PROGRAMMEREN KLASSE STUDENT EEN INITIATIEF VAN. Lesmap. Programmeren. Door KlasseStudent

Transcriptie

1 PROGRAMMEREN Lesmap Programmeren Door KlasseStudent

2 2

3 3 PROGRAMMEREN PROGRAMMEREN

4 4 Lesmap Programmeren 2018 KlasseStudent Alle rechten voorbehouden Eerste druk: September 2018 Uitgegeven door: KlasseStudent B.V. Geschreven door: Lucienne de With Cover gemaakt door: Ryan Tjin & Lotte Bögels Grafische vormgeving inhoud: Milenko van Lier Behoudens de in of krachtens de Auteurswet van 1912 gestelde uitzonderingen mag niets uit deze uitgave worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen of enige andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever.

5 5 Met dank aan LUCIENNE DE WITH PROGRAMMEREN

6 6 Voorwoord We leven in een constant veranderende wereld. Sterker nog, op technologisch vlak zijn de veranderingen nog nooit zo snel gegaan! In deze tijd waarin technologie en slimme toepassingen een steeds grotere rol krijgen is programmeren een steeds meer gevraagde vaardigheid. Het onderwijs is er onder andere voor bedoeld om leerlingen zo op te leiden dat zij over de juiste vaardigheden beschikken om aan de toekomstige vraag van de arbeidsmarkt te voldoen. Wij geloven dat programmeren een belangrijk onderdeel zal worden van het curriculum van de toekomst, dus waarom beginnen we niet gewoon meteen? Dit lespakket is speciaal ontwikkeld voor leerlingen van de onderbouw van het voortgezet onderwijs. De achterliggende gedachte is dat het belangrijk is om leerlingen al op jonge leeftijd in aanraking te laten komen met programmeren zodat ze weten wat hun te wachten staat als ze een vervolgopleiding kiezen waar programmeren een onderdeel van uitmaakt. Op deze manier kan interesse voor informatica (-gerelateerde) vakken worden gewekt.

7 7 Het doel van dit lespakket is dus dat leerlingen niet meer schuw zijn voor het aanleren van een programmeertaal of andere software-skill. Ze hebben immers al gezien dat programmeren helemaal niet zo moeilijk en spannend is! De werknemers van morgen krijgen zo dus een eerste inkijkje in het vak programmeren waar ze misschien wel profijt van kunnen hebben in hun toekomstige loopbaan! Deze lessenserie bestaat uit 16 lessen waarin de leerlingen kennis gaan maken met een aantal fundamentele principes van het programmeren. We beginnen helemaal bij het begin, dus voorkennis is niet nodig. Leerlingen die echter al wél kunnen programmeren zullen nog genoeg uitdaging kunnen vinden in de opdrachten. Je kunt het namelijk zo moeilijk maken als je zelf wilt! De programmeertaal die voornamelijk wordt aangeleerd is Processing, een programmeertaal waar veel beginnende programmeurs mee starten. Processing werkt namelijk met visuele output. Dat betekent dat wanneer een aantal regels code geschreven zijn, het resultaat direct te zien is. In minder dan tien regels code verschijnt bijvoorbeeld al je eigen poppetje op het scherm. Doordat de code meteen zichtbaar is, wordt op een tastbare en motiverende manier kennis gemaakt met programmeren; weinig abstractie dus! Leuk weetje: Processing wordt vanwege zijn visuele eigenschappen zelfs vaak gebruikt voor het maken van digital art; creatievelingen zullen dan ook blij verrast zijn met deze programmeertaal. Tot slot heb ik tijdens het ontwikkelen van het lespakket enerzijds rekening gehouden met de inhoudelijke kennis van het vak programmeren en anderzijds hoe de lesstof overgebracht moet worden op de leerlingen. Ik wil ze immers ze zo goed mogelijk te motiveren voor het vak. Ik hoop dan ook dat de leerlingen en docenten die met dit lesprogramma gaan werken ontdekken dat programmeren niet moeilijk of saai is, maar juist uitdagend, creatief en meeslepend. Ik wens jullie dan ook een speelse én uitdagende eerste kennismaking met het vak programmeren en hoop dat jullie er net zo veel plezier van hebben als ik! Lucienne de With PROGRAMMEREN

