- Scratch (Programmiersprache)
-
Scratch 
Basisdaten Paradigmen: Objektorientierte Programmierung Erscheinungsjahr: 2007 Designer: Mitchel Resnick Entwickler: Mitchel Resnick, John Maloney, Natalie Rusk, Evelyn Eastmond, Tammy Stern, Amon Millner, Jay Silver, and Brian Silverman Aktuelle Version: 1.4 (2. Juli 2009) Typisierung: dynamisch wichtige Implementierungen: Scratch Einflüsse: Logo, Smalltalk-80 (Programmiersprache), HyperCard, StarLogo, Etoys, Tweak Betriebssystem: Windows, Mac OS X, Linux + Spielkonsolen (Wii in Arbeit) scratch.mit.edu Scratch ist eine interpretierte dynamische visuelle Programmiersprache, die auf Squeak basiert. Ihr Ziel ist es, Neueinsteiger – besonders Kinder und Jugendliche – mit den Konzepten der Computerprogrammierung vertraut zu machen und ihnen unter dem Motto "imagine, program, share", die kreative Erstellung eigener Spiele und Multimediaanwendungen und das Teilen dieser Resultate im Internet zu ermöglichen.
Entwicklung
Scratch wurde von einem kleinen Forschungsteam der Lifelong Kindergarten Group am MIT Media Lab entwickelt.[1] Der Name Scratch wird sowohl für die Programmiersprache wie für die Entwicklungsumgebung verwendet und leitet sich von der DJ-Scratchtechnik ab. Die Gemeinsamkeit zum musikalischen „Scratchen“ ist die leichte Wiederverwendbarkeit von Versatzstücken: In Scratch können alle interaktiven Objekte, Grafiken und Töne leicht von einem in ein anderes Programm übertragen und dort neu kombiniert werden. Dadurch erhalten Anfänger sehr schnell Erfolgserlebnisse, die motivieren, sich vertieft mit dem Programm auseinanderzusetzen. Die Internetplattform von Scratch dokumentiert eine schnell zunehmende Nutzung: Von den Anfängen im März 2007 bis Mai 2009 meldeten sich 300.000 Nutzer an, von denen 68.000 in dieser Zeit über 440.000 selbstentwickelte Programme ins Netz stellten. Im Mai 2009 sind es etwa 280.000 angemeldete Nutzer und etwa 404.000 hochgeladene Projekte. Die schnell wachsende Benutzergemeinde ist international und wird durch die zunehmend erweiterte Mehrsprachenfähigkeit von Scratch gefördert. Scratch wird an einzelnen Schulen in Deutschland, Schweiz, Österreich und Luxemburg bereits eingesetzt.
Nutzung als Lehr- und Lernsprache
Scratch wird weltweit in verschiedensten Schulformen und Unterrichtsveranstaltungen eingesetzt. Durch die mit Scratch verbundene interaktive Internetplattform hat sich eine schnell wachsende Gemeinschaft von Programmieranfängern, Schülern, Pädagogen und Hobbyisten gebildet, die sich gegenseitig motivieren und unterstützen, ihre Kreativität und Programmierkenntnisse zu entwickeln.
Entwicklungsumgebung, Internetplattform und Scratch-Player
Die Entwicklungsumgebung kann kostenlos aus dem Internet heruntergeladen und auf dem eigenen Rechner installiert werden. Da sie mit dem plattformunabhängigen Smalltalk-Entwicklungssystem Squeak erstellt ist, gibt es Versionen für Windows, Mac OS X und potentiell für weitere Betriebssysteme. Eine Version für Wii ist in Arbeit. Ein Scratch-Player iPhone/iPod war bereits im App-Store gelistet, wurde aber von Apple nach einigen Monaten wieder verbannt. Die mit Scratch erstellten Programme können direkt aus der Entwicklungsumgebung in einen persönlichen Benutzerbereich der Scratch-Homepage hochgeladen werden. Dort können die Programme von anderen Mitgliedern der Scratch-Community genutzt, kommentiert und zum Lernen und zur Weiterentwicklung heruntergeladen werden. Zur Ausführung direkt im Internetbrowser dient ein Java-Interpreter, der sogenannte Scratch-Player.
