scratch программирование для детей что это такое
Scratch для «продвинутых»
Клонирование и переменные в Scratch
Моему ученику нравилась игра — «Зомби против растений». И ему было интересно самому запрограммировать её. Давайте вспомним как данная игра работает? С правой стороны у нас есть шеренга растений, которая расстреливает приближающихся зомби.
Есть множество решений данной задачи, но на мой взгляд более элегантное решение — задействовать минимально возможное количество спрайтов, т.е. использовать клонирование.
Как сделать так, чтобы у каждого отдельного клона был собственный уровень жизни? Что выбрать переменные или списки? Сделали попытку использовать списки, но после более детальной проработки поняли, что данная структура данных не помогает решить проблему. У переменных и списков, в Scratch есть 2 типа видимости для каждого типа данных — это «для всех спрайтов» или «только для этого спрайта». Пришлось проверять область видимости. Начали мы с переменных.
Дойдя до рабочего варианта переменной с областью видимостью «только для этого спрайта». В классических языках программирования такой тип видимости называют — локальным или приватным в зависимости от контекста.
Оказывается, что если эта переменная с данной областью видимости используется в клоне, то в клоне создается экземпляр переменной, принадлежащий конкретному клону и который используется для внутренних вычислений/работы клона. В нашем случае, у каждого клона есть своя «жизнь». Если стало интересно, то советую обратиться к справочнику. А вот картинка, которая показывает, как спрайты или клоны работают с переменными разных типов видимости.
Переменная с областью видимости «для всех спрайтов» (рисунок слева) — одна на всех. Кстати, здесь вы можете с детьми посмотреть работу с критическими секциями и что такое гонка за ресурс. А если область видимости переменной — «только для этого спрайта», то у спрайта и у его клонов появляется собственная переменная с тем же именем, с которой они работают (рисунок с права). И клоны не имеют доступа к переменной оригинала и переменной другого клона.
Это стало неожиданным и приятным открытием свойств Scratch для создания подобных алгоритмов.
ВАЖНО: Переменная — это очень мощный инструмент настоящего программиста, поэтому я сразу учу детей правильному именованию переменных, так как этот навык поможет им в проектах разной сложности.
Имена объектов как их идентификаторы
ВАЖНО: все переменные с зоной видимостью «только для этого спрайта».
Данный инструмент для меня стал совсем неожиданным. Давайте начнем с истории о том, как мы с учеником наткнулись на данную особенность языка. Мой ученик решил, создать игру с «искусственным интеллектом». Игра представляет звездные войны на космических кораблях и у игрока есть возможность управлять одним кораблем, в то время как противники гоняются за вами и за друг другом. Чтобы они могли преследовать вас или друг друга, им нужно как-то принимать решение о том, кого преследовать. Данную задачу можно решить в лоб и задать очередность преследования кораблей, но игра потеряет свою интеллектуальность и быстро наскучит. Поэтому ученик решил настроить интеллект таким образом, чтобы корабли с интеллектом преследовали ближайшего противника. Давайте посмотрим, как он начал решать данную задачу.
На мой взгляд хорошее решение для создания быстрого прототипа. Но какие ограничения здесь есть? Первое, усложнение кода по мере добавления новых кораблей. Следовательно, сложность кода повышается и не исключены мутации кода из-за усложнения. Время поиска ошибки и отладки алгоритма будет расти. И конечно, никто не отменял такую прикольную метрику, как старение кода (advance level SW Development). Что же делать? А делать необходимо следующее, нужно сделать обобщеный алгоритм, который будет динамично приспосабливаться к увеличению или уменьшению количества кораблей.
Для данного алгоритма нам и понадобиться свойство языка — имя как идентификатор объекта. Пришло время больших изменений и здесь вы, как учитель, можете рассказать про такое явление как рефакторинг. Это последовательное изменение кода, улучшение его структуры и его оптимизация. А главное, чтобы каждое изменение не ломало работу программы, и объем изменений тоже должен очень аккуратно подобран. Слишком много изменений — плохо, слишком мало — долго. Сформированный навык рефакторинга даст преимущество и эффективность работы программиста. Но для формирования навыка нужно работать головой, а не просто тыкаться. У меня получилось сделать 4 изменения в первоначальной программе и результат не изменился.
