PROGRAMMAZIONE EDUCATIVO-DIDATTICA DIPARTIMENTO PRO 7-03 MODULO 10

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ANNO SCOLASTICO 2020/2021

PROGRAMMAZIONE EDUCATIVO - DIDATTICA INFORMATICA

• Finalità

L’insegnamento di informatica deve contemperare diversi obiettivi: comprendere i principali fondamenti teorici delle scienze dell’informazione, acquisire la padronanza di strumenti

dell’informatica, utilizzare tali strumenti per la soluzione di problemi significativi in generale, ma in particolare connessi allo studio delle altre discipline, acquisire la consapevolezza dei vantaggi e dei limiti dell’uso degli strumenti e dei metodi informatici e delle conseguenze sociali e culturali di tale uso. Questi obiettivi si riferiscono ad aspetti fortemente connessi fra di loro, che vanno quindi trattati in modo integrato. L'uso di strumenti e la creazione di applicazioni deve essere

accompagnata non solo da una conoscenza adeguata delle funzioni e della sintassi, ma da un sistematico collegamento con i concetti teorici ad essi sottostanti.

Al termine del percorso liceale lo studente avrà acquisito la conoscenza e la padronanza dei più comuni strumenti software per il calcolo, la ricerca e la comunicazione in rete, la comunicazione multimediale, l’acquisizione e l’organizzazione dei dati, e sarà in grado di applicarli in una vasta gamma di situazioni, scegliendo di volta in volta lo strumento più adatto; avrà, inoltre, una

sufficiente padronanza di più linguaggi di programmazione per lo sviluppo di applicazioni semplici, ma significative, in ambito scientifico. Il collegamento con le altre discipline scientifiche avrà permesso lo sviluppo della riflessione consapevole sui fondamenti teorici dell’informatica e delle sue connessioni con la logica, sulla loro applicazione a problemi significativi, sul modo in cui l’informatica influisce sui metodi delle scienze e delle tecnologie e sui vantaggi, limiti e conseguenze del loro uso.

• Finalità specifiche e trasversali della disciplina

La disciplina concorre allo sviluppo delle seguenti competenze:

- COMPETENZE DELL’ASSE DEI LINGUAGGI

L3 - Produrre testi di vario tipo in relazione ai differenti scopi comunicativi.

L6 - Utilizzare e produrre testi multimediali.

- COMPETENZE DELL’ASSE MATEMATICO

M1 - Utilizzare le tecniche e le procedure del calcolo aritmetico ed algebrico, rappresentandole

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anche sotto forma grafica.

M2 - Confrontare ed analizzare figure geometriche, individuando invarianti e relazioni.

M3 - Individuare le strategie appropriate per la soluzione di problemi.

M4 - Analizzare dati e interpretarli sviluppando deduzioni e ragionamenti sugli stessi anche con l’ausilio di rappresentazioni grafiche, usando consapevolmente gli strumenti di calcolo e le potenzialità offerte da applicazioni specifiche di tipo informatico.

- COMPETENZE DELL’ ASSE SCIENTIFICO-TECNOLOGICO

S3 - Essere consapevole delle potenzialità delle tecnologie rispetto al contesto culturale e sociale in cui vengono applicate.

• Struttura del percorso didattico e di apprendimento

Dal punto di vista dei contenuti il percorso si svolgerà secondo le seguenti aree tematiche:

architettura dei computer (AC), sistemi operativi (SO), algoritmi e linguaggi di programmazione (AL), elaborazione digitale dei documenti (DE), reti di computer (RC), struttura di Internet e servizi (IS), computazione, calcolo numerico e simulazione (CS), basi di dati (BD).

Obiettivi del primo biennio

Obiettivi specifici di apprendimento

Nel primo biennio verranno usati gli strumenti di lavoro più comuni del computer insieme ai concetti di base ad essi connessi.

Si presenterà l’evoluzione storica del calcolo automatico, con particolare riferimento alle connessioni nell’ambito matematico e scientifico.

Verranno introdotte le caratteristiche architetturali di un computer, i concetti di hardware e software, e saranno trattati la codifica dell’informazione (sistemi di numerazione posizionale in base arbitraria, codici ASCII e Unicode, etc.), gli elementi della macchina di Von Neumann (CPU, memoria, dischi, bus) e le principali periferiche (AC).

Verrà spiegato il concetto di sistema operativo, le sue funzionalità di base e le caratteristiche dei sistemi operativi più comuni. Verrà introdotto il concetto di processo come programma in

esecuzione, illustrati i meccanismi di gestione della memoria e le principali funzionalità dei filesystem (SO).

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Verranno introdotti gli elementi costitutivi di un documento elettronico e i principali strumenti di produzione, allacciando riferimenti alle conoscenze pregresse ed in fieri degli studenti in altre discipline (DE).

