Algoritme:

Sjef laat in dit voorbeeld mooi zien wat een algoritme is: een set instructies die, uitgevoerd op een computer, tot een bepaald resultaat leidt. Alles wat de computer doet, is eigenlijk een algoritme. Dat kan heel simpel zijn, zoals een deelsom op een rekenmachine. Maar het kan ook heel ingewikkeld, zoals het voorspellen van het weer. Daarvoor gebruik je dan een heel uitgebreid algoritme.

In de klas kom je algoritmes ook tegen, als je even goed kijkt. Zo is een rekensom eigenlijk een algoritme: een serie van instructies die uitgevoerd worden en tot een resultaat leiden. Je zou een serie noten op een notenbalk, bij muziek, ook als algoritme kunnen zien. Of een stappenplan wat je moet uitvoeren om een proefje bij natuurwetenschappen te doen!

De laatste tijd is er veel te doen rond algoritmes, vaak in negatieve zin. Zoekalgoritmes bepalen de uitkomst van een Google zoekopdracht en Facebook-algoritmes bepalen wat er wel en niet op je feed komt te staan. Dit slaat dus op de uitgebreide instructies die aan die technologie ten grondslag liggen, die daarmee bepalen wat je wel en niet te zien krijgt. Vaak is het algoritme zelf niet het probleem, maar de consequenties die daaraan verbonden worden wel!

Sjef legt het uit:

Je komt Algoritme onder andere tegen bij:

• Code.org Cursus 4
• Scratch
• LEGO Mindstorms

Input & output:

Sjef zegt het eigenlijk al: input en output verwijzen naar de invoer en uitvoer van een algoritme. Wat gaat er in, wat komt er uit?

In de klas kun je dit ook herkennen. Bijvoorbeeld bij een taal-les over het schrijven van een samenvatting. De originele tekst is de input, de samenvatting daarvan komt, even later, als output eruit. Een ander voorbeeld is een muziekles met een trommel. Het slaan op de trommel is de input, en het geluid wat vervolgens door de trommel geproduceerd wordt is de output.

Verschillende computer apparaten kunnen als input of output dienen. Denk maar eens aan een muis en toetsenbord (een mooi voorbeeld van input-apparatuur) en een beeldscherm of beamer (de output). Tegenwoordig heb je ook aanraakschermen, die dus tegelijkertijd input als output kunnen zijn!

Sjef legt het uit:

Je komt Input & output onder andere tegen bij:

• Expeditie micro:bit
• LEGO Mindstorms
• Codemissie (leerlijn scratch + robot)

Binaire logica:

Zoals Sjef zegt, is binaire logica eigenlijk heel logisch! Computers zijn gebouwd op deze logica. De meest elementaire deeltjes van de computer werken met als-dan-anders regels, maar ook de meest geavanceerde programmeertalen maken hier nog gebruik van. Het woord ‘binair’ verwijst naar de bits van een computer, die kunnen in twee toestanden zijn. Deze toestanden worden vaak 0 of 1 genoemd, of waar of onwaar. De computer gebruikt deze bitjes om te bepalen of je naar de ‘als-kant’ moet gaan, of naar de ‘dan-kant’. Daarom heet de gebruikte logica van computers binaire logica! Meestal wordt in deze als-dan regels ook gebruik gemaakt van de EN (Als er geen verkeer van links komt EN er komt geen verkeer van rechts, DAN mag je oversteken), de OF (Als je met de trein OF met de bus gaat, DAN moet je een mondkapje op) en de NIET (als je NIET volwassen bent, DAN mag je niet in een auto rijden). Met deze operaties kan je heel complexe computerprogramma’s maken!

Veel materiaal dat binnen scholen wordt gebruikt maakt gebruik van binaire logica. Zo heb je bij veel LEGO opdrachten een voorwaarde en een actie (als de sensor iets voelt, dan gaat er een motortje aan), maar ook bijvoorbeeld bij visuele programmertalen als Scratch en code.org heb je blokjes die het mogelijk maken om een als-dan regel te programmeren. In Python ziet een als-dan regel er bijvoorbeeld zo uit:

if ( waarde < 11 ):
    print(‘Dit getal kan ik op mijn vingers tellen’)
else:
    print(‘Wat een groot getal!’)

