ProgrammierenITBO-Teilmodul-2
Aus ZUM-Unterrichten
Anleitung für die SuS im Open Document Format (ODF)
Handreichung für die Lehrperson
Ziele
- Die SuS machen sich weiter mit Scratch vertraut.
- Sie lernen die «Grundbausteine» von Programmen kennen und anwenden (Sequenz, Wiederholung, bedingte Ausführung, Variable).
- Die SuS verstehen das Konzept der Turtle-Grafik für das entdeckende Lernen im Primarschul-Unterricht.
- Sie setzen sich mit dem Programmieren von Turtle-Grafiken anhand eines konkreten Beispiels auseinander.
Einführung
- Die FMS-SuS kennen aus Teil 1 des Moduls «Programmieren» das Programmieren als Prozess zur Formulierung und Umsetzung von computergestützten Problemlösungen. Sie sind mit grundlegenden Konzepten des Programmierens (methodisches Vorgehen, Objekt- und Ereignisorientierung, Prozesskommunikation) vertraut.
- Das Beispiel, an dem die SuS im Teil 2 des Moduls «Programmieren» arbeiten werden, ist eine potenzielle Unterrichtssequenz in der Primarschule (gemäss Schweizer Lehrplan 21 etwa Ende 4. Klasse). Es hat zwei Schwerpunkte.
- Das Konzept der Turtle-Grafik von Seymour Papert bildet den einen Schwerpunkt. Den anderen Schwerpunkt bildet das Kennenlernen und Anwenden der «Grundbausteine» von Programmen (Sequenz, Wiederholung, bedingte Ausführung, Variable).
- Programmieren für Kinder in der Primarschule kann anders gestaltet werden als ein Programmierunterricht im Gymnasium. Mit Turtle-Grafiken können die Primarschulkinder experimentieren und auf dem Bildschirm sofort sehen, ob sie mit ihren Überlegungen richtig liegen. Andernfalls passen sie ihr «Programm» an und beobachten und reflektieren die bewirkten Änderungen. Die SuS sollen die Idee der Turtle-Grafiken von Seymour Papert kennenlernen, um später als Lehrpersonen in der Primarschule das Programmieren als sinnvolles Werkzeug für entdeckendes Lernen zu nutzen.
- Die Einführung bietet auch einen ersten Einblick in das Konzept der Turtle-Grafiken.
Beispiel einer möglichen Unterrichtssequenz mit Turtle-Grafik
- Die SuS der FMS sollen annehmen, dass sie im Primarschulunterricht das Thema «regelmässige Vielecke» behandeln müssten und den Primarschüler:innen eine Aufgabe zum entdeckenden Lernen mit Turtle-Grafik in Scratch stellen sollten.
- Die SuS können dazu auf die Vorlage für die Aufgabe zugreifen: https://scratch.mit.edu/projects/698418539
- Danach sollen sich die angehenden Lehrpersonen in die Schülerrolle versetzen und die Turtle-Grafik selbst programmieren.
- Die Anleitung ist so gestaltet, wie sie im Unterricht in der Primarschule den Schüler:innen abgegeben werden könnte. Zwei fiktive Schüler:innen, Alice und Bob, geben die nötigen Erklärungen in Dialogform ab.
Die «Grundbausteine» von Programmen
- Die SuS haben die Turtle-Grafik programmiert und erlebt, wie Primarschüler:innen mit Scratch den Computer für entdeckendes Lernen nutzen können.
- Die SuS sollen nun zurück in ihre Rolle als angehende Lehrperson wechseln.
- Die Turtle-Grafik, welche die SuS programmiert haben, dient jetzt als Grundlage für das Kennenlernen und Anwenden der «Grundbausteine» von Programmen: Sequenz, Wiederholung, bedingte Ausführung, Variable.
Reflexion
- Das entdeckende Lernen mit Turtle-Grafiken unterscheidet sich vom Programmieren einer Anwendung zum Lösen eines Problems.
- Wie würden Sie diesen Unterschied aus Ihrer Sicht beschreiben?
Die Komponenten der Programmierumgebung Scratch
- Bühne: Die Sus sollen zunächst die Bühne und deren Gestaltungsmöglichkeiten kennenlernen.
- Objekte (Figuren): In Scratch spielen die Figuren (Sprites) auf der Bühne Rollen. Die Figuren haben Eigenschaften (z.B. Grösse, Position), und Skripts beschreiben ihre (Re-) Aktionen (auf Ereignisse wie z.B. das Anklicken der Startflagge).
- Aus theoretischer Sicht entspricht dieses Konzept der objekt- und ereignisorientierten Programmierung. Die Figuren sind die Objekte; die Objekte werden durch ihre Eigenschaften (Konstanten, Variablen) und (Re-) Aktionen (Methoden) charakterisiert. Die SuS sollen die Figuren aber ohne theoretischen Ballast als Objekte kennen lernen.
- Objekte können in der Programmierumgebung dupliziert werden, dies vereinfacht das Erzeugen von mehreren gleichartigen Objekten.
- Objekte können auch während des Programmablaufs dynamisch erzeugt werden. Der betreffende Befehl heisst «erzeuge Klon von ...». Im Modul Programmieren verwenden wir das dynamische Erzeugen (Klonen) von Objekten aber nicht.
- → Den SuS muss die Bilddatei Zündholz.svg als «Kostüm» für die Objekte des Zündholzrätsels zur Verfügung gestellt werden (z.B. auf einer gemeinsamen Ablage für das gesamte Modul).
- Das Programm speichern, beschreiben und veröffentlichen: Diejenigen SuS, die ein Konto angelegt haben, können ihre Programme als Projekte speichern und bearbeiten. Dazu gehört eine Beschreibung des Programms für Nutzer:innen, die vor allem nötig ist, wenn das Programm veröffentlicht wird.
- Die Programmbeschreibung soll auch aufzeigen, dass Programmieren nicht nur Kommunikation mit dem Computer, sondern auch Kommunikation mit Menschen (die das Programm nutzen oder weiterentwickeln) darstellt.
Reflexion
- Das Zündholzrätsel ist nun bereits fertig. Sie können es anderen Personen zugänglich machen oder selbst nutzen, um das Zündholzrätsel zu lösen.
- Im Mittelpunkt stehen die Objekte (in diesem Fall die Zündhölzer) mit ihren Eigenschaften (Aussehen, Grösse, Position, Lage). Dieses Programmier-Konzept heisst Objektorientierung. Allerdings agieren die Objekte in unserem Programm (noch) nicht.
- Im Bearbeitungsmodus («Schau hinein») können Sie die Objekte auf der Bühne aber verschieben und drehen. Die dazu nötigen Befehle an den Computer haben die Programmierer:innen von Scratch realisiert.
Musterlösungen
Diskussion (im ZUMpad)
https://zumpad.zum.de/p/ProgrammierenITBO-Teil2
