UČNI NAČRT Z DIDAKTIČNIMI PRIPOROČILI Srednje splošno izobraževanje 03:11 INFORMATIKA / Gimnazija // 5 Gimnazija s slovenskim učnim jezikom na 2 0 narodno mešanem območju v slovenski . 2 7 Istri . 4 2 Gimnazija z italijanskim učnim jezikom na narodno mešanem območju v slovenski Istri Dvojezična slovensko-madžarska gimnazija na narodno mešanem območju Prekmurja Klasična gimnazija Ekonomska gimnazija Ekonomska gimnazija s slovenskim učnim jezikom na narodno mešanem območju v slovenski Istri Tehniška gimnazija Tehniška gimnazija s slovenskim učnim jezikom na narodno mešanem območju v slovenski Istri Umetniška gimnazija Umetniška gimnazija s slovenskim učnim jezikom na narodno mešanem območju v slovenski Istri 1 UČNI NAČRT Z DIDAKTIČNIMI PRIPOROČILI IME PREDMETA: informatika Izobraževalni program gimnazije, izobraževalni program gimnazije s slovenskim učnim jezikom na narodno mešanem območju v slovenski Istri, izobraževalni program gimnazije z italijanskim učnim jezikom na narodno mešanem območju v slovenski Istri, izobraževalni program dvojezične slovensko-madžarske gimnazije na narodno mešanem območju Prekmurja, izobraževalni program klasične gimnazije, izobraževalni program umetniške gimnazije - glasbena smer; modul A: glasbeni stavek, izobraževalni program umetniške gimnazije - glasbena smer; modul B: petje-instrument, izobraževalni program umetniške gimnazije - glasbena smer; modul C: jazz-zabavna glasba, izobraževalni program umetniške gimnazije - plesna smer; modul A: balet, izobraževalni program umetniške gimnazije - plesna smer; modul B: sodobni ples, izobraževalni program umetniške gimnazije - likovna smer, izobraževalni program umetniške gimnazije - smer gledališče in film, izobraževalni program umetniške gimnazije s slovenskim učnim jezikom na narodno mešanem območju v slovenski Istri - glasbena smer; modul A: glasbeni stavek, izobraževalni program umetniške gimnazije s slovenskim učnim jezikom na narodno mešanem območju v slovenski Istri - glasbena smer; modul B: petje-instrument, izobraževalni program umetniške gimnazije s slovenskim učnim jezikom na narodno mešanem območju v slovenski Istri - likovna smer: obvezni predmet (70 ur) maturitetni standard (280 ur) Izobraževalni program ekonomske gimnazije, izobraževalni program ekonomske gimnazije s slovenskim učnim jezikom na narodno mešanem območju v slovenski Istri: obvezni predmet (140 ur) maturitetni standard (280 ur) Izobraževalni program tehniške gimnazije, izobraževalni program tehniške gimnazije s slovenskim učnim jezikom na narodno mešanem območju v slovenski Istri: obvezni predmet (105 ur) maturitetni standard (280 ur) PR IPR AVIL A PR EDMETNA K UR IK UL ARNA KOMISIJ A V SESTAVI: dr. Andrej Brodnik, Univerza na Primorskem, Fakulteta za matematiko, naravoslovje in informacijsko tehnologijo; Maja Čelan, Srednja elektro-računalniška šola Maribor; Mirko Đukić, Škofijska gimnazija Antona Martina Slomška; mag. Radovan Krajnc, Zavod Republike Slovenije za šolstvo; mag. Matija Lokar, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za matematiko in fiziko; Gregor Mede, Šolski center Novo mesto, Srednja elektro šola in tehniška gimnazija; Andrej Nemec, Osnovna šola Prežihovega Voranca Bistrica; Boštjan Strnad, Osnovna šola Franceta Prešerna Maribor; dr. Boštjan Vlaovič, Univerza v Mariboru, Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko JEZIKOVNI PREGLED: Andraž Polončič Ruparčič OBLIKOVANJE: neAGENCIJA, digitalne preobrazbe, Katja Pirc, s. p. IZDAL A: Ministrstvo za vzgojo in izobraževanje in Zavod RS za šolstvo ZA MINISTRSTVO ZA VZGOJO IN IZOBRAŽEVANJE: dr. Vinko Logaj ZA ZAVOD RS ZA ŠOLSTVO: Jasna Rojc Ljubljana, 2025 SPLETNA IZDAJA DOSTOPNO NA POVEZAVI: https://eportal.mss.edus.si/msswww/datoteke/ucni_nacrti/2026/un-dp- informatika_gim-si-is-dv-kl-ek-ek_si-teh-teh_si-um-um_si.pdf CIP Kataložni zapis o publikaciji (CIP) pripravili v Narodni in univerzitetni knjižnici v Ljubljani COBISS.SI-ID 247493891 ISBN 978-961-03-1037-2 (Zavod RS za šolstvo, PDF) BESEDILO O SEJI SS Strokovni svet RS za splošno izobraževanje je na svoji 244. seji, dne 22. 5. 2025,določi učni načrt informatika za izobraževalni program gimnazije, izobraževalni program gimnazije s slovenskim učnim jezikom na narodno mešanem območju v slovenski Istri, izobraževalni program gimnazije z italijanskim učnim jezikom na narodno mešanem območju v slovenski Istri, izobraževalni program dvojezične slovensko-madžarske gimnazije na narodno mešanem območju Prekmurja, izobraževalni program klasične gimnazije, izobraževalni program ekonomske gimnazije, izobraževalni program ekonomske gimnazije s slovenskim učnim jezikom na narodno mešanem območju v slovenski Istri, izobraževalni program tehniške gimnazije, izobraževalni program tehniške gimnazije s slovenskim učnim jezikom na narodno mešanem območju v slovenski Istri, izobraževalni program umetniške gimnazije in izobraževalni program umetniške gimnazije s slovenskim učnim jezikom na narodno mešanem območju v slovenski Istri. Strokovni svet RS za splošno izobraževanje se je na svoji 244. seji, dne 22. 5. 2025, seznanil z didaktičnimi priporočili k učnemu načrtu informatika za izobraževalni program gimnazije, izobraževalni program gimnazije s slovenskim učnim jezikom na narodno mešanem območju v slovenski Istri, izobraževalni program gimnazije z italijanskim učnim jezikom na narodno mešanem območju v slovenski Istri, izobraževalni program dvojezične slovensko-madžarske gimnazije na narodno mešanem območju Prekmurja, izobraževalni program klasične gimnazije, izobraževalni program ekonomske gimnazije, izobraževalni program ekonomske gimnazije s slovenskim učnim jezikom na narodno mešanem območju v slovenski Istri, izobraževalni program tehniške gimnazije, izobraževalni program tehniške gimnazije s slovenskim učnim jezikom na narodno mešanem območju v slovenski Istri, izobraževalni program umetniške gimnazije in izobraževalni program umetniške gimnazije s slovenskim učnim jezikom na narodno mešanem območju v slovenski Istri. PRIZNANJE AVTORSTVA – NEKOMERCIALNO – DELJENJE POD ENAKIMI POGOJI Prenova izobraževalnih programov s prenovo ključnih programskih dokumentov (kurikuluma za vrtce, učnih načrtov ter katalogov znanj) KAZALO OPREDELITEV PREDMETA ...................... 10 Kontrolne strukture 210 ............................... 83 Namen predmeta Modularnost 70 ........................................... 84 ......................................... 10 Temeljna vodila predmeta Modularnost 210 ......................................... 86 ........................... 10 Obvezujoča navodila za učitelje Razvoj programov 70 ................................... 