Introdução à Programação com Scratch

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1 Introdução à programação com Scratch Índice Introdução...1 Scratch...3 Introdução...3 Utilização...5 Entrada e Saída...5 Saída...5 Entrada...6 Decisão...9 Laços...11 Referências...14 Introdução Diversos cursos de nível superior tem a necessidade da utilização de programação de computadores e, para tanto, do ensino de uma linguagem de programação. O impacto inicial sofrido pelo aluno ao se deparar com a estrutura e sintaxe de linguagens de programação maduras é, sempre, atordoante. Algumas linguagens voltadas exclusivamente para o ensino, como Pascal, tentam minimizar essa choque utilizando se de uma sintaxe textual, próxima à língua escrita. Porém Pascal tem pouca aplicabilidade frente aos equipamentos modernos é pouco útil. Útil mesmo é C, uma linguagem poderosa desenvolvida por e para especialistas em programação. Uma linguagem que possui sintaxe críptica, comandos com efeitos colaterais e nenhuma proteção para o código do programador. Some se a ela a novidade do conceito de programação e fica fácil entender a dificuldade enfrentada pelos alunos. Há propostas para minimizar essas dificuldades. Uma delas é a apresentação dos princípios básicos da programação dados, decisões, laços por meio de ferramentas lúdicas, de resultados visualmente imediatos, que representem de modo mais concreto as abstrações comuns da programação de computadores. A ferramenta utilizada aqui é Scratch [1], desenvolvido pelo Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), para ensinar alunos a partir de oito anos a desenvolver o pensamento criativo, raciocínio lógico, solução de problemas e trabalho em equipe [2]. 1

2 Programação pode parecer um conceito avançado, difícil ou complicado, mas isso não é verdade. A verdade é que aplicamos os princípios da programação assim que começamos a aprender assim que começamos a entender o conceito de sequencia, de procedimento. Quando alguém diz que uma caneta custa R$ 3,00 e você precisa comprar 4 canetas, você entende que cada uma custa R$ 3,00 e essa compra vai se repetir 4 vezes, ou seja, imaginar que eu vou comprar 4 vezes uma caneta de R$ 3,00: 4 x R$ 3,00 = 4 x 3 = 12 = R$ 12,00. Um outro modo seria através de um processo sequencial, interativo, no qual eu vou comprando canetas até ter 4: Procedimento passo a passo para a compra de 4 canetas: 1ª caneta: R$ 0,00 + R$ 3,00 = R$ 3,00 Comprei todas [4] canetas? Não [1ª], continue 2ª caneta: R$ 3,00 + R$ 3,00 = R$ 6,00 Comprei todas [4] canetas? Não [2ª], continue 3ª caneta: R$ 6,00 + R$ 3,00 = R$ 9,00 Comprei todas [4] canetas? Não [3ª], continue 4ª caneta: R$ 9,00 + R$ 3,00 = R$ 12,00 Comprei todas [4] canetas? Sim [4ª], pare. Atualização de quanto foi gasto Quanto custa cada caneta a mais Quanto foi gasto até aqui Há, portanto, diversos modos válidos diferentes para se descobrir quanto você vai gastar. Em programação também é assim, você pode ter diferentes algoritmos, procedimentos, diferentes para chegar ao resultado correto. Mesmo que seja algo simples, ocorreu a execução da computação de um resultado. Você tinha alguns dados (custo de uma caneta: R$ 3,00 quantidade de canetas desejadas: 4), um objetivo (descobrir quanto vai custar ao todo) e um proce dimento (somando os preços de caneta a caneta até a última). No fundo, isso é computação! Vamos ver como é possível, utilizando um programa como ferramenta, ensinar um computador a fazer tarefas para nós. 2

