Programmieren Was ist das? Wozu brauch ich es? Wie funktioniert es?
Agenda Einstieg in die Programmierung Was ist ein Programm? Programmiersprachen Übung 0100110011001100100011
Beim Programieren erstellt man Anleitungen für Computer Was ist Programmieren? Hinweise: Wie bei einem Kochrezept ist jede einzelne Zutat und die Kombination der Zutaten werden wichtig für ein gutes Ergebnis. Die Programmierung ist der Prozess in dem man eine Reihe von Anweisungen schreibt, die einem Computer sagen, wie er eine Aufgabe zu erledigen hat. Es ist vor allem eine kreative und problemlösende Aktivität. Der programmierte Code ist schließlich wie ein Kochrezept, das dem Computer sagt, was zu tun ist. Beim Programieren erstellt man Anleitungen für Computer
Worauf muss ich achten? Programmieren ist eine Problemlösungsaktivität Sie soll kreativ und klug sein, aber möglichst wenig komplex Man muss auf jedes Detail achten Hinweise: Ein Software-Produkt wird Schritt für Schritt aufgebaut (programmiert), dabei ist Kreativität genauso wichtig wie jede einzelne Zeile von Codes, da die Art und Weise wie die Codes strukturiert und kombiniert werden eine wichtige Rolle spielt.
Einstieg in die Programmierung Programmierung beginnt einfach, aber wird immer schwieriger Hinweise: Programmierung beginnt ziemlich einfach, aber der Schweregrad steigt schnell an. Aber lasst euch nicht entmutigen, das ist auch warum es Spaß macht. Es ist ähnlich wie beim Schachspiellernen. Welcher Schritt und wie ein Schritt gemacht wird ist leicht zu lernen, aber die Strategie von der gesamten Bewegung ist schwer zu entwickeln, dabei wird Kreativität gebraucht. Hier geht der Spaß erst richtig los!!!
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Was ist ein Progamm? Wie ist ein Buch aufgebaut? Ein Programm besteht aus einer Sammlung von Code- Zeilen Kapitel Absätze Sätze Wörter Buchstaben Hinweise: Ähnlich wie ein Buch aus Kapiteln, Absätzen, Sätzen, Wörtern und schließlich Satzzeichen und Buchstaben besteht, lässt sich ein Programm in immer kleinere Bestandteile zerlegen Ein Programm ist eine Summe von Anweisungen Eine Anweisung ist eine Linie des Codes Minecraft Spiel als einfaches Beispiel von Codes: Die Spielfigur bewegt sich wenn der Spieler bestimmte Tastatureingaben macht bzw. die Maus bewegt. Diese Bewegungen sind vorprogrammiert. Es gibt einfache Befehle: „Vorwärts bewegen“, „nach links drehen“, aber auch kompliziertere Algorithmen mit Wiederholungen (Wenn du klickst, dann passiert 3 Mal dies und das“ und Bedingungen (Wenn das Feld vor dir leer ist, sind folgende Funktionen möglich, andere nicht). Hier kann man das Spiel den Schüler*innen vorführen oder selbst ausprobieren lassen: https://code.org/Minecraft
Welche Programme benutzt du? Hinweise: Hier kann eine Gruppediskussion eingeführt werden. Jede Gruppe kann die gleiche Frage bekommen „Welche Programme benutzt du“ , nach der Diskussion wird das Ergebnis von jeder Gruppe präsentiert. Oder verschiedene Gruppen bekommen unterschiedliche Fragen, z.B. Gruppe A: „Welche Programme benutzt du für Fotografie?“, Gruppe B: „Welche Programme benutzt du für Kommunikation?“ usw. Wichtige Message: Programmieren ist nicht nur für Unternehmen oder langweilige Büro-Programme - alle Spiele, Websites und sonstige digitalen Web Inhalte basieren auf bestimmten Programmiersprachen!