Заметьте, что я еще не удалил блоки, а оставил их. Зачем? Потому, что если что-то пойдет не так, мы можем вернуть предыдущий вариант, начав все заново. Но как только я проверю правильность выполнения обновленного скрипта, я сразу же их удалю, чтобы не отвлекаться на них в последующем.
Заметили? Сейчас в блоке «повернуться к …» стоит переменная и эта штука работает. Т.е. мы минимальными усилиями проверили, что данный подход работает. Это просто круто. Теперь мы можем начать писать алгоритмы, которые позволят определять объект преследования ближайшего корабля.
Что нам пригодится? Это из структур данных — это переменные и списки. Из алгоритмов — это нахождение минимального числа (расстояния) в списке. Еще нам необходим алгоритм, который определит имя объекта для преследования по минимальному расстоянию.
Сейчас будет написано много кода. Но для того, чтобы потом не захлебнуться и не запутаться в куче скриптов, нам необходимо использовать еще одну классную функцию, а именно создание собственных блоков. Эта функция очень мощная, но ее редко используют школьники, да и некоторые программисты, а ведь она позволяет создать понятный с первого прочтения алгоритм программы. Кстати, можете почитать про приемы создания понятного кода в книге Мартина Фаулера «Рефакторинг. Улучшение существующего кода»
Как и перед любым масштабным строительством нам необходимо все спланировать. Давайте спланируем в каком порядке будем разрабатывать блоки:
Для того, чтобы создать обобщенный алгоритм нам чем-то нужно пожертвовать, например, оригинальными именами спрайтов, придется их стандартизировать и получим следующий расклад.
И теперь мы готовы описать 1 часть программы. Все пишем для 1-ого корабля. Запускаем отдельно данный скрипт и смотрим результат. Поехали!
Если мы добавим новый корабль, нам нужно изменить в данном алгоритме лишь одну циферку. Клево? Клево!
Погнали дальше. А давайте научим его 2 алгоритму. Смотрим, что получилось. Это сразу конечный результат со вспомогательными функциями.
Ура! Работает. Проверить это можно следующим образом, должен быть обязательно 0 одним из значений в списке расстояний. Если у вас это не так, ищите ошибку.
Едем дальше! Поиск минимального расстояния. Заметили, что расстояние всегда положительно. И всегда будет минимальное число — 0. Ай-я-яй! Вывод — искать минимум, но не ноль. Можете попробовать свои силы и оптимизировать код самостоятельно, чтобы не делать расчет расстояния от корабля 1 до корабля 1 (это не опечатка).
Обучаем спрайт новой функции и получаем.
Не забываем проверять! Для этого можно даже остановить игру и запустить отдельный скрипт.
Мы написали все, что необходимо, теперь главное правильно использовать данные функции.
Если у вас все работает правильно, то вы должны увидеть следующее:
Заметили, что корабль с «искусственным интеллектом» разрывается между разными противниками. Вы можете усовершенствовать программу и усложнить принятие решения. Например, если у преследуемого корабля осталось мало жизни, то он добивает его, а если он нашел, ближе и с еще меньшим здоровьем, то добить сначала слабейшего.
Кстати, в данной программе можно уменьшить количество действий и усовершенствовать алгоритмы. Попробуйте свои силы. Взять данную программу можно здесь.
Подводим итоги
Вот на таких кейсах я узнал, как Scratch дает возможность ученикам быстрее освоить множество реальных техник программирования. На нем можно рассказывать про работу критических секций, про обобщенные алгоритмы, про переменные и их области видимости, про создание собственных блоков и структурирование кода. А также на данном языке можно рассказывать про профессиональные навыки, например, рефакторинг.
Это лишь малая часть инструментария программиста, но она являет очень важной. А в Scratch это объяснить становится чуточку легче.
Scratch – дверь в мир программирования
Scratch – это язык программирования, который используется для знакомства детей с данной сферой деятельности. Многие родители считают, что Scratch не нужен, так как это, якобы, ненастоящий язык и лучше ребенку начинать с Python или JavaScript. Увы, такой подход скорее вреден, чем полезен, ведь Scratch как раз и разработан, чтобы в понятной ребенку форме донести основы программирования и дать ему возможность воплотить свои идеи в жизнь.
