Dekompozīcija ir fundamentāla datorzinātņu prasme, kas ir būtiska, lai attīstītu studentu ilgtermiņa izpratni par kodēšanas problēmu risināšanu. Šajā rakstā ir apskatīts, kas ir dekompozīcija, kāpēc tā ir svarīga un kā atvieglot studentu dekompozīcijas apguvi.
Kas ir sadalīšanās?
Dekompozīcija ir sarežģītas problēmas sadalīšanas process mazākās, vieglāk pārvaldāmās daļās. Tas vienkāršo kodēšanas projekta izveides procesu, ļaujot studentiem vienlaikus atrisināt vienu problēmas komponentu.
Kāpēc sadalīšanās ir svarīga?
Kad skolēni sāk mācīties kodēt, viņi saskaras ar domāšanu par valodu jaunā un izaicinošā veidā. Viņiem ir jāpāriet no saziņas runātajā valodā, kas ir pilna ar secinājumiem un niansēm, uz precīzu un loģisku struktūru, kas nepieciešama kodēšanai. Šī pielāgošanās studentiem ir ārkārtīgi sarežģīta un bieži vien traucē viņu panākumiem. Dekompozīcija ir būtiska datorzinātņu prasme, kas studentiem jāiegūst, lai veiksmīgi kodētu, jo tā ļauj studentiem sākt ar runāto valodu un pilnveidot to, līdz to var izmantot kodēšanas projektā.
Problēmas sadalīšana ļauj to atrisināt nelielos soļos, palīdzot novērst to, ka tā kļūst nepārvarama skolēniem. Kad skolēni sadala problēmas mazākās daļās pirms kodēšanas, viņi pēc tam var izveidot katru nelielo projekta sadaļu un pārbaudīt to, lai pārliecinātos, ka tā darbojas, kā paredzēts, pirms pāriet uz nākamo daļu. Tas ir daudz vienkāršāk nekā mēģināt kodēt visas darbības, kas nepieciešamas, lai sasniegtu mērķi uzreiz, un neļauj studentiem apmaldīties ilgā projektā, mēģinot novērst kļūdas.
Sadalīšanas process arī sniedz studentiem sistemātisku pieeju projekta veidošanai, novēršot kārdinājumu studentiem uzminēt un pārbaudīt ceļu uz risinājumu. Uzminēšana un pārbaude ir neefektīvs veids, kā atrisināt problēmu, un tas kļūst neefektīvs, kad skolēni sāk iesaistīties arvien sarežģītākos kodēšanas izaicinājumos.
Turklāt projekta sadalīšana ļauj studentiem identificēt modeļus savā kodā un veidot, modificēt un atkārtoti izmantot koda sadaļas. Tas atvieglo gan projektu izveidi, gan problēmu novēršanu, vienlaikus nodrošinot studentiem dziļāku izpratni par viņu izveidoto kodu, ļaujot viņiem izmantot šo izpratni turpmākajos projektos.
Visbeidzot, sadalīšana arī atvieglo sadarbību starp studentiem, kad viņi strādā kopā, lai grupās izveidotu robotikas projektus. Sadalīts projekts, kas ierakstīts inženierzinātņu piezīmju grāmatiņā, nodrošina artefaktu, ko studenti var izmantot, apspriežot grupu projektus vai daloties ar citām grupām.
Sadalīšanās atvieglošana
Sadalīšanās notiek, kad studenti ir plānošanas stadijā, pirms viņi sāk izstrādāt savus projektus. Skolēniem ir jāreģistrē savs sadalīšanas process savās inženiertehniskajās piezīmju grāmatiņās un jākopīgo ar jums, pirms viņi sāk kodēt. Papildinformāciju par inženiertehnisko piezīmju grāmatiņu izmantošanu studentiem skatiet šajā rakstā.
Nodrošiniet studentiem šo vienkāršo trīspakāpju sistēmu, lai tuvotos sadalīšanai:
- Nosakiet projekta galveno mērķi , norādot rezultātu, ko robots demonstrēs, kad projekts būs veiksmīgs. Ierakstiet šo mērķi inženierzinātņu piezīmju grāmatiņā.
- Nosakiet galvenos soļus, kas robotam jāveic, lai sasniegtu mērķi. Apsveriet un pierakstiet galvenos jeb lielos soļus, kas robotam būs jāveic, lai sasniegtu mērķi. Ierakstiet šīs augstā līmeņa darbības inženiertehniskajā piezīmju grāmatiņā.
-
Sadaliet galvenos soļus pēc iespējas mazākā robota uzvedības pakāpē. Sadaliet katru no galvenajiem soļiem līdz mazākajai darbībai, ko robots var veikt. Ierakstiet šīs sadalītās darbības inženiertehniskajā piezīmju grāmatiņā.