Verranno presentati i concetti fondamentali sulle reti di computer, la struttura e i servizi di Internet, ed introdotte le tematiche relative alla sicurezza informatica (RC, IS). In una visione trasversale dal punto di vista del contenuto disciplinare, si condurranno gli studenti a un uso efficace della

comunicazione e della ricerca di informazioni, e alla consapevolezza delle problematiche e delle regole di tale uso (IS).

Verranno introdotti i principi alla base dei linguaggi di programmazione, illustrate le principali tipologie di linguaggi e il concetto di algoritmo e di complessità algoritmica. Verranno introdotte le basi dell’algebra di Boole. Verrà sviluppata la capacità di implementare un algoritmo in pseudo- codice ed in linguaggi di programmazione ad alto livello dei quali si introdurrà semantica e sintassi (AL).

a) Obiettivi in termini di conoscenze:

• Padronanza delle caratteristiche architetturali e della struttura logico-funzionale di un computer.

• Conoscere sistemi di numerazione diversi dal decimale ed effettuare conversioni tra basi diverse.

• Conoscere l’aritmetica binaria e coglierne le connessioni con l’aritmetica su base arbitraria.

• Conoscere i metodi di codifica dell’informazione all’interno di un computer.

• Conoscere il concetto di algoritmo, saper rappresentare un algoritmo mediante flow-chart e pseudo-codice e saper modificare, provare e collaudare un algoritmo.

• Conoscere i concetti di linguaggio macchina e di linguaggio di programmazione a basso, medio ed alto livello.

• Conoscere i principali paradigmi di programmazione ed il concetto di programmazione strutturata.

• Conoscere le strutture della programmazione (sequenza, selezione, iterazione).

• Conoscere i metodi di progettazione del software.

• Riconoscere ed utilizzare le funzioni di base di un sistema operativo.

• Utilizzare applicazioni di word processing, calcolo e grafica.

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• Conoscere i concetti di base legati alla terminologia e alle tecniche di editoria elettronica.

• Conoscere le funzionalità, gli ambiti applicativi e le potenzialità delle applicazioni spreadsheet.

• Saper realizzare presentazioni interattive con contenuti multimediali.

• Conoscere la terminologia legata alla Rete e ai servizi di Internet.

• Riconoscere i campi di applicazione e potenzialità delle tecnologie ipermediali e della rete Internet.

• Utilizzare la rete Internet per attività di web questing e per attività di comunicazione interpersonale.

• Riconoscere i limiti e i rischi dell’uso della rete.

• Saper riconoscere e sviluppare le fasi di un processo logico/tecnologico per giungere alla risoluzione di un problema tramite i metodi propri dell’informatica.

b) Obiettivi in termini di competenze:

• Promuovere le facoltà intuitive e logiche e la capacità di pensiero laterale.

• Educare ai procedimenti euristici ed ai processi di astrazione.

• Esercitare il ragionamento logico induttivo e deduttivo.

• Sviluppare le attitudini analitiche e sintetiche.

• Raggiungere e consolidare la capacità di ragionamento coerente e argomento, espresso con il rigore linguistico della disciplina “informatica”.

• Comprendere l’impostazione che privilegia gli aspetti concettuali ed applicativi della disciplina.

• Esprimersi in modo rigoroso, con uso appropriato dei termini specifici della disciplina.

• Comprendere le ragioni che hanno prodotto lo sviluppo scientifico e tecnologico nel tempo, in relazione ai bisogni e alle domande di conoscenza dei diversi contesti, con attenzione critica alle dimensioni tecnico-applicative delle conquiste scientifiche.

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• Essere consapevole delle potenzialità e dei limiti delle tecnologie nel contesto culturale e sociale in cui vengono applicate.

• Comprendere in modo completo quali sono gli ambiti di applicazione delle tecniche di office automation ed acquisire capacità di realizzazione e progettazione di prodotti specifici

• Essere in grado di utilizzare criticamente gli strumenti ed i metodi dell’ITC nelle attività di studio.

• Comprendere la valenza metodologica dell’informatica nella formalizzazione e modellizzazione dei processi complessi e nell’individuazione di procedimenti risolutivi.