Не менее важным будет вопрос о том, как постигать данный язык – самостоятельно или воспользоваться курсами. В нашей статье мы расскажем, чем полезен Scratch для детей, что в нем можно сделать, а также как лучше ребенку его осваивать.
Описание языка Scratch
Scratch — это универсальный язык программирования, позволяющий помимо прочего, например, рисовать картины и создавать музыку. Данная особенность является весомой причиной обучать ему детей. К тому же, это еще и полноценный инструмент для программистов.
Среда разработки дает возможность детям редактировать аудиофайлы и монтировать небольшие, но полноценные видеоролики. В новые версии языка создатели обещают добавить функционал для создания собственных мобильных приложений.
Описание языка Scratch
Таким образом, Scratch сможет заменить собой сразу несколько программ, ориентированных исключительно на диджитал-разработку. Облачная технология позволяет большому числу пользователей взаимодействовать друг с другом, непрерывно обмениваться знаниями.
Механика программирования на Scratch
Данная среда разработки изначально ориентирована на изучение детьми, поэтому она отличается интуитивной понятностью и дружелюбностью.
Интерфейс условно поделен на 3 функциональных блока:
Перед детьми, начавшими изучать язык, сперва стоит задача перемещать Скрэтча по экрану, обучать его различным навыкам. В процессе этого кот постепенно начинает разговаривать и выполнять некоторые команды. Дети в итоге могут создать целый анимационный фильм с участием Скрэтча и его друзей.
В дальнейшем ребенок уже самостоятельно программирует игры, придумывая для них истории и выбирая героев. Готовая программа будет служить предметом гордости перед одноклассниками и друзьями.
Преимущества занятий Scratch для детей
Эта среда разработки предназначена исключительно для учебных целей и настоящими программистами не используется. Тем не менее, она служит базой для изучения уже профессиональных языков, прививает детям навыки составления алгоритмов в игровой форме.
Именно для того, чтобы ребенок почувствовал себя в роли программиста, проверил свои интересы, существуют учебные среды разработки, каковой является в том числе и Scratch. Программирование для детей в них подается в виде увлекательной игры. Научившись создавать простейшие программы и имея дальнейшую мотивацию обучаться в этом направлении, ребенок уже захочет переходить на взрослый уровень разработки.
Нюансы ScratchJr
Scratch Junior является ответвлением от основной среды разработки, ориентированным на детей от 5 лет. Сначала разработчики создали соответствующее приложение для iPhone, Android и Kindle, а затем и программу для персональных компьютеров. В первом случае роль главного героя играл кот, во втором же случае взамен появился инопланетянин Тик.
Принцип работы в Scratch Jr подобен сборке конструктора Lego. Ребенок перемещает блоки, соединяя их в требуемом порядке. Правильно размещенные элементы примагничиваются друг к другу.
Все элементы приложения сгруппированы в функциональные блоки: движения, управления, внешнего вида, окончания и запуска. Каждый блок имеет вид иконки, обозначающей конкретную функцию и понятной каждому ребенку.
Нюансы ScratchJr
При использовании среды разработки детям даже необязательно уметь читать и считать. Однако эти навыки помогут создавать, например, программу для отправки сообщений или для перемещения объекта на определенное число клеток.
Спрайты для программирования можно выбирать из весьма обширной встроенной библиотеки. Коллекция также содержит большой выбор ландшафтов.
Добавление собственных изображений здесь не доступно, однако имеется встроенный простейший графический редактор, позволяющий с нуля создать нового персонажа.
Ваш Путь в IT начинается здесь
Формально Scratch Jr объектно-ориентированным языком программирования не является. Тем не менее, здесь дети сталкиваются именно с объектной моделью. То есть, программа состоит из неких объектов (спрайтов), взаимодействующих друг с другом. Для этого необходимо давать спрайтам соответствующие команды.
Варианты проектов на Scratch
Множество начинающих программистов пользуются данной средой в домашних условиях, в школьных учреждениях, в музеях и библиотеках. Так, Гарвард предлагает к изучению обширный банк онлайн-ресурсов, позволяющий создавать проекты как на детском, так и на профессиональном уровнях. В сети также имеется русскоязычное сообщество любителей Scratch.