Sjef legt het uit:

Je komt Binaire logica onder andere tegen bij:

• Code.org Cursus 2
• PidK HTML & Javascript (WebHacker)
• PidK Unplugged Programmeren

Herhaling:

Zoals Sjef al zegt, herhaling is een waardevol en essentieel onderdeel van programmeren. Computers worden immers niet ‘moe’, ze vinden het niet erg om steeds hetzelfde te doen. En dat komt goed uit, want voor mensen is dat wel anders!

In de klas kom je deze herhaling ook tegen. Bijvoorbeeld bij bewegingsonderwijs, waar je vaak meerdere keren dezelfde oefening of beweging moet doen. Maar, over het algemeen, laten we kinderen niet steeds hetzelfde doen, dat is nogal saai. Dit is echt een programmeer-onderwerp wat echt thuishoort in het programmeren.

Maar ook de computers in je huis zijn heel goed in herhaling. Denk maar eens aan je wekker, die je elke dag op hetzelfde tijdstip wekt. Of de thermostaat, die steeds controleert of het wel warm genoeg is.

In de programmeertaal Python ziet een herhaling er bijvoorbeeld zo uit:

print(“de tafel van 5:”)
for i in range(1, 10):
    print( i * 5 )

Sjef legt het uit:

Je komt Herhaling onder andere tegen bij:

• PidK ScratchJr
• Code.org Cursus 2
• Codemissie (leerlijn scratch + robot)

Variabelen:

Variabelen spelen in programmeren een belangrijke rol. Een computer kan alleen maar werken met de data die hij krijgt, meestal in de vorm van variabelen. In het filmpje waren de oventemperatuur en de tijd twee variabelen die voor de oven van belang zijn. Het bijzondere van een variabele is dat hij altijd een naam heeft, terwijl de waarde kan veranderen (dit is anders dan bij variabelen die in de wiskunde worden gebruikt!).

In de praktijk kom je variabelen bijvoorbeeld tegen bij aardrijkskunde. Elk land heeft een hoofdstad (naam van de variabele), maar het hangt van het land af welke stad dat precies is (waarde van de variabele). Bij taal-ontleding hetzelfde: elke zin heeft een onderwerp (naam van de variabele), maar per zin kan het onderwerp weer verschillend zijn (waarde van de variabele). Je kan zowel het land als de zin beschrijven aan de hand van een aantal eigenschappen, namelijk de variabelen!

In de programmeertaal Python kan je variabelen op deze manier toewijzen en uitlezen:

hoofdstad = “Amsterdam”
print(“De hoofdstad van Nederland is ” + hoofdstad)

Sjef legt het uit:

Je komt Variabelen onder andere tegen bij:

• Scratch
• PidK HTML & Javascript (WebHacker)
• PidK Unplugged Programmeren

Functies & procedures:

Zoals Sjef al in het filmpje zegt: je gebruikt functies wanneer je steeds weer dezelfde instructies moet uitvoeren, die soms net een beetje van elkaar verschillen. In het voorbeeld gaat het over het maken van pizzadeeg. Immers, voor elke pizza heb je pizzadeeg nodig. Om te voorkomen dat bij elk pizzarecept helemaal moet uitleggen hoe je deeg maakt, kun je dat veel makkelijker op één plek benoemen en binnen het recept naar die functie verwijzen!

In de klas kom je dit bijvoorbeeld tegen bij het vinden van het hoofdwerkwoord in de zin, bij taal. Er zijn verschillende manieren om dit te achterhalen. Bijvoorbeeld: maak een vraagzin van de zin, en het hoofdwerkwoord komt vooraan te staan. Dit is een mooi voorbeeld van een functie. Door er een vraagzin van te maken, kun je makkelijk en snel het hoofdwerkwoord van de zin aanwijzen. Als je deze functie eerst introduceert, moet je er veel aandacht aan besteden en vinden de kinderen het vaak nog lastig. Maar naarmate je het vaker doet, wordt het gemakkelijker, tot je het vrijwel automatisch kan. Je hebt dan het vinden van het hoofdwerkwoord geautomatiseerd door er een functie van te maken!

Sjef legt het uit:

Je komt Functies & procedures onder andere tegen bij:

• PidK HTML & Javascript (WebHacker)
• Scratch
• Bomberbot

Patronen:

Net als in het voorbeeld in het filmpje, zie je in het echte leven ook vaak patronen voorbij komen. Als je goed bent in het herkennen van patronen, kun je dingen vaak makkelijker begrijpen, of voorspellen hoe iets zal aflopen (door het patroon voort te zetten).

