informatinio mąstymo ugdymas€¦ · operacinis informatinio mąstymo apibrėžimas (pagal iste,...
TRANSCRIPT
2015 m. gruodžio 19 d.
Informatinio mąstymo ugdymas
Prof. Valentina Dagienė
Vilniaus universiteto Matematikos ir informatikos institutas
Informatinis mąstymas
• Pirmą kartą paminėta
Seymour Papert: Minčių
audros: vaikai, kompiuteriai ir
veiksmingos idėjos.
• Jeanette M. Wing, Karnegio
Melono universitetas.
Computational Thinking. Communications of the ACM, 2006, 49(3), p. 33-35.
Informatinio mąstymo atsiradimas
„Informatinis mąstymas (angl. Computational
Thinking) susijęs su problemų sprendimu,
sistemų projektavimu ir žmogaus elgesio
supratimu pasitelkiant fundamentalias informatikos
sąvokas“
Informatinio mąstymo apibrėžimas
• Trys informatinio mąstymo komponentai:
– Abstrahavimas
– Analizavimas
– Automatizavimas
• Vėliau (2011 m.) J. M. Wing informatinį mąstymą
apibrėžė kaip mąstymo procesą, kuris būtinas
formuluojant problemas ir jų sprendimo būdus.
CSTA ir ISTE išskyrė devynias informatinio
mąstymo kategorijas (2009 m.)
1. Duomenų rinkimas: informacijos kaupimas ir
tinkamos atrinkimas.
2. Duomenų analizė: duomenų apdorojimas, šablonų
atradimas, išvadų darymas.
3. Duomenų atvaizdavimas: duomenų tvarkymas ir
vaizdavimas diagramomis, tekstu, paveikslais, lentelėmis.
4. Problemų dekomponavimas: uždavinio skaidymas į
mažesnius komponentus ir skaidinių jungimas.
5. Algoritmavimas: žingsnių sekų planavimas ir
organizavimas problemai išspręsti.
6. Abstrahavimas: sudėtingumo mažinimas aprašant
problemų idėjas, nusakant savybes ir kuriant
modelius.
7. Modeliavimas: modeliavimo ir simuliacijos
naudojimas, pvz., eksperimentams atlikti.
8. Automatizavimas: atpažinimas, kaip technologijos
gali padėti sprendžiant naujus uždavinius.
9. Lygiagretinimas: išteklių organizavimas problemai
spręsti ir tikslui pasiekti, naudojant sinchroninio
perdavimo ir bendradarbiavimo priemonėmis.
Operacinis informatinio mąstymo apibrėžimas
(pagal ISTE, 2014 m.)
Informatinis mąstymas problemų sprendimo procesas:
1. Problemų perdarymas taip, kad joms spręsti būtų galima
pritaikyti kompiuterį arba analogiškas priemones.
2. Logiškas duomenų tvarkymas ir analizavimas.
3. Duomenų abstrahavimas modeliavimas.
4. Sprendimų automatizavimas pasitelkus algoritminius
sprendimo būdus.
5. Galimų sprendimų identifikavimas, analizavimas ir
įgyvendinimas siekiant efektyvaus veiksmų ir išteklių
derinio.
6. Apibendrinimas ir problemos sprendimo proceso tąsa.
Informatinio mąstymo sąvoka
Ilgai ieškota lietuviško termino...
• Computational Thinking (angliškai)
• Informatické myšlení (čekiškai)
• Raciocínio computacional (portugališkai)
• Datalogiskt tänkande (švediškai)
• Myślenie komputacyjne (lenkiškai)
data VU, fakultetas
data VU, fakultetas
World Computer Congress
Tarp septynių kviestinių pranešėjų...
Kas numatoma Lietuvos mokyklose
• Atnaujinti bendrojo ugdymo programas
• Dėmesys informatikos pagrindams ir supratimui
• Informatinis mąstymas
• Informacinių technologijų naudojimas
mokymuisi
• Informatinis ugdymas pradinėse klasėse
• Gilus informatikos mokymas vidurinėje
mokykloje
Informatinio ugdymo sritys
• Informacija
• Skaitmeninės technologijos
• Algoritmai ir programavimas
• Virtualus komunikavimas
• Saugumas, etika, teisė
I. Informacija
• Probleminės situacijos vertinimas
• Duomenų rinkimas ir kaupimas
• Informacijos atrinkimas
• Informacijos įrašymas ir saugojimas
• Informacijos paieška (internete ir kitur)
II. Skaitmeninės technologijos
• Piešimas ar braižymas kompiuteriu
• Skaičiavimas kompiuteriu
• Rašymas kompiuteriu
• Pateikties rengimas
III. Algoritmai ir programavimas
• Algoritmo samprata
• Algoritmo užrašymas
• Komandos ir jų vykdymas
• Veiksmų šakojimas
• Veiksmų kartojimas
• Žaidybinės programavimo aplinkos
IV. Virtualus komunikavimas
• Virtualumas, debesija
• Elektroniniai laiškai
• Pokalbis internetu
• Socialinis tinklas
• Grupinis projektas
V. Saugumas, etika, teisė
• Asmens privatumas
• Duomenų apsauga
• Etinis bendravimas
• Intelekto nuosavybė
Pasitelkus neformalųjį ugdymą
• Klasės ir mokyklos projektai
• Būreliai: įvadas į programavimą, robotika, muzika
• Žaidybiniai intarpai – „Informatika be
kompiuterio“
• Įvairios varžybos
• „Bebro“ uždavinių sprendimas ir diskusijos
Informatikos programa
Informatikos konceptų galima mokyti įvairiais būdais
Informatika be kompiuterio
Bebro uždaviniai
Jei reika, galima Informatika bekompiuterio išplėsti – pridėtikompiuterį...
