Word programmeur in 7 stappen
Wil jij weleens weten hoe software geprogrammeerd wordt? In dit artikel leren we je dat! We maken daarvoor gebruik van Scratch, een visuele programmeertaal die zeer eenvoudig te leren is.
Scratch is een programmeertaal die is ontwikkeld aan het fameuze MIT (Massachusetts Institute of Technology). Het is eigenlijk bedoeld om kinderen vanaf acht jaar te leren programmeren, maar is ook heel geschikt voor volwassenen om kennis te maken met de programmeerprincipes.
01 Dit is Scratch
De programmeertaal Scratch is met name handig om programma's te schrijven waarin visualisaties belangrijk zijn, zoals games, animaties, interactieve verhalen en computerkunst. Ook het programmeren zelf verloopt heel visueel: in plaats van allerlei ingewikkelde opdrachten in te typen, versleep je blokjes uit een bibliotheek van componenten en klik je die - net zoals legoblokjes - in elkaar om het gedrag van je programma te definiëren. De verwijzing naar LEGO is trouwens niet toevallig: Scratch-projectleider Mitchel Resnick lag met zijn onderzoek ook ten grondslag aan de ontwikkeling van LEGO Mindstorms, waarmee al heel wat kinderen robots hebben leren programmeren. Scratch bestaat voor Windows, OS X en Linux. De recentste versie, Scratch 2.0, dateert van mei 2013.
Scratch draait online op de website van het MIT. Je kunt versie 2.0 ook downloaden voor Windows, OS X of Linux. Je hebt daarvoor Adobe AIR nodig. Dit programma werkt dan identiek aan de online versie die we verder in deze cursus zullen gebruiken.
01 De website van Scratch bevat alle informatie om met de programmeertaal te beginnen.
02 Beginnen met Scratch
Voordat je de ontwikkelomgeving opent, raden we je aan een account aan te maken. Dit zorgt er namelijk voor dat je creaties online opgeslagen worden. Klik daarvoor rechtsboven op Word Scratcher en kies een gebruikersnaam en wachtwoord. Geef je e-mailadres op. Je krijgt nu een mailtje, klik in die e-mail op de link om je inschrijving te bevestigen. Klik daarna bovenaan in de menubalk van de homepage op Maak. Nu wordt de ontwikkelomgeving van Scratch geopend.
Het kader linksboven toont het 'speelveld' van je programma. Standaard staat er een kat. Als je met je muiscursor over het speelveld gaat, zie je de x- en y-coördinaten rechtsonder in het scherm veranderen. De coördinaten x=0, y=0 bevinden zich in het midden van het speelveld, ergens onder aan de mond van de kat.
Het kader onderaan bevat 'sprites': afbeeldingen die kunnen bewegen. Standaard staat alleen onze kat er. Ook het speelveld zelf staat er, zodat de achtergrond aan te passen is. In het kader rechts heb je drie tabbladen: Scripts, Uiterlijken (indien je het speelveld hebt geselecteerd Achtergronden) en Geluiden.
02 De ontwikkelomgeving van Scratch. Hier breng je je eigen programma tot leven!
Scratch op de Raspberry Pi
De projecten Scratch en de Raspberry Pi hebben een gemeenschappelijk doel: bij scholieren de interesse aanwakkeren om creatief te zijn met computers. De Raspberry Pi focust zich op de hardwarekant van die visie, terwijl Scratch de softwarekant op zich neemt. Het is dus logisch om de twee te combineren. En dat gebeurt ook: de officiële Linux-distributie voor de Pi, Raspbian, installeert standaard al Scratch. Je vindt het programma in het menu Education van de Raspbian-desktop. Dit is wel een oudere versie: Scratch 1.4; versie 2.0 werkt nog niet op de Raspberry Pi.
Met Scratch op een Raspberry Pi zijn niet alleen kinderen wel even zoet.
03 Hallo wereld!
Het eerste dat traditioneel in een programmeertaal wordt aangeleerd, is "Hello, world!". Het programma toont de eenvoudigste manier om de tekst "Hello, world!" in die programmeertaal op het scherm te tonen. Tegelijkertijd dient dit als introductie van de basisbeginselen van het programmeren en het werken met de ontwikkelomgeving. Daarom gaan we nu als een soort "Hello, world!" in Scratch een programma schrijven dat de kat "miauw!" doet zeggen als je er met de muis op klikt.
Verzeker je ervan dat je linksonder de sprite van de kat hebt geselecteerd. Klik in het tabblad Scripts op Gebeurtenissen. Je ziet nu allerlei blokjes die opdrachten in de taal Scratch voorstellen. Sleep wanneer op deze sprite wordt geklikt naar rechts. Met dit blokje laat je de sprite reageren op een klik. Welke reactie er komt, hangt af van het blokje dat je in het uitsteeksel onderaan vastklikt.
