SCENARIUSZ LEKCJI 1: ZAPOZNANIE Z PROGRAMEM SCRATCH Autor: Michał Smolczewski Temat zajęć: Zapoznanie z programem Scratch Czas trwania zajęć: 45 minut Uczestnik po zajęciach: zna zastosowanie programu Scratch; zna funkcje podstawowych bloczków z palety bloczków; umie zaprogramować silnik tak, żeby się obracał w dwie strony. Metody praktyczne: wykład; ćwiczenia na zastosowanie teorii. Forma pracy: grupowa (grupy dwuosobowe). Pomoce dydaktyczne: komputer; program Scratch; klocki LEGO Education WeDo TM ; projektor. Przebieg zajęć 1. Wprowadzenie Celem projektu jest zorganizowanie bezpłatnych, otwartych zajęć dla dzieci w wieku szkoły podstawowej dotyczących budowania prostych robotów, a następnie przygotowania (w każdej grupie) filmu animacyjnego z udziałem zbudowanego robota. Projekt odpowiada na potrzebę ekspresji, wyrażania się dzieci i młodzieży w działaniu i twórczości. Ma pokazać nowe, do tej pory nie znane sposoby wyrażania siebie, wykorzystujące nowoczesne narzędzia multimedialne, zapoznające młodzież z nowoczesnymi technologiami (robotyka, elementy programowania). Pomaga w tworzeniu prac zespołowych. Film może zostać bowiem zrealizowany przez grupę, 1
gdzie różne dzieci będą pełniły różne role: reżyser, scenarzysta, operator, twórca robota, itd. W maju zostanie przeprowadzony ogólnopolski konkurs na najlepszy film z udziałem robota. Będą to mogły być dowolne formy wideo, animowane, wykorzystujące robota zbudowanego podczas zajęć. W konkursie będą mogły wziąć udział również zespoły, które nie prowadziły zajęć wg wyżej wymienionego kursu a zajmowały się robotami na swój sposób. Wyniki konkursu zostaną opublikowane w internecie. Autorzy najciekawszych filmików otrzymają nagrodę w postaci klocków LEGO WeDo TM. Scratch jest to wizualny język programowania. Został zaprojektowany przez Mitchela Resnicka, a nazwa wywodzi się z turntablizmu, czyli techniki miksowania muzyki (tworzenie tzw. skreczy). Został stworzony jako środek do nauczania dzieci i młodzieży podstaw programowania. Program ten pozwala na łatwe tworzenie i uruchamianie programów w tym języku. Programowanie odbywa się w sposób wizualny elementy języka mają kształt puzzli, a poprzez przeciąganie ich mogą być układane w określonym porządku. W ten sposób tworzy się kod przypisany określonemu obiektowi, który reaguje na zdarzenia zewnętrzne. Język programowania służy do tworzenia programów, których zadaniem jest przetwarzanie danych i obsługa urządzeń zewnętrznych (robotów). Roboty wykonują zadania dokładnie, dlatego każdą czynność trzeba opisać ściśle krok po kroku, ponieważ komputer nie potrafi dociec, co programista miał na myśli. W programie Scratch aby zaprogramować robot należy przeciągać bloczki z palety bloczków na obszar skryptu i kliknąć na niego. Jest to możliwe poprzez opracowane algorytmy pozwalające automatycznie realizować zadania. Skraca to czas tworzenia aplikacji i zmniejsza liczbę okazji do popełnienia błędu. Scratch-a można pobrać bezpłatnie z działu download na stronie domowej programu. 2. Część właściwa zajęć Aby zainstalować program Scratch wystarczy pobrać darmowy program ze strony internetowej: http://scratch.mit.edu/scratch_1.4/. 2
Program Scratch jest przejrzysty i łatwy w nauce. Składa się z różnych bloczków, które mają określone zadania w programie. Wystarczy przeciągnąć je w sąsiadujące pole. Program Scratch posiada kilka rodzajów bloczków. Podstawowe rodzaje bloczków to: Czapki - te bloczki mają zaokrąglone szczyty. Bloczki te są umieszczane na szczycie stosów. Czekają one na zajście jakiegoś zdarzenia, takiego jak naciśnięcie klawisza, a następnie wykonują bloczki pod spodem. Bloczki stosu - bloczki te mają wypustki na dole i/lub wcięcia na górze. Można zatrzaskiwać te bloczki razem w stosy. Niektóre bloczki mają wewnątrz obszar wprowadzania danych, gdzie można wpisać liczbę lub wybrać wartość w menu opuszczanym. Niektóre bloczki stosu, tak jak zawsze jeżeli, mają usta w kształcie litery C, gdzie można wstawiać inne bloczki stosu. Bloczki w Scratchu są zorganizowane w ośmiu kategoriach rozróżnianych kolorami: Ruch, Wygląd, Dźwięk, Pisak, Kontrola, Czujnik, Wyrażenia i Zmienne. Omówimy tylko potrzebne nam do programowania klocków LEGO Education WeDo TM. KONTROLA - skrypt uruchamia się po naciśnięciu zielonej flagi w prawym górnym rogu sceny; 3