3 Scratch Batizado a partir da técnica de composição de música de disc jockeys, na qual são combinados pedaços de música scratching, Scratch permite compor programas a partir da manipulação de diversos elementos de programação ou de multimídia. Isso significa que é possível juntar peças e montar um programa. O desenho do personagem que representa o programa é um gato laranjado chamado Scratchy cuja uma representação pode ser vista na Figura 1. Figura 1: personagem do Scratch Introdução O programa Scratch pode ser obtido de sua página na Internet scratch.mit.edu e está disponível para GNU/Linux, Windows e MacOS. Podemos ver como ele se parece na Figura 2. O programa Scratch deixa disponível uma área de trabalho composta de diversas divisões, cada uma responsável por uma tarefa cada uma responsável por disponibilizar um conjunto de ferramentas para se trabalhar com o Scratch. Figura 2: Interface do Scratch 3

4 As áreas da interface apresentam cada uma das partes específicas de interação com o Scratch. Podem ser vistas na Figura 3 e são: palheta de tipos de comandos: cada palheta selecionada (Movimento, Controle, Aparência, Sensores etc) exibe na área blocos de comando os comandos disponíveis para aquela tipo blocos de comando: dependendo do tipo de comando selecionado na palheta de tipo de comando, são exibidos os blocos de comandos referentes. Por exemplo, tendo sido selecionado o grupo, os blocos,,, etc ficam disponíveis se for selecionado, os blocos,, etc. Repare que os blocos tem as mesmas cores que as palhetas área de programação: área para onde são trazidos arrastados com o mouse os blocos de comando. Nessa divisão são movidos, arranjados, separados e compostos os blocos de comando, de modo que descrevam os passos a serem seguidos palco ou tela: o palco é o lugar onde as operações são exibidas, onde podemos ver os resultados dos comandos Há outras áreas e palhetas de operação do Scratch, mas apenas estas já são suficientes para operar o programa. Figura 3: Áreas da interface do Scratch 4

5 Utilização O programa Scratch é bastante amigável e intuitivo. Basta utilizar alguns princípios básicos e isso já é suficiente para se construir programas. Esses princípios são: um programa é montado no Scratch ao se arrastar um bloco da área de blocos de comando e soltar na área de programação para retirar o bloco, basta arrastá lo de volta todo programa deve iniciar por um bloco de controle, que é o lugar, na área de programação, pelo qual se inicia a execução do programa ele é ativado quando o usuário clica na bandeira verde no topo direito do palco o botão vermelho serve para parar a execução do programa. Entrada e Saída Os termos entrada e saída referem se aos modos de se fazer informações entrarem no computador (teclado, câmera, microfone, sensores etc) ou saírem do computador (tela, impressora, auto falantes etc). O modo mais simples de entrada é o teclado, pelo qual o usuário pessoa que usa o computador fornece alguma informação que o computador aprende e passa a usar. Assim, quando falarmos em entrada, pode se pensar logo no teclado. Do mesmo modo, a saída mais comum é a tela, na qual pedimos para que o computador escreva algo. Então podemos já pensar na tela quando falamos em saída de dados do computador. Saída O modo comum das linguagens de programação de computadores de comandar uma saída é atraves de um comando de imprimir ou escrever. Como o Scratch trabalha com personagens ou traje, que é como ele chama as imagens o comando para saída de informações é o (ele já coloca o Olá! pra você, mas você pode clicar no Olá! e substituir por qualquer texto que você queira). Isso vai fazer com que ele coloque um balão no gato Scratchy dizendo o que você pediu. 5

