scratch
Comprende le seguenti attività:
Tramite il segiuente link è possibile accedere al sito appositamente dedicato alle lezioni tenute dal sottoscritto in corsi di formazione.
Per recuparare i materiali e le proposte di lavoro occorre disporre delle credenziali (Nome Utente e Password) comunicate durante le lezioni.
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In "attività" sono raccolti i materiali di lavoro che vengono utilizzati nelle lezioni: possono essere proposte di lavoro, suggerimenti e note per apprendere l'uso dei vari strumenti hardware e software.
Da questo menù devi scegliere la tipologia di attività che ti interessa:
Scratch
Picoboard
S4A (Scratch Four Arduino)
in futuro saranno svolti alcuni temi con Arduino
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{jcomments off}Scratch è un linguaggio di programmazione interpretato, multipiattaforma, scaricabile gratuitamente dal sito del MIT.
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La versione 2 di scratch è ormai matura per accompagnare la programmazione di Arduino.
Per i principianti che vogliono scoprire le funzioni di Scratch suggerisco di utilizzare il video di presentazione dell'editor della versione 2 di Scratch.
In alternativa sono disponibili le schede in pdf ricavate dalla presentazione.
Altri argomenti sono reperibili tramite i link della pagina di presentazone già elaborata per la versione 1.4.
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Con Scratch si possono inventare situazioni in cui lampadine si accendono e si spengono in base ai comandi o agli effetti che vogliamo creare.
Per esempio programmare una lampadina che si accende con un pulsante (un tasto della tastiera per rappresentare i comandi monostabili), con interruttore (due tasti per rappresentare le due posizioni stabili), simulare l'accensione da due punti, sensori esterni della scheda Picoboard (per realizzare un interruttore crepuscolare).
Si possono anche inventare giochi di luci con lampeggianti, luci rotanti, luci multicolore …. >> video
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Per iniziare a programmare con Scratch ecco alcuni suggerimenti, video, manuali.
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Un giochino per bambini
Doing è un semplice gioco che ho preparato per Mattia, bambino di due anni. Mattia si divertiva a vedere aprirsi la scatola ed apparire un pupazzo quando premeva il tasto “spazio”. In fondo, dal suo punto di vista, apprendeva che poteva comandare lui stesso il computer anziché essere spettatore di storie. qui il video
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- luci rotanti{jcomments on}
Ovviamente non si tratta di fare ruotare delle lampadine mettendole in movimento ma di utilizzare più lampadine fisse disposte in cerchio ed accenderle a turno in modo che si abbia un effetto ottico di rotazione delle luci.
Per ottenere questo efffetto occorre diporre in modo regolare almeno tre lampadine, cioè tre sprite, (due lampadine danno solo un effetto di via-vai come nel lampeggiatore); con tre lampadine si ottiene l'effetto rotazione minimo; esso migliora all'aumentre del numero di lampadine.
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- lampeggiatore: è una lampadina che si accende e si spegne automaticamente a cadenza prefissata, alle volte sono due lampadine che si alternano nell'accensione come per le auto della polizia.
Si usa una commutazione temporizzata (esempio). In questo caso è stato usato un controllo giallo "per sempre" nello script di ciascuno dei due sprite; grazie alla identità degli script dei due sprite ed all'avvio contemporaneo dovuto all'uso della bandierina verde come start per entrambi gli script, l'alternanza del lampeggio non dovrebbe modificarsi con il tempo. E' un lampeggio solo apparentemente sincrono, in realtà è asicrono poichè è sempre possibile uno sfasamento dei lampeggi.
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commutatore
- commutatore
Serve per accendere la lampadina con un tasto o pulsante, lasciarla accesa, e poi spegnere la lampadina con lo stesso tasto e lasciarla spenta scambiando così lo stato ogni volta che si preme l'unico tasto interessato (in inglese: toggle switch).
Per ottenere questa funzione è necessario che il computer, cioè il programma che esegue lo script di Scratch, "conosca" lo stato della lampadina per accenderla se era spenta e per spegnerla se era accesa.
Per fare questo ci sono due modi:
- caso a) il programma controlla direttamente lo stato della lampadina
- caso b) il programma ricorda lo stato della lampadina
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Segue l'articolo "Scratch: lampadine".
