Projekt wykonania zadania informatycznego specyfikacja zadania

Transkrypt

1 Projekt wykonania zadania informatycznego specyfikacja zadania I Metryczka prowadzenia lekcji na której będzie wykonywane zadanie: 1 Imię i nazwisko prowadzącego zajęcia: Małgorzata Korczowska 2 Data: r 3 Placówka kształcenia: Publiczne Gimnazjum nr 7 im Generała Władysława Andersa w Opolu 4 Grupa dydaktyczna: klasa I a 5 Nazwa przedmiotu: Matematyka 6 Miejsce realizacji zajęć: Klasa matematyczna wyposaŝona w kalkulatory ClassPad 300 II Umiejscowienie zajęć jako jednostki metodycznej 1 Zagadnienie (blok, moduł programowy): Znajdowanie największego wspólnego dzielnika dwóch liczb naturalnych 2 Realizowana jednostka programowa: Znajdowanie największego wspólnego dzielnika dwóch liczb naturalnych za pomocą kalkulatora ClassPad Opanowanie jakich treści programowych potrzebne jest do poprowadzenia zajęć? Uczeń wie co to są liczby pierwsze, potrafi rozłoŝyć daną liczbę na czynniki pierwsze Uczeń potrafi wypisać dzielniki danych liczb 4 Temat prowadzonych zajęć: Największy wspólny dzielnik dwóch liczb naturalnych 5 Jakie treści programowe realizowane są na zajęciach i jakie minimum programowe wymagane od ucznia (kursanta) do opanowania? Uczeń potrafi z pomocą nauczyciela napisać program obliczający największy wspólny dzielnik dwóch liczb naturalnych oraz samodzielnie potrafi za pomocą tego programu obliczyć największy wspólny dzielnik dwóch liczb naturalnych 6 Planowane osiągnięcia ucznia: Uczeń potrafi obliczyć największy wspólny dzielnik dwóch liczb naturalnych za pomocą kalkulatora ClassPad Czas przewidziany na realizację zadania: 1 godzina lekcyjna (45 minut) 1

2 III Treść zadania: Napisz program obliczający największy wspólny dzielnik dwóch liczb naturalnych IV Specyfikacja zadania 1 Specyfikacja potrzeby - określenie stanu niepoŝądanego i poŝądanego, wyróŝnienie parametrów zadania: stałych, zmiennych, charakterystyk technologii informacyjnej Opierając się na zdobytej wcześniej wiedzy, w trakcie tworzenia kodu źródłowego, uczeń dla danych dwóch liczb naturalnych wczytuje kolejno wszystkie ich dzielniki (najpierw dla pierwszej, a później dla drugiej) Jest to sytuacja niepoŝądana poniewaŝ moŝe być to bardzo czasochłonne Szukany rozwiązania, które usunie niepoŝądana sytuację 2 Specyfikacja algorytmu - wyróŝnienie danych i wyników, faktów i ustaleń Mozolny i Ŝmudny zapis Zmniejsza on czytelność kodu Local A, A1, A2, A3, B, B1, B2, B3 Print Program oblicza NWD(A, B) Input A, Podaj liczbę A: Input A1, Podaj liczbę A1: Input A2, Podaj liczbę A2: Input A3, Podaj liczbę A3: Input A4, Podaj liczbę A4: Input B, Podaj liczbę B: Input B1, Podaj liczbę B1: 2

3 Input B2, Podaj liczbę B2: Input B3, Podaj liczbę B3: Input B4, Podaj liczbę B4: 3 Specyfikacja problemu - etap przygotowawczy do sformułowania problemu, wymagający ustalenia warunków jakie spełniają dane i wyniki, lub fakty i ustalenia Zadbać o wygląd kodu źródłowego budowa blokowa co zwiększy jego czytelność Wpisać komunikaty o konieczności wpisania w danym momencie odpowiedniej danej oraz o wypisywaniu na ekran wyniku ułatwi to pracę z programem Korzystać ze wszystkich znanych sposobów na uproszczenie zapisu programu 4 Specyfikacja środka informatycznego - określenie: algorytmu, jego kompilacji (wykonania) przez procesor, procesora (środka technologii informacyjnej), monitorowania wyników działania procesora, monitora (środka monitorującego), implementacji (oczekiwanej realizacji algorytmu), a następnie sprawdzenie zgodności kompilacji i monitorowania z implementacją 3

