Karel

14.7.2011 16:40 | Přečteno: 2928× | poslední úprava: 14.7.2011 16:39

Možná znáte vizuální styl programování prostředí Scratch. Nyní se ho dočkal i legendární výukový programovací jazyk Karel.

Karel je pro výuku programování velmi dobře navržený jazyk. Na první pohled vypadá sice velmi primitivně, ale krom základních návyků pro algoritmizaci na něm lze elegantně a jednoduše předvést i věci jako násobení binárních čísel, rekurzivní průchody stromy atd.

Karel si dobu své největší slávy odbyl v době osmibitů. Dnes již pominula doba, kdy se předpokládalo, že každý uživatel počítače by měl umět programovat. To ale neznamená, že by programy jako Karel ztratily svůj význam, schopnost algoritmického myšlení dalece přesahuje potřeby světa výpočetní techniky.

Prostředí pro výuku programování je dnes mnoho. Mezi ty nejlépe hodnocené patří bezesporu Scratch používající programování pomocí přesouvání příkazových bloků myší. Ten je napsán ve Smalltalku, ale pro jeho další verzi se, pokud vím, počítá s Flashem. Někde na půli cesty v tomto procesu vznikl proces DesignBlocksJS, což je prostředí podobné Scratchi, ale napsané v JavaScriptu.

Když jsem DesignBlocksJS viděl, řekl jsem si, že by stálo za to využít jeho kód i pro Karla, čímž by vznikla jeho snadno uchopitelná implementace, která vyžaduje minimální nutnost psát na klávesnici. Bohužel DesignBlocksJS není projekt zrovna dvakrát oplývající elegancí, takže pro implementaci Karla bylo nutné mu řádně promíchat střeva. Z této operace se Karlík ještě zcela nezotavil, takže obsahuje řadu chyb a jeho možnosti jsou dosti omezené. Nicméně pro základní hraní se již použít dá.

S Karlem si můžete pohrát zde: http://windmap.cz/playground/karel/index.html

Pokud chcete pomoci tento projekt vylepšit (minimálně na úrovň jiné JavaScriptové implementace Karla http://karel.oldium.net/), repozitář se zdrojovými kódy naleznete tady: https://github.com/pavel-krivanek/Karel

       

Obrázky

Komentáře

[maertien]

Neni lepsi k vyuce programovani pouzit nejaky realne pouzitelny jazyk?

[vulgární Nick]

Ano. :)

[skonciljsem]

:)

[JS]

Tezko rict. Ja zacinal na Karlovi (ve 3. tride na PMD bez vlastniho pocitace), a neprislo mi to az tak hrozne. Naucil me to podstatne - rozkladat problem na podproblemy, neboli, jeho terminologii, vytvaret nove prikazy.

Ale zpetne si myslim, ze takove Logo je (pro deti) lepsi. Hezky to kresli a je to blizke elegantnim jazykum jako Lisp a Smalltalk. I kdyz ta metafora s robotem je asi poetictejsi.

[maertien]

Take jsme s tim na krouzku (tusim, ze take 3 trida) delali. Pamatuji si, ze mne to strasne nudilo. Spravne obrovske nadseni jsem chytil, kdyz jsme presli na basic, to bylo neco Strasne se mi libilo, ze si mohu udelat vlastni program, ktery muze spustit nekdo jiny na jinem pocitaci.

[Bedňa]

Basic a PP01 chytili aj mňa, páč Asembler a rozsvietenie jedného bodu na monitore bolo zložitejšie ako v Basicu vypísať celý text. Syntax GOTO 20 tie dnešné sú na tom ďaleko lepšie, ale namiesto {} používať END tak to mi moc nereže, je pravda že Gambas používam na rýchle overenie funkčnosti, prípadne si zbuchnem klikátko za dve minúty, ale tá syntax mi vadí. Je to kurevsky rýchle RAD IDE a rovnako aj jazyk, nejaký čas nad tým rozmýšlam prepísať to do C like syntaxe, určite by sa to chytilo.

