Modulo 1: Problemi e Programmi DIQUATTRO EMANUELA Modulo 1: Problemi e Programmi DAL PROBLEMA ALL'ALGORITMO Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

CARATTERISTICHE TEMPO Modulo1: Dai Problemi ai Programmi 8 SETTIMANE DIQUATTRO EMANUELA CARATTERISTICHE FONDAMENTI D’INFORMATICA Modulo1: Dai Problemi ai Programmi STUDENTI DELTERZO ANNO, DI UNA SCUOLA SECONDARIA DI UN ISTITUTO INDUSTRIALE AD INDIRIZZO INFORMATICO UN1: DAL PROBLEMA ALL’ALGORITMO UN2: DALL’ALGORITMO AL PROGRAMMA TEMPO 8 SETTIMANE Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

CARATTERISTICHE TEMPO Modulo2: Dai Problemi ai Programmi DIQUATTRO EMANUELA CARATTERISTICHE FONDAMENTI D’INFORMATICA Modulo2: Dai Problemi ai Programmi STUDENTI DELTERZO ANNO, DI UNA SCUOLA SECONDARIA DI UN ISTITUTO INDUSTRIALE AD INDIRIZZO INFORMATICO UN1: DAL PROBLEMA ALL’ALGORITMO UN2: DALL’ALGORITMO AL PROGRAMMA 3 Settimane per la prima unità didattica TEMPO 5 Settimane per la seconda unità didattica Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

PREREQUISITI Concetto di dato e d’informazione DIQUATTRO EMANUELA PREREQUISITI Concetto di dato e d’informazione Concetto di modello e di sistema Concetto di Processo e Processore Strategie per la risoluzione dei problemi, con un approccio sistematico Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

COMPETENZE DIQUATTRO EMANUELA Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

COMPETENZE Saper distinguere all’interno di un problema: DIQUATTRO EMANUELA COMPETENZE Saper distinguere all’interno di un problema: tra variabili e costanti tra dati e azioni Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

COMPETENZE Saper distinguere all’interno di un problema: DIQUATTRO EMANUELA COMPETENZE Saper distinguere all’interno di un problema: tra variabili e costanti tra dati e azioni Riconoscere le caratteristiche fondamentali delle istruzioni che possono comporre un algoritmo Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

COMPETENZE Saper distinguere all’interno di un problema: DIQUATTRO EMANUELA COMPETENZE Saper distinguere all’interno di un problema: tra variabili e costanti tra dati e azioni Riconoscere le caratteristiche fondamentali delle istruzioni che possono comporre un algoritmo Saper distinguere tra i concetti algoritmo, processo istruzione, azione programmatore, processore processore, utente Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

COMPETENZE Saper distinguere all’interno di un problema: DIQUATTRO EMANUELA COMPETENZE Saper distinguere all’interno di un problema: tra variabili e costanti tra dati e azioni Riconoscere le caratteristiche fondamentali delle istruzioni che possono comporre un algoritmo Saper distinguere tra i concetti algoritmo, processo istruzione, azione programmatore, processore processore, utente Rappresentare con i diagrammi a blocchi e con la pseudocodifica semplici algoritmi Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

CONOSCENZE – ABILITA’ Conoscenze Abilità DIQUATTRO EMANUELA CONOSCENZE – ABILITA’ definizione di algoritmo e le caratteristiche fondamentali delle istruzioni lo compongono funzione delle operazioni di input e output operazioni fondamentali svolte da un generico esecutore e, in particolare, da un elaboratore elementi fondamentali delle tecniche di descrizione di un algoritmo Conoscenze Definire semplici algoritmi di tipo sequenziale rappresentandoli secondo il seguente schema predefinito: individuazione dei dati di input e output individuazione delle variabili di lavoro individuazione della sequenza delle azioni da compiere Abilità Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

STRUMENTI, ATTIVITA’ DIDATTICHE DIQUATTRO EMANUELA STRUMENTI, ATTIVITA’ DIDATTICHE Lezioni frontale in classe Lezione dialogata Esercitazione di gruppo ATTIVITÀ DIDATTICHE Libri di testo Presentazioni multimediali Lavagna luminosa Video Proiettore STRUMENTI Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

TEMPI TEMPI 3 SETTIMANE DIQUATTRO EMANUELA Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

TEMPI TEMPI 18 ORE LEZIONE FRONTALE ESERCITAZIONI VERIFICHE 10 ORE DIQUATTRO EMANUELA TEMPI TEMPI 18 ORE LEZIONE FRONTALE ESERCITAZIONI VERIFICHE 10 ORE 5 ORE 3 ORE Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

