-HEJ RUBYÄventyr i datorernas magiska värld

Programmering F-3

Baserat på Linda Liukas Hello Ruby

http://www.helloruby.com/

Lärarhandledning

2

Innehåll

3

o Generellt upplägg …………………………………………... o Vad är en dator……………………………………………….. o Programmera en kompis (Kommando)………………..o Vika ett pappersflygplan (Algoritm)……………………..o Upprepa ett mönster (Loop)……………………………….o Universal fjärrkontroll (Skapande+Kommando)……....o Den magiska picknickväskan (Datalogiskt tänkande).

o Min första dator (Skapande+Datorkunskap)…………….o Vika ett pappersflygplan 2 (Avlusning)…………………. o På ett villkor (Villkor)……………………………………………o Byt plats (Villkor)…………………………………..................

s4s5s9s10s11s12s17s18s26s28s32

Arbetsmaterial till övningarna Vad är en dator?, Universal fjärrkontroll och Min första dator är bearbetningar som i original finns på www.helloruby.com

I det här materialet kommer du att möta Ruby på hennes äventyr genomdatorernas magiska värld.

Materialet är lär ut grundläggande begrepp inom datorteknik ochprogrammering men inte specifika programmeringsspråk. Istället är deten introduktion till datorer och den teknik som ligger bakom. Detta fåreleverna erfara genom lek, fantasi och skapande.

Den medföljande boken används främst som berättelse. Det ingår en heldel övningar i slutet av boken men se dessa som extrauppgifter. Läggistället fokus på de övningar som följer med här för att lättare kunnanavigera framåt utan att det skall bli onödigt komplicerat. I övningarna såförklaras det vad som passar att läsa till vilken del. Boken kan också läsas iett flöde för att vid övningarna gå tillbaka och se hur dess är kopplade tillRubys äventyr. Innan ni börjar med första övningen så introducera Rubygenom att läsa Kap 1-3 i boken ”Hej Ruby”

Det är svårt att förutse hur lång tid de olika övningarna tar eftersom endel av dessa innehåller flera moment. Utgå ifrån er elevgrupp och fortsättvid nästa pass där ni avslutade. Att arbeta i halvklass kan vara fördel så attalla elever får chansen att reflektera och delta.

Generellt upplägg

4

Syftet med den här övningen är att få eleverna att börja fundera kring vaden dator är.

1. Berätta att datorer är maskiner som gör saker utifrån information medinstruktioner. Datorer är byggda med hårdvara och mjukvara. Bådabehövs. Elektriska eller mekaniska delar av en dator kallas hårdvara.Instruktionerna och de program som körs i datorn är mjukvaran.

2. Se filmen: Vad är en dator?

3. Samtala och fundera kring: Kan en bil vara en dator? Vad sägs om enhund? Kan en toalett vara en dator? Eller kan en mataffär vara byggd kringdatorer. En del kanske tänker att ingen av dessa har något med datorer attgöra. Använd bilderna som finns på sid 6 i lärarhandledningen.

4. Bilar har redan många inbyggda datorer - som navigationssystemet.Mataffärer har kassaregister. Även toaletter kan innehålla små datorer(åtminstone i Japan!). Datorer blir mindre och billigare hela tiden. Redan nufinns digitala hundskålar och i framtiden kanske även vi kommer att äta pådigitala tallrikar som berättar om maten är för varm. Fråga eleverna vilkafler typer av datorer som de tror kommer att finnas i framtiden? De smådatorerna som finns inuti ”vardagsteknik” kallas mikrodator eller enkretsdator.Istället för att ha en skärm och tangentbord och hårddiskar, ligger allt i en litenkrets. Men de har fortfarande en processor, minne och datorkomponenter.

Övning 1aVad är en dator?

5

Bil Hund Mataffär Toalett

6

Övning 1aVad är en dator?

Ritövning

Vad är en dator Övning 1b

1. Nu när ni har samtalat om vad en dator är och att datorer finnsöverallt i samhället så ge eleverna möjlighet att rita hur de tänker sigatt datorer ser ut.

