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diff --git a/doc/hamster/A5 - Doku: gs-Herbert und Robbi - Kapitel 2 b/doc/hamster/A5 - Doku: gs-Herbert und Robbi - Kapitel 2 deleted file mode 100644 index 52526d6..0000000 --- a/doc/hamster/A5 - Doku: gs-Herbert und Robbi - Kapitel 2 +++ /dev/null @@ -1,389 +0,0 @@ -#limit (11.0)##pagelength (16.5)##block# -#start (2.0,0.0)# -#page (6)# -#headodd# -#center#gs-Herbert und Robbi#right#% - -#end# -#headeven# -%#center#gs-Herbert und Robbi - -#end# -#center#2 - -#center#Allgemeines -#center#zum -#center#Hamster-/Robotermodell - - -2.1 Entstehung - - Das Hamster - Modell wurde in der Gesellschaft für -Mathematik und Datenverarbeitung (GMD), einer Großfor -schungseinrichtung des Bundes und des Landes Nord -rhein-Westfalen, von Lothar Oppor in Anlehnung an das -Modell 'Karel the Robot' von Richard E. Pattis (Stanford -University, USA) entwickelt und zunächst innerhalb der -GMD und schon bald im Schulbereich eingesetzt. - Wolfgang Weber, Lehrer an der Gesamtschule Leopolds -höhe bei Bielefeld, entwickelte in Zusammenhang mit sei -ner Arbeit am Landesinstitut für Schule und Weiterbil -dung in Soest dieses Modell seit 1984 weiter. Sein Ziel war -es, das Modell um solche Komponenten zu erweitern, daß es -auch für Schüler der Sekundarstufe I im Anfangsunter -richt eingesetzt werden kann. Besondere Bedeutung kam -dabei der Entwicklung einer komfortablen, einfach zu be -dienenden Benutzerschnittstelle zu, die es dem Anfänger -ermöglicht, sich von Beginn an mit der eigentlichen Pro -blemstellung auseinanderzusetzen, ohne von Betriebssy -stem oder gar Hardware-Eigenheiten abgelenkt zu werden. - Mit dem vorliegenden Programm #on("b")#gs-Herbert und Robbi#off("b")#, -das in die komfortable, menuorientierte Benutzer -schnittstelle #on("b")#gs-DIALOG#off("b")# eingebettet ist, dürfte diese Ar -beit vorerst zu einem Abschluß gebracht sein. Mit diesem -Programm liegt nun eine Modellumgebung vor, die den -gestellten Anforderungen gerecht wird. - - -2.2 Kurzbeschreibung des Hamster-/Roboter-Modells - - Das Hamster- und das Roboter - Modell sind analog -aufgebaut und in Art und Umfang der Befehle identisch. -Im ersten Modell kann 'Herbert der Hamster', im zweiten -Modell 'Robbi der Roboter' auf dem Bildschirm durch vier -sogenannte Basisbefehle gesteuert werden - 'Herbert' in -einer 'Landschaft', 'Robbi' auf einem 'Arbeitsfeld' - beides -Ebenen, die aus 23 x 40 Kacheln bestehen. - Auf dieser Ebene können sich noch Hindernisse und -'Körner' (für Herbert) oder 'Werkstücke' (für Robbi) befin -den. Die Hindernisse stellen auf dem Bildschirm Barrieren -dar, die umgangen werden müssen. Die Körner bzw. Werk -stücke können von Herbert in seinen 'Backentaschen' bzw. -von Robbi in seinem 'Behälter' aufgenommen oder daraus -(wieder) abgelegt werden. - - -2.2.1 Befehle und Tests - - Für die Steuerung von Herbert bzw.Robbi stehen vier -Basisbefehle zur Verfügung (die in beiden Modellvarian -ten gleich sind): - -#on("u")#vor#off("u")# - Gehe eine Kachel (einen Schritt) in Laufrichtung vor. - -#on("u")#links um#off("u")# - Drehe Dich, wo Du stehst, um 90 Grad nach links. - -#on("u")#nimm#off("u")# - Nimm da, wo Du stehst, ein Korn/Werkstück auf. - -#on("u")#gib#off("u")# - Lege da, wo Du