Klik dan onder Scripts op Uiterlijken. Sleep het blokje zeg Hello! 2 sec. naar rechts en laat de inkeping bovenaan het blokje passen in het uitsteeksel van het vorige blokje. Wanneer je in de buurt komt, krijgt het uitsteeksel een witte rand. Als je dan het blokje loslaat, wordt het naar het andere blokje toegezogen en klikt het er aan vast.
Dubbelklik nu op het tekstveld dat Hello! zegt en pas de tekst aan naar miauw!. Dubbelklik ook op het tekstveld waarin 2 staat en pas het aantal seconden aan naar 5. Nu is je eerste programma klaar. Klik bovenaan het kader van het speelveld, naast de naam van je programma (Untitled), op het groene vlaggetje. Scratch voert het programma dan uit. Als je op de kat klikt, verschijnt er vijf seconden lang een tekstballon met de boodschap 'miauw!'.
03 Je eerste Scratch-programma doet de kat miauwen.
04 Projecten
Geef je programma nu een andere naam door Untitled te vervangen door een andere tekst en klik in het menu Bestand op Nu opslaan. Klik daarna in hetzelfde menu op Go To My Stuff. Daar krijg je nu al je projecten te zien: niet alleen diegene die je zelf expliciet onder een bepaalde naam hebt opgeslagen, maar wellicht ook heel wat projecten zonder naam die Scratch automatisch heeft opgeslagen om te voorkomen dat je je programmeerwerk verliest. Klik je bij een project op Bekijk van binnen, dan krijg je de ontwikkelomgeving te zien zoals we ze hiervoor gebruikt hebben en kun je het programma aanpassen.
Ben je deze keer niet geïnteresseerd om je programma aan te passen, klik dan in de lijst met projecten op de naam van het project. De projectpagina toont links het programma zelf, dat je start door op het groene vlaggetje te klikken. Rechts kun je instructies invullen, zoals de toetsen die je moet gebruiken om het programma te besturen, opmerkingen en tags. Klik je bovenaan rechts op de knop Delen, dan wordt je programma met andere Scratch-gebruikers gedeeld.
04 Beschrijf je project en deel het met anderen.
05 Uiterlijk
We gaan terug naar de ontwikkelomgeving. Klik je op het tabblad Uiterlijken bij een sprite, dan krijg je de verschillende 'uiterlijken' van die sprite te zien. Onze kat heeft twee uiterlijken, waartussen je kunt overschakelen om het dier te laten lopen. Het is ook mogelijk om nieuwe uiterlijken voor je sprite toe te voegen, door er zelf een te tekenen, te uploaden of met je webcam te fotograferen. Klik je op Kies uiterlijk uit bibliotheek (het eerste icoontje onder Nieuw uiterlijk), dan krijg je de keuze uit heel wat bestaande uiterlijken.
Voorlopig houden we het bij de twee standaarduiterlijken van onze kat. Klik op het tabblad Scripts en dan op Uiterlijken. Sleep het blokje volgend uiterlijk naar rechts en zorg dat het níet aansluit op de andere blokjes die er al staan. Klik op het blokje om het effect ervan te zien in het speelveld links: bij elke klik zie je de kat van houding veranderen.
Klik dan op Beweging en sleep het blokje neem 10 stappen naar rechts en laat het op het blokje volgend uiterlijk aansluiten. Klik erop om te zien hoe de kat niet alleen van houding verandert, maar ook vooruitloopt. Met andere blokjes uit Beweging laat je de kat draaien, ga je naar specifieke coördinaten of verander je de coördinaten.
05 Met de uiterlijkenbibliotheek van Scratch heb je toegang tot een massa afbeeldingen voor je programma's.
06 Herhaling
Een van de basiscomponenten van een programmeertaal is een 'lus': een structuur waarmee je aangeeft dat bepaalde opdrachten moeten worden herhaald. Klik op Besturen en sleep het blokje herhaal tot naar rechts en klik het rond de twee blokjes die je hierboven hebt toegevoegd.
We willen de kat met deze lus de hele tijd laten lopen totdat hij bijna tegen de rand komt. We hebben dus een test nodig of de kat aan de rand is. De x-positie van de rechterrand is 240. De kat is 90 breed (45 naar links en naar rechts), dus om hem precies tot de rand van het beeld te laten lopen, zou hij tot het x-coördinaat 195 kunnen. Dit is niet erg fraai, dus laten we hem tot maximaal 180 lopen.
