Bug Panic - Games im Unterricht
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Impressum Modul 2 Herausgeber Landesanstalt für Kommunikation Baden-Württemberg (LFK) Anstalt des öffentlichen Rechts, vertreten durch den Präsidenten Dr. Wolfgang Kreißig Reinsburgstraße 27 70178 Stuttgart Gefördert durch das Ministerium für Kultus, Jugend und Sport Baden-Württemberg Autor Chris Binder Redaktion Laura Jaenicke, Landesanstalt für Kommunikation BW (LFK) Dejan Simonović Simonović, Stadtmedienzentrum Stuttgart am LMZ BW Design und Layout Jana Falkner Illustrationen Ilan Backmann Stuttgart, März 2021 Lizenz CC-BY-SA 4.0 Die Handreichung steht unter https://games-im-unterricht.de/toolkit auch als PDF zur Verfügung. Die Rechte der verwendeten Grafiken und Bilder liegen, soweit nicht anders vermerkt, beim Stadtmedienzentrum Stuttgart. Das Werk enthält Screenshots aus dem verwendeten Programm Scratch. Diese sind selbst erstellt und werden im Sinne eines Zitats zu Bildungszwecken genutzt. 2
Beschreibung ��������������������������������������������������������5 Einbindung in die Story��������������������������������������������6 Rahmenbedingungen ��������������������������������������7 Vorbereitung ����������������������������������������������������������������8 Durchführung Modul 2 Bug Panic�������������������10 2.1 Scratch kennenlernen�������������������������������������10 2.2 Spielumgebung und Steuerung�����������������13 2.3 Klone�����������������������������������������������������������������������16 2.4 Variablen und UI�����������������������������������������������18 2.5 Bug Panic!�������������������������������������������������������������20 2.6 Bonus���������������������������������������������������������������������21 Hilfestellungen ���������������������������������������������������������22 Hallo, ich bin Platina Toolkid! 3
Beschreibung Modul 2 | Patching Modul 2.1 Modul 2.2 Modul 2.3 Scratch Spiel & Klone kennenlernen Steuerung Modul 2.4 Modul 2.5 Modul 2.6 Variablen & UI Bug Panic! Bonus Bug Panic besteht aus fünf Untermodulen Komplexität ist der Umgang mit Scratch für und einem Bonusmodul, die jeweils einen unterschiedlichste Gruppen motivierend. Aspekt der Spieleentwicklung beleuchten. So werden durch die Entwicklung eines Nach einem Einstieg in die Grundlagen er- Fang- und Ausweichspiels zunehmend stellen die Jugendlichen die Spielumgebung komplexere Aspekte der Programmierung und implementieren die Steuerung des motivierend vermittelt. Die Untermodule Charakters. Sie erzeugen Klone eines Pro- sollten nacheinander bearbeitet werden, da totyp-Objekts, die als Gegner dienen. Über sie eng aufeinander aufbauen. Variablen werden dann Spielfortschritt und Zustand des Spielcharakters abgefragt. Im Mithilfe der Entwicklungsumgebung Scratch letzten Untermodul schließen die Schü- programmieren die Schüler:innen ein Aus- ler:innen das Projekt mit Gewonnen-/Ga- weichspiel. Scratch läuft im Webbrowser me-Over-Screens ab und testen das fertige und bietet Codeblöcke zur visuellen Pro- Spiel. grammierung des Quellcodes. In Scratch können unter anderem Ereignisse, Bedin- Ein Bonus-Untermodul bietet kurze Anre- gungen, Schleifen und objektorientierte gungen für eine zusätzliche Einheit, in der Programmierung genutzt werden. Dadurch, Sounds und eigens gestaltete Grafiken ein- dass das Spiel jederzeit im Editor ausgeführt gefügt werden können. und gestoppt werden kann, wird das Prinzip des Debuggings zu einem zentralen und in- tuitiven Bestandteil des Programmierpro- zesses. Aufgrund des niedrigschwelligen Einstiegs und der gleichzeitig möglichen 5