Vengono esaminate le varie proposte di esercizi come illustrate al termine dell'articolo precedente con lo scopo di offrire spunti per
- imparare a programmare con scratch approfondendo le sue potenzialità ed anche
- per imparare a comandare eventi con diverse modalità.
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Pulsante: con esso si realizza un comando monostabile.
Serve per comandare temporaneamente una lampadina con la pressione di un solo tasto: se il tasto è a riposo (rilasciato), la lampadina è accesa altrimenti, se i tasto è premuto, e lo si mantiene premuto, la lampadina è spenta.
Si chiama comando monostabile perchè ha una sola posizione di riposo contro l'altra che si chiama posizione eccitata. Senza alcuna azione il tasto torna sempre alla stessa posizione di riposo (o rilascio) o diseccitata.
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- interruttore (comando bistabile)
Serve per accendere la lampadina con un tasto e lasciarla accesa senza altra azione e poi spegnere la lampadina premendo un altro tasto e lasciarla spenta senza altra azione (è un comando bistabile in quanto in assenza di azioni lo stato della lampada resta fissato all'ultima azione prodotta).
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Segue l'articolo "Scratch: lampadine".
Vengono esaminate le varie proposte di esercizi come illustrate al termine dell'articolo precedente con lo scopo di offrire spunti per
- imparare a programmare con scratch approfondendo le sue potenzialità ed anche
- per imparare a comandare eventi con diverse modalità.
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Display a sette segmenti
I display a sette segmenti sono utilizzati da orologi e strumenti elettronici per visualizzare cifre numeriche.
In questo caso si fa riferimento ad un display di segmenti a LED. I LED sono diodi luminosi che possono essere accesi o spenti.
La disposizione dei diodi, di forma rettangolare, permette di visualizzare tutte le 10 cifre decimali da 0 a 9 (ed anche quelle esadecimanli da A ad F); questo è consentito dalla possibilità di accendere e spegnere i singoli led a piacere.
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Per meglio comprendere la funzionalità dei comandi a disposizione, ecco una presentazione per costruire un poligono con numero di lati a richiesta e risposta finale.
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Disegnare con scratch
Non viene trattato qui il disegno degli sprites ma l'uso del programma per disegnare oggetti sullo Stage. Farlo con Scratch può aiutare a comprendere come funzionano i software di disegno al PC. Non solo, aiuta a comprendere meglio la geometria, che è lo scopo di questo articolo.
Premessa: si danno per scontate:
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Un'applicazione di Scratch piuttosto versatile consiste nel disegnare un semaforo e programmarne il funzionamento.
Si devono manipolare sprites e costumi, si usa il condizionale "se … altrimenti …" che è una istruzione di controllo, si inviano messaggi, si può espandere fino a disegnare strade di sfondo e controllare il passaggio di veicoli in accordo con lo stato del semaforo.
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Geometria con scratch
Scratch si può usare per disegnare poligoni regolari e ripassare un poco di geometria.
Si può fare in modo che lo sprite lasci traccia del suo passaggio quando è in movimento. Con una successione di passi in linea retta e poi di rotazioni angolari ad ogni fine di linea si costruisce una spezzata che si chiude disegnando un poligono regolare se il numero dei passi ed il numero delle rotazioni sono uguali.
Ecco come si costruisce una rosa di pentagoni.
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Con Scratch non è difficile costruire un cronometro a lancette, ne ho descritto il funzionamento nell'articolo "Un cronometro con Scratch" realizzato per il sito mbts-club a propostito di coding per i bambini.
Nello stesso sito c'è un articolo che mostra come aggiungere un quadrante prelevandolo da una fotografia per utilizzarlo come sfondo.
Questo 
illustra la procedura usata per costruire il quadrante utilizzando la funzione "timbra" di Scratch.
Il progetto è disponibile a questo 
.
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Si può sfruttare una caratteristica di Scratch per disegnare circonferenze di centro e raggio dati e riprodurre moti circolari senza troppi calcoli analitici.
Una esemplificazione la si può osservare in questa animazione del sistema solare
Per fare questo occorre sfruttare una caratteristica peculiare della piattaforma: Scratch ridisegna la grafica al termine di ogni ciclo di ripetizione.
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Disegnare una circonferenza con centro e raggio dati.
Si definisce il centro (Xc,Yc) e si costruisce la circonferenza di raggio dato.