2. De berättar sedan om sin teckning och pedagog skriver ned dettatill bilden. Skriv ut sida 8 i lärarhandledningen som underlag förritövningen eller använd annat papper

3. Titta på de färdiga teckningarna tillsammans. Återvänd till dessabilder i slutet av projektet och se om eleverna har fått ett fördjupatkunnande kring datorer och digital teknik. Skulle de vilja ändra pånågot eller lägga till något?

7

Vad är en dator?

Rita din egen dator. Hur ser den ut? Hur fungerar den/vad kan den användas till?

Berätta om din dator:

8

Övning 1b

Syftet med den här övningen är att ge förståelse för vad ett kommando är när det gäller datorer och programmering. Varje sak som du vill att datorn skall göra innebär ett kommando, det kan vara en rörelse eller en icke-rörelse. Exempel: gå framåt eller stå still. Steg-för-steg byggs programmering upp till ett helt program. Att använda sin kropp för att lära sig hur kommandon och programmering fungerar kallas analog programmering.

1. Ge exempel på olika instruktioner som kan användas vid analogprogrammering. Exempelvis: ett steg framåt, snurra ett varv eller klappahänderna. Låt eleverna får känna rörelserna gå genom kroppen ochprova olika sätt att utföra dessa.

2. Låt eleverna få programmera varandra parvis. Låt de först göraden analoga programmering fritt så att de ges möjlighet att förståkonceptet. En är programmerare och en är en robot som skall utföra dekommandon som ges.

3. Gör sedan koppling till Kap 1 i boken ”Hej Ruby”. En är ”Ruby” ochden andra skall programmera Ruby att städa sitt rum

Programmera en kompis Övning 2 Kommando

9

Syftet med den här övningen är att få eleverna att börja fundera kring vaden Algoritm är. En Algoritm är att steg-för-steg beskriva sätt att komma framtill en lösning av ett problem eller en uppgift. En sorts instruktion eller ettrecept.

1. Återvänd till kapitel 1-3 i ”Hej Ruby”

2. Berätta att eleverna skall få skapa en Algoritm med hjälp av ettpapper. Liksom Ruby stegvis behöver tänka ut hur hon skall hitta allaädelstenar behöver eleverna tänka ut hur de skall vika papperet till ettflygplan.

3. Be eleverna att räkna de olika stegen medan de viker flygplanet, låtde även förklara de olika momenten.

4. Gå tillsammans igenom alla stegen och skriv upp dessa exempelvis påen White-Board. Detta kan göras före eller efter aktiviteten. Då skapar niAlgoritmen för att vika ett pappersflygplan.

5. Tänk ut andra Algoritmer i vardagen: exempelvis duka ett bord ellerborsta tänderna.

Vika ett pappersflyplan Övning 3 Algoritm

10

Syftet med den här övningen är att få eleverna att börja fundera kring vaden Loop är. En Loop är när något upprepas och används vid programmeringför att inte skriva onödigt lång kod. Istället för att skriva ”plantera ett frö,plantera ett frö, plantera ett frö” kan vi skriva ”plantera ett frö tre gånger” pådatorspråk.

1. Läs kapitel 4-6 i ”Hej Ruby”

2. Berätta att eleverna skall få skapa en Loop med hjälp av pärlor.Berätta vad en loop är med exemplet ovan. På samma sätt som Ruby fickberätta för rävarna att de skulle upprepa plantering av frön 5 gånger såskall eleverna skapa och upprepa ett mönster med hjälp av pärlor somträs på en tråd till halsband/armband

3. Skapa mönster med minst fem pärlor som sedan börjar om. Nuupprepas mönstret och eleverna har skapat en loop.

4. Gå tillsammans igenom alla stegen och skriv upp dessa exempelvis påen White-Board. Detta kan göras före eller efter aktivitet

Upprepa ett mönster Övning 4Loop

11

Syftet med övningen är att ge eleverna fler sätt att förstå systemetet som ligger tillgrund för hur olika tekniska maskiner arbetar. Att det är kommandon som styrmaskinen och att det är människan som ger kommandon. Människan styr maskinen.

1. Börja lektionen med ett inledande samtal om fjärrkontroller:

Vad är en fjärrkontroll? Hur ser de ut? Vilka typer av fjärrkontroller har eleverna använt? Varför är de användbara ?