Scratch-Spiel "Bug Panic" Das vorliegende Modul 2 ist auf den Bil- deckt das Modul alle Kompetenzen des in- dungsplan Baden-Württemberg für den haltsbezogenen Bereichs Algorithmen ab Aufbaukurs Informatik in Klasse 7 ausge- (siehe Einleitung, S. 6&7). richtet. Dabei werden aus den prozessbe- zogenen Kompetenzen Strukturieren und Vernetzen als auch Modellieren und Im- plementieren abgedeckt. Darüber hinaus Einbindung in die Story Platina und Chip verfolgen gemeinsam ei- nen Computerfehler, den Protobug. Dieser erzeugt immer wieder neue bösartige Feh- ler, die Bad Bugs. Das Ziel ist es, in Scratch ein Spiel so zu programmieren, dass Platina und Chip den Bad Bugs ausweichen können und nach einer bestimmten Zeit den Proto- bug einfangen. 6
Rahmenbedingungen Zeit 5 Untermodule und ein Bonusmodul à 90 Minuten Das Modul besteht aus fünf Untermodulen und einem Bonusmodul, welche jeweils auf 90 min ausgelegt sind. Raum Präsenz- oder Fernunterricht Das Modul kann sowohl im Präzenzunterricht, als auch im Fernunterricht durch- geführt werden. Technik und Materialien Geräte : PC/Tablet Pro Schülerin oder Schüler ein Tablet oder PC, auf dem Scratch ausgeführt werden kann (https://scratch.mit.edu/info/faq/#about-scratch). Online Lehraccount auf scratch.mit.edu Bug-Panic-Projektdatei (https://scratch.mit.edu/studios/29218931/) Offline Scratch 3 (https://scratch.mit.edu/download) 7
Vorbereitung Für dieses Modul steht mit einem Scratch- Das diesem Modul beigefügte Handbuch Studio eine Kollektion bereit, in der die bietet eine Einführung in die Benutzerober- benötigten Scratch-Projekte online ange- fläche, Funktionen und Blöcke von Scratch. schaut, verändert und für den eigenen Ge- Hier können die Schülerinnen und Schüler brauch kopiert werden können: auch ihre Anmeldedaten vermerken und Notizen aufschreiben. Machen Sie sich als erstes mit dem Hand- buch vertraut, das die Benutzeroberfläche und die grundlegenden Funktionen erklärt. Benutzeroberfläche https://scratch.mit.edu/studios/29218931/ Um Schüler:innen besser online verwalten zu können, empfehlen wir, einen Lehrac- count anzulegen. Da der Account erst vom Scratch-Team geprüft wird, sollten Sie die- sen vor Beginn des Projekts anlegen. An- meldung und Infos finden sie hier: https://scratch.mit.edu/educators Schauen Sie sich das fertige Spiel Bug Panic an und vollziehen sie den kommentierten Mit einem Lehraccount können Sie Ihre Code nach: Klassen selbst verwalten und dort Accounts für Schüler:innen selbst anlegen. Die FAQ-Seite für Lehraccounts bietet ei- nen Überblick und ein (englisches) Einfüh- rungsvideo, das alle Funktionen des Lehrac- counts bündig erklärt: https://scratch.mit.edu/projects/473817357 Mit der Schaltfläche können Sie den Programmcode aufrufen. Dieser ist an vielen Stellen durch zusätzli- https://scratch.mit.edu/educators/faq che gelbe Notizzettel kommentiert. Nutzerfunktionen 8
