Programmeren en debuggen: eerste programma’s en volgorde

Met een commando kun je een robot vertellen wat hij moet doen. Eén commando geeft één instructie, zoals “ga vooruit”. Een lijst met commando’s voor een robot of computer is een programma.

Maak een plan en schrijf dan code

Een algoritme is een plan met stappen voor een taak. Denk aan tandenpoetsen. Je doet tandpasta op de borstel voordat je poetst. Elke stap heeft een plek in het plan.

Een programma is een plan dat is geschreven in commando’s die een computer begrijpt. Die commando’s heten code. Ze schrijven heet code schrijven of programmeren. Je robot begrijpt misschien “vooruit”, maar heeft geen commando dat “bezoek de deur” heet. Je moet die taak verdelen in commando’s die hij kent.

Zet de commando’s op volgorde

De volgorde van commando’s heet een volgorde. In deze programma’s volgt de robot het ene commando na het andere. Hij begint bij het eerste en werkt naar het laatste toe.

Stel je een robot voor die van je af kijkt. Vergelijk deze programma’s:

De commando’s zijn hetzelfde, maar door hun volgorde stopt de robot op een ander vak. Hij kan niet raden dat je de andere route bedoelde.

Soms blijft het resultaat hetzelfde als je iets verwisselt. Begin op een getallenlijn bij 0. Ga 3 vooruit en dan 2 vooruit: je stopt op 5. Begin weer bij 0. Ga 2 vooruit en dan 3 vooruit: je stopt ook op 5. Doorloop de bewegingen om een verwisseling te controleren.

Speel het robotspel

Leg commandokaarten op een rij. Eén persoon leest de kaarten. Een ander speelt de robot en volgt elke kaart precies. Gebruik “stap vooruit”, “draai naar links” en “draai naar rechts” op een vrij pad. Als de route het doel mist, kijk dan naar de kaarten. De persoon die de robot speelt, mag geen betere route raden.

Mensen schrijven programma’s voor tabletspelletjes, wasmachines, magnetrons en verkeerslichten. De commando’s laten verschillende dingen gebeuren, maar hun volgorde doet er nog steeds toe.

Een vloerrobot volgt commando’s die je met zijn knoppen invoert. Op een mat die voor die robot is gemaakt, gaat hij met één beweging één vak verder. Kies eerst een startvak en de richting waarin zijn voorkant wijst.

Weet wat elke knop doet

Gebruik turn right, forward om het vak rechts van de robot te bereiken.

Links en rechts zijn vanuit de robot gezien. Als hij naar je toe kijkt, is zijn rechts aan jouw linkerkant. Ga achter hem staan of draai je eigen lichaam dezelfde kant op. Nu is jouw rechts hetzelfde als dat van de robot.

Tel de bewegingen naar de kaas

De kaas ligt 2 vakken vooruit en dan 1 vak naar rechts. Volg dat pad met een vinger. Tel elk nieuw vak waar je naartoe gaat. Tel het startvak niet als een beweging.

1. forward: ga naar het eerste vak vooruit.
2. forward: ga naar het tweede vak vooruit.
3. turn right: blijf op dat vak en kijk naar rechts.
4. forward: ga naar de kaas.

Het hele programma is forward, forward, turn right, forward.

Schrijf pijlen voordat je op knoppen drukt

Je kunt pijlen gebruiken om de commando’s op te schrijven:

• ↑ betekent vooruit.
• ↓ betekent achteruit.
• ↰ betekent draai naar links.
• ↱ betekent draai naar rechts.

Het kaasprogramma is ↑ ↑ ↱ ↑. De pijl vooruit betekent “volg de voorkant van de robot”. Na een draai betekent hij niet “ga naar de bovenkant van het papier”.

Maak je klaar om het programma uit te voeren

Bij veel vloerrobots blijven knopdrukken in het geheugen staan. Nieuwe knopdrukken komen achter de oude commando’s. Druk bij deze robots op Wissen voordat je een nieuw programma invoert. Druk daarna de commandoknoppen in de volgorde in die je hebt opgeschreven.