2. Ställ frågan: Tänk om precis allt hade en dator inuti och du skulle ha en universalfjärrkontroll. Hur skulle just ”din” fjärrkontroll fungera? Vad skulle den styra?

3. Det är också viktigt att tala om vilka typer av instruktioner och kommandonen dator förstår, att de måste vara exakta och tydliga.

4. Se filmen: Universal fjärrkontroll

4. Gör också detta till en fysisk övning. Berätta att du har en osynlig fjärrkontrollsom styr eleverna. Ge dem olika kommandon eller tänk ut andra saker som dinimaginära fjärrkontroll styr över. Detta blir en återkoppling till övningen”Programmera en kompis”. Gör nu övning 5b där eleverna får klippa ut egnafjärrkontroller och tänka ut vad dessa styr över. Använd ordlistan på sid 14 ilärarhandledningen som stöd för olika komponenter.

Universal Fjärrkontroll

12

Övning 5aKommando

1. Börja med att låta eleverna klippa ut fjärrkontrollen, som finns på sid15 i lärarhandledningen, och vika den på hälften

2. Därefter klipper de ut Program 1 och Program 2.

3. Sedan fortsätter de att klippa ut komponenterna och limma fast dempå mikrodatorn.

4. Sätt in mikrodatorn i fjärrkontrollen

5. Låt eleverna skapa program genom att skriva (pedagog hjälper till)ner kommandon på programdelarna. Förslag kan vara: hoppa, klappamed händerna eller helt annorlunda så som: musik startas, fönsteröppnas etc. Fantasin sätter gränserna

6. Slutligen lägger eleverna in programmet i fjärrkontrollen och ”testar”dessa, limma inte fast dessa. Ha de lösa så att eleven kan byta mellande olika programmen.

Universal Fjärrkontroll

13

Övning 5bKommando

CPU (Centralprocessorn) = Den brukar kallas bara för processorn. Den är väldigt snabb på att beräkna saker. Den är ständigt upptagen och berättar för de andra komponenterna vad de ska göra, på datorns språk

Sensor= Vissa mikrodatorer gör saker utan någon trycker på en knapp. De har sensorer som övervakar förändringar i miljön, t ex temperatur, vibrationer eller fukt och styrs av detta.

Händelser (Events) = I datavetenskap är det en åtgärd som medför att något ska hända. Varje gång du klickar med musen, trycker på tangentbordet eller trycker på en knapp på mikrovågsugn så medför det en händelse

ROMminne = Där lagras alla viktiga saker som du inte vill ta bort av misstag eller ska försvinna när datorn är avstängd. Det är där datorns uppstartsprocess lagras

(Universal fjärrkontroll)

14

Ordlista

Fjärrkontroll

Vik här

Program 1 Program 2

När knappen trycks ned, gör det här

När knappen trycks ned, gör det här

När knappen trycks ned, gör det här

När knappen trycks ned, gör det här

När knappen trycks ned, gör det här

När knappen trycks ned, gör det här

(Universal fjärrkontroll)

15

Mikrodator/enkretsdator

Sätt ihop komponenterna i mikrodatorn och sätt in den i fjärrkontrollen

RAMminne/arbetsminne

ROMminne

CPU-Centralprocessor

Batteri

i/o-stift

16

(Universal fjärrkontroll)

Den magiska picknickväskanÖvning 5

Syftet med den här övningen är att närma sig det som kallas datalogiskttänkande, det innebär att bryta ned ett problem, se mönster och kunnageneralisera dessa till andra områden.

1. Läs kap 7-10 i: ”Hej Ruby”

2. Berätta att Ruby också har en magisk picknickväska. När det läggsned en saftmugg i den så ändras färgen för varje gång som locketstängs. Grön blir röd och röd blir grön. Tallrikars färg ändras inte. Härkan det vara bra att använda fysiska föremål som stoppas ned i denmedföljande väskan, en påse eller en låda för att visa elevernakonkret.

3. Vad händer om vi först lägger ned en grön mugg i korgen ochstänger locket? Vad händer om vi öppnar locket och lägger också neden röd mugg? Vilka färger har muggarna nu? Vad händer om vi sedanlägger ned en grön tallrik? Vilken färg har nu alla saker som ligger ikorgen?