Durchführung Modul 2 Bug Panic 2.1 Scratch kennenlernen Die Schüler:innen lernen die Benutzerober- Bug Panic Intro fläche von Scratch kennen und entwickeln angeleitet ihre erste Animation. Sie passen ihr Programm dann an und lernen so über die Grundlagen der Programmierung und in welcher Reihenfolge die Anweisungen aus- geführt werden. https://scratch.mit.edu/projects/474082492/ Das erste Untermodul kann durch eine Ein- führung in die Story (z.B. Was würdet Ihr an Danach können die Schüler:innen Werte Platinas und Chips Stelle tun?) und durch im Programmcode verändern und die Re- eine Abfrage von EDV-/Spielkompetenzen sultate in eigene Worte fassen oder aus- eingeleitet werden. gehend von Fragen wie “Wie würdet Ihr die Geschwindigkeit von Chip verändern?” das Die grundlegenden Funktionen von Scratch Spiel anpassen. sollten mit den Schüler:innen gemeinsam durchgegangen werden. Auf einigen Gerä- In einem Abschlussgespräch wird den Schü- ten ist die Oberfläche auf Englisch einge- ler:innen die Möglichkeit gegeben, sich zu stellt, diese kann über das Weltsymbol ihren Erfahrungen zu äußern und Eindrü- umgestellt werden. Dabei wird bestehen- cke zu schildern. Hier kann auch ein Aus- der Programmcode nicht gelöscht, sondern blick gegeben werden, indem auf weitere übersetzt. Die Schüler:innen sollten eigene Schritte und Ansätze hingewiesen wird. Projekte eindeutig betiteln und regelmä- ßig abspeichern. Sobald ein Projekt durch veröffentlicht wurde, kann es von anderen Schüler:innen und durch den Lehr- account eingesehen werden. Dies ist zum Nachvollziehen des Programmcodes be- sonders praktisch. Das erste Programm, in dem Platina Chip begrüßt und sich zu diesem hinbewegt, soll- te erklärt werden, um den Einstieg in die Syntax von Scratch zu erleichtern. Dabei können die Schüler:innen durch des Projekts Bug Panic Intro mit vorgefer- tigten Figuren arbeiten. Am besten kopie- ren Sie das Projekt vor Modulbeginn in ein Studio, das Sie für Ihre Klasse erstellen. 10
Verlaufsplan | 2.1 Scratch kennenlernen Phase und Material Dauer Unterrichts- Inhalt und Technik form Einstieg, 5- Warm-up, z.B. Programmier- und Unterrichts- 10 min Spielkompetenzen abfragen gespräch Gemeinsam in Scratch einloggen 10 min Einführung Lehraccount und Signup abschließen Benutzeroberfläche erklären • Spracheinstellungen 10- • Titel, Speichern Einführung Beamer 15 min • Meine Sachen • (Klasse) Gemeinsam erstes Programm ent- wickeln: Erarbeitung, • Klicksteuerung Platina Unterrichts- • Grüne Flagge: Chip wartet, Scratch-Projekt 20 min gespräch und bis Platina bei ihm ist. „Bug Panic Intro“ Einzel-/Part- • Einführung Werte mit nerarbeit X-Y-Position • Zustände: Grüne Flagge initialisiert Spiel SuS sollen vorhandenes Programm Problema- anpassen: tisierung, • Was sagt Platina? 20 min Einzel-/Part- • Wie schnell ist Platina? nerarbeit • Wie schnell ist Chip? Unterrichts- 10- SuS präsentieren Ergebnisse und gespräch/ 15 min Lösungswege Präsentation 11
Screenshot Scratch Programm Platina Programm Chip 12
Anknüpfpunkte Informatik | 2.1 Scratch kennenlernen Informatik Modul 2.1 Bedingungen Auslöser für eine Handlung, z.B. berührt Platina Chip? Werte Namen und X- und Y-Positionen der Figuren Zustände Start- und Endzustand des Programms, Anfangszustand am An- fang des Spiels (Initialisierung) Timer Genutzt für Warten-Anweisung, gleite in XX Sekunden… Refactoring Code schlanker gestalten und Anweisungen vereinfachen 2.2 Spielumgebung und Steuerung Die Schüler:innen importieren Grafiken aus Die Figuren können, sofern die Schüler:in- einem Scratch-Projekt oder laden diese von nen angemeldet sind, in das Lager am un- einem Computer/Tablet hoch. Sie lernen teren Bildschirmbereich gezogen werden. den Kostümeditor kennen und passen Gra- Von hier können sie in beliebigen Projekten fiken grundlegend an die eigenen Bedürf- weiterverwendet werden. nisse an. Zudem wird eine Schleife für die Steuerung des Charakters Platina program- miert. Das Projekt Bug Panic – Materialien ent- Platina in Scratch hält alle benötigten Grafiken, nicht aber den Programmcode. Das Projekt ist unter folgender URL zu finden und kann mit Klick auf in den eigenen Lehraccount ko- piert werden: https://scratch.mit.edu/projects/488800073/ 13