8 8 Inhoudsopgave 01. Introductie logisch redeneren Introductie in scratch Pixels en kleuren Comments en functies Interacties met de muis Interacties met de muis en toetsebord Variablen Conditionals 64

9 9 09. Conditionals in de praktijk Loops Loops Genestelde loops Functies Argumenten Return type Eind project 150 PROGRAMMEREN

10 10 01 Introductie Introductie Dit is de eerste les van het lesprogramma. De kans is groot dat de meeste leerlingen tijdens deze les voor het eerst in aanraking zullen komen met programmeren. Daarom is het belangrijk om rustig en simpel te beginnen. Mochten er toch leerlingen zijn die al wat ervaring hebben met programmeren, dan kan deze les nog steeds nuttig voor ze zijn. Opbouw van de les De volgende tabel geeft een overzicht van de onderwerpen die deze les aan bod komen, met de bijbehorende slides en opdrachten. Een schatting van de benodigde tijd per onderwerp is gegeven, maar in de praktijk blijkt dat dit per leerling erg kan verschillen. 01 Onderwerp Slides Opdrachten Tijd 01 Opstarten: Vertel de leerlingen wat er deze lessenserie behandeld gaat worden. Ga vervolgens dieper in op wat er voor deze les op de planning staat.

11 11 Onderwerp Slides Opdrachten Tijd 02 Introductie: Om ervoor te zorgen dat alle leerlingen weten wat programmeren precies is, wordt dat eerst behandeld. Dit deel bestaat uit een klassikale discussie, uitleg (incl. video) en een kleine klassikale opdracht. 03 Logisch redeneren: Bij programmeren spelen logica en structuur een grote rol. Om hier rustig kennis mee te maken zijn er twee opdrachten met elk een raadsel. Laat de leerlingen deze in groepjes van 2 uitwerken. 04 Bespreking/evaluatie: Bespreek de oplossingen van opdrachten 1 en 2 klassikaal. Leerlingen die het antwoord weten kunnen dit uitleggen. Loop vervolgens de uitleg in de slides door om er zeker van te zijn dat de oplossingen voor alle leerlingen duidelijk zijn. Pauze Introductie Scratch: Leg nogmaals uit wat Scratch precies is. Slide 19 laat de interface van Scratch zien. Leg deze alvast uit aan de leerlingen. PROGRAMMEREN

12 12 Onderwerp Slides Opdrachten Tijd 06 Scratch in de praktijk: Laat de leerlingen een account aanmaken voor Scratch (opdracht 3) en vervolgens een eerste tutorial doorlopen (opdracht 4). Leerlingen die Scratch al kennen of eerder klaar zijn kunnen zelf een uitdagendere tutorial opzoeken of zelf opties uitproberen in het programma. Er is genoeg te leren. 07 Afronding: Blik terug op de les en geef alvast aan wat er de volgende les behandeld gaat worden Alle onderwerpen en eventuele extra materialen worden in de secties hieronder wat uitgebreider toegelicht. 01. Opstarten In dit deel van de les wordt een overzicht van de lessenserie en een planning van de les gegeven. De lessenserie bestaat uit 16 lessen. Omdat programmeren (vooral in het begin) als ingewikkeld kan worden ervaren, is het belangrijk om rustig en simpel te beginnen. Daarom gebruiken we in de eerste twee lessen de programmeertaal Scratch. Scratch is een visuele programmeertaal: als je iets maakt, dan kun je het resultaat meteen zien. Je hoeft in Scratch niet zelf de code te typen, maar je kunt gebruikmaken van bestaande codeblokken. Deze codeblokken verbind je aan elkaar, waardoor een programma ontstaat. Dat programma kun je vervolgens afspelen, waarbij je gelijk het resultaat ziet. Scratch werkt in de browser (geen downloads nodig) en is hier te vinden: Om het te kunnen gebruiken heb je een account nodig. Vervolgens kun je alle programma s die je maakt opslaan onder dat account. Op de website van Scratch zijn veel tutorials te vinden die stap voor stap uitleggen hoe het programma werkt.