6 Prática! clique na palheta de clique e arraste para a área de programação clique na palheta de clique e arraste para a área de programação, encaixando o no bloco (você reparou que os blocos tem pinos para encaixar uns nos outros?) clique na bandeira verde de (canto superior direito do palco). Exercício 1 Comece com uma área de programação limpa e faça com que o Scratchy diga olá para você usando o seu nome, ou seja, Olá, João, por exemplo. Para limpar a área basta clicar nos blocos e os arrastar de volta para a área de blocos. Não esqueça de clicar na bandeira verde para ele começar! Entrada A entrada de dados ocorre toda vez que o programa para e pergunta uma informação para o usuário, uma informação que ele vai usar para trabalhar e que depende da resposta do usuário. Dados como o seu nome, altura ou data de hoje, variam de pessoa para pessoa ou mesmo de um momento para o outro. Por isso o programa precisa perguntar: ele não sabe! As linguagens de programação permitem escolher o nome do lugar onde você vai guardar a resposta. Esse lugar é um espaço na memória do computador onde a informação vai ser guardada e esse espaço e a informação que ele guarda vão ser chamados por um nome. É isso mesmo, o lugar tem um nome e esse conceito é chamado de variável. Assim, pode se perguntar a idade do usuário e pedir para o computador guardar a resposta em um lugar chamado idade_do_usuario. Vamos supor que o usuário entrou o valor 16 para sua idade. O computador então, como lhe foi pedido, guardou esse número no lugar chamado idade_do_usuario e agora pode usar esse dado para realizar operações. Uma operação possível seria dizer se o usuário é adulto ou não, baseado no número que ele informou como sua idade, o número que ficou guardado dentro de idade_do_usuario. O programa em uma possível linguagem de programação seria algo como: se (idade_do_usuario > 17) então diga você é um adulto senão diga você ainda não é um adulto Repare que não se sabe o que o computador vai dizer vai depender da idade que o usuário disser pra ele e ele guardar dentro de idade_do_usuario. 6

7 O Scratch também tem variáveis, mas para receber uma resposta a uma pergunta ele tem uma variável pronta chamada, bem... resposta. Prática! clique na palheta de clique e arraste para a área de programação clique na palheta de clique e arraste para a área de programação, encai xando o no bloco clique na palheta de clique e arraste para a área de programação, encaixando o no bloco Clique no Olá! e altere o texto para Agora sei seu nome. Você se chama clique e arraste encaixando o embaixo de Precisamos agora usar o valor da resposta que foi dada para a pergunta do qual o seu nome?. Esse valor está dentro da variável resposta: clique na palheta de clique, arraste e solte. É para ficar assim: clique na bandeira verde de encaixando o na caixa onde está escrito Olá! do para rodar o programa! Exercício 2 Comece com uma área de programação limpa e faça com que o Scratchy pergunte sua idade e depois diga você tem, depois sua idade e depois anos. Para limpar a área de programação você pode clicar no menu em Arquivo e depois Novo. É comum ao construir um programa precisar de mais de uma informação, ou seja, guardar mais que um dado em mais que uma variável. Porém o Scratch só lê uma resposta. Então é necessário salvar o valor do dado entrado em resposta em alguma outra variável para usá lo depois. 7

8 Por exemplo, no caso das canetas, seria possível construir um programa bastante genérico, que calcula quanto vai custar a compra de canetas se você disser quantas canetas vai comprar e quanto custa cada caneta. Seria necessário dizer para o Scratch que você vai precisar de outros dois lugares para guardar informação, outras duas variáveis: quantidade e preço. Prática! Vamos fazer o Scratch calcular o custo de comprar 4 canetas a R$ 3,00 cada: Para criar uma variável, clique no botão da palheta de tipos de comandos e depois em. Agora digite quantidade e tecle enter (ou clique no botão de ok ) Você vai reparar que apareceram diversos blocos úteis para você usar com a variável quantidade, assim como um botão para você trabalhar do mesmo modo que usou o botão. Repare que aparecem caixas para ticar já ticadas do lado do botão. Elas servem para escolher se você quer que a variável apareça no palco ou não. Se você deixar ticada verá no palco o nome da variável e o seu conteúdo naquele momento normalmente zero, pois não foi posto nenhum valor lá ainda. Isso também pode ser feito através dos blocos e em um programa agora faça o mesmo para criar a variável custo Precisamos agora mudar o valor que está em arraste para 4. e clique no zero escreva 4 faça o mesmo com custo, escrevendo 3 para representar os R$ 3,00 Sabemos que o custo total é a multiplicação de por e que multipli cação é uma operação matemática. Precisamos então incluir a operação de multiplicação: clique em e arraste o operador que multiplica dois elementos e o largue em qualquer lugar na área de programação. Ele não é um bloco de comando, por isso não tem os encaixes de comando. A operação de multiplicação normalmente é representada por um asterisco nas linguagens de programação, assim, 3 x 4 = 3 * 4. arraste e preencha os espaços de obtendo com as variáveis agora peça para o Scratchy dizer isso: encaixe um Olá! a operação obtendo e, coloque no lugar do e execute para ver o resultado! 8