In de praktijk moet je soms ook patronen herkennen. Bijvoorbeeld het herkennen van een refrein in een muziekstuk. Ook bij taal kan het ontleden van een zin worden gezien als het herkennen van een partoon. Maar ook het wat er dagelijks in de klas gebeurt volgt vaak hetzelfde patroon (kringgesprek, lezen, rekenen, buitenspelen, etc.). Als je het patroon eenmaal hebt herkend, dan is op opeens makkelijk om te voorspellen wat er gaat gebeuren. Dat is precies wat computerprogramma's ook doen!

Sjef legt het uit:

Je komt Patronen onder andere tegen bij:

• Code.org Cursus 2
• Codemissie (leerlijn scratch + robot)
• PidK HTML & Javascript (WebHacker)

Probleemanalyse:

Bij probleemanalyse gaat het erom dat je een probleem kan beschrijven op een manier dat de computer je erbij kan helpen. In veel gevallen kunnen de mogelijkheden van een computer je helpen bij het oplossen van je problemen, maar je moet dan wel die problemen zodanig kunnen formuleren dat een computer er wat mee kan.

In de klas kom je dit bijvoorbeeld tegen in verhaalsommen bij rekenen: “Piet gaat naar de markt. Hij heeft 10 euro mee. Een appel kost 60 cent, hoeveel appels kan Piet kopen?” Hierbij kun je heel goed een rekenmachine gebruiken, maar dan moet je wel weten welke som je hiervan moet maken, anders kan de rekenmachine je er niet bij helpen.

Een ander aspect van probleemanalyse is het opdelen van een groot probleem in kleinere stukken, zoals Sjef ook laat zien (wel decompositie genoemd). Dit gebeurt ook in de klas, bijvoorbeeld als er een project wordt gedaan. Vaak bestaat een project uit een aantal kleine activiteiten, die geïnventariseerd en verdeeld moeten worden, om er één geheel van te maken. Dit opdelen helpt bij het programmeren; de losse onderdelen kunnen apart gemaakt en getest worden, zodat het overzichtelijk blijft.

Sjef legt het uit:

Je komt Probleemanalyse onder andere tegen bij:

• Codemissie (leerlijn scratch + robot)
• EDU Robot (Meccanoid)
• PidK HTML & Javascript (WebHacker)

Abstractie, modellen en data:

Zoals Sjef al zegt, met een simulatie of model kun je bepaalde aspecten extra uitlichten. In het filmpje kun je de pizza beschrijven aan de hand van de toppings, maar ook door te kijken naar de voedingswaarden. Je maakt dan gebruik van verschillende modellen om naar het zelfde ding te kijken.

In de praktijk kom je data modellering bijvoorbeeld tegen in de Bosatlas. De Bosatlas heeft een aantal verschillende kaarten waar de focus ligt op een specifiek aantal aspecten, bijvoorbeeld bodemsamenstelling, luchtkwaliteit of bevolkingsdichtheid. Daarmee maak je een model van Nederland: je kijkt alleen naar die aspecten die op dat moment relevant zijn.

In de alledaagse wereld is GPS navigatie een mooi voorbeeld. Dat is ook een model van de omgeving waar je op dat moment bent. Je ziet alleen welke wegen er in de buurt zijn, want dat is op dat moment voor jou van belang. Hoe de bodemerosie of bevolkingsdichtheid op die plek is, is niet belangrijk als jij wil weten hoe je naar je bestemming moet komen. Je kan zo dus verschillende modellen maken die allemaal hun eigen doel hebben.

Voor programmeren is het vaak een van de belangrijkste uitdagingen om de juiste modellering te kiezen voor het probleem dat je wilt oplossen. Vaak abstraheer je het probleem tot een model die je in de computer kan gebruiken. Je vertaalt daarmee het probleem naar een manier waarop de computer je ermee kan helpen. Als je bijvoorbeeld de resultaten van toetsen van de leerlingen wilt opslaan op een computer, dan hoef je niet alles van een leerling bij te houden. Je abstraheert de data tot bijvoorbeeld de voornaam, de achternaam en het cijfer. Misschien is de geboortedatum nog handig als er kinderen met dezelfde naam zijn. Deze abstractie van de leerling, waarin je dus alleen de naam, geboortedatum en cijfer hebt, kan je dan gebruiken in een model voor een computerprogramma.