[Pavel Křivánek]

To hodně závisí na schopnostech vyučovaného. U někoho prakticky nemá cenu se Karlem zdržovat, pro druhého to je ideální začátek. Znám případy lidí, u kterých byl začátek s reálně použitelným jazykem značně kontraproduktivní.

[Kvakor]

Ona je tu výuka a "výuka", je velký rozdíl, jestli se někdo hodlá učit programovat jen tak pro zábavu (abych paradoval jednu opravdu tupou reklamu, "na takové to domácí programování") a když se někdo hodlá naučit programovat a pak opravdu pracovat jako programátor. Ne že by nebylo možné stát se profesionálem i po kurzu prvního typu, ale můžou se při tom získát špatné návyky, kterých se pak obtížně zbavuje (viz známý Dijkstrův citát o mentálních poškozeních z výuky BASICu).

A zatímco u prvního typu stačí jen základy algoritmizace (a dotyční ani nemusí vědět, co to vlastně algoritmizace je), pro druhý typ je třeba mnohem více teorie a často tato teorie znamená rozdíl mezi progranmy elegantnímy a obludnými. Celé je to navíc kompolikované tím, že na programování musí být určitý druh talentu*, protože jsou lidé, kteří se nikdy pořádně programovat nenaučí, ani kdyby se jim do hlavy nacpala celá technická knihovna.

Na druhou stranu, "hračkoidní" jazyky typu Karel mohou pomoci v dětech objevit zájem a/nebo talent pro programování, zatímco seriózní výuka "skutečného jazyka" by je nejspíš vyděsila a znechutila jim programování stejně, jako je to daří u ostatních přírodních věd. Otázkou je, jestli ti opravdu nadšeni a/nebo talentovaní nebudou touto výukou poškozeni tak, jako to tvrdí výše zmíněný Dijkstra.

Jsme tedy vrženi mezi Scyllu a Charybdu, buď budeme mít mladé programátory v počtu větším než malém, ale s "nepěknými návyky", kterých se mohou, ale nemusí zbavit, nebo budeme mít jen ty, kteří se setkají s výukou (a tím myslím skutečnou výuku, ne to, co se páchá na některých středních školách) v pozdějším věku nebo ty, kteří k tomu víceméně dojdou sami. To je ale dnes kupodivu o dost těžší než dříve, protože v dnešních herních konzolách se moc vrtat nelze a Windows jsou ve srovnání s osmibity a starým DOSem obludně složité. Když k tomu připočítáme Internet, kde lze strávit celé roky a přitom jediné, co je na jeho použití třeba vědět, se dá naučit za půl hodiny, tak může být přirozená zvídavost velmi rychle pohlcena neustávajícím proudem ... řekněme čehokoliv. A také nesmíme zapomítnat, jakou pověst mají mezi běžnou populací programátoři ...

Takže, teď babo raď. Osobně si myslím, že u dětech na základních školách to asi smysl má, protože dětská mysl je plastická a dokáže se zotavit i z velkých mentálních poškození, navíc toto riziko je vyváženo tím, že budou k programování budou přivedeni i ti, kteří by se k němu nikdy sami od sebe nedostali. Oproti tomu nutit používat podobný jazyk kohokoliv, kdo už opustil základní školu, je jistě a nepochybně podobná hrůznost, jako by bylo nutit stejně staré teenagery chodit na nočníček, spát po obědě a hrát si s plyšovými hračkami

*Osvěčilo se mi srovnání s malířstvím: vymalovat dobře kuchyň dokáže po zaškolení většina (tedy s vyjímkou nešiků a jinak postižených), ale namalovat strop Sixtinská kaple dokáží jen ti s opravdovým talentem.

[Bluebear]

Když k tomu připočítáme Internet, kde lze strávit celé roky a přitom jediné, co je na jeho použití třeba vědět, se dá naučit za půl hodiny

Muhehe. Zkus vypustit do džungle, kterou je dnešní internet, člověka, který má za sebou půlhodinový kurs; troufám, že nebude trvat ani den, než zešílí a/nebo si zaviruje stroj k nepoznání, a/nebo přijde o všechny peníze.

