In mehreren Schritten setzen die Schüler*innen das Spiel „Fang das Ei“ auf der 5×5-LED-Matrix des Calliope mini um. Sie lernen, den Korb zu programmieren sowie den Korb zu steuern.
Hinweis: Die Vorstellung des Calliope mini und eine einführende Erklärung finden Sie hier.
Um eine Vorstellung von der Funktionsweise des Spiels zu bekommen, empfiehlt es sich, das folgende Programm über den Editor Open Roberta zu importieren (über den Menüpunkt “Bearbeiten” – “importiere Programm”) und auf den Calliope mini zu übertragen.
Die Kopiervorlagen für die einzelnen Schritte müssen in Klassenstärke ausgedruckt werden. Grundlegende Programmierkenntnisse und Erfahrung im Umgang mit dem Calliope mini und dem Editor Open Roberta werden vorausgesetzt.
Die Programmierung des Spiels erfolgt in mehreren kleinen Schritten. Für jeden Schritt wird dabei eine Kopiervorlage zur Verfügung gestellt.
Im ersten Schritt geht es um die Programmierung des Korbes, mit dem das herunterfallende Ei aufgefangen werden muss. Sowohl der Korb als auch das Ei werden durch eine LED auf der 5×5-LED-Matrix dargestellt. Dazu müssen die Schüler*innen wissen, wie die einzelnen LEDs angesprochen werden können. Das folgende Arbeitsblatt geht näher darauf ein:
Im zweiten Schritt geht es um die Steuerung des Korbes. Der Korb soll sich, je nach Neigung des Calliope mini, nach links oder nach rechts bewegen, wobei der y-Wert konstant bleibt. Der Korb befindet sich also immer in Zeile 4 der LED-Matrix. Der Calliope mini besitzt einen Beschleunigungs- und Bewegungssensor, der die Beschleunigung in 3 Raumrichtungen messen kann. Um eine Links-/Rechts-Bewegung festzustellen, muss der Wert des Beschleunigungssensors in x-Richtung abgefragt werden. Da der Sensor Werte von -1032 bis +1032 liefern kann, muss ein Mapping auf die 5 LEDs von Zeile 4 erfolgen.
Das folgende Arbeitsblatt geht näher darauf ein:
Im dritten Schritt soll eine mögliche Umsetzung für das Programm des Korbes vorgestellt und näher besprochen werden. Das folgende Hilfsblatt dient als Unterstützung bei der Erklärung und soll den Schüler*innen zur Verfügung gestellt werden:
Im vierten Schritt geht es um die Erstellung eines Programmes für das Ei, das sich von oben nach unten bewegen soll. Dabei soll näher darauf eingegangen werden, wie sich die Werte für die x- und y-Position ändern müssen, um eine geradlinige Bewegung zu simulieren. Das folgende Arbeitsblatt spricht die Thematik an:
Im fünften Schritt wird weiter am Programm für das Ei gefeilt. Sobald das erste Ei den “Boden” erreicht hat (d. h. die y-Position des Eies ist gleich 4), soll das nächste Ei an einer zufälligen x-Position von oben herabfallen. Dazu wird eine Wenn-Bedingung benötigt. Das folgende Hilfsblatt dient zur Erklärung dieses Schrittes:
Im letzten Schritt werden die Programme für Ei und Korb zusammengeführt. Um dem resultierenden Programm nun einen Spielcharakter zu verleihen, muss festgestellt werden, ob das Ei vom Korb aufgefangen wurde. Das ist dann der Fall, wenn die Position des Korbes mit der Position des Eies übereinstimmt. Das Arbeitsblatt fordert die Schüler*innen auf, eine Bedingung für die Kollision zu formulieren:
Das folgende Programm soll als Basis für die Erweiterung des Spiels dienen:
Die Schüler*innen sollten nun aufgefordert werden, das Spiel nach Belieben weiter zu entwickeln.
Bringen die Schüler*innen schon mehr Programmiererfahrung mit, so kann eine mögliche Umsetzung folgendermaßen aussehen.
Abbildung 1: Eine fortgeschrittene Variante des Spieles “Fang das Ei” (hier herunterladen)
Bei dieser Umsetzung werden vier Levels definiert. Für jedes Level wird eine bestimmte Dauer und eine bestimmte Geschwindigkeit, mit der das Ei herabfällt, festgelegt. Zudem werden Funktionen verwendet. Am Beispiel kann auch die Datenstruktur lineares Feld/Array besprochen werden.
Das Beispiel zeigt sehr gut, dass es in der Programmierung oft notwendig und hilfreich ist, ein großes Problem oder eine umfangreiche Aufgabenstellung in mehrere kleine Probleme oder Arbeitspakete aufzuteilen. Die Schüler*innen sollen aufgefordert werden, das Programm auch nach kleinen Änderungen zu testen. Damit das Programm nicht immer auf den Calliope mini übertragen werden muss, kann die Ausführung des Programms auch im Editor simuliert werden.
Es gibt viele Möglichkeiten, das Spiel zu erweitern. So kann eine Variable “Punkte” erstellt werden, welche die Anzahl der gefangenen Eier mitzählt. Die Geschwindigkeit des herabfallenden Eies kann auf einen Zufallswert gesetzt werden. Es können Levels mit verschiedenen Schwierigkeitsgraden definiert werden. Das “Legen der Eier” kann auch von mehreren Hennen übernommen werden. Der “Score” kann in Form einer Laufschrift ausgegeben werden. Das sind nur einige wenige Ideen für eine mögliche Erweiterung!
Um eine „Smarte Pflanzenbewässerung“ herzustellen, programmieren die Schüler*innen u.a. mit dem Calliope mini einen Stromkreis. Das Projekt verbindet unterschiedliche Schulfächer.
Die 7. Klassen übernehmen die 2 Aufgaben: (1) Durchführung eines Museumsganges und Medienparcours: Sicherheit im Internet (Postergestaltung), (2) Durchführung eines Medienkompetenztrainings in Klasse 5
Die Schüler*innen recherchieren die Begriffe ,,beats per minute“ (bpm) und „Metronom“ und programmieren den Calliope mini als Metronom.
Im Lernbüro wird mit binnendifferenzierten Arbeitsplänen u.a. intelligentes Wissen vermittelt. Eine Möglichkeit dabei sind digitale, selbsterstellte Erklärfilme.
Vorstellung des Calliope mini und einführende Erklärung. Die Schüler*innen programmieren mit dem Calliope mini ein Spiel, mit dem spielerisch das Sprachverständnis geübt und Vokabular gefestigt werden kann.