Ниже перечислим студии, на которые рекомендуется обратить внимание всем желающим изучить этот язык.
Помимо этого среда включает в себя множество других возможностей и студий. Ссылки на них можно находить в открытом доступе.
Топ-5 книг для изучения Scratch
Обучение Scratch для детей
Для начала изучения этого языка существуют специальные базовые курсы. Они позволяют детям попробовать себя в роли программиста и, возможно, сделать первый шаг на пути к востребованной профессии.
План программы обычно полностью состоит из практических занятий с домашними заданиями после каждого урока и постоянным взаимодействием с преподавателями. По завершению обучения ученики должны оформить и защитить финальный проект.
Такие курсы подходят детям:
Курс по программированию на Scratch будет полезен по нескольким причинам.
Для примера возьмем курсы GeekSchool. Их отличительные особенности:
Процесс обучения языкам программирования в наше время становится все более простым и увлекательным. Помимо традиционных средств и инструментов, используются также ресурсы Интернета, исключением здесь не является и среда Scratch. Программирование на этом языке будет легким и увлекательным для вашего ребенка, а в будущем станет фундаментом для новой профессии, если вы последуете всем советам и рекомендациям из этой статьи.
Общие сведения
Что такое Scratch?
Если вы хотите научиться создавать компьютерные программы, мобильные приложения, сайты, игры или любое другое программное обеспечение, вам, нужно научиться программировать. Программы пишутся на языках программирования, которые и дают программе возможность работать – быть выполненной компьютером, смартфоном или иным вычислительным устройством. Когда люди думают о языках программирования, им представляется постоянная морока, как выучить правила синтаксиса, куда поставить квадратные скобки и двоеточия. Некоторыми языками умеет пользоваться только небольшое число их собственных разработчиков, другие становятся доступны миллионам людей.
На Scratch компьютерные программы создаются практически как конструктор LEGO: на экране собираются графические блоки, которые управляют анимированными героями. Таким образом можно создать историю или игру и контролировать поведение разных героев, соединяя графические блоки. Точно так же как из конструктора LEGO собирают различные конструкции, на Scratch можно создавать интерактивные истории и игры, а потом, что важно, делиться ими с ребятами по всему миру на сайте Scratch.
Scratch – это простой и доступный всем в использовании язык программирования.
Почему сегодня важно уметь программировать?
Сегодня у молодого поколения есть большой опыт и знания о пользовании информационными технологиями, но намного меньше о создании программ с помощью новых технологий, выражении себя при помощи новых технологий. Почти как если бы они могли читать, но не умели писать при помощи технологий.
Постепенно, люди начинают осознавать важность навыков программирования. Программирование открывает детям множество новых явлений, множество новых возможностей для обучения. Так же, как это происходит с чтением и письмом: если вы умеете читать и писать, вы сможете узнать много разных новых вещей. Сначала вы учитесь читать, а потом читаете, чтобы учиться. То же самое происходит с программированием: сперва вы учитесь программировать, а затем программируете, чтобы учиться. В цифровом мире самым важным и необходимым языком является язык программирования.
Программирование – это вторая грамотность.
А если мой ребенок не хочет быть программистом?
Когда говорят, что человек умеет думать, обычно, подразумевают развитое алгоритмическое мышление. Такой тип мышления очень сильно помогает освоению многих знаний и навыков, в том числе и школьных предметов. Мышление правильными, оптимальными алгоритмами помогает делать все быстрее и, как правило, более качественно. Большинство детей которые «учатся жизни» по проверенным временем алгоритмам решения «житейских» проблем, чувствуют себя увереннее сверстников и проще справляются с любыми трудностями.
Пониманием и построением алгоритмов занимается информатика. Информатика также изучает их свойства. Логично предположить, что изучение дисциплин, связанных с информатикой и программированием, разовьёт алгоритмическое мышление наилучшим образом. Развитие алгоритмического мышления учащихся происходит тем эффективнее, чем раньше оно начинается.
Конечно, большинство детей, изучающих Scratch, не станут потом программистами. Но обучение программированию принесет пользу и им: оно помогает более полному творческому самовыражению, бесценно для развития логического мышления и позволяет лучше понимать, как работают новые технологии, которые окружают нас в повседневной жизни. Независимо от того, кем хочет стать ваш ребенок в будущем, умение программировать на Scarcth позволит ему в будущем планировать свои действия и находить необходимую информацию для решения любых жизненных задач.