Zet de robot op Start, met zijn voorkant in de bedachte richting. Druk op GO om het hele programma uit te voeren. Als de robot het doel mist, controleer dan zijn startvak en kijkrichting én de commando’s.

Een sprite is een personage of voorwerp dat je op een scherm kunt besturen. Het kan een kat, een auto of een bal zijn. Selecteer de sprite die je wilt programmeren en sleep daarna blokken naar zijn codegebied.

Klik de blokken aan elkaar

Blokken die aan elkaar vastzitten, vormen een volgorde. Sommige apps lezen van links naar rechts. Andere lezen van boven naar beneden. Volg de richting die jouw app gebruikt. Een los blok wordt niet met het verbonden programma uitgevoerd.

Zet een startblok zoals “wanneer op de groene vlag wordt geklikt” vooraan. Als je op de groene vlag drukt, starten de blokken die eraan vastzitten. Elke sprite heeft zijn eigen code, dus controleer of je het juiste personage hebt geselecteerd.

Kies wat er gebeurt

Bewegingsblokken laten je sprite bewegen of draaien. Veel blokken hebben een getal dat je kunt veranderen. In een app die roostervakken telt, laat “beweeg 3 naar rechts” de sprite drie vakken bewegen. Hij bereikt dezelfde plek als met drie blokken “beweeg 1 naar rechts”.

Lees de commandowoorden zorgvuldig. Een schermcommando zoals “beweeg naar rechts” kan de sprite naar de rechterkant van het scherm laten bewegen, ongeacht zijn kijkrichting. Het commando vooruit van een vloerrobot volgt zijn voorkant.

Uiterlijkblokken kunnen woorden tonen, de grootte veranderen of de sprite laten verdwijnen of verschijnen. Geluidsblokken spelen geluiden af. Ze horen ook in de volgorde thuis.

Help de kat een bal te bereiken

De bal ligt 4 roostervakken rechts van de kat. Je wilt dat de kat de bal bereikt voordat ze praat.

1. Begin met “wanneer op de groene vlag wordt geklikt”.
2. Klik “beweeg 4 naar rechts” eraan vast.
3. Klik “zeg Gevonden!” eraan vast.

Druk op de vlag. De kat beweegt eerst en zegt dan “Gevonden!”. Als je de laatste twee blokken verwisselt, praat ze voordat ze beweegt.

Speel noten op volgorde

De volgorde van geluiden verandert een melodie. “Do, re, mi, do” is het begin van “Vader Jacob”. “Mi, re, do, do” heeft een andere volgorde. In apps met beide geluidskeuzes wacht “speel geluid tot het klaar is” tot een geluid is afgelopen. Bij “start geluid” begint het volgende blok meteen, zodat geluiden tegelijk kunnen klinken.

Begin elke test op dezelfde manier

Zet een blok “ga naar de beginplek” of een positieblok direct na het startblok. Het zet de sprite terug op zijn startplek. Een positieblok zet alleen zijn plek terug. Als je programma zijn kijkrichting, grootte of zichtbaarheid verandert, voeg dan ook blokken toe om die terug te zetten. Een verborgen sprite heeft “verschijn” nodig; alleen teruggaan naar de beginplek maakt hem niet zichtbaar.

Voorspel wat een programma doet voordat je het uitvoert. Een voorspelling vertelt wat je denkt dat er gaat gebeuren. Je kunt dat uitzoeken door de code stap voor stap te doorlopen: volg steeds één commando.

Geef je pionnetje een voorkant

Zet een pionnetje op het startvak. Teken er een kleine pijl op om de voorkant aan te geven. Wijs het eerste commando aan en voer het uit. Wijs daarna het volgende commando aan.

Houd twee dingen bij: het vak en de kijkrichting. Door vooruit of achteruit verandert het vak. Door een draai verandert de kijkrichting. Houd het pionnetje op hetzelfde vak terwijl het draait.