88 ................... 11 DIDAK TIČNA PRIPOROČILA .................. 12 Razvoj programov 210 ................................. 91 Izbirni cilji 210 .............................................. 93 Kažipot po didaktičnih priporočilih .............. 12 RAČUNALNIŠKA OMREŽJA ................................ 95 Splošna didaktična priporočila ..................... 12 Namen in zgradba omrežij 70 ....................... 96 Splošna priporočila za vrednotenje znanja ... 14 Namen in zgradba omrežij 210 ..................... 98 Specialnodidaktična priporočila področja/predmeta ..................................... 15 Prenos sporočil 70 ...................................... 100 TEME, CILJI, STANDARDI ZNANJA .......... 21 Prenos sporočil 210 .................................... 101 UČINKI RAČUNALNIŠTVA IN INFORMATIKE Varnost 70 ................................................. 103 ....... 22 Učinki računalništva in informatike 70 Varnost 210 ................................................ 105 ......... 22 Učinki računalništva in informatike 210 ....... 25 PRILOGE ............................................. 107 Vpliv na naravo in vsebino poklicev 70 ......... 27 RAČUNALNIŠKI SISTEMI .................................... 30 Von Neumannov model 70........................... 30 Von Neumannov model 210 ......................... 33 Sistemska programska oprema 70 ................ 35 Sistemska programska oprema 210 .............. 36 Digitalizacija podatkov 70 ............................ 37 Digitalizacija podatkov 210 .......................... 39 Prenos in pravilnost zapisa podatkov 210 ..... 41 PODATKI IN ANALIZA ........................................ 42 Zbiranje in shranjevanje 70 .......................... 44 Zbiranje in shranjevanje 210 ........................ 46 Prikazovanje in preoblikovanje 70 ................ 49 Prikazovanje in preoblikovanje 210 .............. 53 Sklepanje in modeliranje 70 ......................... 57 Sklepanje in modeliranje 210 ....................... 58 ALGORITMI IN PROGRAMIRANJE...................... 61 Algoritmi 70 ................................................. 75 Algoritmi 210 ............................................... 77 Spremenljivke 70 ......................................... 78 Spremenljivke 210 ....................................... 80 Kontrolne strukture 70 ................................. 81 0 3 : 1 1 / / / 5 2 0 2 . 7 . 4 2 OPREDELITEV PREDMETA NAMEN PREDMETA Informatika je predmet, namenjen pridobivanju temeljnih znanj o osnovnih konceptih, na katerih temelji digitalni svet, in razvijanju računalniškega mišljenja, ki predstavlja temelj interakcije z njim. S pridobljenim znanjem lahko dijaki razvijajo svoje potenciale, uresničujejo lastne ideje in se učijo spoprijemati z izzivi digitalne prihodnosti. Pri predmetu informatika dijaki dobijo podlago za aktivno, odgovorno in varno delovanje v sodobni družbi. TEMELJNA VODILA PREDMETA Dijaki v avtentičnih situacijah prepoznavajo probleme in presojajo, ali jih je mogoče učinkovito rešiti z računalnikom. Urijo se v iskanju vzorcev v problemih, v razumevanju struktur problemov in iskanju rešitev. Rešitve razvijajo s pomočjo abstrakcije in izdelave modelov. Z njimi zmanjšujemo komplekstnost predstavitve problemov ter jih naredijo obvladljivejše. Za izdelane modele razvijajo algoritme, ki jih nato lahko implementirajo v programskem jeziku. Skupaj z iterativnim procesom razvoja in testiranja dijaki postopoma izboljšujejo svoje modele, algoritme ali programe, dokler ne dosežejo želenih rezultatov ali rešitve problemov. Tak pristop dijakom omogoča praktično razumevanje informacijskih procesov, delovanja računalniških sistemov in reševanja problemov z računalnikom. Dijaki razvijajo zmožnost sodelovanja v skupinah. Urijo se v oblikovanju skupinskih norm, dogovarjanju o načinih sodelovanja in razdelitvi nalog, tako da se prilagodijo specifikam skupine in problemom, ki jih rešujejo. Pri informatiki morajo imeti dijaki več celovitih izkušenj reševanja problemov z digitalno tehnologijo, pri čemer lahko določena znanja pridobivajo tudi z aktivnostmi brez zaslonov (t. i. računalništvo brez računalnika). Celovitost zajema celotno pot od določitve avtentičnega problema do končne rešitve. 10 0 3 : 1 1 / / OBVEZUJOČA NAVODILA ZA UČITELJE / 5 2 0 2 . Učni načrt za predmet 7 informatika v programih: gimnazija , klasična gimnazija in umetniška gimnazija je . 4 zasnovan tako, da loči cilje, ki naj bi jih dosegli učenci v obveznih 70 urah, od ciljev, ki naj bi jih dosegli učenci, ki 2 so predmet informatika izbrali na maturi. » Skupine ciljev, označene s številko 70, morajo doseči vsi dijaki (običajno v prvem letniku). » Skupine ciljev, označene s številko 210, so namenjene tistim dijakom, ki so informatiko izbrali kot maturitetni predmet. V programu ekonomska gimnazija je obveznemu delu pouka informatike namenjenih 140 ur. Učitelj mora v tem delu realizirati vse cilje, označene z oznako 70. V preostalih 70 urah (do skupno 140 ur) predlagamo, da učitelj izbere dodatne cilje iz obsežnejšega nabora, označenega z oznako 210. Priporočamo, da učitelj te cilje izbira iz naslednjih tem: » Učinki računalništva in informatike, » Podatki in analiza, » Algoritmi in programiranje. V programu tehniška gimnazija je obveznemu delu pouka informatike namenjenih 105 ur. V sklopu teh ur mora učitelj realizirati vse cilje, označene z oznako 70. V preostalih 35 urah (do skupno 105 ur) naj učitelj izbere dodatne cilje iz obsežnejšega nabora 210. Pri tem priporočamo, da te dodatne cilje izbira iz teme Podatki in analiza. 11 0 3 : 1 1 / / / 5 2 2 DIDAK TIČNA PRIPOROČILA 0 . 7 . 4 2 KAŽIPOT PO DIDAKTIČNIH PRIPOROČILIH Razdelke Kažipot po didaktičnih priporočilih, Splošna didaktična priporočila in Splošna priporočila za vrednotenje znanja je pripravil Zavod RS za šolstvo. Didaktična priporočila prinašajo učiteljem napotke za uresničevanje učnega načrta predmeta v pedagoškem procesu. Zastavljena so večplastno, na več ravneh (od splošnega h konkretnemu), ki se medsebojno prepletajo in dopolnjujejo. » Razdelka Splošna didaktična priporočila in Splošna priporočila za vrednotenje znanja  vključujeta krovne usmeritve za načrtovanje, poučevanje in vrednotenje znanja, ki veljajo za vse predmete po celotni izobraževalni vertikali. Besedilo v teh dveh razdelkih je nastalo na podlagi Usmeritev za pripravo didaktičnih priporočil k učnim načrtom za osnovne šole in srednje šole (https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/3ladrdr) ter Izhodišč za prenovo učnih načrtov v osnovni šoli in gimnaziji (https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/plw0909) in je v vseh učnih načrtih enako. » Razdelek Specialnodidaktična priporočila področja/predmeta vključuje tista didaktična priporočila, ki se navezujejo na področje/predmet kot celoto. Zajeti so didaktični pristopi in strategije, ki so posebej priporočeni in značilni za predmet glede na njegovo naravo in specifike. Učni načrt posameznega predmeta je členjen na teme, vsaka tema pa se lahko nadalje členi na skupine ciljev. » Razdelka Didaktična priporočila za temo in Didaktična priporočila za skupino ciljev vključujeta konkretne in specifične napotke, ki se nanašajo na poučevanje določene teme oz. skupine ciljev znotraj teme. Na tem mestu so izpostavljene preverjene in učinkovite didaktične strategije za poučevanje posamezne teme ob upoštevanju značilnosti in vidikov znanja, starosti dijakov, predznanja, povezanosti znanja z drugimi predmeti/področji ipd.  