Декомпозиція — це фундаментальна навичка з інформатики, необхідна для розвитку в учнів довгострокового розуміння того, як розв’язувати проблеми кодування. У цій статті досліджується, що таке декомпозиція, чому вона важлива та як полегшити студентам вивчення декомпозиції.
Що таке декомпозиція?
Декомпозиція - це процес розбиття складної проблеми на більш дрібні, більш керовані частини. Це спрощує процес створення проекту кодування, дозволяючи студентам вирішувати один компонент задачі за раз.
Чому розкладання важливе?
Коли учні починають вчитися кодувати, вони стикаються з новим і непростим мисленням про мову. Вони повинні перейти від спілкування усною мовою, яка повна висновків і нюансів, до точної та логічної структури, яка необхідна для кодування. Ця адаптація надзвичайно важка для студентів і часто стає на шляху їх успіху. Декомпозиція є важливою навичкою інформатики, яку студенти повинні отримати, щоб успішно кодувати, оскільки вона дозволяє студентам починати з розмовної мови та вдосконалювати її, доки вона не стане чимось, що можна використовувати в проекті кодування.
Декомпозиція проблеми дозволяє розв’язувати її невеликими кроками, допомагаючи запобігти тому, щоб вона стала непосильною для студентів. Коли студенти перед початком кодування розкладають проблеми на менші частини, вони можуть створювати кожен невеликий розділ проекту та перевіряти його, щоб переконатися, що він працює належним чином, перш ніж переходити до наступної частини. Це набагато простіше, ніж намагатися закодувати всі кроки, необхідні для досягнення мети одночасно, і запобігає розчарування студентів від того, що вони губляться в довгому проекті, намагаючись усунути помилки.
Процес декомпозиції також дає учням системний підхід до побудови проекту, усуваючи спокусу учням здогадуватися та перевіряти свій шлях до рішення. Вгадування та перевірка є неефективним способом вирішення проблеми, і він стає неефективним, коли учні починають вирішувати все більш складні завдання кодування.
Крім того, декомпозиція проекту дозволяє учням ідентифікувати шаблони у своєму коді, створювати, змінювати та повторно використовувати розділи коду. Це спрощує створення та усунення несправностей проектів, надаючи учням глибше розуміння коду, який вони створюють, що дозволяє їм використовувати це розуміння в майбутніх проектах.
Нарешті, декомпозиція також сприяє співпраці між студентами, оскільки вони разом працюють над створенням робототехнічних проектів у групах. Розкладений проект, записаний у інженерному блокноті, є артефактом, який студенти можуть використовувати під час обговорення групових проектів або обміну ними з іншими групами.
Полегшення розкладання
Декомпозиція відбувається, коли студенти перебувають на стадії планування, перш ніж вони взагалі почнуть створювати свої проекти. Студенти повинні записати процес декомпозиції у своїх інженерних блокнотах і поділитися ним з вами, перш ніж вони почнуть кодувати. Щоб отримати додаткові відомості про використання інженерних зошитів зі студентами, перегляньте цю статтю.
Надайте студентам цю просту триетапну структуру для підходу до декомпозиції:
- Визначте головну мету проекту , вказавши результат, який робот продемонструє, коли проект буде успішним. Запишіть цю мету в інженерний зошит.
- Визначте основні кроки, які повинен зробити робот, щоб досягти мети. Обміркуйте та запишіть основні або загальні кроки, які робот повинен виконати, щоб досягти мети. Запишіть ці кроки високого рівня в інженерний блокнот.
-
Розбийте основні кроки на найменші кроки поведінки робота. Розбийте кожен із основних кроків на найменшу поведінку, яку може виконати робот. Запишіть ці розкладені кроки в інженерний блокнот.
- Кожна поведінка робота повинна відповідати одному відповідному блоку або команді. Якщо ні, кроки можна розкласти далі.
У цьому прикладі студенти розкладають проект, щоб завершити лабіринт у VEXcode VR Wall Maze + Playground.
Крок 1: Визначте головну мету проекту. Запишіть гол в інженерний зошит.
Крок 2: Визначте основні кроки, які повинен зробити робот для досягнення мети.
- Тут учень продумав усі поведінки, яких робот повинен використовувати, щоб проїхати від початкової до кінцевої точки лабіринту, і перерахував їх по порядку в інженерному зошиті.
Крок 3: розділіть основні кроки на найменші кроки поведінки робота.
- Учні можуть почати визначати приблизні значення, необхідні для виконання кожного кроку. Ці значення потрібно перевірити та налаштувати під час створення проекту у VEXcode.
- Учні повинні перевірити, чи кожен крок декомпозиції безпосередньо відповідає одному блоку VEXcode. Якщо ні, крок потрібно розкласти далі.
Після того, як учні розклали свій проект до рівня окремих блоків або команд, вони можуть переходити від етапу планування проекту до етапу реалізації. Вони повинні перенести основні кроки, визначені на кроці 2, у коментарі, а потім додати відповідні блоки або команди для кожної повністю декомпозованої поведінки з кроку 3 до кожного з цих коментарів, щоб створити свої проекти.
Студенти повинні будувати свої проекти поетапно, перевіряючи кожну поведінку (або логічно згрупований набір поведінок), перш ніж переходити до наступної. Саме на цьому етапі учням потрібно буде використовувати ресурси, які вони мають, щоб визначити правильні значення параметрів. Наприклад, у наведеному вище прикладі VEXcode VR значення відстані були визначені з урахуванням того, що кожен квадрат лабіринту має діаметр 300 мм. Метод визначення значень змінюватиметься залежно від обставин, але завжди необхідно перевіряти та коригувати значення під час створення проекту кодування.
Підтримка студентів, коли вони вивчають декомпозицію
Перш ніж студенти почнуть працювати над завданням у STEM Lab або іншому проекті VEXcode, знайдіть час, щоб самостійно опрацювати декомпозицію, щоб бути готовими відповісти на запитання, які можуть виникнути у студентів. Заохочуйте студентів показати вам декомпозиційний план свого проекту, перш ніж вони почнуть кодувати, щоб ви могли посилити процес декомпозиції та перевірити, чи вони розбили завдання на найменші можливі дії роботів. Нагадайте учням, що вони повинні вміти визначати блок або команду, яка відповідає кожній поведінці.
- Якщо учням важко уявити основні або загальні кроки, які повинен виконати робот, щоб досягти мети проекту, заохочуйте їх:
- Намалюйте шлях, яким повинен пройти робот, щоб досягти мети.
- Розіграйте кроки, які повинен зробити робот, щоб досягти мети.
- Обговоріть кроки, які повинен зробити робот, щоб досягти мети.
- Якщо учням важко визначити, чи були їхні кроки розкладені до рівня окремого блоку чи команди, запитайте їх:
- Скільки блоків або команд знадобиться, щоб робот завершив цю поведінку?
- Чи може робот виконати цей крок, використовуючи лише один блок або команду?
- Як ви можете розкласти цю поведінку на ще менші дії робота?
Підтримуючи своїх студентів, коли вони навчаться декомпозиції, ви забезпечите міцну основу для майбутнього вирішення проблем з інформатики.
У вас є додаткові запитання щодо полегшення навчання студентів декомпозиції у вашому класі? Попросіть їх у спільноті PD+або заплануйте сеанс 1-на-1 , щоб поговорити з експертом VEX.