rozsuwanej listy; - skrypt uruchamia się po naciśnięciu spacji lub innego klawisza klawiatury, który możemy wybrać z - w kółko wykonuje bloczki znajdujące się w środku; - wykonuje bloczki znajdujące się w środku 10 lub inną (wpisaną samemu) ilość razy; - ciągle sprawdza, czy warunek jest prawdziwy; kiedy tak się stanie, wykonuje znajdujące się w środku bloczki; bloczki; - jeśli warunek jest prawdziwy, wykonuje znajdujące się w środku - jeśli warunek jest prawdziwy, wykonuje bloczki zawarte w pierwszej części, jeśli nie wykonuje bloczki zawarte w drugiej części; - czeka, aż warunek zostanie spełniony, a następnie wykonuje bloczki; - sprawdza, czy warunek jest fałszywy; jeżeli tak wykonuje zawarte w środku bloczki i sprawdza warunek ponownie. Jeśli warunek jest prawdziwy, przechodzi do następnych bloczków; - zatrzymuje cały skrypt. 4
WYRAŻENIA - wstawiamy wybrany czujnik w jedno białe pole, a w drugie wartość, dla której warunek ma być spełniony, aby skrypt zaczął działać (mniejsze, równe lub większe od wpisanych wartości). CZUJNIKI - ustawiamy, jaki czujnik reaguje na bodźce zewnętrzne (czujnik odległości i przechyłu). RUCH - włącza silnik; - włącza silnik na podany przedział czasu; - wyłącza silnik; - ustawia moc silnika (w zakresie od 1 do 100) i włącza silnik; - ustawia kierunek działania silnika, ale nie włącza go (w ten sposób = zgodnie z ruchem wskazówek zegara, w tamten sposób = przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, odwróć = zmień kierunek). Za pomocą bloczków możesz wydać instrukcje robotowi, żeby się poruszył. Aby robot to zrobił, łączy się na zatrzask bloki graficzne w stosy nazywane skryptami. Po kliknięciu w skrypt, Scratch uruchamia bloczki w kolejności od góry do dołu. 5
Do zobaczenia, w jaki sposób program działa, wykorzystamy klocki LEGO Education WeDo TM. Najważniejszymi elementami są silnik i jednostka łącząca silnik oraz czujniki z komputerem. Mamy do dyspozycji również dwa czujniki. Czujnik odległości, który stosujemy kiedy robot ma zacząć działać, gdy się coś do niego zbliża, oraz czujnik przechyłu. Czujnik przechyłu ma 5 wartości, pod konkretną wartość możemy ustawić sposób pracy silnika i kontrolować to mechanicznie. 6
Aby połączyć robota z komputerem, wystarczy podłączyć jednostkę sterującą do portu USB. 2.1. Poniższy skrypt wprawia w ruch silnik na 5 sekund zgodnie z ruchem wskazówek zegara i na 2 sekundy w odwrotnym kierunku w wolniejszym tempie. Cały cykl powtarza, aż wyłączymy sami za pomocą zatrzymaj skrypt. 2.2. Skrypt wprawia w ruch silniczek, gdy wartość czujnika przechyłu jest mniejsza niż 2. Silniczek zostanie włączony na 1 sekundę zgodnie z ruchem wskazówek zegara i mocą 100. Moc silnika i kierunek są domyślnie ustawione i wstawiamy te bloczki tylko wtedy, gdy chcemy zmienić ich parametry. 7
2.3. Kolejny skrypt również wprawia silniczek w ruch - raz w jedną stronę na 1 sekundę, raz w drugą stronę na 1 sekundę, ale tylko gdy spełniony jest warunek, że dowolny przedmiot znajduje się w odległości od czujnika mniejszej niż 38. 3. Podsumowanie Klikając ikonę zapisz jako możemy zapisać swój projekt, aby w każdym momencie móc do niego wrócić lub udostępnić innym na stronie sieciowej Scratcha. W menu POMOC można przejść na stronę pomocy, na której znajdują się łącza do materiałów referencyjnych, poradników i strony ze wszystkimi ekranami Scratcha. Informacje i dodatki dla instalacji sieciowej i dostosowania można znaleźć na: http://info.scratch.mit.edu/network_installation. Projekt Śpiewające roboty realizowany jest przez Fundację i Szkołę Podstawową Chocimska oraz współfinansowany z grantu otrzymanego w programie Akademii Orange. Materiały prezentowane w publikacji, stworzone w ramach programu Akademia Orange, są dostępne na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 3.0 Polska. 8