často tato teorie znamená rozdíl mezi progranmy elegantnímy a obludnými

To je pravda, ale IMO ještě důležitější je vysvětlit lidem hned na začátku, že:

1) existují elegantní programy a hrůzy, přičemž elegantní programy se vyskytují v učebnicích a jen tam, zatímco reálně používaný software jsou výhradně hrůzy

2) hrůza, která funguje, je mnohem lepší než elegantní program, který ještě není napsaný a pravděpodobně nikdy nebude

Tato dvě prostá pravidla mě naučil moudrý šéfprogramátor v mé první práci a ušetřilo mi to dost šoků a přehnaných očekávání.

[depka]

nevim teda jak pro zacatecniky, ale pro me jako programatora bylo peklo udelat zapocetove ukoly v karlovi, funkce nemaji zadne navratove hodnoty, zadne parametry...

[JS]

Ja myslel, ze se navratove hodnoty vraci v tech znackach..

[JS]

Tak jsem na toho Karla koukal a uprimne jsem nepochopil, jak tam definovat novou funkci. Zacnu s "new function" kostickou, ale co pak? Jak ji dam nazev a pridam do toolboxu?

[Pavel Křivánek]

Blok nové funkce se přetáhne na plochu, chvíli se drží tlačítko na jménu (tohle chování je přizpůsobené pro dotykové displaye), objeví se žádost o vložení nového jména funkce a ta se pak přidá do palety.

[JS]

Aha, tak dik. A kdyz se te funkce chci zase zbavit?

[Pavel Křivánek]

TODO

[dolik.rce]

Uncaught noStart               runtime.js:284

Tak si asi nepohraju (Chromium 14.0.814.0)

[Pavel Křivánek]

máte tam jeden béžový blok se spouštěcí šipkou (první na paletě)? To je startovací bod do programu.

[dolik.rce]

Aha, právě tahle šipka generuje tu neodchycenou vyjímku, pokud není zadaný právě jeden start blok, už o chápu :)

Každopádně mi toho na stránce oproti screenshotu dost chybí - pod klíčovými slovy (if, while, step,...) se nevykreslují "bloky" a "bludiště" v pravo se taky nechce objevit. Viz screenshot.

PS: Nevykat ;)

[Pavel Křivánek]

ehh, vůbec tam nefunguje vykreslování do canvasu. Protože jsem to dělal na Chrome 13, tak mě celkem překvapuje, že na čtrnáctce se to chová takhle Díky za report.

[MaFy]

Me to na ctrnactce bezi v pohode...

[Bluebear]

IMO Karel je hnus (taky jsem s ním začínal ve 3. třídě na PMDčkách a z duše jsem to nenáviděl). Nejsložitější úloha je projít předem neznámým bludištěm (parodie na backtracking s rekurzí), eventuélně vysbírat značky. Dál není kam jít. Žádný rozklad na subrutiny nebo jakékoli programovací techniky se na tom naučit nedají, protože prostě není na čem.

I když musím uznat, že z teoretického hlediska je Karel, za předpokladu nekonečného bludiště, turingovsky kompletní. To ovšem Brainfuck taky.

[SPM]

Pokud je motivace dostatečná, tak i to prolézání neznámého bludiště je celkem sranda :) Ale pravda - tohle byla jenom párdenní akce :)

[Pavel Křivánek]

Já se s ním setkal poprvé ve škole na IQéčkách a protože jsem měl již zkušenosti s Basicem, díval jsem se na něj s despektem. Ale zkuste třeba zakázat použití while a hned máte cestu, jak dostat studentům pod kůži rekurzi (kterou třeba Basic na Spectru, pokud se dobře pamatuji, neměl). V rozumné míře a s dobře zvolenými úlohami je Karel skutečně prospěšný výukový prostředek.

