Lezione 2 - Schemi e rappresentazione

Discussione: immagina che un tuo amico ti chieda se puoi uscire più tardi. Questa è una domanda sì-no e quindi un modo per rispondere è dire «Sì» o «No». Questa è una possibile coppia di risposte che potresti usare per far capire al tuo amico, ma ci sono molte altre coppie possibili.

Elenca tutti i modi in cui potresti scrivere, dire o rappresentare la risposta a una domanda «Sì-No».

Discussione: gli studenti dovrebbero fare una riflessione libera in silenzio, poi condividerlo con i loro tavoli e infine condividere con la classe. Annota le idee alla lavagna mentre le condividi.

Obiettivo: gli studenti dovrebbero vedere che gli stessi dati possono essere rappresentati in molti modi diversi. Potrebbero dire «Sì» o «No» in molte lingue diverse, pollice in su contro pollice in giù, più o meno, freccia su contro freccia giù, scuotere la testa su e giù rispetto a scuoterla a destra e a sinistra, ecc. Se non capiscono che hanno bisogno di coppie di risposte, chiedi agli studenti di fornire degli esempi.

La tua bacheca potrebbe apparire così dopo aver scritto le risposte.

Discussione: ogni riga della nostra tabella è un «sistema» diverso, ma tutte rappresentano gli stessi dati. Perché pensi che abbiamo così tanti sistemi diversi per rappresentare gli stessi dati?

Obiettivo: questa conversazione ti prepara a sottolineare un altro punto importante, ovvero la creazione di sistemi diversi per contesti diversi. Oggi chiederai agli studenti di creare un sistema per quello che sembrerà un contesto molto arbitrario, un mazzo di carte con animali. Fai affidamento sul fatto che avranno fatto una riflessione libera su molti «strani sistemi arbitrari» durante questa fase di avvio. Questo perché ci sono diversi contesti in cui vengono utilizzati. Nella lezione successiva puoi spiegare come la progettazione di sistemi per cavi con elettricità al loro interno sia altrettanto strana e arbitraria.

Chiedi agli studenti di parlare con un compagno prima di chiedere ad alcuni studenti di condividere con tutta l'aula. Non esiste una risposta giusta o sbagliata a questa richiesta.

Quello che vediamo qui è che ci sono molti «sistemi» che potremmo scegliere di usare per rappresentare gli stessi dati. Il dato costituito da un «Sì» potrebbe essere un cenno del capo o un pollice rivolto verso l'alto, mentre un «No» potrebbe essere un segno meno o una freccia rivolta verso il basso. Come esseri umani abbiamo creato molti sistemi perché sono migliori o peggiori a seconda della situazione. In una stanza rumorosa un pollice rivolto verso l'alto funziona meglio che urlare. Le persone parlano molte lingue diverse. Abbiamo creato molti sistemi perché vogliamo comunicare dati in molte situazioni diverse.

Anche i computer hanno bisogno di sistemi per rappresentare i dati e oggi inizieremo a esplorare i tipi di sistemi necessari a un computer per rappresentare dati. Oggi ci concentreremo maggiormente su ciò che rende validi quei sistemi e domani inizieremo a focalizzarci sui sistemi specifici utilizzati dai computer.

Domanda del giorno: come possiamo creare un sistema per la rappresentazione dei dati?

Forma i gruppi: disponi gli studenti in gruppi di due o tre.

Distribuisci: dai a ogni gruppo una copia della guida alle attività e un insieme di sagome di animali. Se possibile, prova a farli ritagliare in anticipo per risparmiare tempo, altrimenti chiedi al gruppo di ritagliare il proprio insieme.

Guida alle attività - Rappresentazione dei dati

Mostra: ripassa le regole dell'attività con la classe. Agli studenti viene chiesto di creare regole che consentano di rappresentare qualsiasi parola desiderata utilizzando una singola fila di carte. Un'altra persona dovrebbe essere in grado di utilizzare le regole che scrivi nella guida alle attività per leggere le parole rappresentate dalla tua fila di carte senza parlare con te.

Riflessione libera: concedi agli studenti qualche minuto per riflettere sulle regole. Incoraggiali a mettere alla prova le loro idee con i membri del gruppo poiché sanno esattamente come verrà eseguita la prova. Chiedi loro di scegliere un paio di parole brevi e provarle con i membri del gruppo prima di condividerle con un altro gruppo.

Comprensione dell'attività: il fatto che ci siano solo sei tipi di carte significa che gli studenti dovranno creare modelli di più carte per rappresentare ogni lettera. Il fatto che le carte siano tutte posizionate in fila significa che dovranno indicare quando uno schema si ferma e inizia il successivo. Gli informatici si imbattono in queste stesse sfide quando progettano i propri sistemi di rappresentazione.

