1, 2, 3... - 6.2: Thymio programmie­ren – Teil 1

Übersicht

Die Schüler erkunden, wie man Thymio programmieren kann. Mit Hilfe der grafischen Oberfläche erstellen sie selbst kleine Programme.

Angestrebte Kenntnisse

Maschinen und Programmiersprache:

  • Maschinen führen Befehle (Anweisungen) aus.
  • Mit einer Programmiersprache kann man einer Maschine Anweisungen geben.

Roboter:

  • Ein Roboter ist eine Maschine, die mit ihrer Umgebung interagieren kann.
  • Im Roboter steckt ein Computer. Dieser verarbeitet eingegebene Be­fehle und Signale der Sensoren und führt entsprechende Aktionen aus.

Algorithmen:

  • Ein Test in einem Programm bestimmt, welche Anweisung ausgeführt wird, wenn eine Bedingung erfüllt ist.

Material

Für jede Gruppe:

  • ein Roboter Thymio
  • ein Computer mit der Thymio-VPL-Software

Für jeden Schüler:

Wortschatz

Programmiersprache

Dauer

Eine Stunde

 

Vorbereitung

Wenn Thymio über ein Kabel mit dem Computer verbunden ist und aus Verse­hen das VPL-Programm geschlossen wird, kann es passieren, dass der Compu­ter keine Verbindung mehr zu Thymio herstellen kann. Dann sollte man das Ka­bel zwischen Thymio und dem Computer einmal herausziehen und wieder hi­neinstecken. Anschließend wird das Programm "Thymio VPL" erneut gestartet.

 

Ausgangssituation

In den vorangegangenen Unterrichtsstunden haben die Schüler mit Thymio herumexperimentiert und festgestellt, dass ein Computer Thymios Handlungen über empfangene Sensorsignale steuert. Ab jetzt werden die Schüler Program­me zusammenstellen, um Thymio zu befehlen, was er ma­chen soll. Dazu ver­wenden sie VPL, eine visuelle Programmiersprache. Wir bezeichnen hier Thymios visuelle Programmiersprache mit VPL – so wie es auch Thymios Hersteller tun –, auch wenn VPL eigentlich der Begriff für vi­suelle Programmiersprachen im Allgemeinen ist.

 

Experimentieren: Thymio mit VPL programmieren (Gruppenarbeit)

Mit VPL stellt man Programme zusammen, die aus einer Aneinanderreihung von Tests bestehen. Ein Test verknüpft eine Karte aus der linken Spalte (Ereig­nisse) mit einer Karte aus der rechten Spalte (Aktionen).

Die Lehrerin verteilt das Arbeitsblatt 24, das die Schüler in das Programmieren mit der VPL-Schnittstelle einführt. Sie stellen fest, dass die Karten in der lin­ken Spalte verschiedenen Ereignissen entsprechen, die von den Sensoren aus­gelöst werden können. Die Karten in der rechten Spalte entsprechen den Ak­tio­nen, die Thymio ausführen kann.

Pädagogische Anmerkungen:

  • Programmieren lernt man, indem man programmiert, und nicht indem man jemand anderem beim Programmieren zuschaut! Es hilft zwar, wenn man zu zweit über eine Aufgabe grübelt, aber es ist ganz wichtig, dass jeder Schüler selbst programmiert. Deshalb sollten idealerweise nur zwei Schü­ler vor einem Computer sitzen. Sie sollten sich außerdem unbe­dingt abwechseln – zum Beispiel alle 10 Minuten die Tastatur und die Maus an den Partner übergeben.
  • In dieser Unterrichtsstunde werden wir nur mit dem roten Sensor-Icon arbeiten. Der schwarze Sensor-Icon kommt in der nächsten Unter­richts­stunde vor.

 

Die Schüler probieren zunächst die vier Programme aus dem Arbeitsblatt 25 (Erste Programme für Thymio) aus. Sie sollen schriftlich mit Wenn-dann-Sät­zen ihr Vorgehen erklären. Konkret: Um zu überprüfen, was ein Programm mit Thymio macht, müssen sie Folgendes tun:

  • Alle Karten löschen, die sich im zentralen Programmierbereich befinden. Dazu müssen sie auf das kleine Kreuz oben rechts klicken (siehe Arbeits­blatt 24).
  • Eine Ereigniskarte und eine Aktionskarte in den Programmierbereich ziehen.
  • Diese Karten eventuell verändern – das geht durch Auswählen von Knöp­fen oder Verändern der Cursorpositionen.
  • Das Programm starten (auf den Play-Pfeil klicken).
  • Thymio auf einen großen Tisch oder auf den Fußboden setzen (möglichst ohne das Verbindungskabel zum Computer herauszuziehen) und beobach­ten, was das Programm mit Thymio macht.

 

Gemeinsame Erörterung

Die Lehrerin schreibt die von der Klasse gefundenen Beschreibungen der Pro­gramme an die Tafel.

  • Programm 1: WENN man auf den zentralen Einschaltknopf drückt, DANN läuft Thymio vorwärts.
  • Programm 2: WENN Thymio vor sich ein Hindernis erkennt, DANN wird seine Oberseite grün.
  • Programm 3: WENN Thymio unter sich etwas Dunkles wahrnimmt, DANN wird seine Unterseite blau.
  • Programm 4: WENN man auf den Thymio klopft, DANN spielt er Musik.

Wissenschaftliche Anmerkungen:

  • In dem Programm 3 werden die Sensoren unter Thymios Fahrgestell an­gesprochen. Das sind auch die Sensoren, die in Thymios Türkis-Modus die Hauptrolle spielen. Wenn Thymio an die Tischkante kommt, detek­tiert er nichts. Er detektiert auch nichts, wenn man ihn auf ein schwar­zes Blatt Papier setzt. Seine Fahrgestellsensoren springen dagegen an, wenn er sich auf einer weißen Oberfläche befindet.
  • In den Programmen 1, 2 und 3 kehrt Thymio nicht von allein in seinen Anfangszustand zurück: Er bleibt nicht stehen, solange man ihm das nicht befiehlt, und er nimmt auch nicht seine ursprüngliche Farbe wie­der an. Das ist nicht verwunderlich: Thymio macht nur das, was in seinem Programm steht. Wenn Thymio ein Ereignis detektiert, ändert er seine Farbe oder setzt sich in Bewegung – und das macht er so lange, bis das Programm ihm etwas anderes befiehlt. Die Rückkehr in den An­fangszustand ist Gegenstand der nächsten Unterrichtsstunde.

 

Zusammenfassung

Die Schüler fassen zusammen, was sie in dieser Unterrichtsstunde gelernt haben.

Beispiel:

  • Maschinen führen Befehle (Anweisungen) aus.
  • Man kann einer Maschine Anweisungen geben. Dafür muss man ein Pro­gramm schreiben. Das Programm ist in einer Programmiersprache ver­fasst.
  • Ein Programm macht immer wieder das Gleiche. Ändert man weder die Anweisungen, noch die Daten, die man in das Programm "steckt", kommt immer das gleiche Ergebnis heraus.

 

 


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