VERIFICHE - VALUTAZIONE DIQUATTRO EMANUELA VERIFICHE - VALUTAZIONE Verifica Diagnostica: test V/F e a scelta multipla per verificare l’apprendimento dei concetti e delle nozioni Verifica In Itinere: Esercizi sulla definizione di semplici algoritmi sequenziali Verifica Finale: Test a scelta multipla ed esercizi sulla formulazione di alcuni algoritmi per problemi dati VALUTAZIONE FINALE (SOMMATIVA) con ausilio di griglia di valutazione Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

VERIFICHE - VALUTAZIONE DIQUATTRO EMANUELA VERIFICHE - VALUTAZIONE Verifica Diagnostica: test V/F e a scelta multipla per verificare l’apprendimento dei concetti e delle nozioni (1 ORA) Verifica In Itinere: Esercizi sulla definizione di semplici algoritmi sequenziali (1 ORA) Verifica Finale: Test a scelta multipla ed esercizi sulla formulazione di alcuni algoritmi per problemi dati (1 ORA) VALUTAZIONE FINALE (SOMMATIVA) con ausilio di griglia di valutazione Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

DAL PROGRAMMA ALL’ALGORITMO UNITA’ DIDATTICA 1: DAL PROBLEMA ALL’ALGORITMO DIQUATTRO EMANUELA DAL PROGRAMMA ALL’ALGORITMO MODELLO: rappresentazione semplificata, schematica di una realtà osservata. In particolare un modello permette attraverso processi di formalizzazione, l’individuazione delle caratteristiche principali della realtà osservata. Queste caratteristiche rappresentano delle entità astratte. Registrabili in memoria Entità Relazionabili tra di loro Trasferimento di un problema su un sistema di elaborazione Implementazione Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

UNITA’ DIDATTICA 1: DAL PROBLEMA ALL’ALGORITMO DIQUATTRO EMANUELA VARIABILI E COSTANTI Rappresentare la realtà osservata in modo semplificato attraverso un modello significa individuare le entità che sono caratteristiche. Ogni entità può essere presente con diversi esemplari, a cui associamo i diversi valori che possono essere assunti dall’entità. Es. 1: ATTIVITA’ FATTURAZIONE Entità Il cliente a cui è intestata la fatturazione Il prodotto che viene venduto La fattura ATTRIBUTI DELL’ENTITA’: elementi che rappresentano e specificano l’entità. Se questi elementi assumono valori diversi per entità, essi sono definiti VARIABILI. Es. 1: ATTIVITA’ FATTURAZIONE Entità cliente Il nome, l’indirizzo, la città dove risiede, il numero di partita IVA Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

UNITA’ DIDATTICA 1: DAL PROBLEMA ALL’ALGORITMO DIQUATTRO EMANUELA VARIABILI E COSTANTI A = r²   r h b A= b  h Gli attributi che assumono sempre lo stesso valore vengono definiti COSTANTI I nomi che diamo alle variabili o alle costanti, per distinguerli all’interno del modello vengono detti IDENTIFICATORI Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

UNITA’ DIDATTICA 1: DAL PROBLEMA ALL’ALGORITMO DIQUATTRO EMANUELA DATI E AZIONI I dati dono i valori assunti dagli attributi degli elementi che caratterizzano il problema, rappresentati con variabili e costanti. Le azioni sono le attività che mettendo i dati in relazione tra loro, consentono di ottenere i risultati desiderati. I dati possono essere: Elementari numerici alfabetici alfanumerici (Stringhe) Non Elementari (insieme di dati elementari Le azioni possono essere riconducibili ad operazioni: tipo aritmetico tipo logico Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

UNITA’ DIDATTICA 1: DAL PROBLEMA ALL’ALGORITMO DIQUATTRO EMANUELA DATI E AZIONI Esempio: Esaminare un elenco di presone, con nome e anno di nascita, contare le presone più di vent’anni di età, e fornire alla fine il risultato del conteggio Nome Anno Nome Anno di nascita Età delle persone Età minima(20 anni) Risultato del conteggio Esaminare l’elenco Contare le persone Fornire il risultato Calcolo dell’età Età = AnnoAttuale – Anno i Nascita DATI AZIONI Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

