A dekompozíció egy alapvető számítástechnikai készség, amely elengedhetetlen a tanulók hosszú távú megértéséhez a kódolási problémák megoldására vonatkozóan. Ez a cikk feltárja, mi az a dekompozíció, miért fontos, és hogyan lehet megkönnyíteni a tanulóknak a dekompozíció tanulását.
Mi az a bomlás?
A dekompozíció egy összetett probléma kisebb, jobban kezelhető részekre bontásának folyamata. Ez leegyszerűsíti a kódolási projekt létrehozásának folyamatát azáltal, hogy lehetővé teszi a tanulók számára, hogy egyszerre oldják meg a probléma egy-egy összetevőjét.
Miért fontos a lebontás?
Amikor a tanulók elkezdik megtanulni a kódolást, azzal szembesülnek, hogy új és kihívásokkal teli módon gondolkodjanak a nyelvről. Át kell térniük a következtetésekkel és árnyalatokkal teli beszélt nyelven történő kommunikációról a kódolásban megkövetelt precíz és logikus szerkezetre. Ez a kiigazítás rendkívül nehéz a diákok számára, és gyakran akadályozza a sikerüket. A dekompozíció egy kritikus számítástechnikai készség, amelyet a tanulóknak meg kell szerezniük a sikeres kódoláshoz, mivel lehetővé teszi a tanulók számára, hogy a beszélt nyelvvel kezdjenek, és addig finomítsák azt, amíg az egy kódolási projektben használható lesz.
A probléma bontása lehetővé teszi, hogy kis lépésekben oldja meg, így elkerülhető, hogy a tanulók számára túlterhelő legyen. Amikor a tanulók a kódolás megkezdése előtt kisebb részekre bontják a problémákat, a projekt minden kis szakaszát megépíthetik és tesztelhetik, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy az elvárásoknak megfelelően működik-e, mielőtt a következő részre lépnének. Ez sokkal egyszerűbb, mint a cél eléréséhez szükséges összes lépést egyszerre kódolni, és megakadályozza, hogy a tanulók elkeseredjenek egy hosszú projektben, amikor megpróbálják elhárítani a hibákat.
A dekompozíció folyamata emellett szisztematikus megközelítést ad a hallgatóknak a projekt felépítéséhez, kiküszöbölve a kísértést, hogy a tanulók találgassanak és ellenőrizzék a megoldás felé vezető utat. A találgatás és az ellenőrzés nem hatékony módja egy probléma megoldásának, és hatástalanná válik, ahogy a tanulók egyre összetettebb kódolási kihívásokkal kezdenek foglalkozni.
Ezenkívül a projektek felbontása lehetővé teszi a tanulók számára, hogy azonosítsák a kódjukban lévő mintákat, és a kódrészletekre építsenek, módosítsanak és újrafelhasználjanak. Ez megkönnyíti mind a projektek felépítését, mind a hibaelhárítást, miközben a tanulók mélyebb megértést biztosítanak az általuk létrehozott kódról, lehetővé téve számukra, hogy ezt a tudást a jövőbeni projektekben is felhasználják.
Végül a dekompozíció megkönnyíti a diákok közötti együttműködést is, miközben csoportokban robotikai projekteket készítenek. A mérnöki jegyzetfüzetbe rögzített bontott projektek olyan műterméket biztosítanak a tanulóknak, amelyet a csoportos projektek megbeszélésekor vagy más csoportokkal való megosztáskor használhatnak.
A bomlás elősegítése
A dekompozíció akkor következik be, amikor a diákok a tervezési szakaszban vannak, még mielőtt elkezdenék kidolgozni projektjeikat. A tanulóknak rögzíteniük kell a lebontási folyamatukat a mérnöki jegyzetfüzeteikben, és meg kell osztaniuk Önnel, mielőtt elkezdenék a kódolást. A mérnöki jegyzetfüzetek tanulókkal való használatáról ebben a cikkben talál további információt.
Adja meg a tanulóknak ezt az egyszerű, három lépésből álló keretet a dekompozíció megközelítéséhez:
- Határozza meg a projekt fő célját azáltal, hogy a robot milyen eredményt fog bemutatni, ha a projekt sikeres lesz. Jegyezze fel ezt a célt a mérnöki jegyzetfüzetbe.
- Határozza meg azokat a fő lépéseket, amelyeket a robotnak meg kell tennie a cél elérése érdekében. Fontolja meg és jegyezze fel azokat a főbb vagy nagyméretű lépéseket, amelyeket a robotnak meg kell tennie a cél elérése érdekében. Jegyezze fel ezeket a magas szintű lépéseket a mérnöki jegyzetfüzetbe.
-
Bontsa le a fő lépéseket a robot viselkedésének lehető legkisebb lépéseire. Bontsa le az egyes fő lépéseket a robot által végrehajtható legkisebb viselkedésre. Jegyezze fel ezeket a lebontott lépéseket a mérnöki jegyzetfüzetbe.
