Google Colab – Programmieren im Unterricht ohne IDE

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Der Einstieg ins Programmieren kann für Anfänger:innen recht mühsam sein. Meistens muss nämlich als erstes eine Entwicklungsumgebung (IDE) installiert werden. Mit Google Colab fällt dieser Schritt komplett weg. Die Umgebung ist sehr einfach aufgebaut und funktioniert in einem Browser. In diesem Beitrag zeige ich wie Google Colab für den Einstieg in Python verwendet werden kann.

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Python ist als Programmiersprache sehr gut geeignet für Informatik-Anfänger:innen. Schon mit wenigen Zeilen lassen sich Programme schreiben, die für Schüler:innen, die noch nie mit einer textbasierten Programmiersprache gearbeitet haben, verständlich und nachvollziehbar sind. Im Unterschied zu vielen anderen Programmiersprachen ist die Syntax auf Anhieb verständlich und nicht überladen mit Programmiercode, der sich erst den fortgeschrittenen Programmierer:innen erschliesst.

Wäre da nicht der Umgang mit einer Entwicklungsumgebung. Das Installieren und Bedienen einer Entwicklungsumgebung kann eine Hürde darstellen, die für viele Noobies abschreckend wirkt. Wäre es nicht schön, wenn es eine Möglichkeit gäbe, direkt mit dem Programmieren zu beginnen? Diese Möglichkeit gibt es. Eine davon ist Google Colab. Alles, was nötig ist, um Google Colab zu nutzen, ist ein Google-Konto und ein Browser.

Entwickelt für KI-Anwendungen

Die Grundidee hinter Google Colab ist, Python-Code in einem Jupyter-Notebook-ähnlichen Umfeld direkt im Browser schreiben und ausführen zu können. Eine lokale Installation ist dazu nicht nötig. Es wird keine Pyhton-Installation und keine IDE benötigt.

Google Colab ist ein sehr mächtiges Tool, das eigentlich für KI-Anwendungen und Datenanalyse-Aufgaben entwickelt wurde. Bei der Ausführung von Code werden Rechner-Ressourcen in der Claud genutzt. Wer sehr aufwändige Berechnungen anstellen möchte, kann sogar auf die Rechenpower von Grafikkarten zurückgreifen, die Google zur Verfügung stellt.

Einführung in Python:

Dank der Notebook-Struktur von Google Colab Projekten kann die Lehrpersonen interaktive Notebooks erstellen, die Theorie und Praxis nahtlos integrieren. Diese Notebooks können Code-Beispiele, Aufgaben und Erklärungen enthalten. Die Schüler:innen können diese Notebooks bearbeiten, ergänzen und jederzeit den darin enthaltenen Code ausführen. Sie erhalten direkt ein Feedback, was den Lernprozess beschleunigen kann.

Text und Code wechseln sich in einem Notebook ab.

Wie funktioniert’s?

Bei einem Aufruf von https://colab.research.google.com/ erscheint ein Fenster, in dem man ein neues Notebook erstellen kann. Danach kann direkt mit dem Programmieren begonnen werden.

In der sehr übersichtlichen Programmier-Oberfläche gibt es eine Zeile für die Eingabe von Python-Code. Möchte man ihn ausführen, klickt man auf den Play-Button auf der linken Seite. Die Oberfläche ist derart einfach gestaltet, dass sie sich einem auf Anhieb erschliesst. Eine Einführung ist nicht nötig.

Einfacher kann der Einstieg ins Programmieren nicht sein.

Keine Grenzen nach oben

Aufgrund der Tatsache, dass Google Colab für die Forschung und KI-Anwendungen entwickelt worden ist, gibt es nach oben keine richtige Grenze. Die meisten Grafikbibliotheken sind bereits installiert, so dass bei der Einführung in Pyhton auch mit Grafiken gearbeitet werden kann. Das folgende Programm zeichnet beispielsweise ein zufällig eingefärbtes Quadrat:

from PIL import Image, ImageDraw
import random

# Größe der kleinen Quadrate
square_size = 150

# Erzeuge ein neues Bild
image = Image.new('RGB', (square_size, square_size))

# Erzeuge ein ImageDraw-Objekt
draw = ImageDraw.Draw(image)

# Erzeuge eine zufällige Farbe
color = (random.randint(0, 255), random.randint(0, 255), random.randint(0, 255))
        
# Zeichne das Quadrat
draw.rectangle([(0,0), (square_size,square_size)], fill=color)

# Zeige das Bild
image

Fazit

Mit Google Colab steht eine volle Entwicklungsumgebung zur Verfügung, die keine Installation von Python oder sonst eines Programms nötig macht. Aufgrund der Notebook-Struktur lassen sich sehr einfach übersichtliche Arbeitsblätter für die Einführung in Python erstellen. Die Schüler:innen können diese selbständig durcharbeiten, können allen Code direkt im Notebook ausführen, können Code ändern und prüfen, ob er läuft, und erhalten stets ein direktes Feedback.

Es stehen die meisten gängigen Bibliotheken bereits zur Verfügung, so dass auch das Programmieren mit Grafiken sehr einfach umzusetzen ist. Für Simulationen oder sonstige rechenintensive Programme stellt Google performante Hardware zur Verfügung, die für die Berechnungen genutzt werden kann. Die einzige Bedingung, dass Google Colab genutzt werden kann, ist ein Google Account. Die Benutzung selbst ist kostenlos. Insgesamt eine sehr gute Sache.

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