La soluzione più semplice all'attività sarà assegnare a ciascuna lettera uno schema unico di due forme (ad esempio A = «Maialino Maialino», B = «Maialino Elefant» e così via). Tuttavia, esiste ancora un numero enorme di sistemi possibili con queste qualità e probabilmente non ci saranno due sistemi nella tua classe uguali. Non esiste un sistema «migliore» e quindi ciò che conta è che ogni gruppo decida collettivamente di utilizzare lo stesso. Ancora una volta questo vale per i sistemi di rappresentazione che gli studenti vedranno nelle prossime lezioni.

Girando tra i banchi: monitora i progressi del gruppo, ascolta i gruppi che lavorano insieme e ascolta le idee degli altri. Offri suggerimenti o schemi di partenza se un gruppo sembra particolarmente bloccato nell'elaborare le regole iniziali.

Incoraggia gli studenti a risolvere i problemi: ci sono molte possibili soluzioni a questa attività ed è intenzionalmente pensata per essere aperta a diverse soluzioni. Ricorda agli studenti che risolvere i problemi non significa sempre far funzionare qualcosa la prima volta e che dovranno testare iterativamente le loro soluzioni prima di assicurarsi che siano corrette.

Idee errate più diffuse: gli studenti possono inventare modelli di diversa lunghezza. Ad esempio «A = 1 elefante, B = 2 elefanti, C = 3 elefanti...». Scopriranno che allora non sapranno se una parola ha 2 A di fila o una sola B. Lascia che gli studenti lo trovino da soli mettendo alla prova il loro sistema (una parte importante del processo di risoluzione dei problemi).

Regole della prova: una volta che gli studenti hanno finito di sviluppare le loro regole, chiedi loro di scegliere una nuova parola breve da rappresentare e crea con cura una singola fila di carte per rappresentare la loro parola. I gruppi dovrebbero commerciare tra loro ruotando nella stanza per visitare altri gruppi o passando le loro regole e carte nella stanza. I gruppi dovrebbero quindi decodificare attentamente la parola utilizzando le regole dell'altro gruppo.

Quando hanno finito, i gruppi dovrebbero verificare con i creatori della regola originale per vedere se hanno decodificato correttamente la parola.

Girando tra i banchi: monitora i gruppi mentre si scambiano carte e regole, assicurandoti che nessuna carta venga confusa durante il processo. Incoraggia i gruppi a seguire le regole esattamente come scritte, anche se sono diverse dalle regole che il loro gruppo ha ideato.

Riscontri e revisione: in base alle prove, chiedi ai gruppi di decidere se le regole hanno senso o se devono essere migliorate in qualche modo. Chiedi ai gruppi di fornire un commento di riscontro costruttivo usando le frasi "Mi piace…" e "Vorrei…". Concedi un po' di tempo a ogni gruppo per rivedere le proprie regole, se necessario.

Di nuovo sulle regole della prova: chiedi ai gruppi di preparare una fila di carte per rappresentare una nuova parola prima di ripetere la prova. Dovrebbero cambiare le regole con un gruppo diverso questa volta.

Rivedi e modifica le regole: offri agli studenti un'altra opportunità di fornire riscontri e di apportare modifiche finali alle loro regole.

Quante prove: questa attività offre agli studenti la possibilità di sperimentare in prima persona le sfide della creazione di un sistema per rappresentare i dati. Dopo due prove, gli studenti dovrebbero avere abbastanza esperienza per partecipare alle discussioni conclusive e vedere i punti importanti dell'attività, anche se ritengono che il loro sistema sia ancora incompleto.

Discussione:

• Quali sono le cose in comune e quali sono le differenze nei diversi insiemi di regole che hai visto?
• Ci sono cose di cui ogni gruppo ha dovuto tenere conto per completare la sfida?

Gli studenti devono riconoscere che anche insiemi molto diversi di sistemi per la rappresentazione di questi dati potrebbero funzionare, ma che ogni sistema deve condividere le caratteristiche chiave per funzionare. Ad esempio:

• Ogni lettera ha bisogno di uno schema separato
• Dobbiamo sapere quando uno schema si ferma e inizia il successivo.

Oggi avete creato i vostri sistemi per rappresentare i dati. Abbiamo visto che esistono molti sistemi diversi che possiamo usare per rappresentare gli stessi dati. L'importante è che ci siano regole chiare su come usare i sistemi e che tutti conoscano le regole.

Gli informatici si preoccupano dei sistemi di rappresentazione dei dati perché un computer non «capisce» il mondo come fanno gli umani. È necessario mettere a disposizione dati utilizzando un sistema che tenga conto del fatto che si tratta solo di una scatola di fili.

Quando modifichiamo il modo in cui rappresentiamo i dati in modo che sia più facile da usare per un computer, codifichiamo tali dati. Quando lo modifichiamo in modo che sia più facile da capire per un essere umano, decodifichiamo tali dati.

Glossario: introduci i seguenti termini

• Codifica: modifica il modo in cui i dati vengono rappresentati in modo che possano essere letti da un computer
• Decodifica: modifica il modo in cui i dati vengono rappresentati in modo che possano essere letti da una persona

Nel resto di questo capitolo, esamineremo i modi in cui possiamo codificare i dati in modo che possano essere utilizzati da un computer.