stehst, aus den Backentaschen/dem Be - hälter ein Korn/Werkstück ab. - - Da nur dort ein Korn/Werkstück aufgenommen werden -kann, wo auch eines vorhanden ist oder nur vorgegangen -werden kann, wenn die nächste Kachel noch zur Land -schaft/zum Arbeitsfeld gehört und nicht blockiert ist, -sind die Befehle 'nimm', 'gib' und 'vor' nicht uneinge -schränkt ausführbar. Aus diesem Grunde sind noch die -folgenden #on("u")#Basistests#off("u")# definiert: - -#on("u")#vorn frei#off("u")# - testet, ob die vor ihm liegende Kachel frei ist. - -#on("u")#korn da / werkstueck da#off("u")# - testet, ob auf der Kachel, auf der er steht, mindestens - ein Korn/Werkstück liegt. - -#on("u")#backen leer /behaelter leer#off("u")# - testet, ob kein Korn/Werkstück in den Backentaschen/im - Behälter ist. - - Darüberhinaus können Sie bei der Installation des -Systems noch festlegen, ob die folgenden #on("u")#Zusatztests#off("u")# zur -Verfügung stehen sollen oder nicht: - -#on("u")#links frei#off("u")# - testet, ob die Kachel links neben ihm frei ist. - -#on("u")#rechts frei#off("u")# - testet, ob die Kachel rechts neben ihm frei ist. - -#on("u")#hinten frei#off("u")# - testet, ob die Kachel hinter ihm frei ist. - -#on("u")#korn vorn / werkstueck vorn#off("u")# - testet, ob auf der Kachel vor ihm mindestens ein Korn/ - Werkstück liegt. - -#on("u")#korn links / werkstueck links#off("u")# - testet, ob auf der Kachel links neben ihm mindestens - ein Korn/ Werkstück liegt. - -#on("u")#korn rechts / werkstueck rechts#off("u")# - testet, ob auf der Kachel rechts neben ihm mindestens - ein Korn/Werkstück liegt - -#on("u")#korn hinten / werkstueck hinten#off("u")# - testet, ob auf der Kachel hinter ihm mindestens ein - Korn/Werkstück liegt. - - Es gibt #on("u")#keinen#off("u")# Testbefehl, mit dem überprüft werden -kann, ob der Rand der Ebene erreicht ist. - - -2.2.2 Landschaftsgestaltung/Arbeitsfeldgestaltung - - Der Benutzer kann selber Landschaften/Arbeitsfelder -erstellen, auf denen Herbert bzw. Robbi bewegt werden -kann. Es können aber auch fertige Ebenen verändert wer -den. - Eine Landschaft/ein Arbeitsfeld ist eine Ebene aus -23 x 40 Kacheln. Eine Kachel kann auf dem Bildschirm so -aussehen: - - Leere Kachel : Blank und Punkt (" .") - Kornkachel : Blank und kleines o (" o") - Hindernis : zwei Nummernzeichen ("\#\#") - - In dieser Landschaft steht auf einer der Kacheln Her -bert bzw. Robbi: - - "A" mit Blickrichtung nach oben - ">" mit Blickrichtung nach rechts - "V" mit Blickrichtung nach unten - "<" mit Blickrichtung nach links - - -#on("u")#Beispiel:#off("u")# Ausschnitt aus einer Landschaft: - -#on("b")# - . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - . . o o o o o o o o o o . . . . . . . . - . . o . . . . . . . . o . . . . . . . . - . . o . . . . . . . . o . . . . . . . . - . o o .\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\# . o . . . . . . . . - . o . .\#\# .V. . .\#\# . o o o o o o o . . - . o . .\#\# . o . .\#\# . . . . . . . o . . - . o o o o o o . .\#\# . . . o o o o o . . - . . . .\#\# . . . .\#\# . . . o . . . . . . - . . . .\#\# . . . .\#\# . . . o o o o . . . - . . . .\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\# . . . . . . o o . . - . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - -Während der Landschaftsgestaltung wirken folgende -Tasten: - -<h> halt, beende die Landschafts-/Arbeitsfeld - gestaltung -<\#> setze ein Hindernis und gehe ein Feld - weiter -<LEERTASTE> leere das Feld und gehe ein Feld weiter -<g> lege hier ein Korn/Werkstück ab -<n> nimm ein Korn/Werkstück auf (falls hier - welche liegen) -<z> zeige, wie viele Körner/Werkstücke hier - liegen -<k> ersetze diese Landschaft/diese Arbeitsfeld - durch die Kopie einer bereits vorhandenen - anderen Landschaft/eines bereits vorhan - denen anderen Arbeitsfeldes - -- Durch Drücken der Fragezeichentaste (<?>) während der - Landschafts-/Arbeitsfeldgestaltung, können Sie sich - diese Hinweise auch auf dem Bildschirm einblenden - lassen. - -- Mit den Pfeiltasten kann Herbert/Robbi bewegt und - seine Richtung verändert werden. - -- Die Landschaftsgestaltung wird durch Tippen der - Taste <h> abgeschlossen. Die Position und die Blick - richtung, die Herbert bzw. Robbi zu diesem Zeitpunkt - innehat, wird als Startposition vermerkt. - -- Auf dem Bildschirm wird dann noch die Zahl der Kör - ner/Werkstücke erfragt, die Herbert bzw.Robbi zu Be - ginn des Laufes in seinen Backentaschen/in seinem - Behälter haben soll. Hier muß eine Zahl zwischen 0 und - 32767 eingegeben werden. - - -2.3 Einsatzbereich - - Das Hamster-/Roboter-Modell soll dazu dienen, die -Grundelemente des algorithmischen Problemlösens (Folge, -Auswahl, Wiederholung etc.) #on("u")#einfach#off("u")# und #on("u")#spielerisch#off("u")# zu -erlernen und sie in der Programmiersprache ELAN zu co -dieren. In der Bildschirmdarstellung erinnert das Ham -ster-/Roboter-Modell zunächst an ein einfaches Tele -spiel, eine Anwendung des Computers, die sicher bekannt -ist. Darüberhinaus lassen sich leicht Bezüge zur Steue -rung von Industrierobotern herstellen. - Durch die komfortable Benutzerschnittstelle wird dem -Anwender in der Anfangsphase eine Auseinandersetzung -mit dem Betriebssystem "erspart". Die Arbeit mit dem Mo -dell setzt #on("u")#keine Vorerfahrungen und Kenntnisse#off("u")# voraus. -Das Modell ist schon nach weniger als einer halben Stun -de für den Anfänger überschaubar. Er kann dann schon -Aufgaben lösen, sich selbst Aufgaben stellen bzw. die -gegebene Aufgabenstellung erweitern. - Das Modell zielt auf die Aktivierung des Lernenden -und die Mitarbeit in allen Punkten: Aufgabenstellung, -Lösungsgestaltung, Lösungstest und -verifizierung. Der -Lernfortschritt kann in stärkerem Maße als im "herkömm -lichen Programmierunterricht" von den Lernenden selbst -bestimmt werden. Der spielerische Anfang, die Veran -schaulichung der Programmausführung auf dem Bild -schirm, die Möglichkeit Fehler direkt und eigenständig -zu erkennen, fördern die Motivation, die Kreativität und -die Fehler- und Frustrationstoleranz. - - -2.4 Hinweise für den Einsatz in der Ausbildung - - Das Hamster-/Roboter-Modell ist angelegt für "Pro -grammieren" mit Bleistift und (kariertem) Papier. Für die -Überlegungen, die anzustellen sind, ist der Computer -selbst in der Anfangsphase #on("u")#nicht notwendig#off("u")#. Man kann -Kachel-Landschaften / Kachel-Arbeitsfelder aufzeich -nen und vorgegebene oder sich selbst gestellte Aufgaben -lösen. Die erstellten Programme werden ausgeführt, indem -man z.B. eine kleine