Volg een route met twee draaien

Begin met je voorkant naar de bovenkant van de mat. Doorloop dit programma:

forward, forward, turn left, forward, turn left, forward

1. De eerste keer vooruit brengt je één vak voor Start.
2. De volgende keer vooruit brengt je twee vakken voor Start.
3. Draai op dat vak naar links. Je voorkant wijst nu naar links.
4. Ga één vak naar links.
5. Draai nog eens naar links. Je voorkant wijst nu naar beneden.
6. Ga één vak naar beneden.

Je eindigt één vak voor Start en één vak naar links. Je kijkt naar de onderkant van de mat. Tel de bewegingen na elke draai in de nieuwe kijkrichting.

Laat een spoor achter op papier

Schrijf bij een langer programma na elk commando een korte aantekening. Voor de eerste drie stappen hierboven kun je “1 vooruit”, “2 vooruit” en “2 vooruit, kijkt naar links” opschrijven. De laatste aantekening vertelt je het eindvak en de kijkrichting.

Een draai is een stap in je lijst, maar geen stap over de mat. Als je tijdens een draai naar een nieuw vak gaat, komen alle latere bewegingen bij het doorlopen op de verkeerde plek terecht.

Doorloop ook een programma voor een sprite

Lees “wanneer op de groene vlag wordt geklikt”, “beweeg 2 naar rechts”, “beweeg 1 omhoog”, “zeg Hoi!”. De vlag start de code. De sprite beweegt twee roostervakken naar rechts en dan één omhoog. Pas daarna zegt hij “Hoi!”.

Voer het programma nu uit en bekijk elke actie. Als het resultaat anders is dan je voorspelling, lees de commando’s dan opnieuw. Misschien heb je een beweging verkeerd doorlopen of moet de code worden verbeterd. Zoek de stap waar jouw uitwerking en de uitvoering voor het eerst verschillen.

Een voorspelling is sterker als je kunt vertellen waarom je dat denkt. Logisch redeneren betekent dat je gebruikt wat je over elk commando weet om uit te zoeken wat er gebeurt. Je kunt bijvoorbeeld zeggen: “Hij bereikt de bloem, omdat hij met drie bewegingen vooruit de drie vakken aflegt.”

Vergelijk twee routes

Begin met een robot die vooruit kijkt. Een ster ligt één vak vooruit en twee vakken naar rechts. Doorloop elk programma vanaf dezelfde start.

• Programma A: forward, turn right, forward, forward.
• Programma B: turn right, forward, forward, forward.

Programma A gaat één vak vooruit en dan twee naar rechts. Het bereikt de ster. Programma B draait voordat het beweegt. Het gaat drie vakken naar rechts over de startrij en mist de ster dus.

Er is nog een route naar de ster: turn right, forward, forward, turn left, forward. Die gaat eerst naar rechts en dan vooruit. Zowel die route als programma A bereikt het doel. De paden verschillen en ook de kijkrichting aan het einde is anders.

Denk na over één verandering

Als “3 vooruit” verandert in “2 vooruit”, eindigt die beweging één vak eerder. Het volgende commando begint vanaf de nieuwe plek. Doorloop de rest om te zien waar het hele programma eindigt.

Als je een draai naar links verandert in een draai naar rechts, verandert op dat punt de kijkrichting. Latere bewegingen vooruit volgen die nieuwe richting. Verander in je tekening niet alleen de draai terwijl je het latere pad hetzelfde laat.

Herken commando’s die elkaar opheffen

Na een draai naar rechts gevolgd door een draai naar links wijst de voorkant weer dezelfde kant op. Beide draaien gebeuren op hetzelfde vak. Daarom eindigt forward, turn right, turn left, forward op dezelfde plek als forward, forward, met dezelfde kijkrichting.

Gebruik een misser als aanwijzing

Een robot stopt vóór een bloem. Controleer eerst zijn startvak en kijkrichting. Doorloop daarna de code. Op een recht pad vanaf de juiste start kan een ontbrekende beweging vooruit de misser verklaren. Ook een verkeerde draai of een verkeerd getal kan ervoor zorgen dat hij het doel mist. Kijk naar de werkelijke stappen voordat je kiest wat je gaat verbeteren.

