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2025-12-04 20:04:51 +01:00
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81
chapters/erste_programme.tex
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@@ -11,11 +11,10 @@ Die Oberflächen des Online- und Offline-Editors unterscheiden sich nicht, dadur
Die Scratch-Oberfläche (siehe Abb. \ref{fig:aufbau-scratch}) teilt sich in vier Bereiche auf.
\subsubsection*{Bühne:}
Auf der \textcolor{red}{\textbf{Bühne}} läuft alles ab, was du programmierst. Dort machen deine Figuren das, was du ihnen im \textcolor{blue}{\textbf{Programmierbereich}} aufträgst.\\
Die Bühne in Scratch ist wie ein Koordinatensystem in der Mathematik aufgebaut. Die x-Achse verläuft waagrecht und die y-Achse senkrecht. Der Ursprung ($ x=0 ; y=0 $) liegt im Mittelpunkt der Bühne.\\
Über den blauen Knopf in der ganz rechten unteren Ecke kannst du neue Bühnebilder hinzufügen.
Die Bühne in Scratch ist wie ein Koordinatensystem in der Mathematik aufgebaut. Die x-Achse verläuft waagrecht und die y-Achse senkrecht. Der Ursprung ($ x=0 ; y=0 $) liegt im Mittelpunkt der Bühne.
\subsubsection*{Figurenliste:}
In der \textcolor{OliveGreen}{\textbf{Figurenliste}} findest du alle Figuren, die in deinem Projekt dabei sind. Anfangs ist es nur eine Figur. Du kannst dort auch neue Figuren erzeugen und bestimmte Eigenschaften festlegen. Außerdem findest du dort auf der rechten Seite den Hintergrund deiner Bühne, die Bühnenbilder.
In der \textcolor{OliveGreen}{\textbf{Figurenliste}} findest du alle Figuren, die in deinem Projekt dabei sind. Anfangs ist es nur eine Figur. Du kannst dort auch neue Figuren erzeugen und bestimmte Eigenschaften (z.B. Größe) festlegen. Außerdem findest du dort auf der rechten Seite den Hintergrund deiner Bühne, die Bühnenbilder. Über den blauen Knopf in der ganz rechten unteren Ecke kannst du neue Bühnebilder hinzufügen.
\subsubsection*{Blockpalette:}
In der \textcolor{magenta}{\textbf{Blockpalette}} findest du die Blöcke, die du zum Programmieren brauchst. Du kannst ihre Funktionen dort direkt durch einen Doppelklick testen.
@@ -23,7 +22,7 @@ In der \textcolor{magenta}{\textbf{Blockpalette}} findest du die Blöcke, die du
\subsubsection*{Programmierbereich:}
Ähnlich wie LEGO-Steine werden die Blöcke im \textcolor{blue}{\textbf{Programmierbereich}} zu einem Programm zusammengefügt. Ziehe sie dazu mit der Maus aus der \textcolor{magenta}{\textbf{Blockpalette}} in den \textcolor{blue}{\textbf{Programmierbereich}}.\\
Du kannst ein Programm durch einen Doppelklick auf den Programmblock ausführen oder falls du den entsprechenden Block an den Anfang des Programms gesetzt hast mit der grünen Fahne.\\
Du kannst ein Programm durch einen Doppelklick auf den Programmblock ausführen oder, falls du den entsprechenden Block an den Anfang des Programms gesetzt hast, mit der grünen Fahne.\\
\fbox{\parbox{\linewidth}{{\footnotesize \textit{\textbf{Hinweis:} Falls Scratch nicht mit der Standardsprache Deutsch gestartet ist, kann die Sprache über den Globus links oben geändert werden.}}}}
@@ -39,31 +38,59 @@ Du kannst ein Programm durch einen Doppelklick auf den Programmblock ausführen
\end{aufgabe}
\subsection{Neue Befehle}
Zur Steuerung deiner Figur auf der Bühne gibt eingie grundlegende Befehle. Diese findest du in Tabelle \ref{tab:grundbefehle}.\\
Zur Steuerung deiner Figur auf der Bühne gibt einige grundlegende Befehle. Diese findest du in Tabelle \ref{tab:grundbefehle}.\\
Die meisten Befehlsblöcke sind durch ihre Beschriftung selbsterklärend. Anonsten kannst du die Funktion herausfinden, indem du den Block in den Programmierbereich ziehst, ausführst und beobachtest, was mit deiner Figur auf der Bühne passiert.\\
\begin{center}
%\begin{center}
% \begin{table}[h]
% \begin{tabular}{|m{5cm}|m{9cm}|c}
% \hline
