primeira aula sp1

Reinventando o Ensino Médio

Tecnologia da Informação

Márcio Bunte de Carvalho Luiz ChaimowiczMirella M. Moro

www.youtube.com/user/KhanAcademyPortugues/videos

10.fevereiro.2012Reinventando o Ensino Médio - Tecnologia da Informação2

Problema = Objeto Matemátco

P = < D, R, c >

Resultados

possíveis

Condição

possíveis

c = Relação binária caracteriza uma solução satisfatória, associando a cada elemento do conjunto

de dados a Solução única desejada.

Problema : Exemplo

• P = problema de diagnóstico médico

• O conjunto de dados disponível d ∈∈∈∈ D, onde dsão os dados do paciente (observação da anamnese,

sintomas, resultados de laboratório, etc) que pertencem que pertencem ao conjunto D de dados possíveis.

• R é o conjunto de doenças possíveis.

• A condição que caracteriza uma solução satisfatória consiste em encontrar o par <d, r>

onde r ∈∈∈∈ R é o diagnóstico desejado.

Como Definir um Problema? • Enumeração exaustiva: procurar todos os pares <dado,

resultado> – Só se aplica no caso que o conjunto de dados é finito

– Exemplo: agenda de telefones (associa telefone a cada nome)

• Declarativamente: dar propriedades que devem ser satisfeitas pela solução do problema. satisfeitas pela solução do problema. – Exemplo: Dado um número real, associa dois números cuja

soma de seus quadrados é igual ao número real dado

• Por um algoritmo: (sequência de passos a serem realizados por um programa de computador) define correspondência entre dados e resultados sempre que ele pára conseguindo chegar a uma solução. – Exemplo: Formulário de Imposto de Renda

… Por um algoritmo

• Impossível saber se o programa pára � a solução é não computável.

Programa constante:

Leia xLeia x

Enquanto x ≠ 10 faça

x x + 1

Mostre na tela o valor de x

• PROBLEMAS?!

Se o valor lido de x for maior do que 10, o programa não vai parar.

Problemas…

• Problemas são fáceis e difíceis

• Entender o problema é problema

• Nem todo problema tem solução

• Problemas de hoje não têm uma solução simples e única

Problemas de hoje não tem uma

solução simples e única

Solução de Problemas através da

Computação

Ênfase deve estar no processo e não

na solução

através da Computação

Solução de Problemas através da

Computação

Ênfase deve estar no

processo e não na solução

Problemas de hoje não tem uma solução

simples e única

Buscar a melhor solução (dentre várias) para problemas de inúmeras áreas

(exatas, sociais, biológicas, etc)

Computação 1,2,3

Solução de Problemas através da Computação

AMBIENTE

Estudantes confortáveis

com o trabalho em grupo

Múltiplas Alternativas valorizadas e encorajadas

Falhar = parte do processo

para encontrar a Solução

Solução de Problemas através da Computação

ESTUDANTES IRÃO APRENDER

Aplicar Criar novos

Pensar abstratamente

Aplicar algoritmos conhecidos

onde apropriado

Criar novos algoritmos

para problemas complexos

Três maneiras de resolver problemas

1. Solução em N Passos

2. Solução em algoritmos

3. Solução em 4 Passos

1. Solução de Problemas em N passos

• Coleta de Dados

• Análise de Dados

• Representação de Dados

• Decomposição de ProblemaDecomposição de Problema

• Abstração

• Algoritmos & Procedimentos

• Automação

• Otimização através da paralelização

• Simulação

10.fevereiro.2012Reinventando o Ensino Médio - Tecnologia da Informação13 Fonte: CSTA & ISTE. Computational Thinking across the Curriculum. 2009.