В чем преимущества Scratch как образовательной среды?
Для успеха сегодня, наверное, важно не столько, что ты знаешь, сколько – можешь ли изучить что-то новое, можешь ли ты найти креативное решение нестандартной задачи. Люди все чаще сталкиваются с нестандартными ситуациями, в которых необходимо мыслить креативно. Так что способность креативно думать и действовать важна как никогда раньше. С помощью Scratch у детей появляется возможность развить свой голос, найти вдохновение в работе других и сделать что-то похожее, но свое, выразить свои собственные идеи и поделиться ими с другими людьми по всему миру.
Кроме того, по мере изучения программирования на языке Scratch у ребят формируется не только логическое и алгоритмическое мышление, но и навыки работы с мультимедиа, создаются условия для активного, поискового учения, разнообразного программирования. Ребята научатся понимать и создавать компьютерные программы, использовать компьютер для решения различных задач. Таким образом от устаревшего понятия ”пользователя ПК“ (офисного планктона) будет осуществляться переход к ”создателю и соавтору информационного пространства“.
Вам не кажется, что пришло время и Вам подумать о том, чтобы научиться программировать?
Митчел Резник
профессор (LEGO Papert Professor of Learning Research) лаборатории Media Lab Массачусетского технологического института, занимается разработкой новых технологий и видов деятельности для вовлечения людей (детей в первую очередь) в креативное обучение.
Исследовательская группа Lifelong Kindergarten под его руководством разработала и развивает язык программирования Scratch и онлайн-сообщество на сайте scratch.mit.edu, участниками которого являются миллионы людей по всему миру. Совместно с компанией LEGO группа работает над развитием новых образовательных идей и продуктов, в том числе конструкторов LEGO Mindstorms для создания роботов и робототехнической платформы WeDo. Резник является сооснователем проекта Computer Clubhouse, международной сети 100 центров дополнительного образования, в которых дети из небогатых семей учатся творческому самовыражению с помощью новых технологий.
Резник получил степень бакалавра по физике в Принстонском университете (1978 г.), степень магистра и докторскую степень по информатике в Массачусетском технологическом институте (1988 г. и 1992 г.). С 1978 по 1983 гг. работал журналистом, специализирующимся на науке и технологиях. Автор книги “Черепахи, термиты и пробки” (Turtles, Termites, and Traffic Jams, 1994 г.), соредактор книги “Конструктивизм на практике” (Constructionism in Practice, 1996 г.) и соавтор книг “Приключения в моделировании” (Adventures in Modeling, 2001 г.) и “Официальная книга ScratchJr” (The Official ScratchJr Book, 2015 г.). Лауреат Премии Гарольда В. Макгроу-мл. в образовании (2011 г.) и премии Ассоциации по развитию компьютерных технологий в образовании (Association for the Advancement of Computing in Education, AACE) EdMedia Pioneer Award (2013 г.).
😺 Обучение детей программированию с помощью Scratch
Scratch – одна из лучших платформ для обучения юных программистов в возрасте 8+ через блочное кодирование. Она невероятно универсальна: блоки Scratch можно использовать для чего угодно, от создания анимации до составления интерактивных историй. Платформа поддерживает пользовательский ввод данных и дает ребенку практически неограниченный контроль над кодом. Опишем пошаговый рецепт создания в Scratch несложной видеоигры.
Шаг 1. План
Интерактивные игры должны удовлетворять двум требованиям:
Чтобы начать разработку игры, необходимо все спланировать. Составление плана – это первый и самый важный шаг. Он кажется тривиальным, однако план задает направления развития проекта. Чтобы его придумать, нужно последовательно пройти три этапа:
Как только вы разберетесь с тремя базовыми вещами, игра будет развиваться простым и естественным образом.
Шаг 2: Основная механика
Теперь, необходимо подумать, как реализовать главную идею проекта. Давайте попробуем создать простую игру-собиралку.
Тема: игра будет про русалок, а действие будет происходить под водой.
Управление: игрок будет управлять движением персонажа.
Цель: перемещая персонажа, собрать как можно больше предметов.