Obiettivi del secondo biennio

Nel secondo biennio si procede ad un allargamento della padronanza di alcuni strumenti e ad un approfondimento dei loro fondamenti concettuali. Il percorso si svolgerà secondo le seguenti tematiche:

Teoria della complessità computazionale (CS, AL);

Reti logiche e algebra di Boole (AL, AC);

Approfondimento dei linguaggi di programmazione appresi e delle metodologie di programmazione, , programmazione OOP e di sistema (AL, SO);

Sicurezza dei sistemi informatici (SO, IS, AL);

Strumenti avanzati di produzione dei documenti elettronici, linguaggi di markup,

formati non testuali (bitmap, vettoriale, formati di compressione), font tipografici, progettazione web, grafica ed audio digitali (DE);

Modello relazionale dei dati, linguaggi di interrogazione e manipolazione dei dati (BS); algebra relazionale e logica del primo ordine (BS, AL);

Architetture specifiche delle CPU (AC, AL);

Teoria dei sistemi (AL, CS);

Algoritmi distribuiti e programmazione concorrente (AL); testing del software (AL, CS).

• Conoscere i teoremi dell’algebra di Boole e le relative applicazioni alle reti logiche.

• Saper progettare e realizzare archivi e basi di dati.

• Utilizzare applicazioni per raccogliere, organizzare e rappresentare informazioni.

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• Utilizzare la rete Internet per ricercare informazioni, per attività di comunicazione interpersonale.

• Raccogliere, organizzare e rappresentare un insieme di dati.

• Tradurre problemi dal linguaggio naturale ai linguaggi specifici introdotti.

• Comprendere il collegamento con le discipline scientifiche, per riflettere sui fondamenti teorici dell’informatica e sulla sua influenza sui metodi delle tecnologie e delle scienze.

• Sapere utilizzare gli strumenti per il web publishing.

• Sviluppare contenuti multimediali tramite strumenti di editing, modellazione e publishing.

b) obiettivi in termini di competenze:

• Comprendere la valenza metodologica dell’informatica nella formalizzazione e

modellizzazione dei processi complessi e nell’individuazione di procedimenti risolutivi.

• Far proprio l’apprendimento problem solving, i.e. essere in grado di identificare e formalizzare rigorosamente un problema (matematico, fisico, informatico…).

• Saper lavorare individualmente e in gruppo, sia sotto l’aspetto tecnico che sotto l’aspetto relazionale.

• Avere una sufficiente padronanza di alcuni linguaggi di programmazione, al fine di sviluppare semplici ma significative applicazioni in ambito scientifico.

Obiettivi del quinto anno

Verranno studiati i principali algoritmi del calcolo numerico (CS), affrontate le tematiche relative alle reti di computer, ai protocolli di rete, alla struttura di internet e dei servizi di rete (RC) (IS). Con l'ausilio degli strumenti acquisiti nel corso dei bienni precedenti, saranno inoltre sviluppate semplici simulazioni come supporto alla ricerca in alcuni esempi, possibilmente connessi agli argomenti studiati in fisica o in scienze (CS). Strumenti di progettazione e programmazione per il web

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• Conoscere i fondamenti del calcolo numerico, della teoria degli errori e dell’algebra lineare.

• Conoscere i fondamenti della teoria della computazione, con particolare attenzione ai modelli computazionali e alla complessità computazionale.

• Conoscere i fondamenti della computazione quantistica, e le differenze rispetto alla computazione classica.

• Sviluppare sistemi esperti con i metodi dell’intelligenza artificiale e delle reti neurali.

• Conoscere i principali protocolli di rete e le principali specifiche dell’architettura ISO/OSI.

• Saper utilizzare gli strumenti per il web publishing.

• Sviluppare contenuti multimediali tramite strumenti di editing, modellazione e publishing.

• Sviluppare algoritmi e programmi per la soluzione di problemi matematici e per la simulazione di problemi fisici.

b) obiettivi in termini di competenze:

• Formalizzare il percorso di soluzione di un problema attraverso modelli algebrici e grafici.

• Convalidare i risultati conseguiti sia empiricamente sia mediante argomentazioni.

• Tradurre dal linguaggio naturale al linguaggio algebrico e viceversa.

• Far proprio l’apprendimento problem solving, i.e. essere in grado di identificare e formalizzare rigorosamente un problema (matematico, fisico, informatico…).

• Sviluppare pagine web dinamiche

 Metodologia

• Lezione frontale

• Lavori individuali e/o di gruppo

• Cooperative learning

• Peer tutoring

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• Utilizzo di software specifici

 Verifica e valutazione

Strumenti per la verifica

Interrogazione lunga X

Interrogazione breve X

Tema o problema X

Prove strutturate X

Prove semistrutturate X

Questionario X

Relazione X

Prove pratiche X

Numero di verifiche orali e / o scritte previste per ogni periodo N° verifiche

Trimestre almeno 3 di diversa tipologia Pentamestre almeno 4 di diversa tipologia

Valutazione delle verifiche:

Conoscenze molto lacunose, gravi errori concettuali. Incapacità di avviare procedure risolutive, linguaggio ed esposizione inadeguati.

≤3 Conoscenze frammentarie e lacunose, errori concettuali; scarsa capacità di gestire procedure; incapacità di stabilire collegamenti anche elementari; linguaggio inadeguato.