Na tej ravni so usmeritve lahko konkretizirane tudi s primeri izpeljave oz. učnimi scenariji. Didaktična priporočila na ravni skupine ciljev zaokrožujeta razdelka Priporočeni načini izkazovanja znanja in Opisni kriteriji, ki vključujeta napotke za vrednotenje znanja (spremljanje, preverjanje, ocenjevanje) znotraj posamezne teme oz. skupine ciljev. SPLOŠNA DIDAKTIČNA PRIPOROČILA Učitelj si za uresničitev ciljev učnega načrta, kakovostno učenje ter optimalni psihofizični razvoj dijakov prizadeva zagotoviti varno in spodbudno učno okolje. V ta namen pri poučevanju uporablja raznolike 12 0 3 : 1 1 / / / didaktične strategije, ki vključujejo učne oblike, metode, tehnike, učna sredstva in gradiva, s katerimi dijakom 520 omogoča aktivno sodelovanje pri pouku, pa tudi samostojno učenje. Izbira jih premišljeno, glede na namen in 2.7 naravo učnih ciljev ter glede na učne in druge, za učenje pomembne značilnosti posameznega dijaka, učne .42 skupine ali oddelka. Varno in spodbudno učno okolje učitelj zagotavlja tako, da: » spodbuja medsebojno sprejemanje, sodelovanje, čustveno in socialno podporo; » neguje vedoželjnost, spodbuja interes in motivacijo za učenje, podpira razvoj različnih talentov in potencialov; » dijake aktivno vključuje v načrtovanje učenja; » kakovostno poučuje in organizira samostojno učenje (individualno, v parih, skupinsko) ob različni stopnji vodenja in spodbujanja; » dijakom omogoča medsebojno izmenjavo znanja in izkušenj, podporo in sodelovanje; » prepoznava in pri poučevanju upošteva predznanje, skupne in individualne učne, socialne, čustvene, (med)kulturne, telesne in druge potrebe dijakov; » dijakom postavlja ustrezno zahtevne učne izzive in si prizadeva za njihov napredek; » pri dijakih stalno preverja razumevanje, spodbuja ozaveščanje in usmerjanje procesa lastnega učenja; » proces poučevanja prilagaja ugotovitvam sprotnega spremljanja in preverjanja dosežkov dijakov; » omogoča povezovanje ter nadgrajevanje znanja znotraj predmeta, med predmeti in predmetnimi področji; » poučuje in organizira samostojno učenje v različnih učnih okoljih (tudi virtualnih, zunaj učilnic), ob uporabi avtentičnih učnih virov in reševanju relevantnih življenjskih problemov in situacij; » ob doseganju predmetnih uresničuje tudi skupne cilje različnih področij (jezik, državljanstvo, kultura in umetnost; trajnostni razvoj; zdravje in dobrobit; digitalna kompetentnost; podjetnost). Učitelj pri uresničevanju ciljev in standardov znanja učnega načrta dijakom omogoči prepoznavanje in razumevanje: » smisla oz. namena učenja (kaj se bodo učili in čemu); » uspešnosti lastnega učenja oz. napredka (kako in na temelju česa bodo vedeli, da so pri učenju uspešni in so dosegli cilj); » pomena različnih dokazov o učenju in znanju; » vloge povratne informacije za stalno izboljševanje ter krepitev občutka »zmorem«; » pomena medvrstniškega učenja in vrstniške povratne informacije. Za doseganje celostnega in poglobljenega znanja učitelj načrtuje raznolike predmetne ali medpredmetne učne izzive, ki spodbujajo dijake k aktivnemu raziskovanju, preizkušanju, primerjanju, analiziranju, argumentiranju, 13 0 3 : 1 1 / / / reševanju avtentičnih problemov, izmenjavi izkušenj in povratnih informacij. Ob tem nadgrajujejo znanje ter 520 razvijajo ustvarjalnost, inovativnost, kritično mišljenje in druge prečne veščine. Zato učitelj, kadar je mogoče, 2.7 izvaja projektni, problemski, raziskovalni, eksperimentalni, izkustveni ali praktični pouk in uporablja temu .42 primerne učne metode, pripomočke, gradiva in digitalno tehnologijo. Učitelj upošteva raznolike zmožnosti in potrebe dijakov v okviru notranje diferenciacije in individualizacije pouka ter personalizacije učenja s prilagoditvami, ki obsegajo: » učno okolje z izbiro ustreznih didaktičnih strategij, učnih dejavnosti in oblik; » obsežnost, zahtevnost in kompleksnost učnih ciljev; » raznovrstnost in tempo učenja; » načine izkazovanja znanja, pričakovane rezultate ali dosežke. Učitelj smiselno upošteva načelo diferenciacije in individualizacije tudi pri načrtovanju domačega dela dijakov, ki naj bo osmišljeno in raznoliko, namenjeno utrjevanju znanja in pripravi na nadaljnje učenje. Individualizacija pouka in personalizirano učenje sta pomembna za razvijanje talentov in potencialov nadarjenih dijakov. Še posebej pa sta pomembna za razvoj, uspešno učenje ter enakovredno in aktivno vključenost dijakov s posebnimi vzgojno-izobraževalnimi potrebami, z učnimi težavami, dvojno izjemnih, priseljencev ter dijakov iz manj spodbudnega družinskega okolja. Z individualiziranimi pristopi preko inkluzivne poučevalne prakse učitelj odkriva in zmanjšuje ovire, ki dijakom iz teh skupin onemogočajo optimalno učenje, razvoj in izkazovanje znanja, ter uresničuje v individualiziranih programih in v drugih individualiziranih načrtih načrtovane prilagoditve vzgojno-izobraževalnega procesa za dijake iz specifičnih skupin. SPLOŠNA PRIPOROČILA ZA VREDNOTENJE ZNANJA Vrednotenje znanja razumemo kot ugotavljanje znanja dijakov skozi celoten učni proces, tako pri spremljanju in preverjanju (ugotavljanje predznanja in znanja dijaka na vseh stopnjah učenja) kot tudi pri ocenjevanju znanja. V prvi fazi učitelj kontinuirano spremlja in podpira učenje, preverja znanje vsakega dijaka, mu nudi kakovostne povratne informacije in ob tem ustrezno prilagaja lastno poučevanje. Pred začetkom učnega procesa učitelj najprej aktivira in ugotavlja dijakovo predznanje in ugotovitve uporabi pri načrtovanju pouka. Med učnim procesom sproti preverja doseganje ciljev pouka in standardov znanja ter spremlja in ugotavlja napredek dijaka. V tej fazi učitelj znanja ne ocenjuje, pač pa na osnovi ugotovitev sproti prilagaja in izvaja dejavnosti v podporo in spodbudo učenju (npr. dodatne dejavnosti za utrjevanje znanja, prilagoditve načrtovanih dejavnosti in nalog glede na zmožnosti in potrebe posameznih dijakov ali skupine). Učitelj pripomore k večji kakovosti pouka in učenja, tako da: » sistematično, kontinuirano in načrtno pridobiva informacije o tem, kako dijak dosega učne cilje in usvaja standarde znanja; » ugotavlja in spodbuja razvoj raznolikega znanja – ne le vsebinskega, temveč tudi procesnega (tj. spretnosti in veščin), spremlja in spodbuja pa tudi razvijanje odnosnega znanja; 14 0 3 : 1 1 / / » spodbuja dijaka, da dosega cilje na različnih taksonomskih ravneh oz. izkazuje znanje na različnih ravneh 52/ zahtevnosti; 0 2 . 