From 724cc003460ec67eda269911da85c9f9e40aa6cf Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Lars-Dominik Braun Date: Fri, 30 Sep 2016 16:57:23 +0200 Subject: Add extracted sources from floppy disk images Some files have no textual representation (yet) and were added as raw dataspaces. --- .../A5 - Doku: gs-Herbert und Robbi - Kapitel 2 | 389 +++++++++++++++++++++ 1 file changed, 389 insertions(+) create mode 100644 doc/hamster/A5 - Doku: gs-Herbert und Robbi - Kapitel 2 (limited to 'doc/hamster/A5 - Doku: gs-Herbert und Robbi - Kapitel 2') diff --git a/doc/hamster/A5 - Doku: gs-Herbert und Robbi - Kapitel 2 b/doc/hamster/A5 - Doku: gs-Herbert und Robbi - Kapitel 2 new file mode 100644 index 0000000..52526d6 --- /dev/null +++ b/doc/hamster/A5 - Doku: gs-Herbert und Robbi - Kapitel 2 @@ -0,0 +1,389 @@ +#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: + + halt, beende die Landschafts-/Arbeitsfeld­ + gestaltung +<\#> setze ein Hindernis und gehe ein Feld + weiter + leere das Feld und gehe ein Feld weiter + lege hier ein Korn/Werkstück ab + nimm ein Korn/Werkstück auf (falls hier + welche liegen) + zeige, wie viele Körner/Werkstücke hier + liegen + 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 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. + + -- cgit v1.2.3