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Homepage > Aktivitäten > Informatik > Programmieren > 1, 2, 3 ... > Klasse 4 bis 6 > 8: Weltraummission mit Scratch > Den Rover steuern

8.3: Den Rover steuern

Autor/inn/en:
Publikation: 29.9.2016
Lernstufe: 3
Übersicht: Die Schüler erstellen ihr erstes Programm: Sie steuern den Rover mit Hilfe der Pfeiltasten. Sie machen sich mit dem Begriff des Koordinatensystems ver­traut.
Angestrebte Kenntnisse:
  • Maschinen:
    • Maschinen führen Befehle (Anweisungen) aus.
    • Mit mehreren einfachen Anweisungen kann man eine komplexe Aufga­be lösen.
  • Algorithmen:
    • Ein Algorithmus ist eine Verarbeitungsvorschrift zur Lösung eines Pro­blems.
    • Mit einer Schleife im Programm kann man eine Anweisung wiederholen.
    • Eine Endlosschleife wird unendlich oft wiederholt.
    • Eine iterative Schleife wird eine bestimmte Anzahl von Malen wiederholt.
  • Programmiersprachen:
    • Mit einer Programmiersprache kann man einer Maschine Anweisungen geben.
    • Scratch hat eine grafische Oberfläche und verwendet eine einfache Spra­che.
    • Ein Programm ist ein Algorithmus, der in einer Programmiersprache formuliert wurde.
    • Bei der ereignisorientierten Programmierung werden Befehle erst nach Ein­treten eines bestimmten Ereignisses ausgeführt.
    • Bei der sequentiellen Programmierung werden die Befehle einer nach dem anderen ausgeführt.
    • Das Ergebnis eines Programms ist reproduzierbar. Wenn sich weder die Befehle noch die in das Programm eingehenden Daten ändern, kommt immer das Gleiche heraus.
Wortschatz: Koordinaten, Koordinatensystem
Dauer: eine bis anderthalb Stunden
Material: Für die Klasse: Für jede Zweiergruppe:
  • ein Computer, auf dem Scratch installiert ist (oder ein Computer mit guter Internetanbindung, um Scratch online zu verwenden)
  • Figuren (Herunterladen mit einem Klick der rechten Maustaste auf das jeweilige Bild):
    Basisstation   Rover lang   Oberfläche des Planeten
Für jeden Schüler:
Herkunft: La main à la pâte, Paris

Zunächst öffnen die Schüler ihr in der letzten Stunde abgespeichertes Pro­gramm. Dieses enthält bisher nur den Planetenboden-Hintergrund und den Ro­ver. In dieser Unterrichtsstunde soll das Programm erweitert werden, sodass man mit den Pfeiltasten der Tastatur den Rover steuern kann.

Pädagogische Anmerkung

In diesem Stadium wird die Lehrerin die meisten Schüler noch anleiten müs­sen. Sie werden aber schnell lernen, mit Scratch umzugehen und können von Stunde zu Stunde selbstständiger arbeiten. Jeder Zweiergruppe sollte ihr eigenes Arbeitstempo zugestanden werden.

Blauer Punkt Aufgabe 1: Den Rover nach links fahren lassen (10 min)

Wie man den Rover nach rechts fahren lässt, wissen die Schüler bereits. Man muss ihm nur den Befehl geben "Gehe in [--]-Schritt". Standardmäßig fährt der Rover (jede Figur) nach rechts. Den Rover nach links fahren zu lassen, ist schon etwas schwieriger: Die Schüler müssen ihn erst nach links drehen, bevor sie ihn nach links fahren lassen. Sie probieren, die Aufgabe zunächst selbst zu lösen. Die Lehrerin geht von Gruppe zu Gruppe und gibt Tipps, falls die Schüler nicht weiterkommen. Sie kann ihnen zum Beispiel verraten, dass sie nach einer Anweisung "setze Richtung auf" suchen sollen.

Pädagogische Anmerkung

Es gibt zwei Möglichkeiten, eine Figur in eine Richtung schauen zu lassen.