7 » spodbuja uporabo znanja za reševanje problemov, sklepanje, analiziranje, vrednotenje, argumentiranje 4. 2 itn.; » je naravnan na ugotavljanje napredka in dosežkov, pri čemer razume, da so pomanjkljivosti in napake zlasti priložnosti za nadaljnje učenje; » ugotavlja in analizira dijakovo razumevanje ter odpravlja vzroke za nerazumevanje in napačne predstave; » dijaka spodbuja in ga vključuje v premisleke o namenih učenja in kriterijih uspešnosti, po katerih vrednoti lastno učno uspešnost (samovrednotenje) in uspešnost vrstnikov (vrstniško vrednotenje); » dijaku sproti podaja kakovostne povratne informacije, ki vključujejo usmeritve za nadaljnje učenje. Ko so dejavnosti prve faze (spremljanje in preverjanje znanja) ustrezno izpeljane, sledi druga faza, ocenjevanje znanja. Pri tem učitelj dijaku omogoči, da lahko v čim večji meri izkaže usvojeno znanje. To doseže tako, da ocenjuje znanje na različne načine, ki jih je dijak spoznal v procesu učenja. Pri tem upošteva potrebe dijaka, ki za uspešno učenje in izkazovanje znanja potrebuje prilagoditve. Učitelj lahko ocenjuje samo znanje, ki je v učnem načrtu določeno s standardi znanja. Predmet ocenjevanja znanja niso vsi učni cilji, saj vsak cilj nima z njim povezanega specifičnega standarda znanja. Učitelj ne ocenjuje stališč, vrednot, navad, socialnih in čustvenih veščin ipd., čeprav so te zajete v ciljih učnega načrta in jih učitelj pri dijaku sistematično spodbuja, razvija in v okviru prve faze tudi spremlja. Na podlagi standardov znanja in kriterijev uspešnosti učitelj, tudi v sodelovanju z drugimi učitelji, pripravi kriterije ocenjevanja in opisnike ter jih na ustrezen način predstavi dijaku. Če dijak v procesu učenja razume in uporablja kriterije uspešnosti, bo lažje razumel kriterije ocenjevanja. Ugotovitve o doseganju standardov znanja, ki temeljijo na kriterijih ocenjevanja in opisnikih, se izrazijo v obliki ocene. Učitelj z raznolikimi načini ocenjevanja omogoči izkazovanje raznolikega znanja (védenje, spretnosti, veščine) na različnih ravneh. Zato poleg pisnih preizkusov znanja in ustnih odgovorov ocenjuje izdelke (pisne, likovne, tehnične, praktične in druge za predmet specifične) in izvedbo dejavnosti (govorne, gibalne, umetniške, eksperimentalne, praktične, multimedijske, demonstracije, nastope in druge za predmet specifične), s katerimi dijak izkaže svoje znanje. SPECIALNODIDAKTIČNA PRIPOROČILA PODROČJA/PREDMETA Učinkovito poučevanje informatike zahteva več kot le poučevanje temeljnih znanj računalništva in informatike. Od učiteljev zahteva premišljene didaktične pristope, ki dijakom omogočajo poglobljeno razumevanje računalniških konceptov, razvoj analitičnega mišljenja in ustvarjalnost pri reševanju problemov. V nadaljevanju bomo navedli 12 pedagoških pristopov in smernic, kako strukturirati pouk, prilagoditi metode poučevanja in spodbujati aktivno sodelovanje dijakov. Ti pristopi temeljijo na raziskavah in dobrih praksah, ki dokazano 15 0 3 : 1 1 / / / izboljšujejo razumevanje računalniških konceptov ter krepijo motivacijo dijakov. S tem učitelji ustvarjajo 520 spodbudno učno okolje, v katerem dijaki ne pridobijo le veščin in znanja, temveč razvijejo tudi računalniško 2.7 mišljenje in samozavest pri delu z digitalnimi tehnologijami (vir: Raspberry Pi foundation, The Big Book of .42 Computing Pedagogy, 2021 ( https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/sldcd5c )). 1. Začnite s koncepti – Preden se dijaki lotijo pisanja kode, naj razumejo osnovne računalniške koncepte. Pomembno je, da vidijo širšo sliko, na primer kaj so algoritmi, podatkovne strukture ali abstrakcija, preden se poglobijo v podrobnosti sintakse določenega programskega jezika. Strukturirajte pouk – Pouk mora imeti jasno strukturo, ki dijakom omogoča postopno grajenje znanja. Učno pot načrtujte tako, da se novi koncepti povezujejo s predhodnim znanjem in da dijaki vidijo logično zaporedje vsebin. 2. Računalniške koncepte ponazorite – Abstraktne ideje so za dijake pogosto težavne, zato jih predstavite na konkreten način. Uporabljajte analogije, vizualizacije, praktične primere ali fizične predmete, ki pomagajo dijakom razumeti sicer zahtevne pojme. 3. Uporabite dejavnosti računalništva brez računalnika, razčlenitev in ponovno sestavljanje – Pred konkretnim delom z računalnikom lahko dijaki spoznavajo koncepte prek dejavnosti brez računalnika (npr. algoritmi na papirju ali v prostoru). Nato razčlenite probleme na manjše dele, jih analizirajte in na koncu povežite v smiselno celoto. 4. Spodbujajte sodelovanje – Učenje v skupinah omogoča izmenjavo idej, razvoj komunikacijskih veščin in boljše razumevanje. Pari ali skupine naj skupaj rešujejo naloge, analizirajo kodo in si medsebojno razlagajo pojme. 5. Najprej berite in raziskujte kodo – Pred prvim pisanjem kode naj dijaki analizirajo že obstoječo kodo. To jim pomaga razumeti strukturo programov, prepoznati vzorce in se učiti iz primerov. Lahko jim ponudite kodo z napakami ali nepopolne primere, ki jih morajo dopolniti. 6. Spodbujajte razumevanje programov – Učenje programiranja ni samo pisanje kode, ampak tudi njeno razumevanje. Uporabite strategije, kot so urejanje zaporedja ukazov (Parsonsovi problemi), razlaga kode s komentarji ali popravljanje obstoječih programov. 7. Modelirajte vse – Učitelj naj pokaže, kako razmišlja pri reševanju problemov. Na glas govorite, kako načrtujete rešitev, odpravljate napake ali analizirate rezultate. Tako dijaki spoznajo, kako razmišljajo eksperti. 16 0 3 : 1 1 / / / 8. Odpravite napačne predstave – Dijaki imajo pogosto napačno predznanje ali predstave, ki 520 niso pravilne. Pomembno je, da jih učitelj prepozna in jih skozi razpravo ter praktične primere pomaga 2.7 razjasniti..42 9. Omogočite projektno delo – Projekti dijakom omogočajo, da uporabijo naučene koncepte v praksi. Spodbujajte jih, da razvijejo lastne aplikacije, igre ali interaktivne zgodbe, saj to krepi motivacijo in utrjuje znanje. 10. Omogočite praktične izkušnje – Aktivno učenje je ključno. Naj dijaki eksperimentirajo, popravljajo napake, preizkušajo različne pristope in raziskujejo rešitve. S tem pridobijo samozavest in razumejo delovanje digitalne tehnologije v praksi. 