- A robot minden viselkedését hozzá kell tudni illeszteni egy megfelelő blokkkal vagy paranccsal. Ha nem, a lépések tovább bonthatók.
Ebben a példában a tanulók egy projektet bontanak fel egy labirintus elkészítésére a VEXcode VR Wall Maze + Playgroundban.
1. lépés: Határozza meg a projekt fő célját. Jegyezze fel a célt a mérnöki füzetbe.
2. lépés: Határozza meg azokat a fő lépéseket, amelyeket a robotnak meg kell tennie a cél elérése érdekében.
- Itt a tanuló végiggondolta mindazokat a viselkedésmódokat, amelyeket a robotnak meg kell tennie ahhoz, hogy a labirintus kiindulópontjától a végpontig vezessen, és ezeket sorrendben felsorolta a mérnöki jegyzetfüzetben.
3. lépés: Bontsa fel a fő lépéseket a robot viselkedésének legkisebb lépéseire.
- A tanulók elkezdhetik meghatározni az egyes lépések elvégzéséhez szükséges hozzávetőleges értékeket. Ezeket az értékeket tesztelni és módosítani kell a projekt VEXcode-ban való felépítése során.
- A tanulóknak ellenőrizniük kell, hogy minden egyes lebontott lépés közvetlenül megfelel-e egy VEXcode blokknak. Ha nem, akkor a lépést tovább kell bontani.
Miután a tanulók lebontották projektjüket az egyes blokkok vagy parancsok szintjére, a projekttervezési szakaszból a megvalósítási szakaszba léphetnek. A 2. lépésben meghatározott fő lépéseket át kell vinniük a Megjegyzések közé, majd hozzá kell adniuk a megfelelő blokkokat vagy parancsokat a 3. lépéstől kezdve minden egyes teljesen felbontott viselkedéshez a megjegyzésekhez a projektek felépítése érdekében.
A tanulók építsék fel projektjüket egy-egy bontott lépésben, tesztelve minden viselkedést (vagy logikailag csoportosított viselkedéskészletet), mielőtt a következőre lépnének. Ebben a szakaszban kell a tanulóknak felhasználniuk a rendelkezésükre álló erőforrásokat a megfelelő paraméterértékek meghatározásához. Például a fenti VEXcode VR példában a távolságértékeket annak tudatában határoztuk meg, hogy minden labirintus négyzet átmérője 300 mm. Az értékek meghatározásának módszere a körülményektől függően változhat, de mindig szükség lesz az értékek tesztelésére és beállítására a kódolási projekt létrehozása során.
A diákok támogatása a dekompozíció tanulásában
Mielőtt a tanulók elkezdenének dolgozni egy STEM Lab vagy más VEXcode projekt kihívásán, szánjanak időt arra, hogy saját maguk dolgozzák át a dekompozíciót, hogy készen álljanak válaszolni a tanulók kérdéseire. Ösztönözze a tanulókat, hogy mutassák meg projektjük bontott tervét, mielőtt elkezdenének kódolni, így megerősítheti a lebontási folyamatot, és ellenőrizheti, hogy a feladatot a lehető legkisebb robotviselkedésekre bontották-e. Emlékeztesd a tanulókat, hogy képesek legyenek azonosítani egy blokkot vagy parancsot, amely megfelel az egyes viselkedéseknek.
- Ha a tanulók nehezen tudják elképzelni azokat a fő vagy átfogó lépéseket, amelyeket a robotnak meg kell tennie a projekt céljának eléréséhez, bátorítsa őket, hogy:
- Rajzold meg azt az utat, amelyen a robotnak be kell járnia a cél eléréséhez.
- Játszd el azokat a lépéseket, amelyeket a robotnak meg kell tennie a cél eléréséhez.
- Beszélje meg azokat a lépéseket, amelyeket a robotnak meg kell tennie a cél eléréséhez.
- Ha a tanulók nehezen tudják megállapítani, hogy lépéseiket az egyes blokk- vagy parancsszintre bontották-e, kérdezze meg őket:
- Hány blokkra vagy parancsra van szüksége ahhoz, hogy a robot végrehajtsa ezt a viselkedést?
- Végezze el a robot ezt a lépést egyetlen blokk vagy parancs használatával?
- Hogyan bonthatja le ezt a viselkedést még kisebb robotakciókra?
Ha támogatod diákjaidat a lebontás megtanulásában, akkor biztos alapot kapnak a számítástechnika jövőbeli problémamegoldásához.
Van még kérdése a dekompozíció tanulásának megkönnyítésével kapcsolatban az osztálytermében? Kérje meg őket a PD+ közösségbenvagy hogy ütemezzen be egy személyes foglalkozást, hogy beszéljen egy VEX-szakértővel.