13 13 Na de eerste twee lessen gaan de lessen over op de programmeertaal Processing. Dit is een taal die lijkt op het bekende Java. Processing kan ook volledig in de browser gebruikt worden, maar er is ook software beschikbaar die gedownload kan worden. Processing lijkt meer op het traditionele programmeren, waarbij je zelf de code moet typen (en dus niet werkt aan de hand van blokken, zoals Scratch). Toch is het wel een fijne taal om mee te beginnen, omdat het vergeleken met andere talen redelijk simpel werkt (veel functies zijn al ingebouwd) en gericht is op visueel resultaat. Dat betekent dat de leerlingen meteen het resultaat kunnen zien van wat ze geprogrammeerd hebben. Deze taal biedt een goede basis en veel meer mogelijkheden dan Scratch. Daarom zullen we uiteindelijk voornamelijk in Processing werken. Voor deze les is het programma als volgt: - Uitleg wat is programmeren? - Logisch redeneren - Uitleg Scratch - Zelf aan de slag met Scratch 02. Introductie van de les In dit deel van de les is het belangrijk dat alle leerlingen dezelfde definitie van programmeren aanleren. Begin met een klassikale discussie van wat programmeren is. Op deze manier kunnen leerlingen hun eigen visie en gedachten delen en ontstaat er misschien al een definitie van programmeren. Vervolgens is er een filmpje waarin duidelijk wordt uitgelegd wat programmeren is. Laat dit zien aan de leerlingen en leg aan de hand van het filmpje uit wat het is. Het filmpje spreekt ook over verschillende programmeertalen. Benadruk hier dat Scratch en Processing ook voorbeelden zijn van dat soort talen en dat er dus nog veel meer talen zijn die je kunt leren. Om nog meer een beeld te krijgen van programmeren in de praktijk en de mogelijke problemen die je tegen kunt komen, is er een klassikale opdracht toegevoegd. Er zijn 3 l eerlingen nodig: een programmeur, een computer en een robot. Het doel van de opdracht is om de robot, één van de leerlingen dus, door een doolhof van tafels heen te sturen. PROGRAMMEREN

14 14 Zorg ervoor dat de robot en de computer niet horen wat er in de klas besproken wordt door ze bijvoorbeeld even op de gang te laten wachten. Bouw het klaslokaal om in een doolhof. Dan mag de programmeur met hulp van de klas een code gaan schrijven, waarin alleen de volgende commando s gebruikt mogen worden: [ stop ] stop [ vooruit ] zet stap vooruit [ links ] draai 45 graden naar links [ rechts ] draai 45 graden naar rechts [ terug ] zet stap achteruit [ boem ] totdat je ergens tegenaan loopt Als de code klaar is, mag de computer binnenkomen. De programmeur moet de code aan de computer geven. Als de computer de code heeft ontvangen, is het de beurt van de robot om binnen te komen. De robot moet aan het begin van het doolhof gaan staan. Vervolgens is het de taak van de computer om de code hardop voor te lezen. Let op: de computer mag alleen de commando s voorlezen! Extra uitleg is onmogelijk. De robot moet deze commando s precies uitvoeren. De kans is groot dat de opdracht niet gelijk helemaal goed gaat, de robot zal hoogstwaarschijnlijk ergens in het doolhof vastlopen. Dit is een mooi moment om even met de klas te evalueren wat er fout gaat en hoe dat opgelost of voorkomen zou kunnen worden. 03. Logisch redeneren Met de opdracht van de robot hebben we al gezien dat logica en structuur belangrijk zijn. Om dit te oefenen zijn er twee raadsels toegevoegd in de opdrachten (opdrachten 1 en 2). Laat de leerlingen deze opdrachten in groepjes van twee maken.