Screenshot Scratch Codeblöcke Scratch Menu Tipp: Codeblöcke lassen sich über das Danach können die Schüler:innen den Kos- Kontextmenü (Rechtsklick) duplizieren. tümeditor verwenden, um die vorhandenen Grafiken leicht anzupassen. Der Kostüm- editor ist über die Schaltfläche oberhalb der verfügbaren Blöcken erreichbar. Das Prinzip verschiedener Figuren, die je- weils ihre eigenen Codeblöcke ausführen, Um eine Heldin zu haben, die steuerbar sollte aus dem ersten Modul bekannt sein ist, sollten die Schüler:innen eigenständig und kann aufgefrischt werden, in dem Chip eine Steuerung entwickeln. Neben dem immer über Platina platziert wird. Mit einer Referenzbeispiel mit einer While-Schlei- weiteren Schleife kann der Protobug dazu fe („wiederhole fortlaufend“ & „warte bis“, gebracht werden, immer auf der Stelle zu siehe Modul2 - Handbuch) gibt es weitere rennen. Möglichkeiten, um Platina zu bewegen. Die Schüler:innen sollten ihren Code auch tes- ten, um deren Funktionalität zu überprüfen. Im Toolkit-Koffer sind Gamecontroller ent- halten, die benutzt werden können, um das Spiel zu testen. Zum Konfigurieren der Steuerung liegt dem Toolkit eine Erklärung bei, wie Sie die Tastenanschläge des Game- controllers anpassen können. 14
Verlaufsplan | 2.2 Spielumgebung und Steuerung Phase und Material Dauer Unterrichts- Inhalt und Technik form Dateiset / Einstieg, Ein- 5- Scratchdatei „Bug zel-/Partner- Grafiken importieren 10 min Panic - Materia- arbeit lien“ Intro Kostümeditor Erarbeitung I, importieren, transformieren, ein- 10- Einzel-/Part- färben, kopieren+einfügen, spie- 15 min nerarbeit geln Differenzierung: Text Steuerung von Platina program- ErarbeitungII, 20- mieren (While-Schleife); Einzel-/Part- 25 min Unterschied zu „Wenn Taste ge- nerarbeit drückt wird“ Gruppen- SuS wählen gut funktionierende 5 min arbeit/ Codestelle und schauen sich dann Austausch die Codes der anderen SuS an Erarbeitung Chip immer bei Platina platzieren; 20 min III, Einzel-/ Urbug-Lauf-Animation Partnerarbeit SuS fassen gut gelungene Funktio- 10- Sicherung/ nen in eigene Worte und reflektie- 15 min Reflexion ren über Erfahrungen beim Imple- mentieren der Funktionen Anknüpfpunkte Informatik | 2.2 Spielumgebung und Steuerung Informatik Modul 2.2 Assets Materialien wie Texturen oder Sounds (kein Code), die für das Spiel notwendig sind Liste(-n) Datentyp, der mehrere Werte listenartig speichert, z.B. Kostü- me oder Hintergründe While-Schleife Um Anweisungen zu wiederholen, während ein bestimmter Programmzustand besteht 15