- Katrai robota uzvedībai jābūt saskaņotai ar vienu atbilstošu bloku vai komandu. Ja nē, soļus var sadalīt tālāk.
Šajā piemērā skolēni sadala projektu, lai pabeigtu labirintu VEXcode VR sienas labirintā + rotaļu laukumā.
1. solis: nosakiet projekta galveno mērķi. Ierakstiet mērķi inženierzinātņu piezīmju grāmatiņā.
2. solis: nosakiet galvenos soļus, kas robotam jāveic, lai sasniegtu mērķi.
- Šeit skolēns ir pārdomājis visas darbības, kas robotam būs jāveic, lai brauktu no sākuma punkta līdz labirinta beigu punktam, un uzskaitījis tos secībā inženiertehniskajā piezīmju grāmatiņā.
3. solis: sadaliet galvenos soļus robota uzvedības mazākajos posmos.
- Studenti var sākt noteikt aptuvenās vērtības, kas nepieciešamas katra posma pabeigšanai. Šīs vērtības būs jāpārbauda un jāpielāgo, veidojot projektu VEXcode.
- Studentiem jāpārbauda, vai katrs sadalītais solis tieši atbilst vienam VEXcode blokam. Ja nē, solis ir jāsadala tālāk.
Kad skolēni ir sadalījuši savu projektu līdz atsevišķu bloku vai komandu līmenim, viņi var pāriet no projekta plānošanas stadijas uz īstenošanas posmu. Viņiem ir jāpārnes 2. darbībā noteiktās galvenās darbības komentāros un pēc tam jāpievieno atbilstoši bloki vai komandas katrai pilnībā sadalītajai darbībai no 3. darbības katram komentāram, lai izveidotu savus projektus.
Skolēniem ir jāveido savi projekti pa vienam sadalītam solim, pārbaudot katru uzvedību (vai loģiski sagrupētu uzvedības veidu kopu), pirms pāriet pie nākamās. Tieši šajā posmā studentiem būs jāizmanto resursi, kas viņiem ir, lai noteiktu pareizās parametru vērtības. Piemēram, iepriekš minētajā VEXcode VR piemērā attāluma vērtības tika noteiktas, izmantojot zināšanas, ka katrs labirinta kvadrāts ir 300 mm šķērsām. Vērtību noteikšanas metode mainīsies atkarībā no apstākļiem, taču kodēšanas projekta izveides procesā vienmēr būs nepieciešams pārbaudīt un pielāgot vērtības.
Atbalsts studentiem, kad viņi apgūst dekompozīcijas
Pirms studenti sāk strādāt pie izaicinājuma no STEM laboratorijas vai cita VEXcode projekta, veltiet laiku, lai pats izstrādātu dekompozīcijas procesu, lai jūs būtu gatavi atbildēt uz jautājumiem, kas varētu rasties studentiem. Mudiniet studentus parādīt jums sava projekta sadalīto plānu, pirms viņi sāk kodēt, lai jūs varētu pastiprināt sadalīšanas procesu un pārbaudīt, vai viņi ir sadalījuši uzdevumu pēc iespējas mazākā robota rīcībā. Atgādiniet studentiem, ka viņiem jāspēj identificēt bloku vai komandu, kas atbilst katrai uzvedībai.
- Ja skolēniem ir grūti iedomāties galvenos vai lielos soļus, kas robotam jāveic, lai sasniegtu projekta mērķi, mudiniet viņus:
- Uzzīmējiet ceļu, kas robotam jāiet, lai sasniegtu mērķi.
- Izpildiet darbības, kas robotam jāveic, lai sasniegtu mērķi.
- Pārrunājiet darbības, kas robotam jāveic, lai sasniegtu mērķi.
- Ja studentiem ir grūtības noteikt, vai viņu soļi ir sadalīti līdz atsevišķa bloka vai komandas līmenim, jautājiet viņiem:
- Cik bloku vai komandu būtu nepieciešams, lai robots veiktu šo darbību?
- Vai robots var pabeigt šo darbību, izmantojot tikai vienu bloku vai komandu?
- Kā jūs varat sadalīt šo uzvedību vēl mazākās robotu darbībās?
Atbalstot savus studentus, kad viņi mācās sadalīties, viņiem būs stabils pamats nākotnes problēmu risināšanai datorzinātnēs.
Vai jums ir vairāk jautājumu par to, kā atvieglot studentu dekompozīcijas apguvi jūsu klasē? Palūdziet viņiem PD+ kopienāvai ieplānot sesiju viens pret vienu, lai runātu ar VEX ekspertu.