Was macht ein gutes Programm aus? Verständlich für andere Programmierer Auch zukünftig nachvollziehbar Korrekt und funktionstüchtig Effizient (wenig Speicherplatz & Zeit) Hinweise: Ein gutes Programm soll auch verständlich für andere Programmierer sein, damit es auch von Anderen erweitert oder noch verbessert werden konnte auch zukünftig nachvollziehbar sein, um wieder verwendet werden zu können richtig funktionieren, damit das Ziel vom Programm erreicht wird effizient sein, das heißt hohe Leistungen mit wenigem Speicherplatz, in möglichst wenig Zeit
Das haben alle Programme gemeinsam Programme gehen mit Daten aus verschiedenen Quellen um (Benutzereingaben, Datei, Internet, ...) Sie definieren Logiken, um auf Grundlage dieser Daten Aktionen zu bestimmen Sie führen die entsprechende Aktion aus Jede Bedingung muss explizit ausgedrückt werden Es gibt klar definierte Regeln Die Regeln müssen eindeutig und für alle gleich sein
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Warum gibt es verschiedene Programmiersprachen? Hinweise: Frage an die Teilnehmer: Kennt ihr Apps oder Spiele, die nur auf bestimmten Plattformen funktionieren? Kennt jemand Spiele, die sich auf der Playstation anders spielen als beispielsweise auf einer Xbox oder dem Computer? Was meint ihr, warum Spiele für die Playstation nicht auf der X-Box funktionieren, oder warum Spiele für die Playstation 2 nicht auf der Playstation 4 laufen? Es gibt viele verschiedene Programmiersprachen, die jeweils für bestimmte Plattformen oder Programme geeignet sind. Frage an die Schüler: Welche Sprachen kennt ihr oder habt ihr schon mal wofür benutzt? Jemand, der eine Website programmiert, benutzt wahrscheinlich eher Java oder Python, wohingegen Python zum Beispiel nicht für die App Programmierung geeignet ist. Wieder anders ist es mit Industriemaschinen oder Autos, die auf ganz bestimmten Programmiersprachen beruhen. Warum ist das so? So wie verschiedene Sprachen wie Deutsch, Englisch oder Chinesisch andere Grammatik und Vokabeln haben, gibt es bei Programmiersprachen auch Unterschiede. Inuit haben viel mehr Wörter für Schnee als in der deutschen Sprache, und ähnlich funktioniert es bei Programmen auch. Apps funktionieren besser mit bestimmten Sprachen, Computer Programme oder Websites und Betriebssysteme wiederum mit anderen. Programmiersprache ist wie unsere Sprache strukturiert Eine Programmiersprache definiert die Syntax, die man verwendet, um ein Programm zu schreiben Verschiedene Sprachen sind für verschiedene Anwendungen geeignet
Wie sehen verschiedene Programmiersprachen aus? Ein Beispiel: „Hello, World!“ anzeigen. Hinweise: Wenn wir C mit Java und Python vergleichen, sehen wir deutlich die Unterschiede. In diesem Beispiel scheint Python am geeignetesten, wenn es nur um die Ausgabe von einfachen Sprachbefehlen geht. In anderen Zusammenhängen (Steuerung eines Atomkraftwerks, Programmierung einer iPhone App oder eines Computerspiels) benötigt man eine Sprache, die komplexe Befehle formulieren kann. Das geht besser mit C oder Java. Die Sprache ist anders, die Funktion kann jedoch gleich sein!
Was versteht der Computer? High-Level Programmier-code in C Sprach-programm für den „Assembler“ Binärer Maschinen-programm-code 0100110011001100100011 Hinweise: Der Computer versteht nur eine Maschinensprache, die lediglich aus 0 und 1 besteht, sie ist kompliziert für Menschen zu verstehen. Programmiersprache ist die Sprache die Menschen verstehen und schreiben können. Der Prozess um die Programmiersprache ins Maschinensprache zu übersetzen, heißt Compiling (Programmumwandlung), dadurch wird das von Menschen geschriebenem Programm auch für den Computer verständlich sein. Ein Compiler ist wie ein Übersetzer zwischen Mensch und Computer
Übersetzung zwischen Mensch und Maschine High-level Programmiersprache Unabhängig von Computern Funktioniert in jedem Computer Machinencode Abhängig von CPU/Prozessor des Computers Prozessor-spezifisch High-level Sprache Leicht für den Programmierer zu verstehen Enthält englische Wörter Übersetzungs-programm Eigene Sprache des Computers Binärer Code (Nullen und Einsen, 0 & 1) Hinweise: Verknüpfung mit Spielen für verschiedene Konsolen/Smartphone Betriebssysteme Maschinencode
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Wie würdest du die Website-Anmeldung programmieren? Hinweise: Lehrer können mit den Teilnehmer zusammen den Prozess Schritt für Schritt ableiten. Diese Übung eignet sich gut für das Verständnis, warum Befehle gebraucht warden, und wozu sie gut sind. Schritte als Referenz: 1.Erhalte E-Mail und Passwort 2.Validiere ob E-Mail real ist, ob das Passwort stark genug ist 3.Gebe Fehlermeldung oder speichere die Mail und das Passwort in die Datenbank 4. Verschicke Bestätigungsmail Wie würdest du die Website-Anmeldung programmieren?
Wie würdest du das Abheben von Geld bei Bankautomaten programmieren? Geldabheben Hinweise: Trainer sollen mit den Teilnehmer zusammen den Prozess Schritt für Schritt ableiten. Schritte als Referenz: Abheben von Geld bei einem Bankautomat: 1. Erstens, Karte einstecken und PIN eingeben 2. Das Programm nimmt die Informationen auf und verifiziert sie 3(a). Falls der PIN falsch ist, eine Fehlermeldung anzeigen und den PIN nochmal abfragen. Wenn drei Mal derfalsche PIN eingegeben wird, dann wird die Karte gesperrt 3(b). Wenn der PIN richtig ist, dann Betrag eingeben 4(a). Wenn der Betrag größer als Guthaben ist, eine Fehlermeldung anzeigen und die Chance geben, den Betrag nochmal einzugeben 4(b). Wenn der Betrag größer als das Tageslimit der Bank ist, eine Fehlermeldung anzeigen und die Chance geben, den Betrag nochmal einzugeben 4(c). Wenn der Betrag valide ist, Geld ausgeben und den Betrag vom Bankkonto abbuchen, danach den Vorgang vom Geldabheben abschließen Wie würdest du das Abheben von Geld bei Bankautomaten programmieren?
Habt ihr Fragen?
Du bist dran! Hier findest du weitere Spiele zum Coden: https://digitale-lernwerkstatt.com/ Hinweise: Alternativ können sich die Schüler*innen diesen Teil des Modul auch digital spielerisch erlernen: https://digitale-lernwerkstatt.com/ Zum interaktiven Lernen -> Modul: Coding