2.3 Klone Aus einem Urobjekt werden Klone erstellt, den, die die Bad Bugs ausmachen: Diese sol- die nach einer zufälligen Zeit erzeugt wer- len zufällig erzeugt werden und von rechts den. Diese werden bewegt und wieder ge- nach links durch das Bild krabbeln. Die Klo- löscht, wenn sie nicht mehr benötigt wer- ne müssen ebenfalls Bedingungen für den den. Die Schüler:innen programmieren eine Fall enthalten, dass sie den Rand erreichen Bedingung für die Kollision zwischen den („lösche diesen Klon“) oder Platina berüh- Bad Bugs und Platina. ren. Das Handbuch enthält praktische Be- Zu Anfang sollte das Prinzip der Klone er- fehlsgrundlagen für diese Anweisungen. läutert werden. Hierbei ist zu beachten, dass Klone alle Eigenschaften des Urob- jekts erben. Wenn das Urobjekt versteckt Bad Bug ist, sind die Klone zunächst auch versteckt. Mit der Anweisung „Wenn ich als Klon ent- stehe“ können alle Aufgaben definiert wer- Verlaufsplan | 2.3 Klone Phase und Material Dauer Unterrichts- Inhalt und Technik form 10 min Einstieg Demonstration Klone Erarbeitung I, Bad Bug als verstecktes Objekt Scratch-Projekte 20 min Einzel-/Part- programmieren, das böse Bugs der SuS nerarbeit erzeugt. Besprechung und Bewertung der Reflexion, Ergebnisse im Plenum, z.B. durch 10 min Unterrichts- Hervorheben interessanter Ansät- gespräch ze beim Programmieren SuS Klone anhand von „Wenn ich als Klon entstehe“ programmieren lassen. Einzel-/Part- 30 min Ziele: nerarbeit • Klone bewegen lassen • Klone links am Rand löschen • Klone auf Berührung mit Platina prüfen lassen SuS präsentieren Ergebnisse und Sicherung/ 10 min reflektieren über Lösungsansätze/- Reflexion wege 16
Anknüpfpunkte Informatik | 2.3 Klone Informatik Modul 2.3 Objekte Elemente einer Klasse, in diesem Fall die Bad Bugs Vererbung Bad Bugs bekommen alle Eigenschaften des ursprünglichen Bugs Prototyp Protobug 17
2.4 Variablen und UI Codeblöcke Scratch Auf der Zielgeraden zum fertigen Spiel wer- den Hintergründe hinzugefügt, zufällige Zeitwerte für das Erscheinen der Bad Bugs definiert und ein Game-Over-Screen ein- gefügt, der von den Schüler:innen program- miert wird. Das nahezu fertige Spiel kann durch die Schüler:innen um eigene Hintergründe für “Game-Over” und “Win” erweitert werden. Um Abwechslung zu erzeugen, kann der besorgte Zustand des Protobugs eingefügt werden, der in zufälligen Abständen akti- viert und deaktiviert wird. Auch Bad Bugs können mit der Zufallszahl-Funktion in un- vorhersehbaren Abständen erzeugt wer- den. Zuletzt könnten die Schüler:innen das Spiel testen. 18
Verlaufsplan | 2.4 Variablen und UI Phase und Material Dauer Unterrichts- Inhalt und Technik form Einstieg, Über Werte hin zu Variablen füh- Evtl. Tafel/White- 10 min Unterrichts- ren, Funktionalität zeigen board gespräch SuS verändern „Leben“-Variable und schauen, wann diese geändert werden muss. Erarbeitung I, • bei 1 Leben Chip verstecken 20 min Einzel-/Part- • bei 0 Leben alles stoppen nerarbeit • bei Initialisierung auf 2 Leben einstellen SuS tauschen Partner, diese testen 10 min Partnerarbeit jeweils den Code anderer SuS Erarbeitung SuS bauen Lebensanzeige ein, die 25- II, Einzel-/ mit der Variable „Leben“ korres- 30 min Partnerarbeit pondiert Sicherung/ SuS stellen eigenen Code vor und 10 min Reflexion erläutern Ablauf des Programms Anknüpfpunkte Informatik | 2.4 Variablen und UI Informatik Modul 2.4 Variable Eine Variable ist wie die Pronomen „Er/Sie/Es“. Sie verweist im- mer auf genau ein Objekt. Wenn man den Namen einer Variab- len eingibt, bekommt man das Objekt. 19