11. Vpeljite raznolikost metod – Uporabljajte različne učne metode, kot so igrifikacija, vizualizacije, razprave, uganke in praktične naloge. Različni pristopi pomagajo doseči različne učence in naredijo pouk zanimivejši. Ti pristopi omogočajo predstavitev področja računalništva in informatike na način, ki je logičen, zanimiv in prilagojen dijakovim potrebam. Učitelj presodi število ur, ki jih bo namenil posamezni temi. Dijaki morajo spoznati vse teme. Spodnji časovni okvir je zgolj predlog, učitelj pa je avtonomen, da se glede na predznanje dijakov in njihove potrebe odloči glede okvirneg števila ur za posamezno skupino ciljev. Tema 70 210 Učinki računalništva 4 10 Računalniški sistemi 16 40 Podatki in analiza 8 40 Algoritmi in programiranje 28 60 Računalniška omrežja 6 30 Nerazporejene ure, ocenjevanje 8 30 Razvijanje področja skupnih ciljev: Jezikovna kompetenca Pri razvoju strokovnega jezika v okviru predmeta informatika je ključno, da dijaki spoznavajo slovenske strokovne izraze s področja računalništva in informatike. Če bodo dijaki strokovne izraze (1.1.2.2) večkrat slišali v različnih kontekstih, jih bodo lažje spoznali, razumeli in uporabljali? Tudi pri ustvarjanju digitalnih izdelkov spodbujajte dijake k ustreznemu govornemu in pisnemu izražanju. S tem boste poleg jezikovne kompetence razvijali tudi globlje razumevanje vsebin predmeta. Znanje jezika omogoča ne le uspešno komunikacijo, temveč tudi razvoj kritičnega mišljenja, saj dijaki ob branju strokovnih besedil razvijajo sposobnost analitičnega in natančnega izražanja svojih misli. Poleg tega bo dijak 17 0 3 : 1 1 / / / spoznal, da je učenje vsebine posameznega predmeta hkrati tudi spoznavanje njegove strokovne 520 terminologije.( (1.1.2.1))2.7.4 Poudarek na strokovnih izrazih v slovenščini bo prispeval k bogatenju dijakovega jezikovnega repertoarja ter k 2 uspešnemu vključevanju v večjezično družbo. Preko ustvarjanja digitalnih besedil in branja strokovnih člankov bodo dijaki razvijali svojo sposobnost tvorjenja in razumevanja strokovnih besedil, kar bo prispevalo k njihovi celoviti pismenosti. S tem bo poskrbljeno za celostni razvoj kompetenc, ki so ključne ne le za uspeh pri predmetu, temveč tudi za njihovo aktivno in odgovorno vlogo v sodobni družbi. Duševna dobrobit in prožen način mišljenja Za razvijanje kompetence, ki vključuje osebno prožnost, razvojno miselno naravnanost, radovednost, optimizem in ustvarjalnost ( (3.1.4.1)), mora učitelj ustvariti okolje, ki spodbuja celostni razvoj dijakov ter krepi njihovo duševno, telesno in socialno dobrobit. To se lahko dosega skozi različne učne vsebine, spodbudne učne strategije in varno ter podpirajoče učno okolje. Učitelj naj z uporabo pristopov, ki temeljijo na aktivnem učenju, dijake vodi skozi procese samozavedanja in samorefleksije, kjer dijaki prepoznavajo svoje prednosti in slabosti ter postavljajo osebne in učne cilje. Pomembno je spodbujati razvojno miselno naravnanost, kjer se dijaki učijo dojemati napake kot priložnost za rast, s tem pa razvijajo osebno prožnost (pri temi Algoritmi in programiranje pokažemo, da je napaka del poti na poti k rešitvi). Preko nalog in projektov, ki vključujejo elemente raziskovanja in eksperimentiranja, učitelj krepi radovednost in ustvarjalnost dijakov ter jih spodbuja k iskanju inovativnih rešitev. Ustvarjanje varnega in spodbudnega učnega okolja je ključno za razvoj teh kompetenc. To vključuje oblikovanje odprtega prostora za diskusijo, kjer lahko dijaki izražajo svoja mnenja brez strahu pred kritiko. Učitelj naj podpira tudi optimizem in pozitivno naravnanost, zlasti z motiviranjem dijakov k vztrajnosti, tudi ko se soočajo s težavami. Učitelji so ključni pri oblikovanju šolskega okolja, ki dolgoročno prispeva k večji kakovosti življenja učencev. To se bo odražalo v njihovi sposobnosti konstruktivnega spoprijemanja z izzivi in v razvoju celovite osebnosti. Telesna dobrobit in gibanje ter sedenje Za ozaveščanje škodljivosti dolgotrajnega sedenja in spodbujanje zdravih navad ( (3.2.1.4)) je ključno, da učitelj vodi z zgledom ter organizira pouk na način, ki dijakom omogoča prekinitve sedenja in kratko sprostitev telesa ter misli. To lahko učitelj doseže na različne načine: » Vključevanje aktivnih odmorov: Pouk se prekine z aktivnimi odmori, ki so kratki (2–3 minute), a dovolj intenzivni, da spodbujajo prekrvavitev in razgibajo telo. Vaje, kot so raztezne, dihalne vaje, sproščanje oči ali sprehod po učilnici, naj bodo prilagojene dijakom in ne zahtevajo posebne opreme. Aktivni odmori naj postanejo del redne rutine. » Drugačne oblike dela: Učitelj organizira delo v skupinah ali projektno delo, kjer dijaki ne sedijo ves čas. Naloge lahko vključujejo menjavo mest v razredu ali izvajanje aktivnosti stoje. 18 0 3 : 1 1 / / » Gibalno dejavno učenje: Pouk poteka v kombinaciji z gibanjem, kar prispeva k aktivnejšemu pristopu k 52/ učenju. 0 2 . 7 » Pouk na prostem: 4. Učitelj občasno organizira dejavnosti zunaj učilnice, kar omogoča gibanje na svežem 2 zraku. Vključitev takšnih pristopov izboljša duševno, telesno in socialno dobrobit dijakov ter spodbuja razvoj zdravih življenjskih navad, ki jih bodo spremljale tudi zunaj šolskega okolja. Razvijanje podjetnostne kompetence Podjetnostna kompetenca se razvija celostno, skozi reševanje avtentičnih izzivov in povezovanje različnih znanj ter veščin. Pri pouku informatike lahko dijaki razvijajo podjetnost pri temah Algoritmi in programiranje ter Podatki in analiza. Pri tem učitelj pripravi dejavnosti, ki vključujejo prepoznavanje problemov in iskanje rešitev, ki ustvarjajo vrednost za druge. Dijaki naj sodelujejo pri načrtovanju, razvijanju in implementaciji rešitev, pri čemer se osredotočajo na ustvarjalnost, sodelovanje, kritično razmišljanje in odgovornost. Praktične dejavnosti za spodbujanje podjetnosti: 12. Identifikacija problemov: Dijaki prepoznajo izzive (5.1.1.1) iz vsakdanjega življenja, šolske skupnosti ali širšega okolja. 13. Razvoj idej in rešitev: Skupine dijakov pripravijo več mogočih rešitev, (5.1.2.2) pri čemer uporabljajo različna orodja in tehnike, kot so miselni vzorci, analiza SWOT ali prototipiranje aplikacij. 