9 Exercício 3 Você já sabe como fazer o Scratch perguntar informações, assim como criar, usar, alterar e apresentar variáveis. Comece com uma área de programação limpa e faça com que o Scratchy pergunte o preço de cada caneta, a quantidade de canetas e diga quanto vai ficar ao todo. Está começando a ficar interessante! Decisão O processamento de um cálculo ou o cálculo de um resultado nem sempre podem ser feitos diretamente. Às vezes é necessário tomar algumas decisões em função dos próprios valores que estão disponíveis para serem usados. Por exemplo, não faz muito sentido, no Exercício 3, o usuário digitar um número negativo para o preço da caneta. Seria interessante que ele pudesse avisar que o cálculo não foi feito pois algum valor não era adequado. Em programação isso é conhecido como decisão. A decisão normalmente toma a forma: se (condição) então faça_uma_coisa senão faça_outra_coisa Na decisão, a condição é uma expressão que só pode retornar verdadeiro ou falso, ou seja, a condição só retorna se algo é verdade ou não. Por exemplo, poderíamos perguntar se o preço é positivo, ou seja, preço > 0. Isso é uma condição lógica (verdadeiro/falso) válida, pois, dependendo do valor que está em preço, preço > 0 só pode ser verdadeiro ou falso. 9

10 Prática! a decisão aparece no Scratch como ou (quando não é necessário dizer o que fazer senão a condição for verdadeira) Por exemplo: a solução do Exercício 3 seria algo como: vamos alterar o programa para que ele só diga o resultado se o preço for maior que zero, ou seja, se preço > 0: A condição é também um operador, assim como a soma (+), a subtração ( ), divisão (/) ou a multiplicação (*). Só que é o que chamamos de um operador lógico, pois o resultado do cálculo é sempre ou verdadeiro ou falso. Assim, preço > 0 ou é verdadeiro ou falso. O operador de maior ( > ) é, no Scratch, o. arrastando e completando, ou os componentes da decisão, podemos dizer: para falar do erro. Exercício 4 Faça a mesma proteção para o caso da quantidade ser negativa. Exercício 5 Crie uma nova variável total preço * quantidade e substitua no programa do exercício 4 as ocorrências de por. Há também disponíveis funções para serem utilizadas nos operadores. Se é necessário calcular a raiz quadrada de uma variável x ( x ), por exemplo, pode se usar. As operações tanto aritméticas quanto lógicas podem ser combinadas se se deseja representar uma fórmula como 2*(x+3*y)/5 pode se, respeitando a ordem das operações indicada pelos parênteses, ir combinando os operadores até obter 10

