< Unità 1 - Risoluzione dei problemi e informatica ('22-'23)

Lezione 3 - Esplorare la risoluzione dei problemi

90 minuti

Panoramica

Domanda del giorno: come possiamo applicare il processo di risoluzione dei problemi a molte tipologie diverse di problemi?

In questa lezione gli studenti applicano il processo di risoluzione dei problemi a tre diversi problemi per comprendere meglio il valore di ogni fase. Porteranno a termine una ricerca di parole, organizzeranno i posti a sedere per una festa di compleanno e riprogetteranno un'aula. I problemi diventano sempre più complessi e sempre meno definiti per evidenziare come il processo di risoluzione dei problemi sia particolarmente utile nell'affrontare queste tipologie di problemi. La lezione si conclude con gli studenti che riflettono sulla loro esperienza con il processo di risoluzione dei problemi. Dovranno motivare l'inserimento di ogni fase e raccoglieranno idee su domande o strategie che possano aiutarli a definire meglio i problemi aperti, poiché questo è spesso il passaggio più critico.

Il completamento di questa lezione richiederà probabilmente due o più lezioni. I primi due problemi possono rientrare in una sola lezione, ma il terzo dovrà essere spostato a un secondo giorno.

Sono disponibili anche versioni alternative di questa lezione.

Traguardo di apprendimento

Con questa lezione gli studenti otterranno una maggiore pratica sul processo di risoluzione dei problemi nell'ambito di contesti diversi. Servirà a sottolineare il fatto che il processo di risoluzione dei problemi è particolarmente utile quando si affrontano problemi mal definiti. Alla fine della lezione, le riunioni conclusive volte a generare idee metteranno a disposizione degli studenti alcune strategie e domande che possono porre per definire meglio i problemi da soli, poiché questo è spesso il passaggio più critico. I problemi illustrati in questa lezione aiutano anche a stimolare una discussione nella lezione seguente sui tipi di problemi che i computer sono più adatti a risolvere.

Opportunità di valutazione

  1. Applicare il processo di risoluzione dei problemi per affrontare una ampia varietà di problemi

    A pagina 5 della Guida alle attività, controlla la tabella di valutazione per assicurarti che gli studenti stiano adottando misure ragionevoli per ciascuno dei problemi.

  2. Valutare quanto sia ben definito un problema e usa le strategie per definirlo in modo più preciso

    Per l'ultima domanda a pagina 5 della Guida alle attività, assicurati che gli studenti abbiano almeno una domanda o una strategia che sarebbe un modo efficace per definire meglio un problema.

Mappatura delle competenze

Mappatura completa del corso
CSTA K-12 Computer Science Standards (2017)
    • 1B-AP-08 - Confronta e perfeziona più algoritmi per la stessa attività e determina qual è quello più adatto.
    • 1B-AP-11 - Scompone (suddivide) i problemi in sotto-problemi più piccoli e gestibili per facilitare il processo di sviluppo del programma.
    • 1B-AP-16 - Assumi ruoli diversi, con la guida dell'insegnante, quando collabori con i compagni durante le fasi di progettazione, implementazione e revisione dello sviluppo del programma.

Pianificazione

Obiettivi

Gli alunni saranno in grado di:
  • applicare il processo di risoluzione dei problemi per affrontare una ampia varietà di problemi
  • valutare quanto sia ben definito un problema e usa le strategie per definirlo in modo più preciso

Preparazione

  • Stampa la guida alle attività per ogni studente
  • Fogli per appunti per il problema della festa di compleanno
  • Cartellone per annotare le strategie per la definizione dei problemi alla fine della discussione
  • Controlla il forum "Aula insegnanti" per insegnanti verificati per trovare strategie o risorse aggiuntive condivise dagli altri insegnanti
  • Se stai facendo una lezione virtuale, valuta la possibilità di controllare le nostre Modifiche alla lezione virtuale

Collegamenti

Attenzione! Fai una copia di tutti i documenti che intendi condividere con gli alunni.

Per gli insegnanti
Per gli studenti

Guida didattica

Preparazione (5 minuti)

Diario di bordo: pensa al problema più stupido che il processo di risoluzione dei problemi potrebbe risolvere. Preparati a dire come potrebbe trovare applicazione ogni fase del processo.

Consenti agli studenti di condividere individualmente i contenuti.

Scopo della discussione

Questa discussione è utile per rivedere il processo di risoluzione dei problemi ed evidenziare quanti diversi tipi di problemi potrebbero esserci. Incoraggia gli studenti a essere creativi e a divertirsi con i diversi «problemi» che potrebbero risolvere.