Prinzipien von Sprachumfang und Bedienung
Bei Sprachumfang und Bedienung wurde höhere Priorität auf den intuitiven Zugang als auf hohe Komplexität gelegt. Mächtigen Funktionen wie Multimediaelementen und Multitasking stehen starke Einschränkungen in Peripherienutzung und Sprachumfang gegenüber. Alle Elemente, die den intuitiven Einstieg behindern könnten, wurden in empirischen Studien identifiziert und eliminiert. Alles, was den Einsteiger motiviert, sein Verständnis erleichtert und zur explorativen Entwicklung ermutigt, wurde betont. Spielerisches Lernen steht im Vordergrund. So können bereits Grundschulkinder erste Anwendungen erstellen und Jugendliche schnell hochmotivierende Ergebnisse erhalten. Aber selbst erfahrene erwachsene Programmierer haben sich der Scratch-Community angeschlossen. Sie reagieren – trotz der starken Einschränkungen – positiv darauf, wie schnell und intuitiv Ergebnisse zu erreichen sind und betrachten die Beschränkung als Herausforderung ihrer Programmierkünste.
Übersetzung
Die Beschriftung der Scratch-Bausteine kann durch die muttersprachliche Bezeichnung helfen, ist aber gleichzeitig wahlfrei. Sie kann schnell umgeschaltet oder angepasst werden. Dies erfolgt, wie bei der Scratch-Website selbst, mit einfach zu bearbeitenden Sprachdateien. Die dazu eingesetzten OpenSource-Werkzeuge, mit denen Scratch unter anderem auch leicht in Sprachen mit nichtwestlichem Zeichensatz und Schreibrichtung übersetzt werden kann, sind frei verfügbar und leicht erlernbar. Das MIT-Scratch-Team ermutigt und unterstützt regionale Übersetzer und den Aufbau lokaler Gemeinschaften.
Internationale Verbreitung & Scratch Day
Die intuitive Bedienung und leichte Übersetzbarkeit, sowohl der Entwicklungsumgebung als auch der Scratch-Website, verbunden mit einer erfolgreichen Kommunikation und Medienarbeit des MIT-Scratch-Teams, förderten eine schnelle globale Ausbreitung der Scratch-Idee. Der vom MIT-Scratch-Team ausgerufene erste weltweite "Scratch Day", der am 16. Mai 2009 stattfand, dokumentiert dies: Auf http://day.scratch.mit.edu trugen sich in wenigen Wochen weit über 118 regionale Organisationen, wie Schulen oder Computerclubs, auf einer Weltkarte ein, die eines der gleichzeitig stattfindenden lokalen Ereignisse Scratch-Day-Ereignisse organisierten. Zum deutschen Scratch Day 2009 kamen an der MCS Juniorakademie in Bochum Scratch-Experten aus ganz Deutschland zusammen, die in einer Online-Konferenz durch Prof. Mitch Resnick und John Malony vom MIT Media Lab verstärkt wurden, um für ca. 100 Kinder, Eltern, Lehrer und Wissenschaftlern Scratch unter verschiedensten Aspekten vorzustellen. Der Scratch Day 2010 wird weltweit am 22. Mai 2010 stattfinden.
Programmier-Erfahrung mit Scratch
Scratch Entwicklungsumgebung Beispiel
Auch sehr junge Kinder oder Erwachsene ohne Computerkenntnisse, können mit Scratch motivierende Programmiererfahrungen machen, weil Schrift nicht die einzige Zugangsmöglichkeit ist, sehr wenig getippt werden muss (für einfache Programme gar nicht), keine Programmierbefehle gelernt werden müssen und viele potentielle Fehler (zum Beispiel Syntax-Fehler) gar nicht möglich sind.
Die Erstellung von Scratch-Projekten erschließt sich beim Zusehen und Ausprobieren sehr viel leichter als durch eine schriftliche Anleitung, da neben Textmetaphern (wie "Bühne", "Spielfigur", "Kostüm", "Baustein") viele intuitiv verständliche Form-, Bewegungs- und Farb-Metaphern verwendet werden, die von Anfängern einfach benutzt werden, ohne dass darüber bewusst nachgedacht werden muss. Da die Funktion der Elemente intuitiv klar wird, spielen ihre genaue Bezeichnungen beim Verständnis keine wesentliche Rolle, zumal sie – durch die beliebig austauschbaren Sprachdateien – willkürlich sind.
Obwohl daher eine schriftliche Erklärung zu Scratch immer umständlicher sein wird als das intuitive "zeigen und ausprobieren", soll hier das Programmieren mit Scratch in einem Text beschrieben werden. Dabei werden intuitiv verständliche Begriffe vorgezogen (In der aktuellen deutschen Scratch-Übersetzung werden teilweise andere verwendet, die kürzer, aber nur zusammen mit der Visualisierung intuitiv sind, zum Beispiel Spielfigur = Objekt, Baustein= Block.)