[Bluebear]

Ale zkuste třeba zakázat použití while a hned máte cestu, jak dostat studentům pod kůži rekurzi

To je bohužel prokletí mysli, která byla nakažena bacilem učitelství. Říkám tomu nevědomý učitelský sadismus:

Necháme studenta řešit úlohu s tím, že zakážeme použití nástrojů, které by ji umožnily udělat rozumně, nebo dáme k dispozici jen nástroje naprosto perverzní, a hodnotíme, kdo si v takto pokřiveném světě dokáže poradit.

(Právě KAREL je přímo esence této filozofie.)

Netvrdím, že tohle není taky potřeba, v assembleru na mikrokontrolérech se taková schopnost hodí, ale měl by to být speciální předmět, něco jako "kurz přežití v turingovské poušti". Rozhodně ne základní programování, protože tím se student naučí jen dvě věci: a) nenávidět učitele, b) že programování je fakt strašná pruda.

Btw, kdo potřebuje while, když máme goto? Na co goto, když máme longjmp? Sekvencí takových otázek bych poměrně snadno uvedl učitele do stavu, kdy každému ve třídě, kromě jeho samotného, by bylo jasné, jak nesmyslné je jeho uvažování.

[Pavel Křivánek]

Já nejsem učitel, ale mohu uvést jeden příklad z vlastní zkušenosti. Dostal se mi do spárů jeden nešťastník, kterého jeden rok na střední škole (zaměřené na programování) učili Pascal. Jeho výsledky byly dost mizerné, tak jsem byl požádán, jestli bych mu nepomohl.

Velmi rychle jsme zjistil, že jeho problémy pramení především z minimální schopnosti algoritmizace. Mimochodem, prý na tom je značná část jeho ročníku podobně. Věřil bych tomu, jeden známý, co učí na FIT VUTBR, mi jednou říkal, že se setkal se studenty, co mu nejsou schopni popsalt algoritmicky ani uvaření čaje.

Takže co s ním teď? Pokračovat nějak s Pascalem nemělo cenu, protože v dalším ročníku měli stejně pokračovat Céčkem. A jak chcete v čemkoliv programovat, když nejste schopni ani svými slovy nějak popsat, jak budete třeba řetězec s větou rozdělovat na jednotlivá slova?

Takže jsem sáhnul po Karlovi, který měl mimochodem úspěch a můj svěřenec litoval, že ve škole nezačínali radši s ním. Projeli jsme základní klasické úlohy, vysvětlil jsem mu rekurzi a příležitostně dal za úkol převést nějaký jeho vytvořený úkol na rekurzivní variantu a vůbec všechno možné od bludišť až po násobení binárních čísel (docela hezká úloha, mimochodem).

Potom jsem s ním plynule přešel na obdobu Karla, kdy se robot ovládá pomocí takového jednoduchého assembleru, kdy měl ten program na papíře přeložit do strojového kódu a ten pak ručně interpretovat - protože o tom, jak počítač vlastně funguje, neměl samozřejmě ani potuchy.

Minimálně v tomto případě nebyl Karel perverzní mučící nástroj, ale zřejmě nejvhodnější prostředek k rozvoji algoritmického myšlení.

[JS]

až po násobení binárních čísel (docela hezká úloha, mimochodem)

Jak jste to delali? Ja bych asi ty cisla zapsal jedno vodorovne a druhe svisle, nakopiroval to prvni cislo posunute pod sebe, pak vymazal ty radky ktere odpovidaji nulovym bitum, a pak uz jen pricital radky k sobe dokud bych nedostal vysledek. Nebo mi unika metoda, jak se nachodit jeste mene?

[Pavel Křivánek]

V zadání jsem to formuloval tak, že ta číslo jsou v horních dvou řádcích. Takže u jednoho se dělal posun doleva, u druhého doprava a podle nejpravějšího bitu se provádělo sčítání s mezivýsledkem.

[JS]

Příloha:

• karel-tam-a-zpet-zpet.png (233331 bytů)

Neni uz kam dal jit?

