Scenariusze

Nauka kodowania bez komputera

Przykładowa lekcja programowania autorstwa Małgorzaty Knap

Powszechnie wiadomo, że komputery używają do zapisu dwójkowego systemu liczbowego, zwanego systemem binarnym. Obecne popularne programy do kodowania ułatwiają trochę pracę programistom, którzy nie muszą już pisać kodów binarnych. Nadal jednak pomocne w nauce programowania będzie dla dzieci zrozumienie zasady, z jaką działają komputery poprzez kody binarne. Poniżej opisana zabawa pozwala dzieciom w przystępny sposób zrozumieć pojęcie systemów binarnych. Polega ona na zakodowaniu inicjałów swojego imienia i nazwiska w bransoletkach z użyciem koralików w różnych kolorach lub (opcjonalnie) zrobieniu zakładek do książek z naniesionym kodem binarnym.

Cele:

Uczniowie będą wiedzieli na czym polega różnica w posługiwaniem się językiem przez ludzi i przez komputery.
Nauczą się za kodować literę w systemie binarnym.
Będą umieli odkodować literę z systemu binarnego.

Materiały:

Tabela kodów ASCII (tylko wielkie litry) dla każdego z uczniów.
Opcja z bransoletką:
- Potrzebne będą drewniane koraliki w dwóch dowolnie wybranych kolorach.
- Elastyczny sznurek do biżuterii.
- Zapinka do biżuterii (opcjonalnie). Można związać bransoletkę.
Opcja z zakładką:
- Potrzebne będą kolorowe kredki i zakładki (wzór dostępny w załączniku).

Słowniczek terminów utworzony na potrzeby lekcji:

ASCII (czytaj aski, z ang: American Standard Code for Information Interchange kod przyporządkowujący liczby z zakresu 0−127 literom alfabetu angielskiego, cyfrom, znakom przestankowym oraz innym symbolom i poleceniom sterującym.
Kod binarny: Dwójkowy system liczbowy, system binarny – system liczbowy, w którym podstawą jest liczba 2. Do zapisu liczb potrzebne są tylko dwie cyfry: 0 i 1.
Bit: skrót od angielskiego wyrażenia binary digit, czyli po polsku cyfra dwójkowa. Również oznacza z ang. kawałek.
Bajt: (ang. byte) na potrzeby naszej lekcji na bajt składa się 8 bitów. (Uwaga: w praktyce jeden bajt może zawierać dowolną liczbę bitów, choć zwykle jest ich osiem).
Kodować: przetwarzać informacje na kod.

Plan lekcji:

Wprowadzenie:

Rozpocznij lekcję od krótkiej rozmowy z uczniami. Powiedź, że na tej lekcji dowiedzą się i doświadczą, na czym polega język komputerów. Pomocnicze pytania:

Co można znaleźć w środku komputera? Skomplikowaną sieć połączeń/kabli przenoszących/ transportujących informacje.
Czy komputery komunikują się w taki sam sposób jak my? - Nie.
Czy komputer mówi po polsku albo po angielsku? - Nie.
Czy komputer przechowuje informacje, które są dla nas zrozumiałe? - Nie

Wyjaśnij, że komputery tłumaczą każdy kawałek dostarczonej im informacji na własny język zwany kodem binarnym. Komputery przenoszą i przechowują informacje kodując je w kombinacje cyfr z tylko dwiema możliwościami na jedno miejsce. Większość ludzi uważa, że te możliwości to 0 lub 1. W rzeczywistości każde z urządzeń (dysk twardy, czytniki DVD czy CD, itd.) działają w trochę inny sposób ale każde z nich nadal używa systemu binarnego. Jeśli rozmowa jest już wyczerpana, przejdźcie do ćwiczeń praktycznych polegających na odkodowywaniu prostych danych, takich jak litery. (Uwaga: choć komputery kodują mnóstwo różnorodnych informacji, chociażby takich jak kolory czy liczby, to my skupimy się tylko i wyłącznie na literach. Zaleca się wprowadzanie poszczególnych kodów na kolory, liczby itd na oddzielnych lekcjach by dzieciom nie dostarczać zbyt wiele informacji na raz). Można również rozpocząć lekcję od „pytania kluczowego” w myśl Oceniania Kształtującego. Jakim językiem posługuje się komputer? Można spróbować napisać zakodowaną w systemie binarnym literę i spytać uczniów czy wiedzą co to jest. Mniejszym dzieciom można również pokazać pieska przytulankę z wywieszonym językiem i poprosić o odgadnięcie dzisiejszego tematu lekcji.