4 Algorytm Uczniowie dysponują kalkulatorami ClassPad 300 (język Basic) Uczeń kontroluje poprawność wpisywanych danych oraz odczytuje otrzymane wyniki kompilacji na ekranie kalkulatora Monitorem jest ekran kalkulatora, na którym przedstawione są wyniki kompilacji W efekcie końcowym uczeń otrzymuje, wydrukowany na ekranie kalkulatora największy wspólny dzielnik danych dwóch liczb naturalnych 5 Specyfikacja reprezentacji zadania: - wybór oraz opisanie, czy zobrazowanie procedur realizowanych przy wykonywaniu zadania jest to przygotowanie do reprezentacji ikonicznej zadania, 4

5 Przedstawienie graficzne lub opisowe, wyobraŝenie (obraz) wykonania zadania w taki sposób, aby moŝna było napisać kod źródłowy tworzonego programu na kalkulatorze ClassPad 300, w postaci bloku tekstu, o strukturze samodzielnie tworzonej przez indywidualnych uczniów - określenie problemu informatycznego, polegającego na tym, Ŝe reprezentacja ikoniczna jest niewystarczająca do wykonania danego zadania (lub danego zadania cząstkowego), W trakcie tworzenia obrazu wykonania zadania polegającego na określeniu kodu źródłowego, uczeń napotyka trudności związane z występowaniem duŝej ilości zmiennych oraz koniecznością sczytania danych Czynność ta jest Ŝmudna i pracochłonna Dodatkowo stwarza duŝo moŝliwości popełniania błędów składniowych ZauwaŜamy, Ŝe postawiony problem jest tu zgodny z potrzebą (dydaktyczną) - wybór, w celu rozwiązania problemu informatycznego, odpowiedniej metody programowania (strukturalnego, logicznego, obiektowego, wizualnego, komponentowego), rozumianego jako informatyczna realizacja charakterystyk technologii informacyjnej słuŝących wykonaniu zadania jest to przygotowanie do reprezentacji symbolicznej zadania, Kod źródłowy programu zbudowany jest z szeregu liter tworzących róŝne słowa, w tym słowa kluczowe oraz znaków, tj,:,, >, -,, (), które w języku BASIC mają bardzo duŝe znaczenie Na ekranie pojawiają się więc litery, znaki oraz cyfry, które stanowią zarówno dane, jaki i będą wynikiem działania programu 5

6 - określenie reguł wiąŝących warunki spełniane przez stałe i zmienne zadania z operacjami lub relacjami, co odpowiada decyzjom podejmowanym przy wykonywaniu zadania, W trakcie rozwiązywania problemu, uczeń będzie stosował reguły dotyczące programowania w języku Basic, min: Preambuła Deklaracja zmiennych Rozpoczęcie i zakończenie programu Sczytywanie danych Reguły dotyczące zapisywania wyraŝeń arytmetycznych Wypisywanie danych na ekran Uczeń zastosuje równieŝ regułę matematyczną dotyczącą znajdowania największego wspólnego dzielnika dwóch liczb naturalnych - zaprojektowania wykonania zadania przy uŝyciu odpowiedniego środka informatycznego z uwzględnieniem powyŝszych punktów (opracowanie tabeli decyzyjnej, symulacja, zaprojektowanie interfejsu) jest to przygotowanie do reprezentacji enaktywnej, Powiązanie sprawdzania warunków z wykonaniem operacji: w trakcie wykonywania zadania, uczeń wpisuje odpowiednie znaki z klawiatury, takŝe za pomocą specjalnej kombinacji klawiszy kompiluje on kod źródłowy i sprawdza poprawność jego działania; kompilacji moŝna równieŝ dokonać za pomocą myszki (klikanie i przesuwanie) Reprezentację enaktywną moŝna takŝe otrzymać budując stosowną tablicę decyzyjną lub pisząc makro symulujące realizację zadania 6

7 - sprawdzenie czy sformułowanie problemu informatycznego i reguły są zgodne z określeniem pojęć wykorzystywanych podczas wykonania danego zadania W trakcie wykonywania zadania uczeń poznaje pojęcie: PROCEDURA Local, Print, Input, ExpToStr, StrJoin, PrintNatural 6 Specyfikacja systemu ekspertowego zadania - określenie głównego celu (dydaktycznego, informatycznego) wykonania zadania jakim jest aktywne uczestniczenie wykonawcy zadania w systemie ekspertowym poprzez współtworzenie i wykorzystywanie dla danego zadania i zadań cząstkowych: - informatycznej bazy wiedzy wiąŝącej jednostki wiedzy w schematy, wzory, wzorce, analogie i inne struktury wiedzy, zgodnie z charakterystykami technologii informacyjnej wykorzystywanej podczas wykonywania zadania: co naleŝy wiedzieć (dziedzina, konkretne tematy programowe, składniki wiedzy, np pojęcia, definicje, twierdzenia, składniki języków programowania, procedury programistyczne, itp Uczeń juŝ wie: Jak oblicza się największy wspólny dzielnik dwóch liczb naturalnych Co to jest kalkulator ClassPad 300 Jak wygląda budowa kodu źródłowego Jak deklarować zmienne, wczytywać dane Jak wypisywać dane na ekran Jak budować podstawowe wyraŝenia arytmetyczne Jak kompilować program Ma podstawową umiejętność obsługi edytora tekstu 7