DATI E AZIONI Identificatore Variabile o costante Descrizione Tipo UNITA’ DIDATTICA 1: DAL PROBLEMA ALL’ALGORITMO DIQUATTRO EMANUELA DATI E AZIONI Identificatore Variabile o costante Descrizione Tipo Nome Variabile Nome della persona Alfabetico Anno di nascita Anno di nascita della persona Numerico Età Età della persona Età minima Costante Età minima per il controllo Anno attuale Anno in corso Contatore Risultato del conteggio Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

Risoluzione di un problema UNITA’ DIDATTICA 1: DAL PROBLEMA ALL’ALGORITMO DIQUATTRO EMANUELA METODOLOGIA DI LAVORO Risoluzione di un problema Prima fase: Definizione del problema Descrizione dei dati che sono coinvolti, distinguendo quelli che abbiamo a disposizione Risultati da ottenere Stabilire come rintracciare e raccogliere tutte le risorse che possono essere utili Seconda fase: Definizione delle azioni da intraprendere Definizione dell’esatta sequenza delle azioni da compiere per ottenere la soluzione Esempio: Tenuta del bilancio familiare I dati iniziali sono costituiti dalla lista dettagliata delle entrate e delle uscite, i risultati attesi sono il rendiconto dei tipi di spesa effettuate e del tipo di entrate godute. Il criterio di calcolo e di aggregazione delle entrate e delle uscite costituisce il procedimento risolutivo del problema. Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

METODOLOGIA DI LAVORO Descrizione del problema UNITA’ DIDATTICA 1: DAL PROBLEMA ALL’ALGORITMO DIQUATTRO EMANUELA METODOLOGIA DI LAVORO Dati che servono, ovvero i dati iniziali.I dati iniziali sono detti dati d’ingresso o dati in input. Risultati da ottenere o dati in output. Risorse logiche e fisiche a disposizione. Le soluzioni adottate Descrizione del problema Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

METODOLOGIA DI LAVORO Descrizione del problema Stesura dell’algoritmo UNITA’ DIDATTICA 1: DAL PROBLEMA ALL’ALGORITMO DIQUATTRO EMANUELA METODOLOGIA DI LAVORO L’individuazione di questi elementi costituisce l’analisi del problema. Descrizione del problema La soluzione del problema deve essere organizzata e sviluppata in una serie di operazioni da attuare secondo un ben definito ordine, che permette di giungere ai risultati attesi a partire dai dati iniziali. Stesura dell’algoritmo Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

METODOLOGIA DI LAVORO Descrizione del problema Stesura dell’algoritmo UNITA’ DIDATTICA 1: DAL PROBLEMA ALL’ALGORITMO DIQUATTRO EMANUELA METODOLOGIA DI LAVORO L’individuazione di questi elementi costituisce l’analisi del problema. Descrizione del problema La scomposizione del procedimento risolutivo di un problema, in una sequenza di operazioni elementari da seguire per ottenere i risultati attesi, costituisce la stesura dell’algoritmo Stesura dell’algoritmo Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

UNITA’ DIDATTICA 1: DAL PROBLEMA ALL’ALGORITMO DIQUATTRO EMANUELA ALGORITMI Un algoritmo è una descrizione di un insieme finito di passi, che devono essere eseguite per portare a termine un dato compito e per raggiungere un risultato definito. Esempi di algoritmo possono essere: Le istruzioni per l’utilizzo di un elettrodomestico Le regole per eseguire la divisione tra due numeri ESECUTORE Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

UNITA’ DIDATTICA 1: DAL PROBLEMA ALL’ALGORITMO DIQUATTRO EMANUELA ALGORITMI Ogni istruzione deve essere concretamente realizzabile dall’esecutore Le istruzioni devono essere precise e non ambigue Ogni istruzione deve essere eseguita in un tempo finito Ogni istruzione eseguita deve produrre un risultato osservabile Ogni istruzione deve avere un carattere deterministico Le istruzioni devono essere elementari Un algoritmo è una descrizione completa, univoca e esaustiva di un insieme finito di operazioni elementari, interpretabili e riproducibili dal nostro esecutore, che permette di raggiungere lo scopo del processo in un tempo ragionevole. Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

UNITA’ DIDATTICA 1: DAL PROBLEMA ALL’ALGORITMO DIQUATTRO EMANUELA ESEMPIO DI ALGORITMO Deve Contattare telefonicamente una serie di persone a cui deve lasciare un messaggio Dati che servono L’elenco delle persone con il nome e il numero di telefono Il messaggio da comunicare Risultati L’elenco delle persone con l’indicazione per ciascuna dell’esito della telefonata Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