  • "drehe dich zu [Mauszeiger]" ist für uns uninteressant, weil die einzig mögliche Option "Mauszeiger" ist. Die Figur dreht sich dann einfach nur in Richtung des Mauszeigers.
  • "setze Richtung auf [90]" ist schon vielversprechender. Bei "0" schaut die Katze nach oben, bei "90" nach rechts, bei "180" nach unten, und bei "−90" nach links. Man kann auf die Zahl klicken und einen beliebigen anderen Winkel eingeben.
    Die Bewegungsrichtung steuern
    Abb. 1: Die Bewegungsrichtung steuern

Das Programm, mit dem die Figur nach links wandert, lautet:

10 Schritte nach links gehen

Abb. 2: 10 Schritte nach links gehen

Grüner Punkt Aufgabe 2: Den Rover in jede beliebige Richtung fahren lassen (5 min)

Die Schüler können jetzt die Figur in jede beliebige Richtung laufen/fahren lassen. Soll sich die Figur wieder nach rechts bewegen, muss man sie zu­nächst wieder nach rechts drehen, da sie jetzt a priori nicht mehr nach rechts schaut.

Blauer Punkt Aufgabe 3: Den Rover mit den Pfeilen steuern (15 min)

Die Schüler müssen den Rover nun so programmieren, dass er auf das Drücken der Pfeiltasten reagiert und sich in die entsprechende Richtung bewegt. Sie su­chen zunächst selbstständig nach der Lösung. Vielleicht erinnern sie sich an den Befehl "Wenn [grüne Flagge] angeklickt", den sie in der ersten Stunde (Erste Programmierschritte mit Scratch) kennengelernt haben. Dieser Befehl gehört zu den Ereignisbefehlen: Mit diesem Ereignis (auf die grüne Flagge klicken) löst man eine bestimmte Aktion aus.

Für die Steuerung des Rovers mit den Pfeiltasten suchen wir also nach einem Ereignisbefehl: Wenn die rechte Pfeiltaste gedrückt ist, soll der Rover nach rechts fahren. Direkt unter dem Ereignisbefehl mit der grünen Flagge, gibt es den Befehl "Wenn Taste [Leertaste] gedrückt". Klickt man auf das kleine schwar­ze Dreieck neben "Leertaste", entdeckt man, dass dort auch "Pfeil nach oben", "Pfeil nach unten", "Pfeil nach rechts" und "Pfeil nach links" ausgewählt werden kann.

Wenn die Leertaste gedrückt ist

Abb. 3: Ereignisbefehl "Wenn die Leertaste gedrückt ist" und andere Ereignisse

Es stehen schließlich vier Unterprogramme (vier Skripte) im Programmierbe­reich. Jedes beschreibt die Bewegung in eine Richtung (siehe Abb. 4).

Wenn Pfeil nach ... gedrückt, dann ...

Abb. 4: Wenn Pfeil nach ... gedrückt, dann ...

Pädagogische Anmerkungen

  • Ein Programm kann aus mehreren parallel laufenden Unterprogrammen bestehen. Wir bezeichnen ein Unterprogramm im Folgenden auch häufig mit Skript. Jedes einzelne Unterprogramm (Skript) wird gestartet, so­bald das Ereignis eintritt, das das Programm auslösen soll – hier also das Drücken auf die verschiedenen Pfeiltasten.
  • Manchmal gerät der eine oder andere Schüler in Panik, weil er denkt, dass er aus Versehen alle Programme gelöscht hat. Im Allgemeinen wur­de nichts gelöscht, der Schüler hat nur auf das Bühnen-Icon unten links geklickt. Das Bühnenbild (der Hintergrund) hat seinen eigenen Pro­grammierbereich, in dem in unserem Beispiel aber bisher noch nichts steht. Klickt er wieder auf das Icon für den Rover, tauchen alle Skripte wieder auf. Sie ver­schwinden allerdings gleich wieder, wenn man auf den Reiter "Kostüme" anstatt auf den Reiter "Skripte" klickt.
Kinder am Computer

Abb. 5: Kinder am Computer

Blauer Punkt Aufgabe 4: Am Rand abprallen (5 min)

Die Schüler suchen, wie man den Rover am Bildrand abprallen lassen kann. Bis­her ist es so, dass der Rover, wenn er zum Beispiel den rechten Rand des Büh­nenbilds erreicht hat, rechts aus dem Bild verschwindet. Das Problem wird ganz einfach mit dem Befehl "pralle vom Rand ab" am Ende jedes der vier Un­ter­programme gelöst (Abb. 6).