Als een voorspelling niet klopte, vraag jezelf dan af: “Welke stap verraste me?” Voer dat commando uit. De betekenis ervan helpt je uit te leggen wat er gebeurde.

Een programmeerfout is een fout in de code waardoor het programma niet doet wat je wilde. Debuggen betekent dat je programmeerfouten opspoort en verhelpt. Zelfs ervaren programmeurs moeten dat doen.

Kijk naar het soort fout

Deze aanwijzingen helpen je kiezen wat je gaat onderzoeken. Vergelijk ze met je doel en je route.

Vergelijk de code met de taak

De kaas ligt twee vakken vooruit en één vak naar rechts. De robot begint met zijn voorkant vooruit. Het programma is forward, turn right, forward, forward. Hij gaat maar één vak vooruit voordat hij draait en daarna twee naar rechts. Alle vier de nodige commando’s staan erin. De volgorde is verkeerd. Gebruik forward, forward, turn right, forward.

Voor een bloem drie vakken recht vooruit zijn drie bewegingen vooruit nodig. In een lijst met twee keer vooruit ontbreekt een commando. Een lijst met vier keer vooruit heeft een overbodig commando en gaat voorbij de bloem.

Een draai naar links op de plek waar een draai naar rechts nodig is, is een verkeerd commando. Met “beweeg 5 naar rechts” gaat een sprite voorbij een bal die vier vakken naar rechts ligt. Het getal moet 4 zijn.

Luister naar een programmeerfout bij geluid

In sommige apps begint “start geluid” een geluid en gaat het programma meteen verder. Twee van deze blokken kunnen geluiden starten die tegelijk klinken. Als je wilt dat het ene geluid is afgelopen voordat het volgende begint, gebruik dan blokken “speel geluid tot het klaar is”. Door het verkeerde soort geluidsblok kunnen de geluiden in je melodie door elkaar klinken.

Controleer meer dan de code

De robot begint misschien op het verkeerde vak of kijkt de verkeerde kant op. Bij een robot die commando’s bewaart, kan een oude lijst zijn blijven staan omdat niemand op Wissen heeft gedrukt. Controleer dit voordat je een goede route verandert.

Een programma kan een programmeerfout hebben, ook als het tot het einde wordt uitgevoerd. Kijk wat het doet en vergelijk dat met je doel. Een lijst afmaken is niet hetzelfde als het doel bereiken of geluiden op volgorde afspelen.

Een programmeerfout vinden is makkelijker als je weet wat je verwachtte. Vertel wat het doel was en wat het resultaat was: “Ik wilde dat de robot op de bal kwam. Hij stopte aan de andere kant.”

Kijk waar de route voor het eerst verandert

Begin met je voorkant vooruit. De bal ligt één vak vooruit en twee naar links. Je code zegt forward, turn right, forward, forward.

De eerste keer vooruit past bij je plan. Bij het tweede commando kijkt de robot naar rechts. Volgens je plan moet hij naar links kijken. Dit is de eerste verkeerde stap, ook al heeft hij het vak nog niet verlaten. De draai naar rechts is de programmeerfout.

Latere bewegingen kunnen hun commando’s goed volgen, maar toch vanuit de verkeerde kijkrichting beginnen. Begin bij het eerste verschil, zodat je niet elk later vak apart probeert te verbeteren.

Voer de code langzaam stap voor stap uit

Wijs steeds één commando aan. Voer het uit met een pionnetje en vergelijk het daarna met de getekende route. Houd de pijlkaarten naast de mat, zodat je ze samen kunt controleren.

Stop als een commando verschilt van het plan. Vlak daarvoor kan ook een nodig commando ontbreken. Als je plan een draai nodig heeft maar het volgende commando vooruit is, controleer dan of de draai ontbreekt.

Maak een snel programma makkelijker te volgen

Een sprite kan zo snel bewegen dat je alleen zijn laatste plek ziet. Zet een blok “wacht” tussen de acties om de uitvoering te vertragen. Nu kun je zien of hij te vroeg sprak of te ver bewoog.