UNITA’ DIDATTICA 1: DAL PROBLEMA ALL’ALGORITMO DIQUATTRO EMANUELA ESEMPIO DI ALGORITMO Deve Contattare telefonicamente una serie di persone a cui deve lasciare un messaggio Algoritmo leggi il numero telefonico componi il numero a seconda della situazione che si presenta scrivi sull’elenco: ‘occupato’, ‘ numero errato’ o ‘OK’ ripeti le operazioni precedenti finchè le persone sono finite. Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

GLI ELEMENTI DI UNA APPLICAZIONE UNITA’ DIDATTICA 1: DAL PROBLEMA ALL’ALGORITMO DIQUATTRO EMANUELA GLI ELEMENTI DI UNA APPLICAZIONE Un ‘azione è un evento che si compie in un intervallo di tempo finito e che produce un risultato un effetto, previsto e ben determinato. Ogni azione modifica lo stato di qualche oggetto e questo e riconoscibile dal cambiamento di stato dell’oggetto. Per descrivere un’azione abbiamo bisogno di un Linguaggio e la descrizione di una azione è della Istruzione. Elementare Composta Un’istruzione Detta ALGORITMO Descrive Chiamata ESECUZIONE Azione Composta Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

GLI ELEMENTI DI UNA APPLICAZIONE UNITA’ DIDATTICA 1: DAL PROBLEMA ALL’ALGORITMO DIQUATTRO EMANUELA GLI ELEMENTI DI UNA APPLICAZIONE ALGORITMO PROCESSO ISTRUZIONE AZIONE Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

GLI ELEMENTI DI UNA APPLICAZIONE UNITA’ DIDATTICA 1: DAL PROBLEMA ALL’ALGORITMO DIQUATTRO EMANUELA GLI ELEMENTI DI UNA APPLICAZIONE Il programmatore ovvero colui che organizza, prepara e scrive l’algoritmo L’utente ovvero la persona che attiva l’esecuzione dell’algoritmo e che interagisce con l’esecutore per fornirgli i dati iniziali e per riutilizzare i risultati finali Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

GLI ELEMENTI DI UNA APPLICAZIONE UNITA’ DIDATTICA 1: DAL PROBLEMA ALL’ALGORITMO DIQUATTRO EMANUELA GLI ELEMENTI DI UNA APPLICAZIONE Programmatore Scrive algoritmo Consegna a Esecutore Utente Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

GLI ELEMENTI DI UNA APPLICAZIONE UNITA’ DIDATTICA 1: DAL PROBLEMA ALL’ALGORITMO DIQUATTRO EMANUELA GLI ELEMENTI DI UNA APPLICAZIONE programma Programmatore Scrive Carica nel Computer Utente Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

ACQUISIRE E COMUNICARE I DATI UNITA’ DIDATTICA 1: DAL PROBLEMA ALL’ALGORITMO DIQUATTRO EMANUELA ACQUISIRE E COMUNICARE I DATI Dati iniziali Input Soluzione adottata Algoritmo Risultati attesi Output Dati input Esecutore Dati output Ci possono essere delle variabili, che non sono nè di input nè di output, ma che sono necessarie all’elaborazione e che vengono dette Variabili di Lavoro. Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

ACQUISIRE E COMUNICARE I DATI UNITA’ DIDATTICA 1: DAL PROBLEMA ALL’ALGORITMO DIQUATTRO EMANUELA ACQUISIRE E COMUNICARE I DATI Esempio: Date le misure dei due cateti di un triangolo rettangolo, si vuole calcolare la misura del perimetro del triangolo Dati iniziali sono: Cateto 1 Cateto 2 Per il calcolo del perimetro abbiamo bisogno dell’ipotenusa, che possiamo calcolare a partire dai cateti, per cui è una variabile di lavoro Risultato finale: perimetro Per fare in modo che l’esecutore acquisisca i dati possiamo usare le istruzioni del tipo: leggi, acquisisci, accetta. Per fare in modo che l’esecutore comunichi i dati possiamo usare le istruzioni del tipo: scrivi, comunica, mostra. Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

CARATTERISTICHE FONDAMENTALE DI UN ESECUTORE UNITA’ DIDATTICA 1: DAL PROBLEMA ALL’ALGORITMO DIQUATTRO EMANUELA CARATTERISTICHE FONDAMENTALE DI UN ESECUTORE Un’azione fondamentale presente in un processo eseguito da un calcolatore è l’assegnamento. V  9 V  E Espressione, cioè una formula che specifica sempre un valore. Ogni espressione è composta da operandi e operatori E Gli operandi possono essere costanti, espressioni o variabili Gli operatori possono essere di tre tipi: aritmetici, di relazione e logici Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

