Dekompositio on tietojenkäsittelytieteen perustaito, joka on välttämätön opiskelijoiden pitkän aikavälin ymmärryksen kehittämiseksi koodausongelmien ratkaisemisesta. Tässä artikkelissa tutkitaan, mitä hajottaminen on, miksi se on tärkeää ja kuinka helpottaa oppilaiden oppimista hajoamisesta.
Mikä on hajoaminen?
Hajoaminen on prosessi, jossa monimutkainen ongelma jaetaan pienempiin, paremmin hallittaviin osiin. Tämä yksinkertaistaa koodausprojektin luomista antamalla opiskelijoiden ratkaista yhden ongelman osan kerrallaan.
Miksi hajoaminen on tärkeää?
Kun opiskelijat alkavat oppia koodaamaan, he joutuvat ajattelemaan kieltä uudella ja haastavalla tavalla. Niiden on siirryttävä puhekielestä, joka on täynnä päätelmiä ja vivahteita, kommunikoinnista koodauksessa vaadittavaan tarkkaan ja loogiseen rakenteeseen. Tämä sopeutuminen on erittäin vaikeaa opiskelijoille ja usein haittaa heidän menestymistään. Hajotus on kriittinen tietojenkäsittelytieteen taito, joka opiskelijoiden on hankittava voidakseen koodata onnistuneesti, sillä sen avulla opiskelijat voivat aloittaa puhutulla kielellä ja hioa sitä, kunnes sitä voidaan käyttää koodausprojektissa.
Ongelman purkaminen mahdollistaa sen ratkaisemisen pienin askelin, mikä auttaa estämään siitä, että siitä tulee ylivoimainen opiskelijoille. Kun opiskelijat jakavat ongelmat pienempiin osiin ennen koodauksen aloittamista, he voivat rakentaa projektin jokaisen pienen osan ja testata sitä varmistaakseen, että se toimii odotetulla tavalla, ennen kuin siirtyvät seuraavaan osaan. Tämä on paljon helpompaa kuin yrittää koodata kaikki tavoitteen saavuttamiseen tarvittavat vaiheet kerralla, ja estää oppilaita turhautumasta, että he eksyvät pitkään projektiin yrittäessään korjata virheitä.
Hajotusprosessi antaa opiskelijoille myös systemaattisen lähestymistavan projektin rakentamiseen, mikä poistaa kiusauksen, jonka opiskelijat saattavat joutua arvaamaan ja tarkistamaan tiensä ratkaisuun. Arvaus ja tarkistaminen on tehoton tapa ratkaista ongelma, ja siitä tulee tehotonta, kun opiskelijat alkavat ottaa vastaan yhä monimutkaisempia koodaushaasteita.
Lisäksi projektin hajottaminen antaa opiskelijoille mahdollisuuden tunnistaa koodinsa malleja ja rakentaa, muokata ja käyttää uudelleen koodin osia. Tämä tekee projektien rakentamisesta ja vianetsinnästä helpompaa ja antaa opiskelijoille syvemmän käsityksen luomastaan koodista, jolloin he voivat käyttää tätä ymmärrystä tulevissa projekteissa.
Lopuksi dekompositio helpottaa myös opiskelijoiden välistä yhteistyötä, kun he tekevät yhdessä robotiikkaprojekteja ryhmissä. Suunnittelumuistikirjaan tallennettu hajautettu projekti tarjoaa opiskelijoille artefaktin, jota he voivat käyttää ryhmäprojekteista keskusteltaessa tai muiden ryhmien kanssa jakamisessa.
Hajoamisen helpottaminen
Hajoaminen tapahtuu, kun opiskelijat ovat suunnitteluvaiheessa, ennen kuin he alkavat rakentaa projektejaan. Opiskelijoiden tulee tallentaa hajoamisprosessinsa suunnittelumuistikirjoihin ja jakaa se kanssasi ennen koodauksen aloittamista. Lisätietoja suunnittelumuistikirjojen käyttämisestä opiskelijoiden kanssa on tässä artikkelissa.
Tarjoa opiskelijoille tämä yksinkertainen kolmivaiheinen kehys hajoamisen lähestymiseen:
- Tunnista projektin päätavoite kertomalla, minkä tuloksen robotti osoittaa, kun projekti on onnistunut. Kirjoita tämä tavoite suunnittelumuistikirjaan.
- Määritä tärkeimmät askeleet, jotka robotin on suoritettava saavuttaakseen tavoitteen. Mieti ja kirjaa ylös tärkeimmät eli suuren kuvan vaiheet, jotka robotin on suoritettava saavuttaakseen tavoitteen. Tallenna nämä korkean tason vaiheet suunnittelumuistikirjaan.
-
Jaa tärkeimmät askeleet robotin käyttäytymisen pienimpiin mahdollisiin askeliin. Pura jokainen päävaihe pienimpään käyttäytymiseen, jonka robotti voi suorittaa. Tallenna nämä hajautetut vaiheet suunnittelumuistikirjaan.
