Dekompozicija yra pagrindinis informatikos įgūdis, būtinas norint ugdyti studentų ilgalaikį supratimą, kaip spręsti kodavimo problemas. Šiame straipsnyje nagrinėjama, kas yra skaidymas, kodėl jis svarbus ir kaip palengvinti mokinių mokymąsi apie skaidymą.
Kas yra skaidymas?
Dekompozicija yra sudėtingos problemos skaidymas į mažesnes, lengviau valdomas dalis. Tai supaprastina kodavimo projekto kūrimo procesą, nes studentai vienu metu gali išspręsti vieną problemos komponentą.
Kodėl skaidymas yra svarbus?
Kai mokiniai pradeda mokytis koduoti, jiems tenka mąstyti apie kalbą nauju ir sudėtingu būdu. Jie turi pereiti nuo bendravimo šnekamąja kalba, kupina išvadų ir niuansų, prie tikslios ir logiškos struktūros, kurios reikalaujama koduojant. Šis prisitaikymas yra nepaprastai sunkus studentams ir dažnai trukdo jų sėkmei. Dekompozicija yra esminis informatikos įgūdis, kurį studentai turi įgyti, kad galėtų sėkmingai koduoti, nes tai leidžia studentams pradėti nuo šnekamosios kalbos ir ją tobulinti, kol ją bus galima panaudoti kodavimo projekte.
Problemos išskaidymas leidžia ją išspręsti mažais žingsneliais, o tai padeda išvengti, kad ji taptų neįveikiama mokiniams. Kai mokiniai, prieš pradėdami koduoti, išskaido problemas į mažesnes dalis, jie gali sukurti kiekvieną nedidelę projekto dalį ir patikrinti, ar ji veikia taip, kaip tikėtasi, prieš pereidami prie kitos dalies. Tai daug lengviau, nei bandyti užkoduoti visus veiksmus, reikalingus tikslui pasiekti vienu metu, ir neleidžia mokiniams nusivilti, kai bando pašalinti klaidas ilgame projekte.
Skaidymo procesas taip pat suteikia studentams sistemingą požiūrį į projekto kūrimą ir pašalina pagundą, kurią studentams gali tekti spėlioti ir patikrinti savo kelią į sprendimą. Spėliojimas ir tikrinimas yra neefektyvus būdas išspręsti problemą ir tampa neveiksmingas, kai mokiniai pradeda spręsti vis sudėtingesnius kodavimo iššūkius.
Be to, išskaidę projektą studentai gali nustatyti savo kodo šablonus ir kurti, modifikuoti ir pakartotinai naudoti kodo dalis. Tai palengvina projektų kūrimą ir trikčių šalinimą, o studentams suteikia galimybę geriau suprasti jų kuriamą kodą, todėl jie galės pasinaudoti šiuo supratimu būsimuose projektuose.
Galiausiai, skaidymas taip pat palengvina studentų bendradarbiavimą, kai jie dirba kartu kurdami robotikos projektus grupėse. Išskaidytas projektas, įrašytas į inžinerijos sąsiuvinį, yra artefaktas, kurį studentai gali naudoti aptardami grupės projektus arba dalindamiesi jais su kitomis grupėmis.
Skilimo palengvinimas
Dekompozicija įvyksta, kai studentai yra planavimo etape, prieš jiems pradedant kurti savo projektus. Prieš pradėdami koduoti, mokiniai turėtų įrašyti savo skaidymo procesą į savo inžinerinius bloknotus ir pasidalinti juo su jumis. Daugiau informacijos apie inžinerinių sąsiuvinių naudojimą su mokiniais rasite šiame straipsnyje.
Suteikite studentams šią paprastą trijų etapų sistemą, skirtą artėti prie skaidymo:
- Nurodykite pagrindinį projekto tikslą nurodydami rezultatą, kurį robotas parodys, kai projektas bus sėkmingas. Įrašykite šį tikslą į inžinerijos bloknotą.
- Nustatykite pagrindinius žingsnius, kuriuos robotas turi atlikti, kad pasiektų tikslą. Apsvarstykite ir užrašykite pagrindinius arba bendruosius veiksmus, kuriuos robotas turės atlikti, kad pasiektų tikslą. Įrašykite šiuos aukšto lygio veiksmus inžinerijos bloknote.
-
Padalinkite pagrindinius žingsnius į mažiausius roboto elgesio žingsnius. Kiekvieną pagrindinį žingsnį suskaidykite į mažiausią elgseną, kurią robotas gali atlikti. Įrašykite šiuos suskaidytus veiksmus į inžinerijos bloknotą.