Je kunt ook alleen de eerste paar commando’s testen. Begin bij de geplande start en voer dat deel uit. Als je daarmee het juiste vak en de juiste kijkrichting bereikt, zoek dan verderop in de code. Als je een langer deel test, begin je weer vanaf dezelfde start.

Bespreek de blokken

Vertel een ander wat elk blok doet. Je kunt het zelfs aan een knuffel vertellen: “Eerst gaat hij vooruit. Daarna draait hij naar rechts.” Als je de naam van de draai uitspreekt, hoor je misschien dat het naar links moet zijn. De ander kan de route controleren terwijl jij de code aanwijst.

Als er niets start, controleer dan de beginvoorwaarden. Zit er een startblok vast? Staan de blokken bij de juiste sprite? Controleer bij een vloerrobot Start, de kijkrichting en het gewiste geheugen voordat je een verkeerde beweging zoekt.

Als je de programmeerfout hebt gevonden, verander je het deel dat fout is. Laat de delen staan die hun taak al goed uitvoeren. Je kunt bijvoorbeeld commando’s verwisselen, er één toevoegen of weghalen, of een commando of getal veranderen.

Verbeter de draai

De bal ligt één vak vooruit en twee naar links. De robot begint met zijn voorkant vooruit. Je hebt de verkeerde draai gevonden in forward, turn right, forward, forward.

Verander alleen turn right in turn left. Je nieuwe programma is forward, turn left, forward, forward. De eerste beweging brengt de robot nog steeds één vak vooruit. Door de nieuwe draai kijkt hij naar links. De laatste twee bewegingen brengen hem bij de bal.

Als je de eerste beweging vooruit zou veranderen, zou dat de verkeerde draai niet verhelpen. Laat je verandering passen bij de aanwijzing die je hebt gevonden.

Test één verandering tegelijk

Maak één verandering en test daarna. Als je tegelijk de draai verandert en een beweging vooruit weghaalt, verandert het resultaat op twee manieren. Je weet dan niet welke verandering hielp.

Zorg bij de test voor dezelfde beginvoorwaarden:

1. Zet de robot terug op Start.
2. Zet hem met zijn voorkant in de geplande richting.
3. Wis opgeslagen commando’s en voer het verbeterde programma in.
4. Druk op GO en bekijk de hele route.

Zet bij een sprite de startplek en de veranderde kijkrichting, grootte of zichtbaarheid terug. Druk daarna op de groene vlag.

Controleer de hele taak

Door een verbetering kan de robot misschien verder komen en een andere programmeerfout laten zien. Hij kan de juiste draai maken, maar toch te vroeg stoppen. Controleer alle stappen, ook de laatste beweging, woorden en geluiden. Blijf programmeerfouten zoeken en verhelpen totdat het hele programma aan je doel voldoet.

Als je verandering niet hielp, maak die dan ongedaan en doorloop het programma opnieuw. Zoek het eerste verschil tussen het plan en de uitvoering. Je hoeft niet elke keer een helemaal nieuw programma te beginnen.

Je kunt zeggen: “Ik heb het nog niet opgelost.” Een test vertelt je waar je daarna naar kunt kijken. Als je de volgende programmeerfout ziet, maak je nog een kleine verandering en probeer je het opnieuw.

Kies wat je programma moet doen. Vertel het doel in gewone woorden, zoals “De auto rijdt naar de garage en toetert.” Bepaal waar hij begint en waar hij moet eindigen.

Teken of vertel het plan

Volg een route met je vinger of teken die op een rooster. Teken voor een verhaal de acties als plaatjes in een strip. Vertel wat er eerst, daarna en als laatste gebeurt.

Dit plan is je algoritme. Je kunt het veranderen voordat je tijd besteedt aan blokken vastklikken of knoppen indrukken.

Verdeel een grote stap in kleine commando’s

Een vloerrobot heeft geen knop die “bezoek de garage” heet. Kijk naar de route en gebruik commando’s die hij kent.

De garage is twee vakken vooruit en één vak naar links. De robot begint met zijn voorkant vooruit. Je plan zegt: “Ga twee vakken vooruit, draai naar de garage en ga dan één vak vooruit.”