[Bluebear]

Není. Tohle je furt to samé procházení bludištěm, jestli to dobře čtu, pravidlo levé ruky. Na pendrek.

Ale samozřejmě, jak jsem uznal, Karel je turingovsky kompletní - jako ostatní turingovské dehtové jámy, tedy "všechno je možné, ale cokoli užitečného je nesmírně těžké".

A abych přilil trochu oleje do ohně: podle mého názoru Karel vytváří v začátečnících špatné návyky srovnatelné s BASICem, protože naprostá absence datových struktur znemožňuje pochopit, že programování je o zpracování dat, což vyžaduje vhodnou volbu datového modelu a z ní pak vyplývá volba algoritmů a jejich implementace.

[okbob]

Prave, ze naopak - cokoliv v Karlu musi pripominat "kod rizeny daty". Prostor v kterem se Karel pohybuje je tou datovou strukturou, ktera ti chybi.

Myslim si, ze nazory, ktere tu prezentujes jsou jeden extrem. Kdyby jsme stejny pristup meli v Postgresu, tak by po 15 letech byl kod funkcni sr***** a nikoliv platforma pro vyvoj. Dobry programator se pozna i v tom, ze dokaze myslet i mimo ramec jednoho programovaciho jazyka.

Ono hodne zalezi jak a v kolik letech clovek zacne s programovanim - a jak mu to mysli - tim nemyslim nic urazliveho - potkal jsem dost programatoru - tak jako i v jinych oborech, kteri jsou dost vyrazne "asymetricti" - takovi lide se uci dost odlisne od vetsinove populace, maji jinou motivaci - a reseni problemu v Karlu je nemuze motivovat - vyhodnejsi pro ne muze byt assambler a rovnou rizeni hw. Ale pro deti muze byt problem zacit programovat rovnou "neco uzitecneho".

[JS]

To ctes spatne. Prochazeni bludiste pravidlem leve ruky jsou jen prvni 2 funkce. Zbytek je prochazeni podle jiz nalezene cesty.

Ale mas pravdu, je to Turing Tarpit. Nicmene nemuzu souhlasit se zdejsimi nazory, ze je to uplne spatne (stejne jako BASIC). Decka IMHO nemaji takovou uroven abstrakce, aby hned zacaly uvazovat v datovych strukturach (alespon tedy ja o nich nezacal uvazovat do VS, ale na SS me programovani moc nezajimalo, takze to mam trochu posunute). Takze to IMHO ani moc nevadi. I kdyz na druhou stranu, jak uz jsem rikal, zacinat necim jako "The Land of Lisp" taky nemusi byt od veci.

[Pavel Křivánek]

Tož jsem tam radši přidal bludiště, na které pravidlo levé ani pravé ruky nefunguje.

[JS]

Skoda ze se to neda nekam ulozit a zase nahrat, vylepsil bych svuj algoritmus aby prosel i to.

[Pavel Křivánek]

hmm, TODO, nicméně je to otázka stejně jen přepsání "find home", tak tu můžeš ukázat jen to, pokud se ti chce

[mirefek]

Příloha:

• karel.png (269408 bytů)

moje verze

[JS]

Jo, to je lepsi.

[JS]

Me by se libil paralelni Karel. Byl by tam prikaz "Clone" ktery vytvori noveho robota a spusti na nem nejaky program.

[Václav HFechs Švirga]

Něco takového umí Baltie4 (sgp.cz), ale je to win only a placené.

[Aminux]

A co třeba Petr? Mě příde propracovanější.

[mirefek]

Je to pekne, to ukladani tomu vazne chybi, pripadne pak jeste moznost vyrobeni vlastniho bludiste. Za pomalost asi muze JS, ze (bylo by pekne, kdyby se nektere funkce provadely bleskove, jine treba pomalu)?

PS. umite vyresit muj level Lightbota?

[JS]

Ano (ale byla to celkem fuska). A diky za peknou hru.