- Jokainen robotin käyttäytyminen pitäisi pystyä sovittamaan yhteen vastaavan lohkon tai komennon kanssa. Jos ei, vaiheet voidaan jakaa edelleen.
Tässä esimerkissä opiskelijat hajottavat projektia toteuttaakseen sokkelon VEXcode VR Wall Maze + Playgroundissa.
Vaihe 1: Tunnista projektin päätavoite. Kirjoita tavoite tekniikan muistikirjaan.
Vaihe 2: Määritä tärkeimmät vaiheet, jotka robotin on suoritettava saavuttaakseen tavoitteen.
- Tässä oppilas on miettinyt läpi kaikki käytöstavat, joita robotin tulee suorittaa ajaakseen sokkelon lähtöpisteestä loppupisteeseen, ja listannut ne järjestyksessä tekniikan muistikirjaan.
Vaihe 3: Jaa tärkeimmät vaiheet robotin käyttäytymisen pienimpiin askeliin.
- Oppilaat voivat alkaa määrittää likimääräisiä arvoja, jotka tarvitaan kunkin vaiheen suorittamiseen. Nämä arvot on testattava ja säädettävä, kun projekti rakennetaan VEXcodessa.
- Opiskelijoiden tulee varmistaa, että jokainen hajautettu vaihe vastaa suoraan yhtä VEXcode-lohkoa. Jos ei, vaihetta on hajotettava edelleen.
Kun opiskelijat ovat hajottaneet projektinsa yksittäisten lohkojen tai komentojen tasolle, he voivat siirtyä projektin suunnitteluvaiheesta toteutusvaiheeseen. Heidän tulee siirtää vaiheessa 2 määritellyt päävaiheet kommentteihin ja sitten lisätä vastaavat lohkot tai komennot jokaiselle täysin hajotetulle toiminnalle vaiheesta 3 kuhunkin näistä kommenteista rakentaakseen projektinsa.
Opiskelijoiden tulee rakentaa projektinsa yksittäinen vaihe kerrallaan testaamalla jokaista käyttäytymistä (tai loogisesti ryhmiteltyä käyttäytymismallia) ennen kuin siirrytään seuraavaan. Tässä vaiheessa opiskelijoiden on käytettävä resurssejaan määrittääkseen oikeat parametriarvot. Esimerkiksi yllä olevassa VEXcode VR -esimerkissä etäisyysarvot määritettiin käyttämällä tietämystä, että jokainen labyrinttineliö on halkaisijaltaan 300 mm. Arvojen määritysmenetelmä vaihtelee olosuhteiden mukaan, mutta arvoja on aina testattava ja säädettävä koodausprojektin luomisen aikana.
Opiskelijoiden tukeminen heidän oppiessaan hajoamista
Ennen kuin opiskelijat alkavat työskennellä STEM Labin tai muun VEXcode-projektin haasteen parissa, käytä aikaa käsitelläksesi hajoamista itse, jotta olet valmis vastaamaan opiskelijoiden kysymyksiin. Kannusta oppilaita näyttämään sinulle projektinsa hajautettu suunnitelma ennen koodauksen aloittamista, jotta voit vahvistaa hajoamisprosessia ja varmistaa, että he ovat jakaneet tehtävän mahdollisimman pieniksi robottikäyttäytymistavoiksi. Muistuta oppilaita siitä, että heidän pitäisi pystyä tunnistamaan lohko tai komento, joka vastaa kutakin käyttäytymistä.
- Jos opiskelijoilla on vaikeuksia kuvitella tärkeimpiä tai isoja vaiheita, jotka robotin on otettava saavuttaakseen projektin tavoitteen, rohkaise heitä:
- Piirrä polku, jota robotin on kuljettava saavuttaakseen tavoitteensa.
- Esittele vaiheet, jotka robotin on suoritettava saavuttaakseen tavoitteen.
- Keskustele vaiheista, jotka robotin on otettava tavoitteen saavuttamiseksi.
- Jos oppilailla on vaikeuksia selvittää, onko heidän askeleensa jaettu yksittäisen lohkon tai komentotason tasolle, kysy heiltä:
- Kuinka monta lohkoa tai komentoa robotilta tarvitsisi suorittaakseen tämän toiminnan?
- Voiko robotti suorittaa tämän vaiheen yhdellä lohkolla tai komennolla?
- Kuinka voit hajottaa tämän käytöksen vielä pienemmiksi robottitoimiksi?
Tukemalla oppilaitasi heidän oppiessaan hajoamaan varmistat, että heillä on vankka perusta tulevaisuuden ongelmanratkaisuun tietojenkäsittelytieteen alalla.
Onko sinulla lisää kysyttävää oppilaiden hajoamisen oppimisen helpottamisesta luokkahuoneessasi? Pyydä heitä PD+ -yhteisössätai varaamaan 1-on-1-istunto keskustellaksesi VEX-asiantuntijan kanssa.