Osservazioni

Con una così ampia varietà di problemi e strategie, è importante essere in grado di pensare a come utilizzare al meglio il processo di risoluzione dei problemi. Oggi esamineremo alcuni diversi tipi di problemi, parleremo di ciò che li rende diversi e rifletteremo su come il processo di risoluzione dei problemi ci ha aiutato a risolverli.

Domanda del giorno: come possiamo applicare il processo di risoluzione dei problemi a tante tipologie diverse di problemi?

Attività (80 minuti)

Forma i gruppi: per tutte e tre le attività gli studenti dovrebbero lavorare insieme in gruppo, anche se annotano i risultati individualmente. Gruppi di 2/4 studenti probabilmente funzioneranno meglio.

Distribuisci la guida alle attività, una copia per ogni studente. Per ora possono essere rivolte verso il basso in modo che la ricerca di parole non sia visibile.

Risoluzione dei problemi

Ricerca di parole

Appena gli studenti sono in coppia, chiedi loro di sfogliare la guida delle attività e iniziare la prima sfida. Troveranno le 8 parole in una griglia di 20x20 lettere.

Girando tra i banchi: cammina per la stanza e osserva come gli studenti stanno affrontando il problema. Assicurati che i gruppi non condividano la posizione delle parole. Incoraggiali a pensare a come elaborare un piano potrebbe aiutarli ad affrontare questo compito.

Suggerimenti didattici

Integrazione del processo di risoluzione dei problemi: questa ricerca di parole può effettivamente richiedere diversi minuti, soprattutto se gli studenti si avvicinano senza alcun tipo di strategia. Ricorda loro che un passo necessario è quello di prepararsi prima del loro ingresso e prima che inizini la loro ricerca.

Soluzione: agli insegnanti verificati viene fornita una soluzione come parte delle risorse di questo piano della lezione. Se non vedi la soluzione nell'elenco delle risorse, segui questi passaggi per diventare un insegnante verificato.

Una volta che tutti i gruppi hanno finito, riunisci la classe. Chiedi agli studenti di andare all'ultima pagina della guida alle attività dove è presente una tabella per annotare le proprie esperienze con il problema. Annoteranno quali parti della risoluzione di questo problema rientrano in ogni fase del processo di risoluzione dei problemi.

Discussione: discuti brevemente con gli studenti quali parti dell'attività ritenevano rientrassero in ogni fase del processo di risoluzione dei problemi. Di seguito sono riportate alcune possibili osservazioni da fare dopo la condivisione degli studenti.

  • Definizione: questo problema era già molto ben definito. Tuttavia, non tutti i problemi lo saranno.
  • Preparazione: sviluppare un piano in gruppo (ad esempio suddividere le parole, dividere la griglia in sezioni separate in cui ogni membro ricerca o semplicemente cerca metodicamente di ricercare le parole) rende questo problema molto più facile da risolvere rispetto alla ricerca casuale.
  • Prova: pazienza e perseveranza sono importanti per portare a termine il piano
  • Rifletti: se i tuoi piani iniziali non funzionano, puoi riorganizzarti e scegliere un nuovo piano

Ospiti per la festa di compleanno

Fai concentrare la classe sul problema degli ospiti per la festa di compleanno. I gruppi possono continuare a collaborare sulle loro soluzioni, ma non devono condividerle con altri gruppi.

Girando tra i banchi: come prima, aggirati nella stanza annotando i tipi di strategie utilizzate dai gruppi. Per aiutarli se rimangono bloccati, ricorda loro di utilizzare i passaggi del processo di risoluzione dei problemi.

Suggerimenti didattici

Integrazione al processo di risoluzione dei problemi: questo problema è particolarmente impegnativo se non viene definito con cura. Se lo prendi alla lettera, il tuo compito è indovinare a caso e verificare dove collocare le singole persone fino a trovare una soluzione. È molto più semplice se definisci invece il problema come collocare gruppi di amici. Crea gruppi di 2 o 3 soggetti che sarebbe opportuno rimanessero insieme e poi scopri quali gruppi non possono stare allo stesso tavolo.

Questo non è l'unico approccio al problema e non dovresti affrettarti a presentarlo come tale. Piuttosto, incoraggia gli studenti a discutere tra loro di ciò che sanno deve essere vero alla fine e se approcci diversi potrebbero aiutare.

Disegnare immagini: probabilmente gli studenti potrebbero fare meglio schematizzando con dei disegni. Potresti volere che gli studenti utilizzino un diario o un foglio per gli appunti come collettore di idee.