% \tabbild[width=\linewidth]{"images_eps/befehl_10er"} & Die Figur bewegt sich 10 Schritte in die aktuelle Richtung. Setzt man eine negative Zahl für die Anzahl der Schritte, läuft die Figur rückwärts.\\
% \hline
% \tabbild[width=\linewidth]{"images_eps/befehl_richtung"} & Setzt die Richtung der Figur in Richtung des Pfeils. Die Gradzahl kann auch direkt eingegeben geben. $0^\circ$ ist dabei senkrecht nach oben und nimmt im Uhrzeigersinn zu. \\
% \hline
% \tabbild[width=\linewidth]{"images_eps/befehl_koords"} & Setzt die Figur auf die angegebenen Koordinaten $ x=19 ; y=5 $. \\
% \hline
% \tabbild[width=\linewidth]{"images_eps/befehl_setze_x"} & Setzt die \textbf{x-Koordinate} der Figur auf 50. Die y-Koordinate bleibt unverändert.\\
% \hline
% \tabbild[width=\linewidth]{"images_eps/befehl_setze_y"} & Setzt die \textbf{y-Koordinate} der Figur auf 40. Die x-Koordinate bleibt unverändert. \\
% \hline
% \tabbild[width=\linewidth]{"images_eps/befehl_x"}& Ändert die x-Koordinate um die gegebene Zahl. Es sind sowohl positive, als auch negative Änderungen möglich. \\
% \hline
% \tabbild[width=\linewidth]{"images_eps/befehl_y"}& Ändert die y-Koordinate um die gegebene Zahl. Es sind sowohl positive, als auch negative Änderungen möglich. \\
% \hline
% \end{tabular}
% \caption{Bewegung Grundbefehle}
% \label{tab:grundbefehle}
% \end{table}
%\end{center}
\begin{aufgabe}
Finde heraus, was die Blöcke in der Tabelle bewirken. Tipp: Ziehe deine Figur, bevor du einen Block testest, immer auf eine zufällige Position auf der Bühne.
\begin{center}
\begin{table}[h]
\begin{tabular}{|m{5cm}|m{9cm}|c}
\hline
\tabbild[width=\linewidth]{"images_eps/befehl_10er"} & Die Figur bewegt sich 10 Schritte in die aktuelle Richtung. Setzt man eine negative Zahl für die Anzahl der Schritte, läuft die Figur rückwärts.\\
\tabbild[width=\linewidth]{"images_eps/befehl_10er"} & \\
\hline
\tabbild[width=\linewidth]{"images_eps/befehl_richtung"} & Setzt die Richtung der Figur in Richtung des Pfeils. Die Gradzahl kann auch direkt eingegeben geben. $0^\circ$ ist dabei senkrecht nach oben und nimmt im Uhrzeigersinn zu. \\
\tabbild[width=\linewidth]{"images_eps/befehl_richtung"} & \\
\hline
\tabbild[width=\linewidth]{"images_eps/befehl_koords"} & Setzt die Figur auf die angegebenen Koordinaten $ x=19 ; y=5 $. \\
\tabbild[width=\linewidth]{"images_eps/befehl_koords"} & \\
\hline
\tabbild[width=\linewidth]{"images_eps/befehl_setze_x"} & Setzt die \textbf{x-Koordinate} der Figur auf 50. Die y-Koordinate bleibt unverändert.\\
\tabbild[width=\linewidth]{"images_eps/befehl_setze_x"} &\\
\hline
\tabbild[width=\linewidth]{"images_eps/befehl_setze_y"} & Setzt die \textbf{y-Koordinate} der Figur auf 40. Die x-Koordinate bleibt unverändert. \\
\tabbild[width=\linewidth]{"images_eps/befehl_setze_y"} & \\
\hline
\tabbild[width=\linewidth]{"images_eps/befehl_x"}& Ändert die x-Koordinate um die gegebene Zahl. Es sind sowohl positive, als auch negative Änderungen möglich. \\
\tabbild[width=\linewidth]{"images_eps/befehl_x"}& \\
\hline
\tabbild[width=\linewidth]{"images_eps/befehl_y"}& Ändert die y-Koordinate um die gegebene Zahl. Es sind sowohl positive, als auch negative Änderungen möglich. \\
\tabbild[width=\linewidth]{"images_eps/befehl_y"}& \\
\hline
\end{tabular}
\caption{Bewegung Grundbefehle}
\label{tab:grundbefehle}
\end{table}
\end{center}
\end{center}
\end{aufgabe}
\subsection{Erweiterungen}
Scratch bietet eine Vielzahl an Erweiterungsmöglichkeiten für die verschiedensten Anwendungsfälle.\\
@@ -77,7 +104,7 @@ Für uns ist die Erweiterung \textit{Malstift} unverzichtbar. Damit kannst du di
\begin{bsp}
\label{bsp1}
Überlege dir, welche Funktion die einzelnen Codeblöcke haben und notiere sie daneben. Skizziere neben dem Codeblock welchen Weg die Figur bei der Ausführung des Programms läuft.