Die Scratch Entwicklungsumgebung bearbeitet immer jeweils ein Scratch-Projekt, das aus mehreren Multimedia-Elementen (Bilddateien, Klangdateien) und Programmen besteht. Ein Scratch-Projekt wird als eine einzige Datei abgespeichert oder eingelesen, die alle Multimedia-Elemente, Programme und Startwerte enthält. Außerdem kann das Projekt per Klick auf der Scratch-Homepage veröffentlicht werden (mitteilen/"to share") oder von dort in die Entwicklungsumgebung geholt werden. In einem Scratch-Projekt "agieren" beliebig viele "Spielfiguren" (Objekte/Sprites) auf einer "Bühne" (Hintergrund/Stage). Die Spielfiguren haben Ähnlichkeit mit der "Schildkröte" in der Programmierlernsprache Logo, jedoch wesentlich mehr Fähigkeiten und Eigenschaften. Spielfiguren und Bühne können wechselnde "Kostüme" (Grafiken) "anziehen" und Geräusche, Schlagzeugklänge oder Noten abspielen. Die Spielfiguren können sich auf der Bühne bewegen, drehen, ihre Größe ändern, sich – beeinflusst von verschiedenen grafischen Effekten – zeigen oder verstecken, Malspuren und Stempel-Abdrücke hinterlassen, sprechen und denken (Sprech-/Denkblasen). Sie haben Werte (X, Y, Ausrichtung, Größe, Lautstärke, Tempo, Stifteinstellungen...) und zusätzlich erstellbare lokale Variablen und Listen, die bei Bedarf auf der Bühne dargestellt werden können. Neben diesen lokalen können auch globale Variablen und Listen angelegt werden, die in allen der Spielfiguren und der Bühne gelten. Die Werte und Variablenbelegungen im Zeitpunkt des Abspeichern oder Veröffentlichen eines Programms sind Teil desselben und definieren den Startzustand. Im "Abspielmodus" der Entwicklungsumgebung und im Internet-Player sieht man vom fertigen Scratch-Projekt nur noch die Bühne. Im "Programmiermodus" der Entwicklungsumgebung kann das Projekt ebenfalls uneingeschränkt "abgespielt" werden, jedoch kann dabei jederzeit ändernd eingegriffen werden und die Bühne belegt nur einen Teil des Scratch-Fensters, das dann in vier Bereiche unterteilt ist:
Die "Bühne" (rechts oben), die "Spielfiguren-Auswahl" (rechts unten) und die in acht farbige "Fächer" eingeteilte "Bausteinkiste" (links), sind drei konstante Bereiche, während sich der vierte "Programme/Kostüme/Klänge"-Bereich, anhand der "Spielfiguren-Auswahl" ändert. Dieser mittlere Bereich zeigt stets die Programme, Kostüme, Klänge und Werte der ausgewählten Spielfigur, oder der ebenfalls auswählbaren Bühne. Im "Programme/Kostüme/Klänge"-Bereich kann mittels Laschen zwischen den Elementen der gewählten Spielfigur, bzw. der Bühne, geblättert werde. In die Lasche "Programme" werden die Programmier-Bausteine der Farbe des aktuell gewählten Baustein-Faches gezogen und dort zu Programmen zusammengebaut, die dann frei nebeneinander auf der Fläche liegen. Bausteine die nicht gebraucht werden, können ohne Funktion liegenbleiben, oder durch Herausziehen weggeräumt werden.