Bouw de code stap voor stap:

1. Voor twee vakken vooruit heb je forward, forward nodig.
2. Om naar de garage te kijken heb je turn left nodig.
3. Voor het laatste vak heb je forward nodig.

Schrijf ↑ ↑ ↰ ↑ op en doorloop het om te controleren. De draai is op het tweede vak vooruit, vóór de laatste beweging.

Bedenk het verhaal van een sprite

Een kat komt binnenlopen, zegt “Hallo!” en springt dan. In een roosterapp kun je na het startblok en de blokken die de beginstand terugzetten “beweeg 3 naar rechts”, “zeg Hallo!” en dan “spring” gebruiken. Het praten hoort tussen het lopen en springen, omdat dat het verhaal is dat je hebt bedacht.

Selecteer het personage voordat je het blokken geeft. Elke sprite heeft zijn eigen code. Zorg dat één personage werkt voordat je het deel van een ander personage bouwt.

Controleer zowel het plan als de code

Leg de code naast het getekende pad of de plaatjes van het verhaal. Heeft elke geplande stap commando’s? Staan ze op de juiste plek?

Als de code het plan volgt maar toch het doel mist, controleer dan ook het plan. Misschien heb je de route verkeerd geteld. Als het plan klopt en een blok anders is, verbeter dan het blok.

Meer dan één programma kan een doel bereiken. Een korter programma is vaak makkelijker te lezen, maar moet nog steeds elk deel van de taak uitvoeren. Controleer de route en het einde voordat je ervoor kiest.

Testen betekent dat je je programma uitvoert om te controleren of het doet wat je wilde. Je kunt al testen voordat het hele programma klaar is. Een programmeerfout is makkelijker te vinden in een paar nieuwe blokken dan in een lange lijst die nog niet is getest.

Voeg één klein deel toe

Bouw de eerste paar commando’s. Voorspel wat ze doen, voer ze uit en controleer het resultaat. Verhelp eventuele programmeerfouten voordat je het volgende deel toevoegt.

Zorg bij een auto die een garage moet bereiken en moet toeteren eerst dat de route werkt. Controleer op welk vak de auto stopt. Voeg daarna de toeter toe en controleer of die na de route klinkt. Elk nieuw deel heeft een duidelijke taak die je kunt testen.

Laat je doel de test bepalen

Let op elk deel van het doel. Een robot kan het juiste vak bereiken maar de verkeerde kant op kijken. Een sprite kan zijn plek bereiken maar de verkeerde woorden zeggen. Kijk en luister naar de hele uitvoering.

Vraag een vriend of vriendin om ook te testen. Vertel het doel en laat de ander vertellen wat die zag. Vriendelijke feedback noemt iets wat werkt en iets wat verbeterd moet worden: “De auto bereikt de garage. De toeter moet na de beweging klinken.”

Maak code makkelijker te lezen

Zoek naar commando’s die elkaar opheffen. Een draai naar rechts met meteen daarna een draai naar links laat de robot op hetzelfde vak staan, met dezelfde kijkrichting. Als je doel alleen die route en dat einde nodig heeft, kun je beide draaien weghalen.

In een roosterapp die getallen in bewegingsblokken toestaat, kunnen vier blokken “beweeg 1 naar rechts” één blok “beweeg 4 naar rechts” worden. De sprite bereikt dezelfde plek. Controleer of je doel geen aparte acties tussen die bewegingen nodig heeft.

Test na het overzichtelijk maken opnieuw vanaf het begin. Een kortere lijst is alleen nuttig als die de taak nog steeds uitvoert.

Vertel wat je hebt geleerd

Laat een ander elk deel van je code zien en vertel wat het doet. Vertel over één programmeerfout die je hebt verholpen. Je kunt zeggen: “Ik telde Start als een beweging. Nu tel ik alleen de vakken waar de robot naartoe gaat.”

Gebruik die les bij je volgende programma. Als links en rechts lastig waren, controleer die dan van achter de robot voordat je zijn draaien invoert. Als een blok los zat, controleer dan tijdens het bouwen of de blokken vastzitten.