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 (http://scratch.mit.edu/scratch_1.4/). 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 (http://scratch.mit.edu/scratch_1.4/) 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 (http://videobooks.fh-joanneum.at/rest/web/index.php/courses/6/index.html), 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 (Kopiervorlage)

PC (1 PC/2er- oder 3er- Gruppe)

Scratch-Aufbaukarten (Kopiervorlage)

Scratch-Cards zum Üben ( von B. Brandhofer auf http://www.brandhofer.cc/?p=65 )

VOKABULAR (THINKERSMITH.ORG)

Algorithmus (algorithm): Eine Serie an Instruktionen, welche beschreiben, wie eine Aufgabe gelöst wird

Codieren (coding): Handlungen in die symbolische Sprache transformieren

Fehlerbehebung (debugging): Finden und Reparieren von Fehlern in einem Code

Funktion (function): Ein Stück Code, welches immer und immer wieder wiederholt werden kann

Parameter (parameters): Ein Extra an Information, welche in eine Funktion eingebaut werden kann, um sie anzupassen

Hour of Code - eine Stunde programmieren

UNTERRICHTSEINHEIT MIT COMPUTER: MITTELSTUFE (4.BIS 6. 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/ Algorithmen nach Vorgaben zusammenstellen und dadurch die Funktion der einzelnen Scratch-Bausteine erklären. Extra: Die SchülerInnen können einem Objekt selbstständig erstellte Codes zuordnen.

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 http://www.brandhofer.cc/?p=65 )

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

Zeit Vorgehen Form Ziel Material

5 10

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) 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): http://csedweek.org/videos

GE

Sensibilisierung für das Thema: Code eingeben => Befehl ausführen

Puzzle PC (wenn möglich über Beamer) Videos; 3 verschiedene Längen wählbar. Alle auf Englisch Je nach Englischkennnissen die Filmlänge wählen http://csedweek.org/videos

10 Aufbau Damit ein Computer eine Aufgabe lösen kann, braucht er eine Menge an einzelnen, präzisen Anweisungen. Machen wir ein Beispiel: 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.)

… damit sie vorwärts geht (Start, ein Schritt vorwärts). … damit sie bis zum Blattrand geht (Start, ein Schritt wiederholen bis der Rand berührt wird). … 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 „….“).

Genau die Befehle, die gelegt wurden, werden in einem nächsten Schritt ins Scratch-Programm am Computer eingegeben (→ Bild auf Beamer projizieren) und getestet. Hierbei werden auch die wichtigsten Funktionen im Programm erklärt: die verschiedenen Felder und ihre Funktionen, der grüne Startknopf, wie man wieder von vorne beginnt: Datei: neu …

GE

Bewusstsein für einzelne Befehle entwickeln Scratch kennenlernen

Bild: Scratch die Katze (KV) A3-Blatt Scratch Bausteine (KV) PC, wenn möglich über Beamer

10 5 15

Hauptteil Die SchülerInnen setzen diese drei Aufträge selbstständig in 2er/3er-Gruppen am Computer um (→ Hilfestellung: vorher zusammengestellte Lösung liegt auf) In einem nächsten Schritt haben die SchülerInnen Zeit das Scratch-Programm selbstständig zu erkunden. Auftrag: Erkenntnisse/ Lerneffekte/ Funktionen aufschreiben später im Plenum die beste Entdeckung den anderen SchülerInnen vorstellen. Austausch im Plenum: Jede Gruppe berichtet von ihrer erfolgreichsten Entdeckung. Die Lehrperson oder die SchülerInnen selbst zeigen am Computer, was festgestellt wurde. Die Gruppen lösen nun die Scratch-Aufbaukarten 1-6 selbstständig der Reihe nach. Die Lehrperson unterstützt. Zusatzarbeit: Scratch-Karten für erweiterte Anforderungen lösen ( von B. Brandhofer auf http://www.brandhofer.cc/?p=65 ). Weitere Ideen für die Weiterarbeit mit Scratch im Unterricht oder als Förderprogramm:

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“

(http://www.swisseduc.ch/informatik/programmiersprachen/scratch_werkstatt/) Entwicklung eines eigenen Projektes und Vorstellung im Klassenverband Weitere Inputs auf der Linkliste

PA/GA GE PA/GA PA/GA

Einführung selbstständig umsetzen Erkunden und vom erworbe-nen Wissen der anderen Gruppen profitieren selbstständiger Aufbau mit Scratch-Cards

Computer (wenn möglich über Beamer) Scratch-Aufbaukarten (KV)/ ein Satz pro Gruppe Scratch-Karten: http://www.brandhofer.cc/?p=65

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? Was möchte ich noch lernen/ woran noch weiterarbeiten? Was hat mich fasziniert? …

GE

Reflexion

PC-Maus

Weiterführende Ideen:

Computer Science unplugged: das Binärsystem (Linkliste)

Weitere Programmier-Webseiten (Linkliste)

Lektionsmaterial Computer Puzzle 20 Teile KV (Bild hergestellt mit : http://www.graffiticreator.net/)

Computer Puzzle 15 Teile

Computer Puzzle 12 Teile

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

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

komplette Lösung für den Endbefehl

Scratch-Aufbaukarten

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.

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.

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.

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:

grosse Schritte gehen mit:

immer weiter gehen mit:

am Rand abprallen:

in einer gewissen Zeit zu

einem gewissen Punkt gleiten

Scratch möchte sich in der freien Bahn bewegen. Lass Scratch in verschiedene Richtungen gehen.

Tipps:

Setze einen Startblock (orange).

Wähle unterschiedliche Bewegungsblöcke (blau). Kannst du Scratch in eine Umgebung setzen?

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 impor- tieren 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.

Gestalte selber, oder baue nach dieser Vorlage:

Scratch möchte trommeln. Lass zu Scratchs erscheinen Trommelwirbel erklingen.

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?

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:

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?

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?

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“:

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).

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.

Erste Schritte mit Scratch 5 Fühlen und Operatoren

Erstelle zwei Objekte und mache sie gleich gross. Es geht nun darum im Skript der Katze zu sagen, dass sie stoppen soll, wenn sie die Ente berührt. 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? Skript: Scratch Skript: Ente

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?

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

Allgemeine Informationen 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 an- wählen → 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.

Bühne verändern Objekte bearbeiten

Datei: Neu Scratch-Bausteine herumschieben

Allgemeine Informationen 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.

Arbeiten mit x- und y-Werten