Überlege dir, welche Funktion die einzelnen Codeblöcke haben und notiere sie daneben. Skizziere neben dem Codeblock was die Figur bei der Ausführung des Programms auf die Bühne zeichnet.
\begin{center}
\begin{multicols}{2}
\begin{scratch}
@@ -92,7 +119,6 @@ Für uns ist die Erweiterung \textit{Malstift} unverzichtbar. Damit kannst du di
\move{200}
\turnl{90}
\move{100}
\penoff
\end{scratch}
\begin{tikzpicture}
\draw[step=0.5cm,color=gray,thin,xshift=0.5cm,yshift=0.5cm] (0,0) grid +(85mm,125mm);
@@ -100,15 +126,15 @@ Für uns ist die Erweiterung \textit{Malstift} unverzichtbar. Damit kannst du di
\end{multicols}
\end{center}
Programmiere den Codeblock am Computer und überprüfe deine Hypothese, indem du ihn ausführen lässt (Doppelklick auf den Codeblock).\\
Überprüfe deine Hypothese, indem du den Codeblock programmierst und anschließend ausführst (Doppelklick auf den Codeblock).\\
% Das folgende Programm zeichnet ein Rechteck der Größe $100 \times 200$. Die Größe wird in der Anzahl der Schritte gemessen.\\
\end{bsp}
\newpage
\textbf{Speichere jede der folgenden Aufgaben in einer eigenen Datei ab. Der Dateiname soll die Nummer der Aufgabe sein (Bsp: ``Aufgabe 2.3'').}\\
\textbf{Speichere jede der folgenden Aufgaben in einer eigenen Datei ab. Der Dateiname soll die Nummer der Aufgabe sein (Bsp: ``Aufgabe 2.4'').}\\
\begin{aufgabe}
Wandle das Programm aus Beispiel \ref{bsp1} so ab, dass die Katze ein Quadrat der Größe $150 \times 150$ zeichnet.
Wandle das Programm aus Beispiel \ref{bsp1} so ab, dass die Figur ein Quadrat der Größe $150 \times 150$ zeichnet.
\end{aufgabe}
\begin{aufgabe}
@@ -125,7 +151,9 @@ Programmiere den Codeblock am Computer und überprüfe deine Hypothese, indem du
\begin{aufgabe}
Schreibe ein Programm, dass die abgebildete Skizze zeichnet.\\
Lege als erstes einen geeigneten Startpunkt fest und die Blickrichtung fest. Tipp: Du kannst in die Skizze unten mit Bleistift Eintragungen vornehmen
Lege als erstes einen geeigneten Startpunkt fest und die Blickrichtung fest.\\
(Tipp: Du kannst in die Skizze unten mit Bleistift Eintragungen vornehmen.)
\vspace{2cm}
\begin{center}
\includegraphics[width=0.3\linewidth]{images_eps/Rhombus}
\end{center}
@@ -152,14 +180,15 @@ Die Figur kann in verschiedenen Farben und Strichstärken zeichnen. Hier eine kl
\end{center}
\begin{aufgabe}
Schreibe ein Programm, das einen Blitz (siehe Skizze) zeichnet. Wähle selbst die Länge der Linien und der Winkel. Bonus: Ändere die Farbe der Linie so, dass es tatsächlich wie ein Blitz aussieht.