2.5 Bug Panic! Mit Hilfe von Variablen legen die Schüler:in- Die Schüler:innen können den Wert der Va- nen den Gesundheitszustand von Platina riablen dann anpassen, wenn ein Bad Bug fest und fragen diesen ab. Die Leben wer- Platina berührt. Die Variablen sollten bei den visuell dargestellt. jedem Spielstart wieder auf den Ursprungs- wert eingestellt werden (Initialisierung). Den Schüler:innen sollte das Prinzip der Va- Als Lebensanzeige kann Chip als eigenstän- riablen vermittelt werden, beispielsweise dige Figur fungieren, die nur sichtbar ist, anhand des Vergleichs mit Pronomen, die wenn Platina volle Gesundheit hat. auf eine bestimmte Person verweisen und einzigartig sein müssen, um nicht zu Ambi- Lebensanzeige in Scratch valenzen zu führen. Mit Hilfe der Funktion im Blockbereich kann eine geeignete Va- riable, z.B. mit dem Namen „Leben“ erzeugt werden. Verlaufsplan | 2.5 Bug Panic! Phase und Material Dauer Unterrichts- Inhalt und Technik form Lehraccount und 10 min Einführung Intro Bühnenbilder Beamer/Präsen- tationsgerät Erarbeitung I, 25 – Game-Over-Bedingungen festle- Scratch-Projekte Einzel-/Part- 30 min gen, triggern der SuS nerarbeit Unterrichts- Diskussion über Zufallszahlen und 10 min gespräch deren Nutzung im Code Erarbeitung 15-20 Zufällige Werte für zeitbasierte II, Einzel-/ min Events nutzen Partnerarbeit Sicherung, Gamecontroller SuS testen die Spiele und geben 10 min Einzel-/Part- aus dem Toolkit- sich gegenseitig Rückmeldung nerarbeit Koffer 20
Anknüpfpunkte Informatik | 2.5 Bug Panic! Informatik Modul 2 Zufallszahlen Zufallszahlen nutzen und sie für Programmlogik nutzbar ma- chen • Exkurs tatsächliche Zufallszahlen Counter Sekunden und Millisekunden seit Spielstart • Exkurs Variablentypen bzw. mögliche Zahlenformate beim Programmieren 2.6 Bonus Das Bonus-Untermodul bietet sich für um- Als Differenzierungsaufgabe für beson- fangreichere Projekte oder als Differen- ders versierte Programmierer:innen bietet zierung an. Hier kann das Spiel um eigene sich die Möglichkeit, ein Menü zu gestalten, Sounds erweitert werden, die in das Spiel das vor dem eigentlichen Spiel erscheint. geladen und programmiert werden. Zudem Außerdem können Schwierigkeitsgrade können selbst gezeichnete Grafiken einge- implementiert werden, indem zum Beispiel scannt und als Spielelemente verwendet die Geschwindigkeit der Bad Bugs über eine werden. Die Schüler:innen erlernen so das Variable angepasst wird. Asset-Management und die Unabhängig- keit zwischen Grafik/Sound und Funktiona- lität. Die Schüler:innen können hier aus der Scratch-Soundbibliothek Sounds auswäh- len oder eigene Sounds, etwa am Tablet, aufnehmen. Auch können eigene Grafiken mit Hilfe des Kostümeditors gestaltet wer- den. 21
Verlaufsplan | 2.6 Bonus Phase und Material Dauer Unterrichts- Inhalt und Technik form Erarbeitung I, Scratch-Projekte 20 min Einzel-/Part- Sounds aufnehmen/auswählen der SuS nerarbeit Erarbeitung Eigene Charaktere zeichnen/ge- 25 min II, Einzel-/ stalten und scannen/abfotografie- Partnerarbeit ren Erarbeitung 20 min III, Einzel-/ Menü gestalten Partnerarbeit Erarbeitung Schwierigkeitsgrade implementie- 25 min IV, Einzel-/ ren Partnerarbeit SuS stellen fertige Sounds und 10 min Sicherung Charaktere vor Anknüpfpunkte Informatik | 2.6 Bonus Informatik Modul 2.6 Dateiformate z.B. Sound (mp3 vs wav, Kompression, etc.) Exkurs digitale Formate, Wandlung Analog, Digital, Wellen- form Vektor- vs. Rastergrafik Am Beispiel eingescannter Pixelbilder Eingabe-Verarbeitung- Am Beispiel Menü → Spiel (Steuerung) → Bedingungen → Win/ Ausgabe (EVA-Prinzip) Fail Transparenz Teile eines Bildes, die durchsichtig sind Hilfestellungen Modul 2 Handbuch (separat) 22
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