Vom Rand abprallen

Abb. 6: Abprallen, wenn der Rand des Bühnenbilds erreicht ist

Grüner Punkt Aufgabe 5: Den Rover in die Mitte platzieren (5 min)

Wenn das Programm durch Anklicken der grünen Flagge gestartet wird, sollte der Rover in der Mitte des Bühnenbilds sein. Die Schüler kennen bereits den entsprechenden Befehl: "gehe zu x: [0] y: [0]".

Den Rover in die Mitte des Bühnenbilds setzen

Abb. 7: Den Rover in die Mitte des Bühnenbilds setzen

Pädagogische Anmerkungen

  • Das Programm kann nun durch Anklicken der grünen Flagge gestartet werden. Klickt man links oberhalb des Bühnenbilds auf das Vollbild-Icon, verschwindet der Programmierbereich und das Bühnenbild wird groß.
  • Die Schüler sollten daran denken, immer mal zwischendurch ihr Pro­gramm zu speichern.

Blauer Punkt Aufgabe 6: Die Koordinaten des Rovers (20 min)

Der Befehl "gehe zu x: [0] y: [0]" macht deutlich, dass die Position des Rovers im Bühnenbild durch seine x- und y-Koordinaten bestimmt wird. Da im Folgen­den noch weitere Figuren im Koordinatensystem des Bühnenbilds bewegt wer­den sollen, ist es wichtig, dass die Schüler verstehen, wie das mit den Koor­di­naten funktioniert.

Die Lehrerin bittet die Schüler zu beobachten, was mit den x- und y-Werten unten rechts im Bühnenbild passiert, wenn man mit dem Mauszeiger im Büh­nenbild herumwandert. Die Koordinaten ändern sich, wenn sich die Position des Mauszeigers ändert.

Koordinaten der Figur

Abb. 8: Die Koordinaten des Rovers

Die Klasse fasst zusammen: Der x-Wert weist auf die Position entlang der hori­zontalen Achse hin, der y-Wert auf die Position entlang der vertikalen Achse. Beide Achse sind imaginär, sie sind nicht eingezeichnet.

Die Schüler werden feststellen, dass viele Befehle aus der Kategorie "Bewe­gung" die x- und y-Koordinaten beinhalten. Sie beschreiben die Position der Figur, in deren Skriptbereich sie gezogen werden. Der Rover hat somit auch seine "eigenen" x- und y-Koordinaten.

Die Lehrerin kann das Arbeitsblatt 33 (Die x- und y-Koordinaten in Scratch) verteilen und die Schüler kleine Aufgaben lösen lassen.

Pädagogische Anmerkungen

  • Damit die Schüler besser begreifen, was Koordinaten sind, kann die Leh­rerin auf den Erdkundeunterricht verweisen. Dort haben die Schüler gelernt, was Längen- und Breitengrad sind. Längen- und Breitengrad werden in Grad angegeben, die Koordinaten in Scratch in Pixel (Bild­punk­ten).
    Auch die Analogie mit dem Spiel "Schiffe versenken" kann helfen: Die Position eines Schiffs wird mit zwei Koordinaten angegeben, einem Buchstaben und einer Zahl. In beiden Beispielen geht es darum, die Position eines Punktes in einer Ebene zu bestimmen, und dafür braucht man zwei Koordinaten.
  • Manche Schüler mögen Schwierigkeiten mit den negativen Zahlen ha­ben. Man kann Parallelen zu konkreten Beispielen ziehen, zur Tempera­tur zum Beispiel. Was bedeutet "−10 °C"? Ist das wärmer oder kälter als "0 °C"? Und was ist mit "−20 °C"? Ist das wärmer oder kälter als "−10 °C"?

Zusammenfassung

Die Schüler fassen zusammen, welche neuen Scratch-Befehle sie gelernt haben.

Die Schüler kreuzen im Arbeits­blatt 32 (Einige Scratch-Befehle) an, welche Scratch-Befehle sie in dieser Stunde verwendet haben.

Das Programm, wie es zum Ende dieser Unterrichtsstunde aussehen sollte: rover-spiel-8.3.sb2 (siehe Das Rover-Spiel – die fertigen Skripte).

Diese Unterrichtsstunde bietet die Gelegenheit, einige Grundlagen des Pro­grammierens zu wiederholen.

Die Lehrerin vervollständigt ihr Plakat "Was ist Informatik?".

Letzte Aktualisierung: 29.12.2016

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