Viele Bausteine haben Bedienelemente, bzw. Öffnungen, in die andere Bausteine, Listenauswahlen, Zahlen, Buchstaben oder Farben (mit Bildschirmpipette auswählbar) eingesetzt werden. Die Form dieser Bedienelemente zeigt ihre Verwendung an, bzw. deutet darauf hin, welche Bausteine zusammen passen. Nur was passt, lässt sich "einklinken", nur existierende Elemente können in den Listen gewählt werden. Dadurch werden viele Fehler automatisch vermieden. Die Farben der Bausteine entsprechen den "Farb-Fächern" der Bausteinkiste, die ihren Einsatzbereich symbolisieren:
Bereich Farbe Programmier-Bausteine(Beispiele) Bewegung Blau gehe, drehe , zeige Richtung, gehe zu, gleite in sekunden zu, setze X/Y ... Aussehen Violett ziehe Kostüm an, sage " ", denke " ", ändere Effekt, ändere Größe... Klang, Pink spiele Klang,spiele Schlagzeug, spiele Pause, spiele Note, setze Instrument, setze Lautstärke, setze Tempo... Malstift Dunkelgrün wische weg, senke/hebe Stift, setze Stiftfarbe, setze Farbstärke, setze Stiftdicke, hinterlasse Abdruck Steuerung Orange wenn Start, wenn Taste, wenn Objekt geklickt, warte, wiederhole, sende, wenn ich empfange, wiederhole falls " ", falls " " sonst, warte bis, wiederhole bis, stoppe Programm, stoppe alles Fühlen Türkis Maus X, Maus Y, Maustaste gedrückt, wird " " berührt", wird Farbe berührt, Stoppuhr, Entfernung von, Wert von Objekt, Lautstärke, Wert von Sensor.... Zahlen Hellgrün + , -, *, / , Zufallszahl von bis, <, =, >, und , oder , nicht , mod, gerundet, Funktion von.... Variablen Rot neue Variable, neue Liste Neben den oben beschrieben Fensterbereichen der Scratch-Entwicklungsumgebung, gibt es noch einige Knöpfe, Menüs und Kontextmenüs (rechte Maustaste) und damit verbundene Auswahlboxen und Editoren zum Laden, Speichern, Kopieren, Erstellen und Beeinflussen von Spielfiguren, Medien und Projekten. Die wichtigsten sind die grüne Startflagge und das rote Stoppschild, mit denen alle Programm eines Projektes gestartet und gestoppt werden.
Programme beginnen immer mit einem der vier Kopfbausteine aus dem gelben Fach "Steuerung" der angibt, durch welches Ereignis sie gestartet werden (1. Klick die die Start-Flagge, 2. Mausklick auf ihre Spielfigur, 3. Druck einer bestimmten Taste oder 4. Empfang einer bestimmten Nachricht). Indem ein Programme eine "Nachricht an alle" sendet, kann es andere Programme starten, die auf diese bestimmte Nachricht "warten". Multitasking und Ereignissteuerung sind so selbstverständliche Konzepte, die vom Programmier-Anfänger nebenbei erfasst werden.
Laufzeit und Programmierzeit gehen fließend ineinander über: Während ein Projekt mit seinen Programmen läuft, kann weiterprogrammiert werden, bzw. wenn es nicht läuft, können Programme durch Anklicken gestartet und so ausprobiert werden, womit die erforschende spielerische Herangehensweise gefördert wird. Laufende Programme sind mit weißem Rand hervorgehoben und Ausführungsfehler (zum Beispiel Division durch 0) mit rotem Rand. Im Einzelschrittmodus werden auch die jeweils ausgeführten Bausteine(hellgelb) hervorgehoben. Programme, Grafiken und Töne können durch Ziehen auf andere Spielfiguren übertragen werden und Spielfiguren und Programme können per Knopf oder Kontextmenü kopiert werden. So kann zum Beispiel nur durch das Erstellen einer einzigen Spielfigur, die mehrfach kopiert wird, eine komplexe Simulation geschaffen werden, bei deren Ausführung die Kopien deterministisch aber dennoch unvorhersehbar interagieren.
Beispielmaterial, Wiederverwendung und Remixing
Ein wesentlicher (namensgebender, s.o.) Aspekt von Scratch ist es, dass sich die Nutzer von vorhandenem Medien-Material inspirieren lassen, daraus lernen, es neu kombinieren, es verändern und ergänzen um eigene Werke daraus zu schaffen. Diese werden dann wieder den anderen zur Verfügung gestellt. Die Scratch Installation bringt dafür bereits eine großen Fundus an Beispielprojekten, Spielfiguren, Grafiken und Sounds mit, der für erste Einsteigererfahrungen umfangreiches Ausgangsmaterial liefert. Dieses wird erweitert durch selbstgemachte oder aufgezeichnete Bild- und Tondateien, sowie dem Materialien der veröffentlichten Scratch-Projekte. Das Wiederverwenden der Spielfiguren in anderen Projekten wird gefördert, indem sie komplett mit allen ihren Kostümen, Klängen und Programmen aus Projekten als Datei exportiert und in andere importiert werden können, was häufig ohne weiter Anpassung zu lauffähigen Kombinations-Projekten führt. Das Herunterladen fremder Projekte, anschließendes Ändern und Erweitern und hochladen als eigenes Projekt, wird in Scratch als "Remixing" bezeichnet und ist eine beliebte und positiv bewertet Vorgehensweise. Remixing wird daher nicht als Plagiat oder Ideendiebstahl gesehen, sondern als Gemeinschaftserfahrung und als eine Ehre für denjenigen, dessen Material verwendet wird. Remixing wird unterstützt, indem ein Projekt seine Herkunft mit sich trägt und der Weg des Remix auf der Scratch-Homepage bis zum Ursprungsautor rückverfolgbar ist. Auf der Scratch-Homepage entstehen so Remixing-Ketten und Bäume, die manchmal hunderte von Projekten umfassen.
