Der zeitlose Klassiker für den spielerischen Einstieg in die Programmierung.
Robot Karol Online (karol.arrrg.de) ist eine Fortführung der gleichnamigen Programmierumgebung von Ulli Freiberger. Ziel ist die spielerische Einführung in die Algorithmik, insbesondere von Sequenz, Wiederholung mit fester Anzahl, bedingte Wiederholung und bedingte Anweisungen. Diese Themen finden sich in vielen Lehrplänen der Unterstufe.
Robot Karol stellt einen visuellen (blockbasierten) Editor zur Verfügung.
Zur Unterstützung der Modellierung kann das Programm zusätzlich als Struktogramm angezeigt werden.
Eine Bearbeitung im Text-Modus ist ebenfalls möglich. Es kann durchgehend zwischen Text und Blöcken gewechselt werden.
Programm können in Python geschrieben werden,
... oder auch in Java.
Als Web-Anwendung entfällt die Installation. Einfach auf den Link https://karol.arrrg.de/ klicken und schon kann losgearbeitet werden.
Robot Karol Online enthält eine Sammmlung interaktiver Aufgaben, die für die Übung und zum Selbstlernen geeignet sind. Die Aufgaben fangen mit einfachen Tutorials an und steigern sich bis zu komplexen Algorithmen mit verschachtelten Kontrollstrukturen.
Erhalte eine Übersicht über alle enthaltenen Aufgaben: https://karol.arrrg.de/#demo
Für einen maßgeschneiderten Unterricht können im Aufgaben-Editor eigene interaktive Aufgaben erstellt werden und über einen Link an die Klasse verteilt werden.
Schritt - Karol geht einen Schritt nach vorne.
Schritt(anzahl) - Karol geht anzahl Schritte nach vorne.
LinksDrehen - Karol dreht sich um 90° nach links (optional mit Anzahl).
RechtsDrehen - Karol dreht sich um 90° nach rechts (optional mit Anzahl).
Hinlegen - Karol legt vor sich einen Ziegel.
Hinlegen(anzahl) - Karol legt vor sich anzahl Ziegel.
Aufheben - Karol hebt einen Ziegel vor sich auf.
Aufheben(anzahl) - Karol hebt anzahl Ziegel vor sich auf.
MarkeSetzen - Karol setzt unter sich eine Marke.
MarkeLöschen - Karol löscht Marke unter sich.
Beenden - Karol beendet an dieser Stelle die Ausführung des Programms.
Wenn es im Block-Modus mehrere Teilprogramme gibt, dann wird nur das Programm des Hauptprogramm-Blocks ausgeführt. Alle anderen Blöcke sind inaktiv. Wird der Hauptprogramm-Block nicht verwenden und ist das Programm zusammenhängend, dann wird dieses Programm automatisch ausgeführt.
wiederhole {n} mal {Anweisungen} endewiederhole - Wiederholung mit fester Anzahl
wiederhole solange {Bedingung} {Anweisungen} endewiederhole - Wiederholung mit Bedingung
wiederhole immer {Anweisungen} endewiederhole - Wiederholung bis zum Programmabbruch
wenn {Bedingung} dann {Anweisungen} endewenn - Einseitig bedingte Anweisung
wenn {Bedingung} dann {Anweisungen A} sonst {Anweisungen B} endewenn - Zweiseitig bedingte Anweisung
IstWand / NichtIstWand - Karol testet, ob vor ihr eine Wand (oder ein Quader) ist oder nicht.
IstZiegel / NichtIstZiegel - Karol testet, ob vor ihr Ziegel liegen oder nicht.
IstMarke / NichtIstMarke - Karol testet, ob sie auf einer Marke steht oder nicht.
IstZiegel(anzahl) / NichtIstZiegel(anzahl) - Karol testet, ob vor ihr genau anzahl Ziegel liegen oder nicht.
IstNorden / NichtIstNorden / IstOsten / NichtIstOsten / IstSüden / NichtIstSüden / IstWesten / NichtIstWesten - Karol testet, ob sie in diese Richtung schaut oder nicht. (Norden = oben)
<name> - Führe eigene Anweisung aus
Anweisung <name> {...} endeAnweisung - Definiere eine eigene Anweisung
// Kommentar - Nutze Kommentare, um den Code zu gliedern und die Struktur zu erklären.
Im textbasierten Editor werden alle obigen Anweisungen und Kontrollstrukturen unterstützt, außerdem gibt es noch folgende Möglichkeiten:
- Die meisten Befehle erlauben eine objektorientiere Schreibweise der Form
karol.Schritt(4)oder ohne Parameter in der Formkarol.LinksDrehen(). - Die alte Syntax mit
*wiederhole,*wennund*Anweisungwird weiterhin unterstützt. - Außerdem können weiterhin Kommentare mit
{ Kommentar }geschrieben werden. Alternative Syntax für mehrzeilige Kommentare ist/* Kommentar */. - Zur Abgrenzung von Befehlen kann ein Semikolon verwendet werden:
Hinlegen; Schritt; LinksDrehen. Das Semikolon wird beim Parsen ignoriert.
In https://karol.arrrg.de/#U528 durchsucht Karol einen Graph aus Ziegeln nach dem Algorithmus von Dijkstra und markiert den kürzesten Pfad. Alle Datenstrukturen werden innerhalb des Felds visualisiert. Das Beispiel deckt viele algorithmische Elemente ab: Ziegel zählen, Knoten im Graph markieren, Zahlen addieren/subtrahieren, Zahlen vergleichen, Minimum finden, etc. - Für mich war es interessant auszuloten, inwiefern das theoretische Limit (Robot Karol ist turing-vollständig, jeder Algorithmus ist in der Theorie umsetzbar) auch praktisch umgesetzt werden kann. Bei Programme dieser Größe sind Kommentare und klare Methoden unverzichtbar, aber auch eine saubere Vorbereitung mit Stift und Papier und einem Kontrollflussdiagramm. Breakpoints und der Debugger sind überlebenswichtig bei der Fehlerbehebung.
In https://karol.arrrg.de/#78T8 nutzt Karol einen Algorithmus aus der dynamischen Programmierung, um die Levenshtein-Distanz zu berechnen. Die Matrix, über die die Berechnung ausgeführt wird, lässt sich anschaulich in der Welt von Karol darstellen.
Über die letzen Monate sind mir ein paar ähnliche Projekte begegnet:
- https://github.com/philer/karol: Textbasiert mit liebevoller 3D-Ansicht
- https://github.com/robotcoral: Textbasiert, 3D-Ansicht, schickes Design, Oberfläche sehr nah an Originalversion
- https://github.com/vanmeegen/react-three-karol: Block- und text-basiert, 3D-Ansicht
- https://github.com/andipaetzold/robotkarol.dev: ordentliche Umsetzung, nur text-basiert, keine manuelle Steuerung, viele Beispiele
- https://github.com/timjb/robot-karel: Mehr als 10 Jahre alt, Vorschau
Karol verwendet sie/ihr-Pronomen.
Hintergrundbild: Bild von rawpixel.com auf Freepik
Farbkleckse: Bild von starline auf Freepik
Snake-Icon: Snake icons created by apien - Flaticon
Kleeblatt: Bild von jemastock auf Freepik
Outfit: Bild von rawpixel.com auf Freepik
Installiere node.js und git. Um das Repo dann zum Laufen zu bringen, benötigt es folgende Schritte:
git clone https://github.com/Entkenntnis/robot-karol-online.git
cd robot-karol-online
npm install
npm run dev
Danach ist die lokale Version auf localhost:3000 verfügbar.