Estensione del problema: se un gruppo finisce molto prima degli altri, potresti dare loro un foglio di carta bianco e chiedergli di risolvere di nuovo il problema, ma con una nuova condizione a tua scelta (ad esempio scegli due persone sedute allo stesso tavolo nella loro soluzione e chiedi se possono risolvere il problema ora che anche quelle due persone si stanno battendo).

Non appena i gruppi hanno finito di risolvere il problema, chiedi loro di andare all'ultima pagina della guida alle attività per annotare come hanno utilizzato il processo di risoluzione dei problemi per risolvere il loro problema.

Discussione: discuti brevemente con gli studenti su quali parti dell'attività ritengono possano rientrare in ogni fase del processo di risoluzione dei problemi. Di seguito sono riportate alcune possibili osservazioni da fare dopo che gli studenti hanno condiviso il loro problema.

  • Definisci: il problema sembra concentrarsi nel far sedere le persone. Se invece lo consideri un problema in cui far sedere gruppi di persone che vorrebbero stare insieme, ci sono molte meno soluzioni possibili da considerare.
  • Prepara: chiedi agli studenti di condividere quali tipi di strategie hanno preso in considerazione prima di iniziare ad assegnare le persone ai posti.
  • Prova: come in precedenza, pazienza e perseveranza sono importanti per portare a termine il piano
  • Rifletti: se le strategie iniziali non sono efficaci, i gruppi di lavoro potrebbero venire riuniti e provare un approccio più strutturato

Riprogetta la tua aula

Sposta la classe al problema Riprogetta la tua aula. Ogni membro del gruppo svilupperà individualmente un piano di lavoro per un modello di disposizione che segua i criteri che svilupperà come squadra. Dai agli studenti il tempo di scegliere gli obiettivi da utilizzare per pianificare la disposizione. Ad esempio, potrebbero esserci alcune elementi che vorrebbero spostare, nuovi oggetti da includere, persone che vogliono aiutarli, ecc.

Girando tra i banchi: appena fissati gli obiettivi, i gruppi si avvieranno verso l'attività sviluppando un piano per riprogettare l'aula. Dai loro un limite di tempo per questa parte del processo, ad esempio 15 minuti, per assicurarti che si concentrino sugli elementi chiave del loro piano anziché perfezionarlo. Dovrebbero annotare nelle loro guide alle attività i dati più importanti relativi al loro piano di lavoro.

Suggerimenti didattici

Integrazione del processo di risoluzione dei problemi: questo problema è intenzionalmente molto aperto e in effetti incentiva gli studenti a sviluppare i criteri che utilizzeranno per misurare il successo. Questo problema fa proprio al caso nostro, evidenziando tutte le 4 fasi del processo, e guida gli studenti in modo più intenzionale attraverso le fasi di definizione, preparazione, verifica e riflessione.

Offri idee per le risorse: gli studenti possono semplicemente raccogliere da soli idee e disposizioni, ma se sono bloccati, puoi anche metterli a parte di altre risorse come i motori di ricerca e i sistemi di ricerca immagini per aiutarli a trarre ispirazione. Lascia che cerchino aiuto nelle altre aule online.

Quando fermarsi: questo problema potrebbe facilmente richiedere un periodo di lezione di 50 minuti. Fai sapere in anticipo agli studenti che ci sono limiti di tempo per ciò che stanno facendo e incoraggiali a pensare a come migliorerebbero il loro percorso utilizzando il processo di risoluzione dei problemi se avessero più tempo per provare nuovamente.

Riunisci i gruppi e chiedi loro di condividere i loro piani iniziali. Nelle guide alle attività possono annotare i commenti di riscontro che i compagni di classe danno loro sui propri piani.

Una volta che i gruppi hanno discusso ciò che gradiscono o non gradiscono dei piani proposti dai compagni di classe, possono riesaminarli e apportare miglioramenti. Ci sono altre cose che vorrebbero fare? Hanno nuovi obiettivi? Concedi loro alcuni minuti per apportare miglioramenti ai loro piani prima di decidere sulla versione finale.

Riunisci la classe e chiedi loro di annotare le diverse fasi del processo di risoluzione dei problemi che hanno utilizzato nelle loro guide di attività.

Discussione: discuti brevemente con gli studenti quali parti dell'attività ritenevano rientrassero in ogni fase del processo di risoluzione dei problemi. Di seguito sono riportate alcune possibili osservazioni da fare dopo la condivisione degli studenti.

