2015 m. gruodžio 19 d.

Informatinio mąstymo ugdymas

Prof. Valentina Dagienė

valentina.dagiene@mii.vu.lt

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