Programa
Algoritmai
Konceptai
Problema
Informatika ≠ programavimasKonceptai svarbiau už įrankius ir programų rašymą
Pagrindinė mokykla sieja problemas su realiu pasauliu ir taikymais, kurie prasmingi mokiniams 11-12 klasės koncentruojasi ties informatikos specializacija
Metodai informatikos konceptams mokyti
Taikykite visas tris veiklų formas:
vizualųjį mokymąsi: paveikslai, schemos, objektai, modeliai, …
audio mokymasis: keitimasis idėjomis, diskusijos, darbas
grupėmis, …
kinestetinis mokymasis – fizinė veikla
Mokymasis vyksta trimis pakopomis: grupiniai žaidimai ir galvosūkiai, naudojantys prasmingus objektus
konceptams atrasti: Bebro uždaviniai, programavimo valanda
informatinis mąstymas apie objektus ir konceptus – algoritmai, sprendimai
programavimas – Scratch, The Hour of Code, Logo
Bebro uždaviniai – probleminių situacijų šaltinis
The Hour of Code – įvadas į vizualųjį programavimą
Hanojaus bokštai
24
Hanojaus bokštų istorija
Pradžia: mokiniai žaidžia ir bando rasti „algoritmą”, skaičiuoja ėjimus
Rezultatas: algoritmas ir lentelės su ėjimų skaičiais
Po to: vaikai žaidžia pasitelkę kompiuterį
Pabaiga: pagrindžia savo atradimus
Papildomai: recursivussprendimas, minimalus ėjimų skaičius
Konceptai:
komandos (seka) algoritmas rekursija efektyvumas (sudėtingumas)
25
Mokiniai sprendžia realios situacijos problemą:
Kompiuteris: Rask savo namą ir mokyklą naudodamasis Googležemėlapiu. Išmatuok kelią
Rask trumpiausią kelią (atstumo ir laiko atžvilgiu) į ir iš mokyklos naudodamas įvairias judėjimo priemones: pėsčiomis, dvirašiu, automobiliu, viešuoju transportu
Trumpiausio kelio radimas
Popierius ir pieštukas: Sudaryk lentelę sužymėdamas atstumus ir laikus i ir iš mokyklos
Godusis algoritmas parenkant artimiausią kaimyną netinka
Tačiau jis tinka, jei einama iš Diamondo į Einsteiną !!!
Mąstyk: Dijkstros algoritmas yra ir godusis, ir optimalus
26
Trumpiausias kelias – PISA uždavinys
Konceptai: grafų modeliai algoritmas godusis metodas trumpiausias kelias Dijkstros algoritmas simetrija
Iš Einsteino į Diamondąkeliaujama 31 min – kuris kelias?
Trumpiausias kelias – Bebro
uždavinys
Dar kartą apie informatinį mąstymą
Informatikos ir informatinio
ugdymo konkursas „Bebras“
• Tarptautinis judėjimas informatikos ir
informatiniam mąstymui ugdyti
• Konkursas skirtas 1–12 klasių mokiniams.
• Siekiama sudominti mokinius informatika ir
informacinėmis technologijomis, skatinti
kūrybiškai, kritiškai ir laisvai mąstyti, giliau
suvokti esmę.
www.bebras.lt
www.bebras.org
Konkurso užduotys nepriklauso nuo mokykloje
įgytų informatikos ar IT žinių.
Dalyvauja per 1,2 milijono mokinių iš daugiau kaip 40
šalių.
Užduotys atliekamos ir testuojamos internetinėmis
priemonėmis.
Užduotis „Rikiavimas pagal svorį“
Rikiavimas pagal svorį
Berniukas rikiuoja daiktus pagal svorį didėjančia tvarka.
Lengviausias daiktas turi atsidurti kairėje, o sunkiausias – dešinėje.
Naudodamiesi svarstyklėmis palyginkite daiktų svorius ir
sudėliokite juos išrikiuodami antroje lentynoje.
• Modeliavimas • Algoritmavimas
Užduotis „Bebrų tunelis“
• Problemos dekomponavimas • Abstrahavimas
Zebrų tunelis
Bebrų šalyje yra dviejų rūšių tuneliai. Kai bebrai vorele įeina į juodą
tunelį, jie išeina iš jo atvirkštine tvarka. Bebrams perėjus baltą tunelį
tik pirmas ir paskutinis bebras būna apsikeitę vietomis.
Bebrų šeima eina per šiuos tris tunelius. Kokia tvarka jie išeis iš
tunelių? Sudėk bebrus į langelius teisinga tvarka.
Užduotis „Darbas kranu“
• Algoritmavimas
Užduotis „Riešutiniai gyvūnai“
• Abstrahavimas
Užduotis „Filmukas“
• Duomenų analizavimas
Užduotis „Grybai“
• Algoritmavimas
2015 metų užduotys su paaiškinimais
http://www.upc.smm.lt/projektai/bebras/2015/
Išvados
Moderni informatikos ir informacinių technologijų programa yra lanksti.
Mokiniai įgyja platų informatikos ir IT taikymo požiūrį.
Informatikos pagrindinis dėmesys – problemų sprendimui.
Svarbu ugdyti informatinį mąstymą – per visų dalykų pamokas!
Informatika mokoma nepriklausomai nuo aplinkų, kalbų, sistemų.
Informatikos ir IT mokoma pasitelkus realaus pasaulio problemas.
Mokiniai turi patirti, kad programavimas yra kūrybiškas procesas.
Mokiniai turi spręsti problemas dirbdami grupėmis.
Informatikai ir IT mokyti taikomi įvairūs metodai, ypač
naudojamas probleminis mokymasis ir apverstos klasės metodas.
Dėkoju už dėmesį