4. Tänk ut fler frågeställningar och öka svårighetsgraden successivt.

17

Övning 6

Min första dator är en introduktion till den fantastiska men också komplicerade maskin som en dator är. Här är målet att eleverna skall lära sig de huvudsakliga komponenterna i en dator. De får göra det genom att designa sin egen dator med hjälp av det material som följer med.

Eleverna får också en inblick i att en dator är uppbyggd av många små element som tillsammans skapar en helhet. Detta är en erfarenhet som kan relateras till många delar i skolarbete, kanske speciellt problemlösning

Övningen medför en koppling till matematik (geometriska former, läge, förhållande etc), ger också en språklig koppling med termer och begrepp. I tillägg så blir det ett praktiska utförande som kan kopplas till exempelvis skapande

Min första dator

18

Övning 7a

Syftet med detta arbete är att sänka tröskeln för eleverna att bekanta sig med datorer.

Se filmen: Min första dator

Eftersom ni nu arbetat med vad en dator är och vad en dator kan göra så kan du starta lektionen med att fråga dem hur de använder datorer/lärplatta/telefon. Spela spel, surfa på webben eller något helt annat?

Därefter är ni redo att fortsätta med övning 7b på sid 20 i lärarhandledningen.

Alla elever kan skapa en egen typ av dator med sina egna spel, program, musik, filmer etc. De kan också anpassa ytterligare genom att göra egna specialknappar, en mus eller dekorationer. Kanske en knapp som skriver ut en katt i 3D eller varför inte skapa en glittrig mus till datorn

Min första dator

19

Övning 7a

1. Förklara de viktigaste komponenterna i maskinen. Använd denbifogade ordlistan på sid 22 i lärarhandledningen för att få hjälp.

2. Sedan klipper eleverna ut datorn och tangentbord efter linjerna.

3. Därefter klipper de ut alla komponenter. Lägga undan dem.

4. Låt de fortsätta att klippa ut operativsystem, filer, klistermärkenoch webbplats.

5. Fortsätt med att de viker datorn på hälften och hittar rätt plats förvarje komponent i datorn.

6. De väljer vilket operativsystem datorn använder och sätter fastdet på datorlådan.

7. Ge eleverna tid att anpassa datorerna efter egen idé och lämnautrymme för kreativitet.

Min första dator

20

Övning 7b

8. Kanske hörs ett roligt ljud när datorn slås på första gången?

9. Låt eleverna designa sitt eget program eller sin egen webbplats.Kanske en butik på ”nätet”? Eller ett spel ? Eller en film-app? Det finnsmånga roliga alternativ. Eleverna kan också utforma ett egetoperativsystem och lägga filerna på ”skrivbordet”

Min första dator

21

Övning 7b

CPU (Centralprocessorn) = Den brukar kallas bara för processorn. Den är väldigt snabb på att beräkna saker. Den är ständigt upptagen och berättar för de andra komponenterna vad de ska göra, på datorns språk

Hårddisk= Den är långsam, men där sparas exempelvis dina bilder och din spel

RAMminne/arbetsminne = Det ”minns” alla omedelbara saker och är länk mellan processorn och hårddisken men det ”glömmer” allt när datorn stängs av

ROMminne = Där lagras alla viktiga saker som du inte vill ta bort av misstag eller ska försvinna när datorn är avstängd. Det är där datorns uppstartsprocess lagras

GPU (Grafikprocessor) = Den visar saker på datorskärmen, men den har ett dåligt minne och behöver hjälp av RAMminne/arbetsminne och av ROMminne om du vill ta fram information som är lagrad där.

Ordlista

22

(Min första dator)

Datorlåda/datorchassi(Min första dator)

23

TangentbordWebbplats

(Min första dator)

24

RAMminne/arbetsminne

ROMminne

Hårddisk

CPU-Centralprocessor

GPU-Grafikprocessor

Operativsystem

Filer

25

(Min första dator)

Syftet med den här övningen är att få eleverna att förstå att när en datorprogrammeras måste allt i koden vara rätt för att datorn skall göra det vi vill,minsta fel så kommer det inte att fungera. Dessa fel brukar kallas Bug. Atträtta till heter de-bug, på svenska avlusa.