Il metodo consiste nell'applicare la definizione di curvatura considerando che la circonferenza ha una curvatura costante.
Con un po' di disinvoltura si può partire dalla definizione di angolo:
un angolo (ovviamente misurato in radianti) è il rapporto tra la lunghezza s dell'arco di circonferenza sotteso dai lati dell'angolo e la lunghezza R del raggio (nota 1:
θ = s/R
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Disegnare un poligono con parametri geometrici dati.
Si può costruire un poligono di centro (Xc,Yc), numero di lati e lunghezza del lato o dell'apotema.
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La geometria analitica è lo studio delle figure geometriche attraverso il sistema delle coordinate cartesiane.
Ogni punto del piano cartesiano è rappresentato dalle sue coordinate che sono 2 numeri individuati su due rette orientate: ascisse (x) e ordinate (y), che definiscono un vettore del tipo (x,y)(nota 1).
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Dato che lo spazio di azione di Scratch è un piano cartesiano, viene naturale utilizzarlo per disegnare figure geometriche come è il caso delle coniche.
Data l'espressione di y=f(x) si possono disegnare facilmente parabole e iperboli.
Per disegnare circonferenze ed ellissi si usa vantaggiosamente il parametro angolo α (alfa) e ricavare x ed y con le funzioni trigonometriche.
Per una trattazione specifica di geometria analitica vai a questa pagina.
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Presentazione
Con Scratch viene simulata la funzione di un Convertitore Analogico Digitale (nota 1).
Grazie alla simulazione si possono apprezzare alcune delle proprietà della conversione.
La conversione analogico digitale (nota 2) converte una tensione analogica in un valore numerico corrispondente:
entrano tensioni, escono numeri
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Con Scratch si può disegnare la traiettoria di un grave lanciato in aria.
Per realizzare la simulazione si ipotizza una spinta poderosa iniziale e poi null'altro che l'inerzia e l'attrazione gravitazionale: una cannonata.
Ovviamente si inseriscono ipotesi che aiutano a semplificare la soluzione del problema come l'assenza di attrito in aria, un'accelerazione di gravità costante in direzione e valore.
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È possibile simulare il funzionamento di un'altalena utilizzando Scratch.
Fare oscillare un'altalena (vera) è un gioco da bambini.
I bambini più piccoli devono essere spinti dall'esterno, i più grandi imparano a spingersi da soli dall'interno del sistema. Poi si vede che i bambini fanno tutto da soli.
Con Scratch è stata realizzata una simulazione.
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Un TRIAC permette di regolare la potenza in corrente alternata, vedi articolo a questo 
Il suo funzionamento è illustrato con una simulazione che utilizza Scratch: vide.
La simulazione realizzata con Scratch usata per il video è utilizzabile per esperimenti a questo
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Con Scratch si può simulare il funzionamento di un circuito RL in regime di tensione a onda quadra (nota 1).
Di fatto, questa applicazione è un calcolatore grafico.
Questa applicazione (nella versione 1 scaricabile qui) consente di visualizzare le curve di tensione, corrente, potenza generata, potenza persa per effetto joule dalla resistenza e potenza di magnetizzazione dell'induttanza in diversi regimi perchè sono modificabili la tensione, il periodo, il duty cycle, la costante di tempo tau e la corrente iniziale.
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Con Scratch si cerca di capire l'effetto dello sfasamento sul valore della potenza elettrica. Lo scopo è esclusivamente quello di semplificare al massimo le forme d'onda per potersi concentrare sul significato e le conseguenze dello sfasamento.
Con Scratch si può simulare un oscillatore (un generatore quindi) che produce un'onda quadra periodica unidirezionale che viene disegnata sul piano cartesiano nello stage.
Si aggiunge una corrente, anch'essa ad onda quadra, ma sfasata in ritardo per vedere come si comporta la potenza nel caso di sfasamenti fra tensione e corrente.
La potenza istantanea erogata si calcola facendo eseguire il prodotto v*i istante per istante e se ne fa disegnare il grafico.
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Usare Scratch per realizzare una simulazione di un oscilloscopio mentre misura una tensione.