Solução de Problemas em N passos

MATEMÁTICAColeta de Dados Encontrar uma fonte de dados para uma área de problemas, por exemplo,

cara ou coroa e jogo de dados

Análise de Dados Contar ocorrências de cara ou coroa e jogo de dados, e analisar os

resultados

Representação de

Usar histograma, gráfico de pizza, gráfico de barras para representar dados;

usar conjuntos, listas, grafos, etc para conter dados

Decomposição de

Problema

Aplicar ordem de operações em uma expressão

Problema

Abstração Usar variáveis em Álgebra; identificar fatos essenciais em um problema com

palavras; estudar funções em álgebra comparadas às funções em

programação; usar iteração para resolver problemas de palavras

Algoritmos &

Procedimentos

Fazer divisões ou fatorações longas

Automação Usar ferramentas tais como: Geometer Sketch Pad, Star Logo, Python

Paralelização Resolver sistemas lineares; fazer multiplicação de matrizes

Simulação Plotar uma função no plano cartesiano e modificar valores das variáveis

CIÊNCIASColeta de Dados Coletar dados de um experimentoAnálise de Dados Analisar dados de um experimentoRepresentação de

DadosResumir dados de um experimento

Decomposição de

ProblemaFazer a classificação de espécies

Abstração Construir um modelo de uma entidade físicaAlgoritmos &

ProcedimentosFazer um procedimento experimental

Automação Usar ProbewareParalelização Rodar experimentos simultaneamente com

parâmetros diferentes Simulação Simular movimento de um sistema solar

ESTUDOS SOCIAISColeta de Dados Estudar estatísticas de dados de batalhas ou

populaçõesAnálise de Dados Identificar tendências em dados a partir das

estatísticasRepresentação de

DadosResumir e representar tendências

Decomposição de

Problema

Abstração Resumir fatos; deduzir conclusões a partir de fatosAlgoritmos &

Procedimentos

Automação Usar ExcelParalelização

Simulação Jogar Age of Empires; Oregon Trail10.fevereiro.2012Reinventando o Ensino Médio - Tecnologia da Informação16

LETRAS E ARTESColeta de Dados Fazer análise linguística de sentençasAnálise de Dados Identificar padrões para diferentes tipos de

sentençasRepresentação de

DadosRepresentar padrões de diferntes tipos de sentenças

Decomposição de Escrever um sumárioDecomposição de

ProblemaEscrever um sumário

Abstração Usar semelhanças ou metáforas; escrever histórias

com bifurcaçõesAlgoritmos &

ProcedimentosEscrever instruções

Automação Usar um corretor ortográficoParalelização Traduzir parágrafos de texto simultaneamenteSimulação Fazer a encenação de uma história

2. Solução em Algoritmos

• Quando as ações de um algoritmo obedecem à sintaxe de uma linguagem de programação, passamos a chamá-lo de programa.

• Qualidades de um bom algoritmo– Perfeitamente Definido: descreve exatamente as instruções a

serem executadas e em que seqüência (a falta de alguma informação pode levar a uma interpretação errônea do informação pode levar a uma interpretação errônea do algoritmo)

– Não Ambíguo– Eficaz: consegue resolver o problema em qualquer situação.

Situações de exceção que possam alterar o resultado do algoritmo devem ser descritas e tratadas.

– Eficiente: resolve o problema com o mínimo de recursos. No caso de algoritmos para processamento de dados, os recursos a serem considerados são espaço na memória, tempo de processamento, entre outros.

10.fevereiro.2012Reinventando o Ensino Médio - Tecnologia da Informação18Fonte: Glauco Amorim. Programação para Iniciantes. 2009.

Algoritmo

• Três maneiras básicas de definir algoritmo

– Descrição narrativa

– Fluxograma

– Pseudo-código (portugol) � conceitos mais avançados que podem ser deixados para estudar avançados que podem ser deixados para estudar quando for aprender uma linguagem de programação

Algoritmo: Descrição Narrativa

algoritmo lavar_cabelo

1. Molhe o cabelo

2. Coloque o xampu

3. Massageie • não está definido quanto de xampu deve ser colocado;4. Enxágue

5. Repita

• PROBLEMAS?!

xampu deve ser colocado;• não diz quanto tempo deve massagear;• não diz quando paramos a repetição;• não diz até quando enxaguar.