1. Återkoppla till Kap 9 i ”Hej Ruby”

2. Ruby hade så bråttom att hon glömde fundera hur hon skulle lösa helaproblemet, det blev en Bug i handlingen. Det kanske hände även i ergrupp när eleverna arbetade med Algoritm och pappersflygplan?

3. Låt eleverna träna att söka fel och avlusa ett ”program”. Visabeskrivning på sid 27 i lärarhandledningen. Gör det via projektor så attdet blir en gruppuppgift där det kan komma inspel ifrån flera elever.

4. Det gäller för eleverna att se vilka 3 av de 9 stegen som inte skallvara med. Sedan behöver de tänka ut ordningen för de stegen som skallvara med, så att ”programmet” blir rätt.

5. Tänk ut mer Avlusning vardagen: exempelvis påklädning i fel ordning,fel bestick till maten eller stava deras namn fel och så får de sedan avlusa”programmet” etc.

Vika ett pappersflyplan 2 Övning 8Avlusning

26

27

Klipp ett hål i mitten av papperet

Vik papperet i mitten Skrynkla ihop papperet till en boll

Vik de övre hörnen in mot mitten

Riv av de övre hörnen Vik de invikta sidorna mot mitten

Kasta det färdiga flygplanet

Vik papperet på mitten igen

Vik ner vingarna

Vika ett pappersflyplan

Övning 8Avlusning

Vilka bilder ingår i

”programmet”?

https://code.org/curriculum/course2/2/Activity2-

RealLifeAlgorithms.pdf

2

Syftet med övningarna är att ge eleverna en inblick i hur vi genomprogrammering kan använda en dator för att sortera. Vi lägger in ett”villkor” för sorteringen och sedan kommer datorn att arbeta utifrån det.Sammantaget brukar detta kallas för ett villkorsuttryck.

Vad är då Villkor? Ett villkor är antingen sant eller falskt och resultatet ärknutet till villkoret som ställs upp.

Exempel: ” om det regnar (villkor) så (val) ta på Ruby regnkläder”

Om du också använder funktioner i villkorsuttrycken kan du bestämmavad som händer om villkoret är uppfyllt eller inte.

Exempel:”om det regnar så ta på Ruby regnkläder, annars ta på Ruby vanliga kläder”

28

På ett villkor Övning 9aVillkor

29

1. Gå tillbaka till sida 40 i boken ”Hej Ruby” och läs villkoret somrävarna hade för att plantera frön. ”Om det redan ligger ett frö där, gåvidare”

2. Berätta: Ruby är upprymd. Hon skall gå till en kompis och men detregnar ute. Hur skall Ruby göra för att kunna komma fram tillkompisen utan att bli blöt?

3. Visa exemplet på sid 30 i lärarhandledningen.

4. Tänkt ut fler villkor tillsammans. Exempel: Ruby är trött…Ruby skagå till stranden…. Fler uppslag finns på sid 98 i boken ”Hej Ruby”

5. Låt eleverna skapa egna villkor genom att rita dessa. Skriv ut ochanvänd underlag på sid 31 i lärarhandledningen eller använd annatpapper

Övning 9aVillkor

På ett villkor

Exempel: Ruby är upprymd. Hon skall gå till en kompis och leka men det regnar ute. Hur skall Ruby göra för att kunna komma fram till kompisen utan att bli blöt?

30

Det regnar

31

(På ett villkor)

OM

SÅ

AN

NA

RS

1. Sätt eleverna i en ring på golvet

2. Gå tillbaka till sida 40 i ”Hej Ruby” och läs villkoret som rävarna hadeför att plantera frön. ”Om det redan ligger ett frö där, gå vidare”

3. Berätta att de nu skall byta plats med varandra om det är rättvillkor. Ta en elev i taget.

4. Om kompisen som sitter närmast eleven till vänster har blå ögon så byter de plats. (det är villkoret) annars sitter de kvar

5. Låt sedan turordningen löpa medsols tills ni gått ett helt varv

6. Förändra villkoret

7. Om kompisen som sitter närmast eleven till vänster har blå ögon så byter de plats, annars byt med den till höger

Byt plats

32

Övning 9bVillkor