L'oscilloscopio disegna il grafico di una tensione variabile (asse y o verticale) nel tempo (asse x o orizzontale); con esso si osserva la forma d'onda della tensione. Il video illustra la misura di una tensione costante che viene inserita da un certo momento in poi e si vede che la tensione costante disegna una linea "orizzontale"; successivamente si vede una tensione alternata.
Si può anche simulare il grafico disegnato dall'oscilloscopio con l'ausilio di Scratch opportunamente programmato.
Ecco qui il risultato dei programmi
I due programmi sono stati realizzati con la stessa base del datalogger realizzato con Scratch: simulazione della cc, simulazione della ca.
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NOTA Questo articolo è molto vecchio in quanto ora si possono avere a disposizione estensioni di Scratch che fanno uso di dispositivi come microbit capaci di captare segnali di ambiente adatti ad un data logging. Lo lascio perché adatto a mostrare il funzionamento di un data logger.
Un data logger con Scratch? Ma un data logger non è un registratore di dati variabili? quali dati raccoglie Scratch?
In effetti costruire con il software di Scratch un data logger non è scontato: Scratch non possiede veri e propri sensori che prelevano segnali dall'esterno ad esclusione del microfono (a meno che non si usi la scheda Picoboard o qualcosa di simile).
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Il cronometro a lancette da me descritto nell'articolo "Un cronometro con Scratch" realizzato per il sito mbts-club a propostito di coding per i bambini è preciso?
In questo sono stati ripresi in contemporanea due cronometri: quello realizzato con Scratch ed un normale orologio per confrontarne le misurazioni.
Viene anche condotto un ragionamento per comprendere le cause dell'imprecisione per poi ridurla o eliminarla.
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Sono possibili altri esperimenti su Scratch 3 per indagare sulle potenzialità di calcolo .
Si è visto con l'articolo "La velocità di calcolo di Scratch 3, parte A" quale sia l'impostrazione del programma:
- in funzionamento normale viene privilegiata la sua vocazione per le animazioni per cui si sincronizza la grafica con il framerate della riproduzione video di 30fps;
- la sincronizzazione grafica pare venga attuata per mezzo dei comandi di controllo, quelli arancione;
- la modalità turbo elimina la sincronizzazione grafica ma non impone attese per ilproseguimento dei calcoli che così diventano rapidi per quanto consentito da un programma interprete.
Un secondo progetto può aiutare a conoscere con più profondità alcune caratteristiche di velocità di computazione di Scratch3.
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Il computer non è in grado di trattare i numeri reali ma solo una loro approssimazione.
È quello che fa ognuno di noi quando deve usare il "pi.greco"... mica pensiamo di usare molto più di 5 o 6 cifre decimali quando calcoliamo la lunghezza di una circonferenza?
Il numero delle cifre decimali di "pi.greco" è infinito e questo significa che se lo si volesse usare completo non si avrebbe né abbastanza carta, né abbastanza memoria, né abbastanza tempo per eseguire i calcoli per cui lo dobbiamo comunque approssimare alla lunghezza che ci fa comodo o ad un valore che sia significativo per la precisione del risultato che ci aspettiamo.
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In occasione dell'upgrade della piattaforma di Scratch alla versione 3 tutti i progetti salvati nel sito del MIT nella versione 2 sono stati riscritti con la nuova versione 3.
Non tutti i progetti ne hanno ricevuto un beneficio in quanto, almeno per ora (marzo 2019) alcune funzioni non svolgono lo stesso lavoro di prima.
Mentre le applicazioni riguardanti narrazioni e storytelling si avvantaggiano di numerose innovazioni sui suoni e sulla grafica e la nuova versione è aperta a numerose estensioni molto interessanti permettendo un rapido interfacciamento con diverse apparecchiature hardware, la parte più collegata alle applicazioni matematico-scientifiche ne viene un po' mortificata o, perlomento, costringe gli autori a rivedere i propri progetti per restituire le funzionalità originali.
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In un articolo precedente si è visto come disegnare poligoni e circonferenze sfruttando alcune caratteristiche di Scratch
Per approfondire la conoscenza del funzionamento di Scratch si possono sperimentare delle modifiche aglli script peer vedere cosa accade.
Già si è visto che verrà visionato solo l'ultimo comando del ciclo, come visibile in questo esperimento . Infatti, premendo [tasto 1] si realizza il moto orbitale previsto perchè l'ultima istruzione prima del termine del ciclo è "fai cento passi".