Algoritmo: Descrição Narrativa

algoritmo lavar_cabelo_versão_melhorada

1. molhe o cabelo

2. repita duas vezes:

2.1. coloque a quantidade correspondente a 2.1. coloque a quantidade correspondente a

uma tampa de xampu no cabelo

2.2. massageie o cabelo até fazer espuma

2.3. enxágue até tirar o xampu

Algoritmo: Fluxograma

FASES:como

construir

construirum

algoritmo

• Problema: questão proposta a ser resolvida.• Análise Preliminar: entender o problema

com a maior precisão possível e identificar os dados. Identificar os resultados desejados.

• Solução: desenvolver um algoritmo para resolver o problema.

• Teste de Qualidade: execute o algoritmo desenvolvido com dados para os quais o resultado seja conhecido. O ideal é que o universo dos dados tenha todas as universo dos dados tenha todas as combinações possíveis (a qualidade de um algoritmo pode ser limitada por fatores como o tempo para a sua confecção e recursos disponíveis).

• Alteração: se o resultado do teste não for satisfatório, altere o algoritmo e submeta-o a um novo teste de qualidade.

• Produto Final: algoritmo concluído e testado, pronto para ser aplicado.

3. Solução de Problemas em 4 Passos

A. Entender o problema [próximos slides]

Ler ou escutar a definição do problema.

A. Entender o problema

Estratégias• 5 Por quês. Começar com um por quê; após a

resposta, perguntar novamente (5 vezes).– Ajuda a rapidamente determinar a causa principal do

problema– É simples, fácil de aprender e aplicar– É simples, fácil de aprender e aplicar

• Apreciação. Similar à anterior, consiste em perguntar repetidamente “E então?” para se ter uma ideia das causas e efeitos

• Análise da causa principal. Dividido em 4 partes: definir o problema, coletar dados, identificar possíveis fatores que causam o problema (com base nos dados), identificar a(s) causa(s) central

10.fevereiro.2012Reinventando o Ensino Médio - Tecnologia da Informação25 Fonte: http://www.mindtools.com/pages/article/newTMC_00.htm

Entender o problema: grafo de causa e efeito

• Identifique o problema central

FilialNão Coopera

• Identifique o problema central

• Identifique os fatores principais

FilialNão Coopera

• Identifique possíveis causas

FilialNão Coopera

Razoavelmente

Não CooperaRazoavelmenteModerno

Email for a do aràs vezes

FilialJoão

contagioso?

FilialNão Coopera

RazoavelmenteModerno

Email for a do aràs vezes

Entender o problema: Fluxo de Dados

INÍCIO

ResponderTelefonema

Como possoajudá-lo?

Qual é o Pegar nome e

Info sobre produtoou ajuda com compra

Entrega de Produto

CobrançaIndevida

10.fevereiro.201230

Qual é o problema?

Pegar nome e empresa

Transferir paraVendas (ext 2203)

Pegar nome e empresa

Transferir paraHelpDesk (ext 2217)

Produto Indevida

Problema c/Produto?

Solução de Problemas em 4 Passos

A. Entender o problemaLer ou escutar a definição do problema.

B. Fazer um plano para resolver o problema Utilizar figuras, gráficos, grafos, listas, objetos Definir um algoritmo [já visto]Pode-se definir várias alternativas neste passo.Pode-se definir várias alternativas neste passo.Deve-se então avaliá-las e escolher apenas uma.

C. Realizar o planoUma vez que o plano esteja definido e entendido, deve-se segui-lo. Se o plano foi bem feito, esta é a parte fácil.

D. Revisar e refletir sobre a solução adotada Uma vez que o problema esteja resolvido, refletir sobre como o mesmo foi utilizado.

10.fevereiro.2012Reinventando o Ensino Médio - Tecnologia da Informação31 Fonte: Joanna Goode, Gail Chapman. Exploring Computer Science. 2011.

ATIVIDADES EXEMPLO

SOLUÇÃO EM 4 PARTES

A. Entender o problema

B. Fazer um plano para resolver o problema

C. Realizar o planoC. Realizar o plano

D. Revisar e refletir sobre a solução adotada

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