14. Uresničevanje zamisli: Dijaki svoje zamisli prenesejo v rešitve, na primer s programiranjem ali zbiranjem, obdelavo, prikazom ter interpretacijo podatkov. (5.2.3.1) 15. Povratne informacije in izboljšave: Dijaki predstavijo svoje rešitve in prejmejo povratne informacije od sošolcev, učiteljev ali zunanjih strokovnjakov. (5.3.5.2) Nato rešitve prilagodijo glede na pridobljene povratne informacije. Vloga učitelja Učitelj ima ključno vlogo kot mentor, ki spodbuja raziskovanje, postavljanje vprašanj in sodelovanje. Aktivnosti naj bodo strukturirane tako, da omogočajo postopno razvijanje posameznih kompetenc (npr. ustvarjalnosti, sodelovanja, odločanja) kot gradnikov podjetnosti. Učitelj naj dijake vodi pri oblikovanju ciljev, načrtovanju dela in spremljanju njihovega napredka. Z vključevanjem takšnih dejavnosti se podjetnostna kompetenca razvija naravno in smiselno, saj dijaki znanja ne le pridobivajo, temveč jih aktivno uporabljajo za reševanje konkretnih izzivov. Razvijanje digitalne kompetentnosti Razvoj digitalne kompetentnosti je naloga vseh predmetov in učiteljev, saj digitalne tehnologije prežemajo vse vidike učenja in dela. Vsak učitelj prispeva k razvoju temeljne digitalne kompetentnosti pri dijakih, ne glede na predmet, ki ga poučuje. 19 0 3 : 1 1 / / / Posebnost predmeta informatika pa je, da omogoča poglobljeno razumevanje digitalnih tehnologij, njihovega 520 delovanja in vpliva. Prav zato lahko pri informatiki nekatere digitalne kompetence razvijamo na višjih nivojih kot 2.7 pri drugih predmetih. Dijaki ne bodo le uporabniki digitalnih orodij, temveč bodo razumeli tudi njihove .42 zakonitosti, delovanje in omejitve, kar jim bo omogočalo kritično in ustvarjalno rabo digitalne tehnologije. V učnem načrtu informatike zato namenjamo posebno pozornost naslednjim digitalnim kompetencam iz okvirja DigComp 2.2 (s klikom na ime kompetence se odpre njena razlaga): » 1.2 Vrednotenje podatkov (https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/f2l5v89), informacij in digitalnih vsebin, » 1.3 Upravljanje podatkov (https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/0j1aogo), informacij in digitalnih vsebin, » 3.3 Avtorske pravice (https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/ncuzo7y) in licence, » 3.4 Programiranje (https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/rktoqjc), » 4.1 Skrb za varnost naprav (https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/hy2l3ly), » 4.2 Varovanje osebnih podatkov in zasebnosti (https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/2byqenc), » 5.1 Reševanje tehničnih težav (https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/xc2mmi8), » 5.3 Ustvarjalna uporaba (https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/88pa0ty) digitalne tehnologije. Z razvijanjem digitalne kompetentnosti pri informatiki prispevamo k oblikovanju dijakov, ki ne bodo zgolj pasivni uporabniki digitalnih tehnologij, temveč jih bodo znali razumeti, nadzorovati in ustvarjalno uporabljati v različnih kontekstih. 20 TEME, CILJI, STANDARDI ZNANJA 0 3 : 1 1 / / / UČINKI RAČUNALNIŠTVA IN 5202.7.42 INFORMATIKE OBVEZNO OPIS TEME Ta tema spodbuja kritično razmišljanje o tehnološkem napredku in njegovih pozitivnih ter negativnih družbenih posledicah, kar dijake opremi z vedenjem, potrebnim za ozaveščeno in odgovorno delovanje v digitalnem svetu. DODATNA POJASNILA ZA TEMO Tema Učinki računalništva in informatike je pomembna pri sklepanju o tem kako bodo tehnologije vplivale na naša življenja v prihodnosti in v katero smer se bo nadaljeval tehnološki razvoj. V resnici tega ni mogoče natančno napovedati, bolje pa si lahko predstavljamo prihodnost (in se nanjo pripravimo), če razumemo, kako se je svet zaradi digitalnih tehnologij spremenil v zadnjih 50 letih. O dijakih pravimo, da so se rodili v digitalni svet, zato »stari« analogni svet poznajo morda le iz pripovedovanja staršev ali medijev. Treba jim je pomagati razumeti, kako, kaj in zakaj so se zgodile takšne korenite spremembe v družbi ter okolju. UČINKI RAČUNALNIŠTVA IN INFORMATIKE 70 CILJI Dijak: O: navaja pozitivne in negativne vplive digitalnih tehnologij na posameznika, družbo (kultura, socialne interakcije, varnostna vprašanja, zakonodajo, etiko) ter okolje, (3.2.5.1) O: kritično presoja informacije, poglede in potrebe v povezavi s trajnostnim razvojem z vidika naravnega okolja, živih bitij in družbe, pri čemer upošteva različne poglede, pogojene z osebnim, socialnim in kulturnim ozadjem, (2.2.2.1) O: pojasnjuje nove možnosti, ki jih omogočata vseprisotno komuniciranje in izmenjava podatkov z digitalnimi tehnologijami, O: sklepa o prihodnjih potencialnih spremembah v družbi in vrednoti mogoče, verjetne in želene scenarije trajnostne prihodnosti. (2.3.1.1) 22 0 3 : 1 1 / / / 5 2 0 STANDARDI ZNANJA 2 . 7 . 4 2 Dijak: - pojasni zakaj smo informacijsko in tehnološko razvita družba, ter pri tem: » našteje digitalne tehnologije in izume, ki so v zadnjih 50 letih spremenili svet, » analizira in ovrednoti vpliv digitalnih tehnologij na kakovost življenja, » utemelji prednosti učinkovite rabe digitalnih tehnologij na vseh področjih življenja, » opiše nevarnosti in pasti rabe digitalnih tehnologij, » predstavi svoj pogled na prihodnje spremembe v družbi kot posledico razvoja digitalne družbe. TERMINI ◦ umetna inteligenca ◦ veliki jezikovni modeli ◦ generativna UI ◦ digitalni dvojček ◦ 4. in 5. industrijska revolucija ◦ avtomatizacija ◦ internet stvari ◦ navidezni svetovi ◦ kognitivno računalništvo ◦ računalništvo v oblaku DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV Tej temi je v prvem letniku namenjeno relativno malo časa, zato naj učitelj kombinira frontalno predavanje s skupinskim delom dijakov. Učitelj izbere primere tehnoloških izumov, ki so korenito spremenili svet. Ob teh primerih naj prikaže, kakšno je bilo nekoč življenje brez teh tehnologij. Pri tem naj omenja pozitivne in negativne vplive na posameznika, družbo ter okolje (poraba energije, odpadki, uničevanje okolja, odtujenost ...). Nato naj učitelj vodi razgovor v smeri novih možnosti, ki jih lahko človeštvo (izboljšana logistika, pametna mesta, izobraževanje, reševanje problemov) in posameznik izkoristita za trajnostno, uspešno in zadovoljujoče življenje. Učitelj naj vsakih deset minut frontalno predavanje prekine z dejavnostjo za dijake z raznimi vnaprej pripravljenimi vprašanji. Na primer: 1. Kako bo tehnologija v prihodnjih desetletjih vplivala na to, kako se učimo, bivamo in delamo? 2. Kakšne so lahko posledice digitalnega prepada med tistimi, ki imajo dostop do naprednih tehnologij, in tistimi, ki ga nimajo? 3. Kako bodo digitalne tehnologije vplivale na zasebnost in varnost posameznikov? 4. Ali lahko tehnologija reši ključne okoljske izzive, s katerimi se soočamo danes? 5. Kako bosta umetna inteligenca in robotika vplivali na etične dileme v družbi? 6. Kako naj družba uravnava uporabo in razvoj tehnologij, da ne bo prišlo do zlorab? 7. Kakšno vlogo igrajo družbeni mediji pri oblikovanju naših političnih in družbenih mnenj? 