11 . Repare que o encaixe das operações diz a ordem em que elas vão ocorrer: primeiro o, depois o e assim por diante. O mesmo princípio vale também para as operações lógicas. Vamos considerar que, no exemplo das canetas, fosse desejado expressar que só é válido o cálculo se o preço for maior que zero e a quantidade for maior ou igual a zero, ou seja: (preço > 0) e (quantidade 0) Podemos ir combinando expressões lógicas e aritméticas até obter algo como. Repare o tipo de encaixe: hexagonais lógicos: em buracos hexagonais só encaixam operadores :, : Encaixes arredondados são para números, variáveis ou operadores aritméticos: :, :. Encaixes quadrados recebem qualquer tipo de peça: :. : Exercício 6 Faça um programa que pergunta por dois valores que são duas notas de provas: nota1 e nota2. O programa então faz o Scratchy dizer a média das provas, se os valores fornecidos para nota1 e nota2 forem válidos, ou seja, maiores ou iguais a zero e menores ou iguais a dez senão deve dizer alguma nota é inválida. No caso das notas serem válidas, se a média for maior ou igual a seis, ele deve dizer Aprovado, senão dizer Reprovado. Observação: a decisão permite encaixar diversos comandos tanto no então como no senão, inclusive encaixar outras decisões! Laços Embora a decisão permita fazer uma operação ou outra dependendo de uma condição, algumas vezes é necessário que se continue repetindo uma operação até que uma condição seja verdadeira. Por exemplo, talvez fosse interessante não só identificar que um valor errado foi fornecido mas sim continuar a pedir o mesmo valor até que ele seja válido. Ou seja, repita perguntar o preço até que ele seja positivo. Tais operações que fazer o programa ficar executando em ciclos ou presos em um laço são chamados laços. Utilizaremos no Scratch apenas os laços e. Há outros tipos de laços, mas esses já são suficientes para fazer qualquer coisa que se queira. Repare que no canto do bloco há uma seta para cima, indicando que ele volta a fazer o que foi definido. 11

12 O outro tipo de laço apenas define que algo vai ser repetido uma certa quantidade conhecida de vezes. Como, por exemplo, quando alguém precisa tirar as rodas de um carro sabe se que são 4, então o programa ficaria parecido com o que está descrito na Figura 4. Figura 4: Laço "Repita" Novamente, repare no encaixe: espera o encaixe de uma operação lógica (, por exemplo). espera o encaixe de uma operação aritmética, um número ou uma variável (, por exemplo). Prática! vamos considerar que se deseja que se repita a entrada do preço da caneta até que ele seja positivo, ou seja: Porém para se verificar condições do preço, é necessário já o ter obtido antes: Agora, não importa quantas vezes o usuário digite um valor inadequado para o preço, o Scratch sempre volta a perguntar até o preço ser válido (preço > 0)! Exercício 7 Faça um programa que pergunta pela idade do usuário, validando a idade entrada, ou seja, perguntando até que a idade seja válida. Uma idade é válida se é maior que zero e menor que 200. O programa então diz qual é a categoria do usuário, segundo a seguinte classificação: se a idade for menor do que 12 anos, é criança entre 13 e 18 (inclusive), é adolescente entre 18 e 60 (inclusive), é adulto. Idade acima de 60 anos é considerado idoso. 12

13 Prática! Agora vamos considerar que desejamos descobrir quanto vão custar as quatro canetas acrescentando uma a uma e verificando o preço, até o total de 4 canetas, assim como fizemos no processo sequencial da página 2. agora o custo é reajustado conforme vão sendo consideradas caneta a caneta assim vamos precisar de uma variável o momento que guarde quanto já foi gasto até como sabemos que o processo de comprar uma caneta (por vez) vai se repetir 4 vezes, o laço que repete um número conhecido de vezes é o mais indicado: a cada passo, o custo passa a ser acrescido do custo de mais uma caneta. Pode se considerar que o novo custo é o custo anterior mais o preço de uma caneta a mais, ou mude o custo para quanto vale o custo (até agora) mais R$ 3,00 : e então pedir para que o Scratchy diga o quanto já foi gasto até o momento: é sempre bom dizer que o custo, no começo, é zero, ou seja, antes de se considerar qualquer caneta comprada, não foi gasto nada. Para isso deve se fazer: juntando tudo temos: Exercício 8 Faça um programa que pergunta pela idade do usuário, validando a idade entrada, ou seja, perguntando até que a idade seja válida. Uma idade é válida se é maior que zero e menor que 200. O programa então diz qual é a categoria do usuário, segundo a seguinte classificação: se a idade for menor do que 12 anos, é criança entre 13 e 18 (inclusive), é adolescente entre 18 e 60 (inclusive), é adulto. Idade acima de 60 anos é considerado idoso. 13

14 Referências [1] scratch.mit.edu. [2] the LEAD Project, Super Scratch Programming Adventure!, No Starch Press,