Schreibe ein Programm, das einen Blitz (siehe Skizze) zeichnet. Wähle selbst die Länge der Linien und der Winkel.\\
Bonus: Ändere die Farbe und Dicke der Linie so, dass es tatsächlich wie ein Blitz aussieht.
\begin{center}
\includegraphics[width=0.2\linewidth]{images_eps/Blitz}
\end{center}
\end{aufgabe}
\newpage
\begin{bsp}
Im nächsten Schritt soll die Katze ein regelmäßiges Sechseck wie in Abbildung \ref{fig:6eck} zeichnen.\\
Im nächsten Schritt soll die Figur ein regelmäßiges Sechseck wie in Abbildung \ref{fig:6eck} zeichnen.\\
\begin{figure}[H]
\begin{minipage}[b]{.4\linewidth} % [b] => Ausrichtung an \caption
\centering
@@ -180,8 +209,8 @@ Die Figur kann in verschiedenen Farben und Strichstärken zeichnen. Hier eine kl
\begin{center}
\begin{multicols}{2}{
Vor der Programmierung des Skripts müssen wir festlegen, an welcher Stelle unsere Figur mit dem Zeichnen beginnt. In Abb.\ref{fig:6eck} sitzt die Katze bereits an entsprechender Stelle.\\
Als nächstes überlegen wir, um wie viel Grad sich die Katze nach dem Zeichnen einer jeden Seite drehen muss (siehe Abb. \ref{fig:6eck2}).Damit zum Schluss ein regelmäßiges Sechseck entsteht müssen alle sechs Winkel gleich groß sein. Die Katze startet mit Blickrichtung nach oben (In Scratch: Richtung $0^\circ$) und befindet sich am Schluss ihrer Bewegung wieder an ihrer Startposition. Sie hat nach dem 6-maligen eine vollständige Drehung von $360^\circ$ ausgeführt. Der Drehwinkel an jeder Ecke ist somit $\frac{360^\circ}{6}=60^\circ$. Die ist exakt der Nebenwinkel zum Innenwinkel des regelmäßigen Sechsecks.\\
Vor der Programmierung des Skripts müssen wir festlegen, an welcher Stelle unsere Figur mit dem Zeichnen beginnt. In Abb.\ref{fig:6eck} sitzt die Figur bereits an entsprechender Stelle.\\
Als nächstes überlegen wir, um wie viel Grad sich die Figur nach dem Zeichnen einer jeden Seite drehen muss (siehe Abb. \ref{fig:6eck2}).Damit zum Schluss ein regelmäßiges Sechseck entsteht müssen alle sechs Winkel gleich groß sein. Die Figur startet mit Blickrichtung nach oben (In Scratch: Richtung $0^\circ$) und befindet sich am Schluss ihrer Bewegung wieder an ihrer Startposition. Sie hat nach dem 6-maligen eine vollständige Drehung von $360^\circ$ ausgeführt. Der Drehwinkel an jeder Ecke ist somit $\frac{360^\circ}{6}=60^\circ$. Die ist exakt der Nebenwinkel zum Innenwinkel des regelmäßigen Sechsecks.\\
Nachdem wir jetzt den Ablauf des Programms kennen, können wir es in Scratch programmieren. Schreibe das Programm ab und führe es aus.
\vfill\columnbreak
\begin{center}
@@ -320,7 +349,7 @@ Damit lässt sich Scratch nicht nur als (umständlicher) Taschenrechner nutzen,
\subsubsection*{Programmieraufgaben}
\begin{aufgabe}
Schreibe ein Programm, das mit der Katze ein Segelschiff wie in der Skizze zeichnet. Verwende die Maßangaben aus der Skizze.
Schreibe ein Programm, das mit der Figur ein Segelschiff wie in der Skizze zeichnet. Verwende die Maßangaben aus der Skizze.
\begin{figure}[H]
\centering
\includegraphics[width=\linewidth]{images_eps/boot}
@@ -330,7 +359,7 @@ Damit lässt sich Scratch nicht nur als (umständlicher) Taschenrechner nutzen,
\begin{aufgabe}
Die folgende Abbildung zeigt ein kleines Quadrat, das um $45^\circ$ gedreht in einem großen Quadrat liegt. Die Seiten des großen Quadrats sind $1,414214$ Mal so lang wie dies Seiten des kleinen Quadrats.
Schreibe ein Programm, dass diese Figur mir den zwei Quadraten zeichnet. Das große Quadrat soll eine Seitenlänge von $218$ haben und die Katze soll sich am Ende verstecken.
Schreibe ein Programm, dass diese Figur mir den zwei Quadraten zeichnet. Das große Quadrat soll eine Seitenlänge von $218$ haben und die Figur soll sich am Ende verstecken.
\begin{figure}[H]
\centering
\includegraphics[width=0.4\linewidth]{images_eps/quadrat}