15 Bespreking/evaluatie logisch redeneren Als de leerlingen klaar zijn met de opdrachten, is het tijd om deze klassikaal te bespreken. Vraag eerst of er leerlingen zijn die denken dat ze de juiste oplossing hebben en laat hen de oplossing uitleggen. Loop vervolgens door de slides met uitleg heen, zodat alle leerlingen nogmaals rustig kunnen zien hoe je tot de goede oplossing komt. De oplossingen zijn hieronder nog even kort toegelicht. </> Opdracht 1 Als kind 1 een ridder is, dan spreekt hij de waarheid. Echter, hij zegt dat alle kinderen schurken zijn, wat in dat geval niet de waarheid kan zijn. Daarom kunnen we concluderen dat kind 1 een schurk is. Dat betekent dus dat kind 1 liegt en dat dus niet alle kinderen schurken zijn. Er zijn dus 1 of 2 ridders aanwezig. Als kind 2 een schurk is, dan klopt zijn uitspraak precies één van ons drieën is een ridder dus niet. Dat betekent dat er in dat geval 2 ridders moeten zijn, wat onmogelijk is: kind 1 is al een schurk, en in dit geval is kind 2 ook een schurk. Daarom moet kind 2 wel een ridder zijn. Zijn uitspraak dat er één ridder is, slaat dus op hemzelf. We weten nu dat er één ridder en twee schurken moeten zijn. Kind 1 is een schurk, kind 2 is een ridder. Daarom moet kind 3 wel een schurk zijn. </> Opdracht 2 Jacob zegt dat de dief een gezonde schurk is. Als Jacob de waarheid spreekt, dan betekent dat dat de dief liegt. Als Jacob liegt, dan is de dief een ongezonde ridder en liegt de dief ook. Conclusie: de dief is een leugenaar. Karel zegt dat Jacob een zieke schurk is. Als Karel de waarheid spreekt, dan betekent dat dat Jacob de waarheid spreekt. Als Karel liegt, dan is Jacob een gezonde ridder en spreekt Jacob dus ook de waarheid. Kortom: Jacob spreekt de waarheid. Omdat de dief liegt en Jacob de waarheid spreekt, kunnen we nu uitsluiten dat Jacob de dief is. PROGRAMMEREN

16 16 Vervolgens geeft Lodewijk een antwoord, ja of nee, waaruit opgemaakt kan worden wie de dief is. Als Lodewijk ja zegt, dan zegt hij dat hij de dief is. De dief is echter een leugenaar en zal dus altijd nee antwoorden op deze vraag. Lodewijk is dan dus niet de dief, wat betekent dat alleen Karel de dief kan zijn. Als Lodewijk nee zegt, dan kan hij de dief zijn, want de dief zou ook nee antwoorden op deze vraag. We hebben ook nog niet uitgesloten dat Karel niet de dief is. In dit geval is het dus niet duidelijk wie de dief is, het kan Lodewijk of Karel zijn. Lodewijk moet dus ja hebben geantwoord op de vraag van de rechercheur, anders wist de rechercheur niet wie de dief was. Karel is de dief. 05. Introductie Scratch Nu is het tijd geworden om met Scratch aan de gang te gaan. Leg de leerlingen nogmaals even kort uit wat je met Scratch kunt doen. Laat ze de interface van het programma zien (staat in de slides) en geef even een korte toelichting hierop. 06. Scratch in de praktijk Laat de leerlingen een account aanmaken in Scratch (opdracht 3) en een beginners tutorial uitvoeren (opdracht 4). Deze tutorial is uitgeschreven in de opdrachten, maar kan ook online gevonden worden. De leerlingen kunnen hier de rest van de les aan werken en aan het einde hun project delen met de docent. Leerlingen die al bekend zijn met Scratch kunnen zelf op zoek gaan naar een moeilijkere tutorial of hun eigen project beginnen. 07. Afronding Een korte terugblik op wat er deze les is gedaan. Bespreek ook alvast wat er voor de volgende les op het programma staat, namelijk het maken van een eigen game in Scratch.