Rozpocznij od rozdania tabeli kodów ASCII każdemu z uczniów. Możesz powiedzieć uczniom, że jedna kratka to tzw. bit i zapytać czy wiedzą jak nazywa się 8 kratek (bajt). Patrz słowniczek terminów utworzony na potrzeby lekcji. Zacznijcie od wspólnego, głośnego przeczytania kilku wybranych liter.

Uwaga czytając kod używajcie terminów on i off lub koloruj, nie koloruj. Staraj się unikać używania terminów zero/jeden w młodszej grupie dzieci. Dla starszych nie powinno być problemu. Wybierz dowolną literę i przeczytaj uczniom. Poproś, żeby uważnie posłuchali i odgadli jaka to litera:

D ■□■■ ■□■■ będzie brzmieć następująco:

“on”, “off”, “on”, “on”, “on”, “off”, “on”, “on”. Powtórz ćwiczenie do momentu aż uczniowie zrozumieją jak działa kodowanie. Narysuj na tablicy dowolny kod:

■□■■ ■□■■

Zachęć uczniów aby odnaleźli w tabeli kodów pierwsze cztery bity zanim zaczną szukać kolejnych. Uczniowie zapewne odkryją, że litery A-O zaczynają się od ■□■■, a litery P-Z od ■□■□. Narysuj na tablicy jeszcze kilka przykładów, aż uczniowie będą w stanie samodzielnie odkodowywać litery. Następnie (jeśli to możliwe) pozwól uczniom samodzielnie zakodować dowolna literę na tablicy. Opuść salę i pozostaw uczniów pod opieka nauczyciela wspierającego lub innej wyznaczonej osoby. Powiedź, że mają 2 minuty na wykonanie tego zadania i jeśli nikt po ciebie nie wyjdzie wcześniej, to wrócisz po upływie ustalonego czasu. Odkoduj literę z pomocą tabelki w taki sam sposób jak robiliście to wcześniej wspólnymi siłami. Jeżeli uczniowie zakodowali poprawną literę, pogratuluj im. Jeżeli nie, powtórzcie ćwiczenie. Widzisz uczniów, którzy chcą przejąć rolę nauczyciela - pozwól im na to. Jeśli czas pozwoli, dobierz uczniów w pary i pozwól im na wspólne kodowanie i odkodowywanie liter lub krótkich wyrazów. Z pewnością ułatwi to uczniom słabszym lepiej opanować te umiejętności.

Upewnij się, że każdy uczeń ma tabelę kodów ASCII i w zależności od wybranej opcji koraliki, nitkę oraz zapięcie lub pasek – zakładkę i kredki w dwóch wybranych kolorach.

Powiedz uczniom, że wykonane prace będą 'przypominajkami' tematu dzisiejszej lekcji i będą mogli zabrać je do domu. Wyjaśnij na czym polega zadanie: każdy uczeń ma za zadanie zakodować inicjały swojego imienia i nazwiska za pomocą kolorowych koralików/ lub zamalowania odpowiednich pól na zakładce. Wyznacz odpowiednią ilość czasu na wykonanie zadania. W trakcie trwania zadania monitoruj pracę dzieci. Podsumujcie wspólnie czego nauczyliście się na temat języka komputerów.