- Kiekvienas roboto elgesys turi būti suderintas su vienu atitinkamu bloku arba komanda. Jei ne, veiksmus galima skaidyti toliau.
Šiame pavyzdyje mokiniai išskaido projektą, kad užbaigtų labirintą VEXcode VR Wall Maze + Playground.
1 veiksmas: nustatykite pagrindinį projekto tikslą. Įrašykite tikslą į inžinerijos sąsiuvinį.
2 veiksmas: nustatykite pagrindinius žingsnius, kuriuos robotas turi atlikti, kad pasiektų tikslą.
- Čia mokinys apgalvojo visus veiksmus, kurių robotas turės važiuoti nuo pradinio taško iki labirinto pabaigos, ir išvardijo juos eilės tvarka inžinerijos sąsiuvinyje.
3 veiksmas: suskaidykite pagrindinius žingsnius į mažiausius roboto elgesio žingsnius.
- Mokiniai gali pradėti nustatyti apytiksles reikšmes, reikalingas kiekvienam žingsniui atlikti. Kuriant projektą VEXcode, šias vertes reikės išbandyti ir koreguoti.
- Mokiniai turėtų patikrinti, ar kiekvienas išskaidytas žingsnis tiesiogiai atitinka vieną VEXcode bloką. Jei ne, žingsnį reikia skaidyti toliau.
Kai mokiniai išskaido savo projektą iki atskirų blokų ar komandų lygio, jie gali pereiti nuo projekto planavimo etapo į įgyvendinimo etapą. Jie turėtų perkelti pagrindinius 2 veiksme nurodytus veiksmus į komentarus, o tada pridėti atitinkamus blokus arba komandas kiekvienam visiškai išskaidytam veiksmui nuo 3 veiksmo prie kiekvieno komentaro, kad sukurtų savo projektus.
Mokiniai turėtų kurti savo projektus po vieną išskaidytą žingsnį, išbandydami kiekvieną elgesį (arba logiškai sugrupuotą elgesio rinkinį), prieš pereidami prie kito. Būtent šiame etape studentai turės naudoti turimus išteklius, kad nustatytų teisingas parametrų reikšmes. Pavyzdžiui, aukščiau pateiktame VEXcode VR pavyzdyje atstumo reikšmės buvo nustatytos žinant, kad kiekvieno labirinto kvadrato skersmuo yra 300 mm. Vertybių nustatymo metodas skirsis priklausomai nuo aplinkybių, tačiau kuriant kodavimo projektą visada reikės patikrinti ir koreguoti reikšmes.
Pagalba studentams, kai jie mokosi dekompozicijos
Prieš mokiniams pradėdami dirbti su STEM laboratorijos ar kito VEXcode projekto iššūkiu, skirkite laiko ir patys atlikite skaidymą, kad būtumėte pasirengę atsakyti į studentų klausimus. Skatinkite mokinius parodyti jums išskaidytą savo projekto planą prieš pradedant koduoti, kad galėtumėte sustiprinti skaidymo procesą ir įsitikinti, kad jie suskirstė užduotį į kuo mažesnį roboto elgesį. Priminkite mokiniams, kad jie turėtų sugebėti nustatyti bloką ar komandą, atitinkančią kiekvieną elgesį.
- Jei mokiniams sunku įsivaizduoti pagrindinius ar bendrus žingsnius, kuriuos robotas turi atlikti, kad pasiektų projekto tikslą, paskatinkite juos:
- Nubrėžkite kelią, kuriuo robotas turi eiti, kad pasiektų tikslą.
- Atlikite veiksmus, kuriuos robotas turi atlikti, kad pasiektų tikslą.
- Aptarkite veiksmus, kuriuos robotas turi atlikti, kad pasiektų tikslą.
- Jei mokiniams sunku nustatyti, ar jų žingsniai buvo išskaidyti iki atskiro bloko ar komandos lygio, paklauskite jų:
- Kiek blokų ar komandų prireiktų, kad robotas atliktų tokį elgesį?
- Ar robotas gali atlikti šį veiksmą naudodamas tik vieną bloką ar komandą?
- Kaip galite suskaidyti tokį elgesį į dar mažesnius roboto veiksmus?
Palaikydami savo mokinius, kai jie mokosi skaidytis, užtikrinsite, kad jie turės tvirtą pagrindą ateities problemų sprendimui kompiuterių mokslo srityje.
Ar turite daugiau klausimų, kaip palengvinti mokinių mokymąsi apie skaidymą jūsų klasėje? Paprašykite jų PD+ bendruomenėjearba suplanuoti sesiją „1 prieš 1“ ir pasikalbėti su VEX ekspertu.