Чтобы создать проект на Scratch, перейдите на официальный веб-сайт и нажмите «Создать». Перед вами появится новый проект без названия, но с фирменным котом в центре белого поля.
Шаг 3: Оформление
Спрайты могут перемещаться и выполнять код, который мы им даем. На данный момент единственный спрайт, который есть в игре – Scratch Cat, который по умолчанию включен в каждый проект. Чтобы создать новый спрайт для главного героя, нажмите кнопку с надписью «Выбрать спрайт» в правом нижнем углу экрана.
Теперь выберите своего главного героя из готового списка. Вы можете нарисовать новые спрайты самостоятельно во вкладке костюмов или в редакторе красок, а также загрузить свое фото если хотите.
Для этой игры мы выберем спрайт русалки из категории фэнтези.
После выбора вы должны увидеть героя в центре сцены. Кот тоже там будет, но его можно удалить из игры, щелкнув правой кнопкой мыши по значоку корзины на его спрайте.
Когда мы создали новый спрайт, пришло время добавить в проект немного динамики.
Чтобы русалка могла двигаться, используем соответствующие блоки Scratch для создания простого скрипта. Самый легкий способ сделать спрайтовое движение – использовать Event Listeners (Слушателей событий).
Этот блок кода заставляет спрайт двигаться вправо-влево и говорит нам:
«Нажимая клавишу со стрелкой вправо(влево), наведите курсор вправо(влево), а затем двигайтесь вперед на 10 шагов».
Это работает в любом направлении. Когда мы можем двигать русалку в стороны, давайте создадим больше скриптов, чтобы перемещать ее вверх и вниз.
Теперь у нас есть скрипты для перемещения во всех четырех направлениях.
Цифры в блоках – это градусы поворота. Каждое значение представляет одно из основных направлений (вправо/влево/вверх/вниз). Они указывают спрайту, в какую сторону двигаться. Теперь вам даже не нужно нажимать зеленый флаг – просто нажимайте клавиши со стрелками, и картинка оживет.
Теперь игрок может управлять спрайтом.
Перед добавлением цели давайте сначала укрепим тему, добавив фон. Хотя фоны не являются обязательными для прохождения игры, они, безусловно, добавляют атмосферность и характер в визуальное восприятие продукта.
Выбор забавного фона помогает передать тему игры и делает ее более увлекательной.
Вы также можете нарисовать свои собственные фоны или загрузить любую картинку с компьютера. Чтобы попробовать этот вариант, нажмите соответствующие кнопки в раскрывающемся меню.
Независимо от того, какой вариант вы выберете, постарайтесь согласовать персонаж с фоном.
Поскольку главный герой – русалка, мы использовали фон «Под водой 2».
Шаг 4. Добавляем цель
Теперь давайте добавим в игру цель. Для этого создадим новый спрайт, который будет взаимодействовать с главным героем.
Когда изображения подготовлены, переходим к динамике. В нашей игре русалка будет собирать жемчуг, и каждый раз после очередной находки необходимо, чтобы новая жемчужина появлялась в случайном месте.
Это легко сделать с помощью блока go to random position.
Хотя здесь всего несколько блоков кода, их может оказаться непросто понять. Давайте шаг за шагом разберем этот код:
Forever – цикл, повторно запускающий любой помещенный в него код, пока игра не остановится. Он гарантирует, что всякий раз, когда русалка касается жемчужины, та отреагирует. Без цикла жемчужина проверила бы это условие только один раз в начале игры.
Все! Теперь игра готова и неплохо работает, но все же чего-то не хватает.
Шаг 5. Дополнительные расширения
Попробуйте подключить дополнительные функции:
Еще вы можете добавить несколько жемчужин на поле, использовать звуковые блоки Scratch для всевозможных шумов, а также включить анимацию для перемещения.
Единственное ограничение для такого рода расширений – ваше воображение!
Используя эту платформу, дети научатся мыслить творчески и рассуждать систематически, а их родители проведут время с пользой. Надеемся, вам понравилось это пошаговое руководство по созданию базовой игры на Scratch!
Посетите сообщество Scratch, чтобы продемонстрировать проект другим энтузиастам или изучить огромную коллекцию созданных ими видеоигр. Удачи!