8 Uczeń nauczy się: Jak obliczać największy wspólny dzielnik szybszą i ciekawszą metodą Jak stworzyć schemat blokowy tej metody Jak tę metodę zastosować do napisania programu - reprezentacji wiedzy naleŝącej do bazy wiedzy, zgodnie ze specyfikacją reprezentacji zadania, krótki opis tego jak 1) począwszy od stworzenia obrazu rozwiązania zadania za pomocą rysunku, diagramu, opisu słownego, czy schematu blokowego, 2) przechodzi się do problemu uściślenia tego obrazu za pomocą środków programistycznych (co moŝe stanowić trudność w uściśleniu obrazu rozwiązania zadania), 3) jak wyraŝa się sposób rozwiązania zadania w wybranym języku programowania (np Pascal) lub programie uŝytkowym (np edytor, arkusz kalkulacyjny), 4) jakiego typu reguły (procedury programistyczne lub obsługi programów) prowadzą do reprezentacji enaktywnej (korzystania z wykonania zadania), 5) jak korzysta się z wykonania zadania, 6) jakie pojęcia kształtuje wykonanie zadania Uczeń reprezentuje posiadaną wcześniej wiedzę tworząc kod źródłowy w sposób Ŝmudny i pracochłonny Początkowo posiada tylko obraz wykonania zadania i moŝe go opisać krokowo lub graficznie (reprezentacja ikoniczna) Po zapoznaniu się z nowym materiałem będzie on umiał napisać program bardziej zwięzły i czytelny (reprezentacja symboliczna), nie wykonując szeregu zbędnych informacji Pozna takŝe jak ten program działa (reprezentacja enaktywna) 8

9 - sieci semantycznej, wiąŝącej w ramach reprezentacji wiedzy, za pomocą reguł, pojęcia, stosowane podczas rozwiązywania problemu informatycznego, zgodnie z bazą wiedzy: jakie pojęcia reprezentują dane w zadaniu i za pomocą jakich reguł mogą być przetwarzane, z wykorzystaniem jakich operacji, np dane liczbowe są gdzieś zapamiętywane (rejestry, adresy, przypisanie wartości zmiennym, przypisanie zawartości jednej zmiennej drugiej zmiennej) a następnie wykonywana jest operacja dodania liczby 2 do tych danych i zapamiętanie otrzymanego wyniku, Wprowadzając nowy temat nauczyciel stosuje pojęcia: Zmienne, dane Wartość, konkatenacja Wczytywanie wypisywanie danych Odejmowanie zmiennych Przypisywanie wartości zmiennym, drukowanie - operacji, tworzących, na podstawie sieci semantycznej, sieć operacji wykonywanych w ramach stosowanej dla celów realizacji danego zadania technologii informacyjnej, 9

10 - ramy zadania, wydzielającej w sieci operacji drogi prowadzące do wyników i ustaleń: czy istnieją jakieś alternatywne drogi (sposoby) wykonania zadania, W ramach rozwiązania tego zadania, uczeń powinien posłuŝyć się jak najprostszym i najkrótszym algorytmem Stosować odpowiednie procedury, które pozwolą ominąć problem (wczytywanie wszystkich dzielników danych dwóch liczb naturalnych) Uczeń odkryje korzyści płynące z uŝywania tych procedur - realizacji zadania, wybierającej w ramie zadania najlepsze drogi wykonania zadania: uzasadnienie dlaczego wybrano taka a nie inna drogę wykonania zadania Poprawnie napisany program ma postać: Local A, B, C, D, A1, T, T1, T2, T3, Print Program oblicza NWD(A, B) Input A, Podaj liczbę A: Input B, Podaj liczbę A1: ExpToStr A, C ExpToStr B, D StrJoin NWD (, C, T1 StrJoin T1,,, T2 StrJoin T2, D, T3 StrJoin T3, ) =, T Lbl A1 If A B Then If A>B Then A-B A 10

11 GoTo A1 Else B-A B GoTo A1 IfEnd Else PrintNatural A, T IfEnd 11