Weiterentwicklung von Scratch: BYOB
An der Weiterentwicklung von Scratch hin zu einer Programmier-Lehr-Sprache, die nicht nur den leichten Programmier-Einstieg (für Kinder) ermöglicht, sondern z.B. auch prozedurale und objektorientierte Methoden umfasst, wird intensiv gearbeitet. Im Projekt BYOB="Build Your Own Blocks" und Chirp wird von Mitgliedern der Scratch-Community an der Erweiterung von Scratch experimentiert. Das frei herunterladbare "BYOB" entwickelt sich wesentlich dynamischer weiter als das offizielle Scratch, da es geringeren formellen Ansprüchen genügen muss. Dabei ist es jedoch nicht als Fork von Scratch konzipiert, sondern als "Zukunfts-Spielwiese". Einzelne Innovationen aus BYOB, wie die Feldvariablen, wurden bereits nach Scratch übernommen. BYOB ist bisher nur die reine Entwicklungsumgebung, ein internetfähiger Player für BYOB-Programme, wie ihn Scratch bietet, existiert noch nicht.
Siehe auch
Fußnoten
Weblinks
Commons: Scratch (programming language) – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien- Scratch Homepage von Scratch
- Deutsche Übersetzung der Anleitung zu Scratch von Alex Olinger
- Scratch im Unterricht für Jahrgangsstufe 7, hinterlegt auf Digitale Schule Bayern
- Beispielhafte und prämierte Scratch-Unterrichts-Einheit Gewinner des Unterrichtswettbewerb der 12. GI-Fachtagung "Informatik und Schule - INFOS 2007".
- Scratch-Programmierwettbewerb im Rahmen des Schweizer Informatikjahres
- iLearnIT.ch - Spielerisch Konzepte der Informatik entdecken Website für Kinder und Jugendliche, u.a. auch mit Scratch-Projekten
- Scratchcards auf deutsch, Leitfaden - Scratchcards auf deutsch zum Download, Leitfaden: Scratch mit Kindern in 10 Schritten
- deutsche Einsteiger Screencast-Videos zu Scratch von der MCS Juniorakademie
- Programmieren Lernen mit Scratch, ein Tutorium von Franziska Krüger Uni Magdeburg (PDF-Datei; 1,02 MB)
- Kinder Uni Wismar: Wie baue ich ein Computer-Spiel?
- iPhone/iPad Scratch-Player
- deutsche Heimat von "Chirp" und "BYOB" umfangreiches Scratch-Weiterentwicklung Projekt. Blog des deutschen BYOB-Initiators und MIT-Teilzeitmitarbeiters Jens Mönig
- amerikanische Heimat von "BYOB" Scratch-Zukunfts-Prototyp, von Brian Harvey an der Uni Berkeley betrieben
Wissenschaftliche Beiträge zu Scratch
deutsch
englisch
- Maloney, J., Burd, L., Kafai, Y., Rusk, N., Silverman, B., and Resnick, M. (2004). Scratch: A Sneak Preview. Second International Conference on Creating, Connecting, and Collaborating through Computing. Kyoto, Japan, pp. 104-109. (PDF-Datei; 69 kB)
- Resnick, M., Kafai, Y., Maloney, J., Rusk, N., Burd, L., & Silverman, B. (2003). A Networked, Media-Rich Programming Environment to Enhance Technological Fluency at After-School Centers in Economically-Disadvantaged Communities. Proposal to National Science Foundation. (PDF-Datei; 179 kB)
- Peppler, K., & Kafai, Y. (2005). Creative coding: The role of art and programming in the K-12 educational context. (PDF-Datei)
- Resnick, M., Maloney, J., & Rusk, N. (2006). Scratch and technological fluency (Powerpoint slide 2.5MB).
- Monroy-Hernández, A. and Resnick, M. (2008). Empowering kids to create and share programmable media. interactions 15, 2 (Mar. 2008), 50-53.
Kategorien:- Objektorientierte Programmiersprache
- Freie Lern-Software
Wikimedia Foundation.