CARATTERISTICHE FONDAMENTALE DI UN ESECUTORE UNITA’ DIDATTICA 1: DAL PROBLEMA ALL’ALGORITMO DIQUATTRO EMANUELA CARATTERISTICHE FONDAMENTALE DI UN ESECUTORE Operatori aritmetici + addizione - sottrazione * moltiplicazione div Divisione tra numeri interi / Divisione tra numeri reali mod Calcolo del resto della divisione tra interi ^ Elevamento a potenza Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

CARATTERISTICHE FONDAMENTALE DI UN ESECUTORE UNITA’ DIDATTICA 1: DAL PROBLEMA ALL’ALGORITMO DIQUATTRO EMANUELA CARATTERISTICHE FONDAMENTALE DI UN ESECUTORE Operatori di relazione < Minore di <= Minore o uguale di > Maggiore >= Maggiore o uguale di <> Diverso Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

CARATTERISTICHE FONDAMENTALE DI UN ESECUTORE UNITA’ DIDATTICA 1: DAL PROBLEMA ALL’ALGORITMO DIQUATTRO EMANUELA CARATTERISTICHE FONDAMENTALE DI UN ESECUTORE Operatori logici And Per il prodotto logico (congiunzione) Or Per la somma logica (disgiunzione) Not Per la negazione Xor Per l’OR esclusivo Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

UNITA’ DIDATTICA 1: DAL PROBLEMA ALL’ALGORITMO DIQUATTRO EMANUELA DIAGRAMMA A BLOCCHI Il metodo dei diagrammi a blocchi consiste in una descrizione grafica; esso permette un visione immediata dell’intero procedimento e dell’ordine di esecuzione delle varie istruzioni I diagrammi a blocchi sono formati da simboli di forma diversa, ciascuna con un proprio significato; all’interno di ogni simbolo e presente un breve testo sintetico. Linee orientate con frecce, che uniscono fra loro i vari simboli, indicano il flusso delle operazioni. Condizione Inizio Fine commento Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

UNITA’ DIDATTICA 1: DAL PROBLEMA ALL’ALGORITMO DIQUATTRO EMANUELA LA PSEUDOCODIFICA La pseudocodifica è la descrizione di un algoritmo ottenuta utilizzando termini e parole del linguaggio comune, ma applicando una serie di regole che permettono di organizzare un tipo di testo formalmente rigoroso e strettamente orientato alla stesura degli algoritmi. La pseudocodifica utilizza delle regole per strutturare il testo: Le parole chiavi che aprono e chiudono il testo di un algoritmo sono INIZIO e FINE. Altre parole chiavi sono A, ALLORA, ALTRIMENTI, CASO, DA, DI, ESEGUI, FINCHE’, MENTRE, PASSO, PER, RIPETI, SE. Ogni istruzione è indicata con una frase del linguaggio corrente e può contenere un’espressione di tipo aritmetico o logico Le istruzioni leggi(lista di variabili) e scrivi(variabili e costanti) vengono utilizzate per descrivere le operazione di immissione ed emissione dei dati La richiesta all’utente per acquisire i dati necessari all’elaborazione può essere indicata con chiedi(lista dei dati che servono) Le variabili, le costanti vengono indicate da parole in minuscolo dette identificatori Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

ESEMPIO Algoritmo rettangolo h b A= b  h Dati input UNITA’ DIDATTICA 1: DAL PROBLEMA ALL’ALGORITMO DIQUATTRO EMANUELA ESEMPIO h b A= b  h Dati input Algoritmo rettangolo Base e altezza del rettangolo INIZIO Chiedi(base, altezza) Leggi(base, altezza) Area  base * altezza Scrivi area Dati output Area del rettangolo FINE Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

ESEMPIO Inizio h b A= b  h Dati input Base e altezza del rettangolo UNITA’ DIDATTICA 2: DAL PROBLEMA ALL’ALGORITMO DIQUATTRO EMANUELA ESEMPIO h b A= b  h Inizio Chiedi base, altezza Leggi base altezza Dati input Base e altezza del rettangolo Area base * altezza Dati output Scrivi area Area del rettangolo Fine Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002

FINE DIQUATTRO EMANUELA Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A UNITA’ DIDATTICA 1: DAL PROGRAMMA ALL’ALGORITMO DIQUATTRO EMANUELA FINE Sissis – Indirizzo2 – Classe 42A Catania 28/11/2002