motivation


Warum Scratch?

●  Stabil ●  Große Entwicklergruppe bzw. Institution ●  Schnell zu lernen ●  Gute Dokumentation bzw. Materialien ●  Witzige Ergebnisse

Scratch kennenlernen


Hintergrund: ●  Entwickler: MIT Media Lab, Lifelong Kindergarten Group ●  Start in 2006, aktuelle Version 1.4 (2009) ●  Basiert auf Squeak, einem Smalltalk Dialekt (objektorientiert) ●  Lebendige Community ●  Gute Unterstützung durch Materialien

http://http://scratch.mit.edu/

Scratch installieren


Bitte installieren Sie Scratch auf dem PC: ●  http://http://scratch.mit.edu/ ●  Button Download Scratch drücken ●  Versionen für Windows, Mac OS X verfügbar

(für Linux meist im Repository verfügbar) ●  Bitte installieren ●  Scratch starten


Sprache

Speichern

Community Aktuelles Objekt

Art der Rotation

Tabs: Skripte,Aussehen, Klänge des Objekts

Toolbar für Objekte

Ansichten Starten und Stoppen

Bühne

Position der Maus

Neues Objekt

Liste der Objekte,Hintergrund

Palette der Bausteine

Skript-Bereich Copyright (c) 2009 Massachusetts Institute of Technology

Scratch - Materialien


Materialien in Deutsch: http://info.scratch.mit.edu/de/languages ●  Deutsche Hilfe-Seiten

–  Bitte herunterladen und entpacken –  Ordner „de“ in Ordner

„Programme – Scratch – Help“ kopieren Dort befindet sich bereits Ordner „en“ Siehe auch Datei „README.txt“

–  Bitte „Hilfe – Hilfe Seiten“ in Scratch ausprobieren ●  Getting Started Guide ●  Reference Cards

Scratch - Materialien


Weiterführende Materialien in Englisch: ●  Reference Guide

http://info.scratch.mit.edu/Support/Reference_Guide_1.4 ●  Programming Concepts in Scratch

http://info.scratch.mit.edu/sites/infoscratch.media.mit.edu/files/file/ScratchProgrammingConcepts-v14.pdf oder über http://info.scratch.mit.edu/Educators

●  Scratch Curriculum Guide Draft http://scratched.media.mit.edu/resources/scratch-curriculum-guide-draft (Unterrichtskonzeption)

●  Video Tutorials http://info.scratch.mit.edu/Video_Tutorials

Scratch – Interaktion mit externer Hardware


●  Scratch und Lego WeDo http://info.scratch.mit.edu/WeDo

●  Scratch Board http://info.scratch.mit.edu/Sensor_Boards

Scratch - Lizenz


Scratch Copyright (c) 2009 Massachusetts Institute of Technology Scratch is developed by the Lifelong Kindergarten group at the MIT Media Lab. See http://scratch.mit.edu The Scratch logo and the Scratch cat are trademarks of MIT. Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy of this software and accompanying documentation and media files (the "Software") to distribute the Software, including the right to use, copy, publish, or distribute copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is furnished to do so, subject to the following conditions: The above copyright notice and this permission notice shall be included in all copies of the Software. If the software is published or distributed, the following statement shall be displayed in a visible place on a website or on distribution media such as CDs: Scratch is developed by the Lifelong Kindergarten group at the MIT Media Lab. See http://scratch.mit.edu THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.

Scratch ausprobieren


●  Für den Start in Scratch nutzen wir Reference Cards ●  Vertiefend erarbeiten Sie ein Projekt in Teams


Beispiel für Reference Card

Copyright (c) 2009 Massachusetts Institute of Technology

Eigene Projekte entwickeln


1.  Figuren zeichnen 2.  Autonome Bewegung 3.  Animation

1. Figuren Zeichnen


●  Lassen Sie von einem Objekt ihrer Wahl ein Quadrat und ein Dreieck zeichnen. Löschen Sie bei jedem Programmstart die Bühne.

●  Lassen Sie zusätzlich zu dem Quadrat und dem Dreieck von dem Objekt ein Kreis und ein Sechseck zeichnen.

●  Zeichnen Sie eine Blume. Hierbei sollte der Stil und die Blüte eine unterschiedliche Farbe haben.

●  Weisen Sie jeder Form eine Taste auf der Tastatur zu. So dass z.B. beim Drücken der Taste "Q" das Quadrat und beim Drücken der Taste "D" das Dreieck gezeichnet wird.

●  Was möchten Sie noch zeichnen? Machen Sie zuerst eine Skizze auf Papier und planen Ihr Programm

2. Autonome Bewegung


●  Fügen Sie ein Objekt in der Form eines Autos ein und lassen Sie es vorwärts fahren. Fügen Sie anschließend eine oder mehrere farbige Markierungen auf der Bühne ein. Trifft das Auto auf eine Markierung, soll es die Richtung ändern.