Büroklammer als Hamster/Roboter auf -dem Papier oder der Folie dem Programm entsprechend ver -schiebt. Heftzwecken oder Pfennigstücke können als Kör -ner/ Werkstücke und Streichholzstücke als Hindernisse -dienen. - #on("b")#gs-Herbert und Robbi#off("b")# verfügt auch über die Möglich -keit, den Hamster/Roboter interaktiv zu steuern. Auch -hierüber ist ein Einstieg in den Umgang mit dem Modell -möglich. Bei der interaktiven Steuerung kann der Ham -ster/Roboter von Hand durch Tastendruck auf dem Bild -schirm bewegt werden. Dabei können nur die vier Basisbe -fehle ('vor', 'links um', 'nimm' und 'gib') verwendet werden. -Während der Steuerung von Hand wird ein "Protokoll" der -ausgeführten Befehle angelegt - und zwar gleich in Form -eines ablauffähigen ELAN-Programms. Dadurch hat der -Benutzer einerseits die Möglichkeit, die Anweisungen, die -durch Tastendruck gegeben wurden, zu kontrollieren, -andererseits kann anschließend die Folge der eingegebe -nen Anweisungen auch als Programm vom Computer ausge -führt werden ('Teach in'). - - Nach diesem "ersten Kennenlernen des Modells" sollte -man dann aber bei Problemstellungen, die ein systemati -sches Vorgehen erfordern, die Arbeit mit dem Computer -unterbrechen und die Algorithmen jeweils auf dem Papier -entwerfen. Auf die Ausführung der erstellten Anwei -sungsfolgen von Hand auf Papier/Folie sollte man #on("u")#auf -keinen Fall gänzlich verzichten#off("u")# - auch, um den Lernen -den zu verdeutlichen, daß die Befehlsfolgen sowohl vom -"Prozessor Mensch" als auch vom "Prozessor Computer" -ausgeführt werden können; der Computer also nur ein -Hilfswerkzeug ist. - Erst wenn das Bilden eigener benannter Anweisungen -(Refinements/Prozeduren) den Lernenden hinreichend ver -traut ist, ist es sinnvoll, umfangreichere Problemstel -lungen anzugehen. Da dann auch die Programmausführung -von Hand mühsam wird und ihren Reiz verliert, sollte man -(wieder) zum Computermodell übergehen, um mit dessen Hil -fe die Programme auszuführen und zu überprüfen. - Nachdem die Lernenden die Basisbefehle sicher beherr -schen und eigene benannte Anweisungen unter Verwendung -der Basisbefehle konstruieren können, können dann nach -und nach die vorgegebenen Tests und damit auch die ande -ren Elemente der Algorithmenentwicklung (Auswahl, Wie -derholung etc.) in den Unterricht eingebracht werden. - Als notwendig hat es sich erwiesen, von Anfang an auf -eine saubere Strukturierung und Modularisierung der -Algorithmen zu achten. Gerade Lernende mit "Program -miererfahrung" neigen dazu, möglichst "kurze" Program -me schreiben zu wollen. Besonderen Wert sollten Sie auf -eine treffende Namensgebung der einzelnen Module legen, -selbst wenn die Lernenden das oft als "lästige Schreibar -beit" empfinden. Aufgaben können ein Einzel-, Partner- -und Gruppenarbeit bearbeitet werden. Dabei hat sich die -Arbeit in kleinen Gruppen als besonders effektiv erwie -sen. Die Lernenden sind untereinander zumeist sehr kri -tisch und fordern sich gegenseitig auf, "lesbare" Pro -gramme zu schreiben. Ein Austausch der Programme unter -den Gruppen kann diesen Anspruch noch zusätzlich för -dern. - - -2.5 Aufgabenmaterial - - Zum Hamster-Roboter-Modell sind inzwischen eine Rei -he von Aufgaben / Aufgabensystemen enstanden. An