Sjef legt het uit:

Je komt Abstractie, modellen en data onder andere tegen bij:

• Codemissie (leerlijn scratch + robot)
• DIGI-DOENER! Groep 7-8
• Scratch

Zingeving & bewustwording:

De computer heeft een heleboel mogelijkheden, maar je moet wel weten hoe je hem goed kan inzetten. Sjef geeft dit ook al aan: in sommige gevallen kan ze heel goed een machine gebruiken, andere dingen zijn dan weer niet zo geschikt en kan je beter door een mens laten doen.

Dit is een wat meer filosofisch aspect van programmeren: wat laat je over aan de machine, en wat doe je zelf? Aan de ene kant kan je als mens nu een heleboel meer dan vroeger, omdat je gebruik kan maken van computers en machines om je te helpen. Aan de andere kant willen we niet dat computers mensen gaan besturen. De link met bijvoorbeeld een telefoon is al snel gelegd!

Ook is het soms de vraag OF je iets wel met een computerprogramma wilt doen. Een computer heeft geen ethisch kompas, een mense wel. Zou je bijvoorbeeld willen dat de computer de beslissing gaat nemen in een rechtszaak?

Sjef legt het uit:

Je komt Zingeving & bewustwording onder andere tegen bij:

• Codemissie (leerlijn scratch + robot)
• Expeditie micro:bit
• EDU Robot (Meccanoid)

Debugging:

Arme Sjef, ze moet weer helemaal opnieuw beginnen! Door systematisch te analyseren kun je vaak snel achterhalen waar de fout zit. Sjef ging op zoek naar de fout (de ‘bug’) en heeft daarmee het recept verbeterd.

In de praktijk pas je debugging bijvoorbeeld toe bij het achterhalen van een fout in een rekensom. Wanneer je een moeilijke som hebt, waarbij je meerdere berekening achter elkaar moet doen, kan het helpen om bij elke stap de tussenuitkomst op te schrijven. Door die tussenuitkomsten opnieuw te berekenen, kun je snel achterhalen waar de fout zit. Als je eerste berekening per ongeluk verkeerd hebt gedaan, heeft dat veel consequenties voor de uitkomst!

In de echte wereld komt debuggen ook vaak voor. Soms zijn foutjes niet heel erg, bijvoorbeeld wanneer er per ongeluk een verkeerde tekst op een website staat, of dat een element van de website niet laadt. Andere foutjes, hoe klein ook, kunnen veel grotere consequenties hebben. Denk maar eens aan de automatische besturing van een Tesla, of de millennium-bug!

Sjef legt het uit:

Je komt Debugging onder andere tegen bij:

• Codemissie (leerlijn scratch + robot)
• Code.org Cursus 2
• Play Osmo Coding Awbie en Coding Jam

Samen Programmeren:

Sjef kan de hulpkoks wel goed gebruiken als ze vier pizza’s tegelijkertijd wil bakken! Maar het is goed om te bedenken hoe je het proces zo kan maken dat die extra hulp ook resulteert in het gewenste effect!

Het hangt maar net van het probleem en het proces af, of extra hulp ook tot betere resultaten leidt. Als je bijvoorbeeld een moeilijke som hebt en je laat alle kinderen die som uitrekenen, ben je niet heel veel sneller klaar dan wanneer je een gemiddelde leerling die som zou laten berekenen. Je moet dan je probleem opsplitsen, en per onderdeel bedenken hoe je je rekenkracht gaat inzetten. Misschien door de som eerst te analyseren en er meerdere kleine sommetjes van te maken?

Een ander voorbeeld is wanneer je gaat verhuizen. Als je een heleboel mensen hebt die meehelpen tillen, helpt dat natuurlijk enorm. Maar als iedereen steeds door de voordeur naar binnen moet, krijg je op een gegeven moment een file. Als er dan nog meer mensen komen te helpen, wordt het alleen maar drukker, moet iedereen op elkaar wachten, en gaat het verhuizen zelf langzamer! Een oplossing kan zijn om een treintje te maken, waar iedereen een vaste plek heeft, en die manier systematisch de dozen doorgeeft naar de volgende. Dat is een mooi voorbeeld van effectief samenwerken!

Sjef legt het uit:

Je komt Samen Programmeren onder andere tegen bij:

• Expeditie micro:bit
• PidK Hello Ruby
• LEGO Mindstorms