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Può accadere di chiedersi quanto sia veloce Scratch ad eseguire dei calcoli.
Scratch è un linguaggio interpretato che provvede a tenere aggiornato un output grafico.
La grafica di Scratch deve permettere la rappresentazione di azioni in modo tale da assicurare una sufficiente fluidità dei movimenti da rappresentare.
Per assicurare questo requisito Scratch deve aggiornare il grafico con un ritmo minimo che sia sufficiente ad ingannare il cervello umano per assicurare la sensazione di movimento.
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Lavorando con Scratch può accadere di imbattersi nel calcolo di derivate di funzioni trigonometriche.
Nel libro "Cinematica 2 con Scratch" viene costruito il moto armonico a partire dalla velocità calcolata con
In quel progetto, con una successiva costruzione puramente numerica si calcolano l'accelerazione e lo spazio percorso.
I risultati di queste due operazioni numeriche vengono confrontati con i risultati delle corrispondenti operazioni analitiche di derivazione ed integrazione.
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Il modo usato da Scratch per rappresentare numeri, valori e stringhe è stato affrontato in una dell appendici dei libri della collana "coding a scuola":
/ 
04-Valori e variabili. Estratto dal libro "Geometria analitica con Scratch" in cui vengono esposti alcuni aspetti utili per il trattamento di valori numerici, la loro visualizzazione e l'utilizzo delle variabili.
Vengono proposti degli esperimenti con cui approfondire alcune caratteristiche del modo usato da Scratch per trattare i numeri.
(revisione del 28 luglio 2020)
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Nel sito sono presenti altri progetti sviluppati per fare coding in attività didattiche:
: "cannonata estrema" per scoprire che un oggetto sparato ad alta velocità entra in orbita;
: "astronomia" per approfondire argomenti riguardanti il cosmo;
: la "satelliti e orbite" per sperimentare le leggi della gravitazione;
: un "convertitore analogico digitale" utile per conoscere i problemi della conversione;
: la "isteresi magnetica" ricostruita con la serie di Fourier;
: "i colori delle bolle di sapone" spiegati applicando le idee del libro "QED" di R. Feynman;
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Costruire un progetto che fa vedere una palla che rimbalza non è molto difficile .
Si tratta di simulare il moto con la reiterazione di uno spostamento.
Lo spotamento viene calcolato come prodotto della velocita per l'intervallo di tempo che in questo esperimento vale 1.
Ad ogni iterazione la velocità viene modificata di una quantità costante ed analogamente avviene per lo spostamento.
Il risultato è un moto uniformemente accelerato.
Poichè la velocità iniziale è rivolta verso l'alto e l'accelerazione è negativa si ha un moto di salita rallentata e di discesa accelerata che è quello della caduta dei gravi.
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Per gioco può essere utile avvicinare all’uso del piano cartesiano anche i bambini più piccoli con alcuni progetti appositamente costruiti per loro.
battaglia navale 1: si devono affondare un certo numero di imbarcazioni posizionando il cannone lungo la costa usando i tasti freccia > e < e decidendo la gittata con un numero.
battaglia navale 2: si deve individuare il quadretto che viene indicato con una coppia di numeri.
viene posizionata una nave in un quadrato 10x10 e con un cannone da spostare si deve colpire la nave impostando la gittata giusta;
battaglia navale 3: si devono usare coppie coordinate di numeri per indirizzare il proiettile.
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Il movimento con Scratch e il gioco del ping pong passo passo
Il movimento sullo stage di Scratch può essere realizzato reiterando spostamenti non troppo grandi.
(Nota: l'argomento è ampiamente sviluppato nelle pubblicazioni di cinematica e dinamica della collana "Coding a scuola" dell'autore di questo articolo).
Uno spostamento rettilineo è un cambio di posizione in una direzione costante.
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Un sentiero pericoloso
Si tratta di costruire un gioco al computer nel quale si guida una palla tramite i tasti freccia per farla arrivare ad un traguardo.
Se la palla tocca i bordi del sentiero, essa viene riportata all'inizio del sentiero.
Al termine del gioco viene mostrato il tempo impiegato per completare il percorso.
Al progetto base si possono aggiungere altri tipi di ostacoli, si possono prevedere altre penalità come l'attesa per qualche tempo, si possono prevedere più sentieri via via più complessi ... è solo una questione di inventiva.