4 Conoscenze parziali non sempre corrette e poco strutturate; modesta capacità di gestire procedure risolutive e calcoli; difficoltà nello stabilire collegamenti fra contenuti;

linguaggio non del tutto adeguato. 5

Conoscenze essenziali dei contenuti, sufficiente padronanza dell’utilizzo degli strumenti. Capacità di gestire e organizzare semplici esercizi, linguaggio accettabile. 6

Conoscenze discrete dei contenuti, applicazioni adeguate e precise.

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Conoscenze buone dei contenuti, autonomia nelle gestioni delle procedure. 8 Conoscenze complete e gestione delle procedure sicure ed articolate, capacità di analisi e rielaborazione personale; capacità di costruire proprie strategie di risoluzione. Linguaggio rigoroso, sintetico ed essenziale.

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 Recupero

Il recupero verrà effettuato secondo le seguenti modalità:

- In itinere a seguito di verifiche formative non soddisfacenti;

- Corsi di recupero dopo lo scrutinio del primo trimestre secondo le modalità previste dal P.O.F.

 Mezzi e spazi

Libri di testo X

Altri libri X

Fotocopie X

Registratore DVD player

Laboratori X

Aule speciali

Visite guidate X

Incontri con esperti

Software X

Altro Materiale di studio fornito dal docente

in forma digitale

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CONTENUTI DI INFORMATICA E

RELATIVA DISTRIBUZIONE

TEMPORALE La scansione temporale è indicativa. I contenuti sono suscettibili di modifiche, aggiornamenti e integrazioni.

CLASSI PRIME SCIENZE APPLICATE

PERIODO Indicazione di massima che sarà

MODULI CONTENUTI

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calibrata sulle reali esigenze della classe

Settembre Dicembre

MODULO 1

Il sistema computer

MODULO 1

Evoluzione storica dell’informatica Le basi dell’Informatica

Architettura del computer Informazione e codifica L’aritmetica del computer Sistemi operativi con GUI

Gennaio Giugno

MODULO 2 Pensiero algoritmico e computazionale e coding

Elaborazione delle informazioni

MODULO 2 Word processor – livello base Spreadsheet – livello base Pacchetti di office automation Fondamenti di Algebra di Boole Ingtroduzione a problemi e algoritmi – livello base

Implementazione di semplici algoritmi tramite tool visuali

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TEMPORALE CLASSI SECONDE SCIENZE APPLICATE La scansione temporale è indicativa. I contenuti sono suscettibili di modifiche, aggiornamenti e integrazioni.

PERIODO Indicazione di massima che sarà calibrata sulle reali esigenze della classe

Settembre Dicembre

MODULO 1

Problem solving e programmazione Architettura software

MODULO 1

Problemi ed algoritmi – livello medio Linguaggio C++ livello base

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Gennaio Giugno

MODULO 2

Problem solving e programmazione Architettura software

MODULO 2 Linguaggio C++: livello medio

Reti di computer, protocolli e dispositivi di rete – livello base

Architettura dei Sistemi Operativi Tecniche di editoria elettronica e office automation – livello medio

Strumenti per applicazioni multimediali

TEMPORALE CLASSI TERZE SCIENZE

APPLICATE

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La scansione temporale è indicativa. I contenuti sono suscettibili di modifiche, aggiornamenti e integrazioni.

PERIODO Indicazione di massima che sarà calibrata sulle reali esigenze della classe

Settembre Dicembre

MODULO 1

Analisi dei problemi Metodologie di programmazione

MODULO 1

Costo e complessità computazionale Analisi e accesso ai dati

Algebra di Boole e reti logiche Programmazione OOP in C++

Gennaio Giugno

MODULO 2 Creare pagine web

MODULO 2 HTLM e CSS

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TEMPORALE

CLASSI QUARTE SCIENZE APPLICATE

Settembre Dicembre

MODULO 1 DataBase

Programmazione

MODULO 1 Dati strutturati

Teoria dei DB

Progettazione concettuale e logica Fondamenti di SQL (MySQL)

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Febbraio Giugno

MODULO 2 Programmazione

MODULO 2 Linguaggi per il web

TEMPORALE

CLASSI QUINTE SCIENZE APPLICATE

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Settembre Dicembre

MODULO 1 Reti di computer Programmazione

MODULO 1 Le architetture di rete

Livello fisico e LAN Protocolli TCP/IP

Livello trasporto e applicazione Linguaggi per il web

Febbraio Giugno

MODULO 2 Reti di computer Programmazione

MODULO 2 Livello trasporto e applicazione Crittografia e cifratura

Intelligenza artificiale: introduzione Algoritmi di calcolo numerico

Carrara, 30 Settembre 2020