dieser -Stelle soll auf zwei Veröffentlichungen hingewiesen -werden, in denen Sie solche Aufgaben / Aufgabensysteme -finden können: - -Weber, Wolfgang et al., Das Hamster-/Roboter-Modell, - in: Landesinstitut für Schule und Weiterbildung - (Hrsg.), Materialien zur Lehrerfortbildung in - Nordrhein-Westfalen, Heft 1, Neue Technologien - - Informations- und Kommunikationstechnologi - sche Inhalte im Wahlpflichtunterricht der Klas - sen 9/10, Soest, 1986 - -Ambros, Wolfgang, Der Hamster, Programmieren lernen in - einer Modellwelt, J.B. Metzlersche Verlagsbuch - handlung, Stuttgart, 1987 - - -2.6 Erfahrungen mit dem Hamster-/Roboter-Modell - - Seit 1982 wird das Hamster - Modell in der GMD zur -Programmierausbildung eingesetzt. Die Ergebnisse sind -hervorragend: Die Teilnehmer bewältigen in derselben -Zeit erheblich mehr Inhalte als früher ohne Modell. Moti -vation, Selbständigkeit und Initiative prägen sich er -heblich früher und merklich stärker aus. Außerdem sind -die am Modell erworbenen Kenntnisse tiefer und sicherer. - Seit 1983 wird das Hamster - Modell auch in mehreren -Schulen mit sehr gutem Erfolg eingesetzt. Der Erfolg ist -am größten im Blockunterricht (3 - 5 Tage z.B. in Projekt -wochen, Schullandheimaufenthalten etc.). Aber auch im -stundenweisen Unterricht wird das Hamster-/Roboter- -Modell mit gutem Erfolg eingesetzt. - Beide Zugänge, der Einstieg über das Arbeiten mit -Bleistift und Papier und der Einstieg über die interakti -ve Steuerung des Hamsters/Roboters, haben sich als prak -tikabel erwiesen. Der Zugang über die interaktive Steue -rung bietet den Vorteil, die zumeist sehr hohe Motivation -der Lernenden, "endlich mit dem Computer arbeiten zu -können", auszunutzen. Sie lernen dabei das Computermo -dell auf einfache Weise kennen und haben einen ersten -Umgang mit Bildschirm und Tastatur. Kleine, einfache -Problemstellungen können von ihnen durch die interak -tive Steuerung schnell und sicher bearbeitet werden. -"Nebenbei" lernen sie, neben der Wirkung der Basisbefeh -le, durch das mitgeführte Protokoll auch die Codierung -in der Programmiersprache kennen. Allerdings verliert -die interaktive Steuerung relativ schnell ihren Reiz, -wenn die Lernenden erkennen, daß nur sehr einfache Pro -blemstellungen damit bearbeitet werden können. Dann -sollte aber zur Arbeit mit Papier und Bleistift überge -gangen werden. - Die Entscheidung, ganz auf das Arbeiten mit Papier -und Bleistift zu verzichten, hat sich als sehr nachteilig -erwiesen. Die Lernenden "hacken" die Programme in die -Maschine und handeln eher nach dem "Prinzip von Versuch -und Irrtum" als nach sorgfältigen Überlegungen. Bei -komplexeren Problemstellungen scheitern diese Teilneh -mer zumeist. - Erfahrungsgemäß nimmt nach einiger Zeit der Wunsch -stark zu, eigene Ausgaben auf dem Bildschirm zu erzeugen -und andere Problembereiche zu bearbeiten (zum "richtigen -Programmieren" überzugehen). Sie sollten diesen Schritt -dann auch nicht zu lange hinauszögern und das Modell -auf keinen Fall überstrapazieren. Da das Modell selbst -und auch der Umgang damit sehr einfach ist, besteht auch -später die Möglichkeit, zum Modell zurückzukehren, um -hieran weitere Elemente der Algorithmenentwicklung in -einfacher und anschaulicher Form einzuführen. - - |