Hour of Code - eine Stunde programmieren ZUR LEKTION

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:
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


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 http://www.brandhofer.cc/?p=65 )
VOKABULAR (THINKERSMITH.ORG)
Algorithmus (algorithm):
Codieren (coding):
Eine Serie an Instruktionen, welche beschreiben, wie eine Aufgabe gelöst wird
Handlungen in die symbolische Sprache transformieren
Fehlerbehebung (debugging):
Funktion (function):
Parameter (parameters):
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
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
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
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
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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
Form Ziel
Material
GE
Puzzle
Sensibilisierung
für das Thema:
Code eingeben
=> Befehl
PC (wenn möglich über
ausführen
Beamer)
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.
5-10
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
Aufbau
Damit ein Computer eine Aufgabe lösen kann, braucht er eine Menge an einzelnen, präzisen
Anweisungen. Machen wir ein Beispiel:
10
Videos; 3 verschiedene
Längen wählbar.
Alle auf Englisch:
Je nach Englischkennnissen
die Filmlänge wählen
http://csedweek.org/videos
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.)
GE
Bewusstsein
für einzelne
Befehle
entwickeln
Bild: Scratch die Katze (KV)
A3-Blatt
Scratch Bausteine (KV)
Scratch
kennenlernen
PC, wenn möglich über
Beamer
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 „….“).
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.
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
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)
10
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 ).
Erste
Instruktionen
im Scratch
Computer (wenn möglich
über Beamer)
Einführung mit
Anleitung in
der Gruppe
ausführen
PA/GA
selbstständiger
Aufbau mit
Scratch-Cards
Scratch-Aufbaukarten (KV)/
1 Satz pro Gruppe
Scratch-Karten:
http://www.brandhofer.cc/?p=65
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 (http://www.brandhofer.cc/?p=65)
 Stück für Stück werden weitere Funktionen durch die LP eingeführt
 Austausch über neue Erkenntnisse
 Selbstständige Weiterarbeit mit dem „Tutorial zu Scratch 2.0“ (schwierig)
(http://www.swisseduc.ch/informatik/programmiersprachen/scratch_werkstatt/)
 Entwicklung von einem eigenen Projekte und Vorstellung im Klassenverband
 Weitere Inputs auf der Linkliste
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?
…
Weiterführende Ideen:
 Computer Science unplugged: das Binärsystem (Linkliste)
 Weitere Programmier-Webseiten (Linkliste)
GE
Reflexion
PC-Maus
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.
Ein Aquarium soll her.
Doch mit wie vielen Fischen? Das entscheidest du.
Nun lass deinen Fisch oder deine Fische schwimmen.
Tipps:
 Wähle bei der Rubrik Kostüm einen Fisch aus.
 Ändere die Bühne (Hintergrund).
 Der Fisch oder die Fische sollen am Rand wenden und
weiterschwimmen.
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.
Erste Schritte mit Scratch 1
Gib deiner Figur einen Namen. Zum Beispiel „Objekt1“, „Hans“… .
Bewegung
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:
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?

kleine Schritte gehen mit:

grosse Schritte gehen mit:

immer weiter gehen mit:

am Rand abprallen:

in einer gewissen Zeit zu
einem gewissen Punkt gleiten
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.
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?
Gestalte selber, oder baue nach dieser
Vorlage:
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.
Kostüm importieren: Du kannst aus vielen
verschiedenen Motiven auswählen.
Verändere die Grösse:
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?
Setze das Ganze nun zusammen:
Kannst du noch Bewegung, Klang oder weitere Kostüme einbauen?
Erste Schritte mit Scratch 4
Wähle ein neues Objekt:
Kostüme → Tiere → Ente
Steuerung
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).
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?
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
Skript: Scratch
Skript: Ente
Allgemeine Informationen
Bühne verändern
Klicke auf das Feld Bühne.
Bühne verändern
Objekte bearbeiten
Datei: Neu
Scratch-Bausteine herumschieben
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.
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.