23 0 3 : 1 1 / / / 8. Kakšne etične izzive prinaša tehnologija oblikovanja genov, kot je CRISPR, in kako naj družba 520 obravnava te izzive?2.7.4 9. Ali bi morali imeti roboti in umetna inteligenca pravice? Če da, kakšne?2 10. Kakšen vpliv imata nenehno spremljanje in zbiranje podatkov s strani tehnoloških podjetij na našo avtonomijo? 11. Ali bodo tehnološke inovacije v prihodnosti povečale ali zmanjšale svetovno neenakost? 12. Kakšne bodo posledice, če družbi ne bo uspelo nadzorovati razvoja in uporabe umetne inteligence? Dijaki naj o vprašanjih razpravljajo v skupinah, svoje ugotovitve pa predstavijo ali zapišejo na digitalne table (Padlet, JamBoard …). Pomembno je, da učitelj da besedo vsakemu dijaku ali da vsaj spodbudi razpravo v skupinah tako, da vsi člani skupine povedo svoje mnenje. 24 0 3 : 1 1 / / UČINKI RAČUNALNIŠTVA IN INFORMATIKE 210 / 5 2 0 2 . 7 . 2 CILJI 4 Dijak: O: vrednoti vpliv razvoja računalniških tehnologij na spremembe v družbi, O: analizira vplive razširjenih možnosti komuniciranja (lokalno in globalno) na socialne interakcije različnih družbenih institucij (družina, izobraževanje, religija, gospodarstvo, ...), O: ponazarja etične dileme in zakonske omejitve ter pomembnost varovanja avtorskih pravic na področju digitalnih vsebin. (1.2.2.1 | 1.2.2.2) STANDARDI ZNANJA Dijak: - vrednoti vpliv razvoja računalniških tehnologij na družbo, tako da: » opiše različne vplive tehnologij na posamezne skupine ljudi in njihove vsakodnevne dejavnosti, » vrednoti kompromise v družbi in iskanje rešitev zaradi globalizacije in avtomatizacije, » analizira primere, kjer računalniška tehnologija izboljša, poslabša ali ohranja neenakopraven dostop do informacij in priložnosti. » raziskuje mogoče, verjetne in želene vplive digitalnih tehnologij na trajnostnost; - analizira in pojasni vpliv računalniških tehnologij na socialne interakcije tako da: » navede možnosti globalnega in lokalnega sodelovanja, » analizira možnosti organiziranja in sodelovanja državljanov pri temah, ki jih zanimajo, » pojasni vpliv na povezanost ljudi različnih kultur, potreb ali nazorov, » opiše pričakovane spremembe na različnih poklicnih področjih. - razloži izzive na področju varnosti, zakonodaje in etike tako, da: » navede posledice nepooblaščene rabe digitalnih vsebin, » ustrezno navede in citira avtorje uporabljenih virov, » primerja različne vrste licenc. TERMINI ◦ Copyright ◦ CC licence ◦ GPL ◦ slogi citiranja 25 0 3 : 1 1 / / DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV / 5 2 0 Za razvoj kompetence in nabora skupnih ciljev Zamišljanje trajnostnih prihodnosti .2 ( (2.3.1.1)) lahko učitelj 7. spodbudi učence k razpravi o vplivih digitalne tehnologije na trajnostni razvoj, s poudarkom na razumevanju 42 mogočih prihodnjih scenarijev. Aktivnost lahko poteka kot vodena razprava, kjer dijaki na podlagi znanja in znanstvenih virov ocenjujejo pozitivne in negativne vplive digitalnih tehnologij na okolje, gospodarstvo in družbo. Dotaknejo se lahko tudi etičnih dilem in zakonskih omejitev ( (1.2.2.1), (1.2.2.2)), ki so potrebne zaradi vpliva umetne inteligence in družbenih omrežij na regulirana področja, kot so volitve in volilne kampanje, spodbujanje čezmerne rabe digitalnih tehnologij (ekonomija pozornosti) idr. S takšno dejavnostjo bodo dijaki razvijali trajnostno naravnano mišljenje, kar jim bo pomagalo pri oblikovanju stališč in odnosa do odgovorne rabe digitalnih tehnologij. Učitelj bi dejavnost lahko izvedel v naslednjih korakih: V uvodu bi dijakom predstavil cilje trajnostnega razvoja in poudaril, kako digitalna tehnologija vpliva na trajnostnost (npr. vpliv na okoljske vire, energetsko porabo modelov umetne inteligence, podatkovnih centrov … digitalno pravičnost, dostop do informacij, recikliranje e-odpadkov itd.). Nato bi se dijaki razdelili na manjše skupine, v katerih bi vsaka skupina razpravljala o enem vidiku vpliva digitalne tehnologije na trajnostnost (npr. digitalna tehnologija in okolje, digitalna tehnologija in družbena pravičnost, digitalna tehnologija in gospodarstvo). Vsaka skupina bi oblikovala dva scenarija: » mogoči scenarij (verjeten razvoj ob trenutnih trendih), » želeni scenarij (kako bi morala digitalna tehnologija podpirati trajnostnost v prihodnosti). Na koncu bi sledila skupna razprava, kjer bi skupine predstavile svoje scenarije, dijaki pa bi ocenili, kateri scenariji so bili najbolj trajnostni in zakaj. Učitelj bi vodil razpravo in spodbujal kritično razmišljanje ter povezoval ugotovitve s konceptom trajnostnega razvoja. Dijakom je treba pokazati rabo orodij za citiranje in navajanje virov (ter izdelavo kazala virov), ki so vgrajeni v urejevalnike besedil in spletna orodja, kot je na primer Zotero. Dijakom se zaradi uporabe teh orodij ni treba ukvarjati z značilnostjo posameznega sloga citiranja (na primer APA, CMOS, IEEE …), ampak v obrazec samo vpišejo ustrezne podatke in izberejo slog. Vse ostalo izpiše/citira/navede in uredi urejevalnik besedil. Pri licencah je treba predstaviti značilnosti in razlike med licenco CC in licenco Copyright. Učence se spodbuja, da na svoja gradiva umestijo licenco CC, pri tem pa izberejo ustrezne lastnosti (CC BY, SA, NC, ND). Dodatna navodila in opise najdejo na spletni strani Ustvarjalnagmajna.si in v okvirju digitalnih kompetenc DigComp 2.2 za kompetenco 3.3 Avtorske pravice in licence (https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/ncuzo7y) (4.3.3.1) . 26 0 3 : 1 1 / / VPLIV NA NARAVO IN VSEBINO POKLICEV 70 / 5 2 0 2 . 7 . 2 CILJI 4 Dijak: O: predstavlja inženirska področja, ki so povezana z računalništvom in informatiko, O: analizira povezanost posameznih inženirskih področij z računalništvom in informatiko, O: vrednoti, kako poznavanje področja računalništva in informatike pripomore k lažjemu prilagajanju družbe na potrebe sedanjosti in prihodnosti. STANDARDI ZNANJA Dijak: - s pomočjo primerov iz prakse razloži povezanost inženirskih področij (ki so povezana z računalništvom in informatiko) z izzivi in potrebami družbe tako da: » našteje posamezna inženirska področja, njihove značilnosti in poklice s teh področij, » izbere primarno inženirsko področje za podano tehnološko rešitev/izdelek/storitev, » navede ostala inženirska področja, ki dopolnjujejo tehnološko rešitev/izdelek/storitev, » navede izzive družbe in v povezavi z njimi inženirska področja, ki jih pomagajo reševati. TERMINI ◦ računalniška omrežja ◦ robotika ◦ telekomunikacije ◦ avtomatika ◦ elektronika ◦ močnostna elektrotehnika ◦ strojništvo ◦ gradbeništvo DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV Pri tej skupini ciljev želimo, da dijaki: » spoznajo različna inženirska področja, ki vključujejo računalništvo in informatiko. » razumejo, kako se področja prepletajo pri razvoju tehnologij in reševanju družbenih izzivov. » kritično ocenijo, katera področja jih zanimajo in kako lahko svoje interese povežejo s študijsko izbiro po koncu srednje šole. Učitelj lahko na začetku sklopa (dveh ur) prične z mehčanjem stereotipov o računalništvu in informatiki ter s predstavitvijo interdisciplinarnosti različnih področij. Z dijaki lahko naredi miselni eksperiment (10 min.) »Kdo je računalnikar oz. informatik?