Klik op Functies en sleep het blokje > naar de opening in het blokje herhaal tot. Ga dan naar Beweging en sleep het blokje x-positie naar de opening vóór het groterdan-teken. In de opening na het groterdan-teken vul je 180 in.
Onze lus is nu klaar. Om de kat wat verder te laten lopen, zetten we hem eerst helemaal links. Dat doen we door het blokje maak x 0 in de uitsparing boven de lus te klikken en de 0 te vervangen door -180. Klik op het blokje om het effect ervan te zien.
Daarna klikken we het blokje zeg miauw! 5 sec. onder het blokje herhaal tot en verwijderen we het blokje wanneer op deze sprite wordt geklikt. Een blokje verwijderen doe je door het terug naar een van de paletten met blokjes te slepen. Tot slot klik je op Gebeurtenissen en sleep je wanneer [vlaggetje] wordt aangeklikt tot het bovenaan maak x vastklikt.
Dit is nu ons volledige programma. Klik op het vlaggetje bovenaan het speelveld. Scratch plaatst de kat dan op x-coördinaat -180 en laat hem lopen tot 180. Daarna miauwt de kat 5 seconden. Als je tijdens de werking van het programma op het rode bolletje bovenaan het speelveld klikt, stopt het programma voortijdig.
06 Met een lus herhaal je bepaalde opdrachten in Scratch.
Hergebruik code
Programmeren leer je vooral door het te doen én door te kijken hoe anderen het doen. De website van Scratch biedt daarvoor heel wat aanknopingspunten. Klik je op de homepage op Leer hoe je een project maakt in Scratch, dan wordt de ontwikkelomgeving geopend met rechts een helpvenster dat je door de basistaken leidt. Er zijn ook enkele starterprojecten, waaronder een ansichtkaart, het spelletje Pong, interactieve kunst, muziekprogramma's en verhalen. Ze geven niet alleen een mooi overzicht van de mogelijkheden van Scratch, maar je kunt ook de code bekijken en zo leren hoe je zelf gelijkaardige projecten creëert. En als je de code wilt aanpassen, klik je bovenaan rechts in de ontwikkelomgeving op Remix, waarna het project wordt gekopieerd. Als je de starterprojecten begrijpt, kun je met complexere projecten gaan experimenteren.
De beste manier om te leren programmeren is het bekijken van code van anderen.
07 Zelf verder
Naast de categorieën scripts die al aan bod kwamen, zijn er nog andere. Met de opdrachten in Geluid speel je geluiden af, die je in het tabblad Geluiden kunt toevoegen door ze op te nemen, te uploaden of uit de geluidenbibliotheek te halen. Met de opdrachten in Pen teken je op het speelveld. In Data maak je variabelen of lijsten aan waarin je waardes kunt opslaan. De opdrachten in Waarnemen maken interactie mogelijk door onder andere op toetsaanslagen of muisbewegingen te reageren. En in Meer blokken voeg je speciale types blokken toe, bijvoorbeeld om het PicoBoard sensorbordje of een LEGO-constructie met LEGO WeDo aan te sturen.
Als je nu onderaan in plaats van de sprite van de kat het speelveld selecteert, krijg je in de respectievelijke tabbladen rechts toegang tot andere scripts, achtergronden en geluiden. Zo bevat de categorie Uiterlijken blokken om de achtergrondafbeelding te veranderen of een visueel effect toe te passen. Extra sprites toevoegen is uiteraard ook mogelijk: door ze te selecteren uit de bibliotheek, zelf te tekenen, te uploaden of te fotograferen. En voor je het weet, heb je je eigen computerprogrammaatje geschreven.
07 Met de juiste uitbreidingen kun je ook hardware aansturen met een Scratch-programma.
Meer lezen
Wil je meer weten over Scratch, dan zijn er heel wat bronnen waaruit je kunt leren. Allereerst de website van Scratch zelf. De helppagina bevat een Engelstalige beginnershandleiding en zogenaamde Scratch-kaarten. Dit zijn kaartjes met aan de ene kant het uiterlijk van een stukje programma en aan de andere kant de uitleg over hoe je die taak realiseert. Het zijn handige geheugensteuntjes om naast je computer te leggen tijdens het programmeren. Er zijn ook allerlei videolessen (in het Engels). Bekijk ook zeker de Scratch wiki. Een Nederlandse website is die van Stichting Scratchweb, dat zich als doel stelt het gebruik van Scratch in Nederland te stimuleren door kennis over de programmeertaal te delen.
Websites zoals die van Stichting Scratchweb bieden heel wat Nederlandstalige informatie over de programmeertaal Scratch aan.