Un illustra la costruzione dell'intero progetto base.
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Usare il codice di Scratch può essere banale o diffcile a secodna della fromazione di base.
Possono servire esempi tratti dalle appendici dei libri pubblicati dove oltre al gtema principale di natura didattica vengono inserite informazioni per l'uso delle funzioni di Scratch.
Di seguito vengono messi a disposizione alcune delle "appendici" dei vari libri senza effettuare sostanziali modifiche. La loro lettura consente di ricavare informazioni sull'uso applicativo delle funzioni di Scratch.
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Un video per conoscere l'ambiente della versione 3 di Scratch.
La numerazione si riferisce alla spiegazione di dettaglio inserita nel libro "Geometria 1 con Scratch" della collana "Coding a scuola".
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Video creati per illustrare il funzionamento di Scratch e supprtare gli argomenti contenuti nei libri della collana "Coding a scuola".
Scratch 3
Per principianti assoluti
: "L'ambiente di Scratch", presentazione dei principali componenti di Scratch 3: player, editor, sprite ...
Per chi vuole approfondire
: video di esperimenti svolti per illustrare alcune funzioni dello strumento di disegno di Scratch 3 che lo rendono più versatile delle precedenti versioni come la gomma in vectorial mode e le curve con "maniglie" alla moda di Bézier;
: in questo video vengono illustrate le basi del disegno geometrico con l'uso del movimento dello sprite di Scratch 3 come impiegato nel libro ePub "Disegno geometrico con Scratch";
: video di presentazione dei "blocchi personalizzati" utilizzabili per eseguire sequenze di comandi richiamabili tramite comando.
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I blocchi personalizzati (custom)
Il codice di Scratch può essere semplificato ed ottimizzato utilizzando comandi crati dall'utente programmatore.
Per questa funzione è stato preparato il documento seguente.
Al documento è connesso anche un video che illustra passo passo la creazione e l'utilizzo dei blocchi personalizzati:
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Scratch è un progetto di "Scratch Foundation", in collaborazione con il "Lifelong Kindergarten Group al MIT Media Lab". È disponibile gratuitamente su https://scratch.mit.edu
Con Scratch si utilizza il Computer da "programmatori" e non solo da fruitori di applicazioni o videogiochi.
Con istruzioni presentate in modo organizzato ed intuitivo si possono creare (nel senso di far fare al Computer cose che nessun altro ha fatto fare) giochi, rappresentare storie, produrre disegni geometrici, programmare anche calcoli complessi, realizzare simulazioni.
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Sottocategorie
scratch Conteggio articoli: 48
Scratch è un linguaggio di programmazione che usa grafica ed icone al posto di linee di istruzione. E' stato ideato, elaborato e distribuito gratuitamente dal MIT. Può essere considerato una evoluzione del Logo. Si utilizza in tutti i livelli di scuola e lo ritengo adatto all'apprendimento dei rudimenti della programmazione o alla costruzione di racconti che coinvolgono bambini e può essere usato per programmazione evoluta e per programmare NXT, robot della Lego, o per usare Arduino come terminale di sensori e di attuatori per applicazioni di elettronica e robotica.
principianti Conteggio articoli: 11
Giochi con basso livello di complessità utili per apprendere i rudimenti dell'uso di Scratch. Non sono necessarie particolari competenze.
lampadine Conteggio articoli: 7
intermedi Conteggio articoli: 5
Giochi con livello di complessità intermedio. Sono necessarie competenze scolastiche in altre discipline.
avanzati Conteggio articoli: 6
Simulazioni e studi di livello avanzato.
Sono necessarie competenze informatiche e conoscenze di livello scuola secondaria o universitario.
simulazioni Conteggio articoli: 8
Con Scratch si possono realizzare simulazioni di funzioamento di processi descrivibili con equazioni differenziali usando metodi di integrazione e derivazione numerica.
esperimenti Conteggio articoli: 8
progetti didattici Conteggio articoli: 5
Raccolta di progetti utilizzati nella didattica in percorsi come "programmo anch'io" del progetto Diderot di Dschola.
approfondimenti Conteggio articoli: 4
Progetti di studio delle funzioni di Scratch e delle sue caratteristiche