●  Erstellen Sie als Bühnenhintergrund eine Fahrbahn, welche mindestens eine Kreuzung hat und im Kreis befahrbar ist (z.B. in Form einer Acht). Lassen Sie das Auto autonom über die Fahrbahn im Kreis fahren.

●  Erstellen Sie eine Ampel, welche die normalen Ampelfarben darstellt. Diese Ampel sollte an der Kreuzung platziert werden. Das Auto soll nun die Kreuzung nur noch befahren, wenn die Ampel grün ist. Erstellen Sie eine zweite Ampel. Die Farbe der zweiten Ampel soll sich abhängig von der Farbe der ersten Ampel ändern.

●  Was sind Ihre Ideen? Sie könnten z.B. mehr Straßen anlegen oder mehr Autos oder Fußgänger einfügen.

3. Animation


●  Fügen Sie als erstes Objekt einen Jungen ein, welcher sich mit den Pfeiltasten steuern lässt. Die Bewegung sollte durch wechseln der Kostüme dynamisch aussehen.

●  Fügen Sie ein weiteres Objekt ein, welches Sie selbst erstellen (z.B. einen Ball). Der Ball soll anschließend mit dem ersten Objekt interagieren. Bei Berührung soll der Ball nach rechts bzw. links weggeschossen werden und vom Bühnenrand abprallen.

●  Fügen Sie als weiteres Objekt ein Mädchen ein, welches nach Drücken der Leertaste die Bühne betritt. Das Mädchen spielt den Ball zurück an den Jungen, wenn er ihr den Ball zuspielt.

●  Durch Drücken der Taste "F" soll der Junge das Mädchen fragen, ob sie mit ihm mit dem Ball spielt. Das Mädchen kann durch Drücken der Taste "J" mit "Ja" bzw. durch Drücken der Taste "N" mit "Nein" antworten. Hat das Mädchen mit "Ja" geantwortet, spielt es den Ball zurück an den Jungen, wenn dieser ihr den Ball zuspielt. Wenn sie mit "Nein" geantwortet hat, spielt sie den Ball nicht zurück.

●  Was sind Ihre Ideen? Sie könnten z.B. mehr Personen einfügen oder sich eine komplexere interaktive Geschichte ausdenken.

Scratch und Informatik – eine Einordnung


Quelle: http://info.scratch.mit.edu/sites/infoscratch.media.mit.edu/files/file/ScratchProgrammingConcepts-v14.pdf Basiskonzepte: Grundzüge der imperativen strukturierten Programmierung Scratch Programme sehen fast aus wie Struktogramme. ●  Sequenzen von Anweisungen

Über die Reihenfolge von Schritten nachdenken ●  Iterationen (Schleifen) ●  Verzweigung (if, if else) ●  User Interfaces gestalten

Eingaben von der Tastatur, Objekte als Buttons ●  Variablen als benannter Speicherplatz

Reference Card: Zähler, Ampel im Projekt „Autonome Bewegung“

Scratch und Informatik – eine Einordnung


Fortgeschrittene Konzepte: ●  Listen (Arrays)

ähnlich wie Variablen ●  Events

Tastendruck, Mausklick, Mausbewegung Signale zwischen Objekten beim Projekt „Animation“

●  Zufallszahlen ●  Boolesche Logik (und, oder, nicht) ●  Dynamische Interaktion

Interaktion von Auto und Ampel im Projekt „Autonome Bewegung“ basierend auf „Fühlen“, Mauspositionen, Lautstärke, Farbe

●  Koordination und Synchronisation Bausteine: sende an alle, wenn ich empfange Projekt „Animation“ mit mehreren Teilnehmern, „Autonome Bewegung“ mit mehreren Autos

Scratch und Informatik – Welche Konzepte gibt es nicht


●  Prozeduren, Funktionen mit Parametern und Rückgabewerten

●  Rekursion ●  Klassen

Es gibt zwar einzelne Objekte, aber es lassen sich keine Klassen von Objekten definieren

●  Fehlerbehandlung ●  Arbeiten mit Dateien zur Ein- und Ausgabe

Diskussion – Einsatz, Grenzen


Wo ist Scratch aus Ihrer Sicht sinnvoll? ●  Alter der Kinder ●  Interesse ●  Unterrichtsform: AG, normaler Unterricht, etc.

Diskussion - Ausblick


Wie geht es nach Scratch weiter? ●  Komplexere visuelle Umgebungen: z.B. BYOB, etc.? ●  Textuelle Programmierung: Java, Python, Delphi, Squeak?

Mit Scratch in die Informatik einsteigen


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

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