  • Definisci: questo problema non era ben definito. Dovevano decidere da soli che aspetto avesse una stanza «buona» e questa definizione avrebbe potuto persino cambiare durante il processo.
  • Prepara: è utile restringere un elenco di possibili disposizioni. Puoi anche scegliere di sottolineare che l'intera attività è un esempio di preparazione. Alcune disposizioni semplicemente non hanno senso o altri funzionano meglio, quindi devi fare il tipo di pianificazione che stanno facendo qui.
  • Prova: come in precedenza, la pazienza e la tenacia sono importanti per portare a termine il piano
  • Rifletti: in questo problema si è riflettuto principalmente attraverso il riscontro dei compagni. Alcune disposizioni potrebbero non essere così interessanti per gli altri membri del gruppo. Alcune sono divertenti ma richiedono troppi spostamenti o troppi elementi nuovi. Il riscontro è una parte importante della fase di riflessione, specialmente nel lavoro di gruppo.

Comprensione del processo di risoluzione dei problemi

Discussione: hai appena risolto una serie di problemi molto diversi. Con le tue tabelle rivedi le note che hai preso su ciascuno dei problemi. Preparati a rispondere alle seguenti domande

  • Per ogni fase del processo di risoluzione dei problemi, qual è il suo scopo? Perché è stato incluso?
  • Esistono tipi di problemi che il processo di risoluzione dei problemi è particolarmente utile a risolvere?

Discussione: dopo che i diversi tavoli hanno preparato le loro risposte per diversi minuti, invita l'intera classe a condividere le ragioni per cui hanno incluso ogni fase del processo. Una volta discusso ogni passaggio, passa alla seconda domanda. Questa domanda può avere molte risposte e dovresti consentire agli studenti di condividere i loro pensieri ed esperienze. Se ciò non ti viene spontaneo quando esci dalla conversazione, offri alcune o tutte le idee menzionate negli obiettivi della discussione.

Scopo della discussione

Obiettivo: gli studenti si sono esercitati a utilizzare il processo di risoluzione dei problemi su una serie di problemi diversi. Aiutali a sintetizzare gli appunti che hanno tenuto per comprendere meglio il ruolo di ogni fase e il valore del processo di risoluzione dei problemi in generale. Di seguito è riportato un esempio di conclusioni, ma dovresti consentire agli studenti di condividere le loro intuizioni prima di offrire le tue.

Definisci: senza definire un problema potresti risolvere il problema sbagliato, non sapere da dove cominciare o non sapere quando hai finito

Preparazione: anche i problemi ben definiti di solito hanno molti approcci possibili. Aumenta le probabilità di successo di ogni tentativo esaminando prima le opzioni e anticipando le sfide

Prova: senza provare non arriverai mai da nessuna parte. È importante essere persistenti e pazienti fintanto che il piano può ancora funzionare

Rifletti: probabilmente non risolverai il problema la prima volta o ci sarà un modo migliore per risolverlo. Impara dai tuoi tentativi passati e preparati a ricominciare il processo.

Il processo di risoluzione dei problemi: anche se potresti notare che lo stai usando anche per problemi piccoli e banali, questo processo è incredibilmente utile per problemi grandi, complessi, mal definiti o aperti. Ti aiuta a fare progressi quando la via da seguire potrebbe non essere sempre chiara.

Conclusione (5 minuti)

Domanda del giorno: come possiamo applicare il processo di risoluzione dei problemi a tante tipologie diverse di problemi?

Diario di bordo: il processo di risoluzione dei problemi è particolarmente utile quando incontriamo problemi mal definiti. Oggi abbiamo visto che senza un problema ben definito, il resto del processo di risoluzione dei problemi è difficile da seguire. Quali sono alcune domande o strategie che possiamo usare per aiutarci a comprendere e definire meglio i problemi prima di provare a risolverli?

Discussione: fai in modo che i diversi gruppi condividano le loro idee, prima di ricevere suggerimenti dall'intera classe.

Scopo della discussione

Esistono molte strategie diverse per aiutare a definire i problemi, comprese le domande nella guida alle attività della lezione precedente. Alcune domande potenzialmente utili includono:

  • Qual è in particolare l'oggetto del problema. Di cosa c'è bisogno in particolare? In quale tipo di situazioni?
  • Perché il problema esiste? (E perché esiste questo problema?) Continua a chiedere per arrivare al nocciolo del problema.
  • Come posso sapere se il problema è stato risolto? Cosa posso osservare o misurare?

Osservazioni

Ottimo lavoro e complimenti a tutti. Ora comprendiamo molto di più sul processo di risoluzione dei problemi. Questo sarà uno strumento incredibilmente utile che useremo ripetutamente nel corso dell'anno man mano che approfondiamo la comprensione del mondo dell'informatica.

Creative Commons License (CC BY-NC-SA 4.0).

Questo compito è disponibile previa Licenza Creative Commons (CC BY-NC-SA 4.0).

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