«, tako da: » dijake vpraša, kakšno podobo imajo o računalništvu in informatiki, 27 0 3 : 1 1 / / » dijaki skupinsko zbirajo ključne besede, asociacije in jih pišejo na tablo (npr. programer, gamer, umetna 52/ inteligenca, heker …), 0 2 . 7 » učitelj pokaže nekaj slik poklicev (mehatronik, biomedicinski inženir, avtomatizacija v industriji, 4. 2 elektroinženir, telekomunikacijski inženir) in vpraša: »Ali ti poklici vključujejo računalništvo?« Nato razdeli dijake v skupine po 3–4 in vsaki skupini dodeli en sodoben tehnološki izdelek ali rešitev, npr.: » pametna ura, » avtonomni avtomobil, » industrijski robot, » telekomunikacijsko omrežje (5G), » medicinska diagnostika z UI. Skupine pri tej dejavnosti razmišljajo (15 min.): » Katere inženirske smeri sodelujejo pri razvoju tega izdelka/rešitve? » Kako se pri tem uporabljata računalništvo in informatika? » Kateri poklici pri tem sodelujejo? Skupine po razpravi na kratko predstavijo svoje ugotovitve. Nato lahko učitelj prikaže povezavo računalništva in informatike z različnimi inženirskimi področji na konkretnih primerih (20 min.): » strojništvo (avtomobilska industrija, 3D-modeliranje, programska oprema CAD), » mehatronika (pametni stroji, industrijski roboti, avtomatizacija), » elektrotehnika (razvoj čipov, internet stvari, komunikacijski sistemi), » biomedicinska tehnika (medicinska diagnostika, računalniška tomografija), » telekomunikacije (mobilna omrežja, internetna infrastruktura, optična vlakna). Učitelj lahko dijake spodbuja, da razmišljajo o interdisciplinarnosti področij in o tem, kje bi lahko v prihodnosti sami našli svoje mesto. V drugi šolski uri se dijaki razdelijo v skupine in dobijo nalogo (30 min.) z naslednjimi navodili: » Predstavljajte si, da ste ekipa strokovnjakov in razvijate nov tehnološki izdelek ali rešitev za prihodnost (npr. pametno mesto, zelena energija, digitalno zdravstvo). » Katera inženirska področja bodo sodelovala pri tem projektu? » Kako bosta računalništvo in informatika igrala ključno vlogo? » Kakšni poklici bodo vključeni? Skupine oblikujejo kratko predstavitev (lahko s plakatom ali z digitalnim orodjem) in na koncu predstavijo svoje ideje. 28 0 3 : 1 1 / / / Na koncu sledita refleksija in razmislek (15 min.) o lastni karierni poti, pri čemer lahko učitelj zastavi naslednja 520 vprašanja:2.7.4 » Katera področja so vas najbolj pritegnila?2 » Ste ugotovili, da vas zanimajo poklici, na katere prej niste pomislili? » Kako boste raziskovali naprej, preden izberete študijsko pot? Dijaki lahko delijo svoja razmišljanja, učitelj pa poudari, da se računalništvo in informatika uporabljata na širokem spektru področij in da je ključno raziskovati možnosti zunaj klasičnih izbir. Z opisano dejavnostjo bodo dijaki dobili širšo sliko o tem, kako se računalništvo in informatika prepletata z različnimi inženirskimi smermi, kar jim lahko pomaga pri informiranem odločanju o nadaljnjem izobraževanju. 29 0 3 : 1 1 / / RAČUNALNIŠKI SISTEMI / 5 2 0 2 . 7 . 4 OBVEZNO 2 OPIS TEME Dijaki spoznavajo zgradbo računalnikov tako z vidika strojne in programske opreme kot tudi z vidika podatkov. Spoznavajo, kako se podatki digitalizirajo, zapisujejo in shranjujejo. Poudarek je na razumevanju, kako strojna in programska oprema medsebojno komunicirata in procesirata podatke. Dijaki razumejo, zakaj razumevanje področja računalništva in informatike pripomore k lažjemu prilagajanju družbe na potrebe sedanjosti in prihodnosti. DODATNA POJASNILA ZA TEMO Večina dijakov v prvem letniku nima specifičnega predznanja o zgradbi in delovanju računalnika. Zato pri obravnavi teme uporabljamo analogije in se navezujemo na njihovo predznanje iz vsakdanjega življenja. VON NEUMANNOV MODEL 70 CILJI Dijak: O: primerja vlogo posameznih elementov von Neumannove arhitekture računalnika, O: interpretira korake izvajanja ukazov v CPE, O: prepoznava tehnične težave pri delu z napravami, jih zna opisati in določene odpravljati (DigComp: 5.1). (4.5.1.1) STANDARDI ZNANJA Dijak: - ponazori zgradbo in delovanje von Neumannovega modela računalnika tako da: » diagramsko prikaže von Neumannov model, » opiše vlogo posamezne komponente (centralno procesna enota - CPE, pomnilnik, vhodno-izhodne (VI) naprave) pri izvajanju nalog, 30 0 3 : 1 1 / / » opiše bistvene tehnične lastnosti posamezne komponente; 52/ 0 - pojasni razlike med računskimi stroji, .2 računalniki in mikrokrmilniki tako da: 7 . 4 » 2 opiše razlike v zgradbi naprav, » primerja uporabnost teh vrst naprav. - razloži pojme: podatek, program in ukaz, tako da: » opiše kaj so podatki, ukazi in programi ter kako se razlikujejo med seboj, » navede primer uporabe vsakega koncepta v računalniškem okolju. TERMINI ◦ strojna oprema ◦ delovni pomnilnik ◦ trajni pomnilnik ◦ von Neummanov model računalnika ◦ centralna procesna enota ◦ vhodno-izhodna enota DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV S pojmom »računski stroji« mislimo na naprave (zgodovinsko gledano), ki so bile zasnovane za izvajanje matematičnih operacij (abakus, mehanska računala /Pascalina, Babbageev analitični stroj/, ENIAC, Colossus, EDSAC ...) in niso bile zgrajene po von Neumannovem modelu računalnika. Ko načrtujemo učne ure, si lahko za boljše razumevanje novih pojmov in konceptov pomagamo s prosto dostopnimi spletnimi viri, kot so: » http://vidra.si, » https://edu.gcfglobal.org/en/computerbasics, » https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/xyonii9, » https://www.csunplugged.org/en. Dober način, kako začeti s to temo, najdemo na strani code.org (https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/n1a78ku). Na strani najdemo podroben opis aktivnosti, učne načrte za izvedbo posamezne ure in gradiva za dijake. Kratek opis mogoče izvedbe uvoda v temo: Z dijaki začnemo pogovor o vsakodnevnih problemih in kako jih rešujejo. Nato jih usmerimo na razmišljanje o tem, kakšna orodja pri tem uporabljajo. Iz tega izpeljemo, da danes veliko problemov rešujemo s pomočjo računalnika. Dijake spodbudimo, da razmišljajo, kateri so ti problemi. Tukaj ni poudarek na reševanju problemov, ampak želimo, da dijaki pridejo do zaključka, da jim računalnik danes služi kot orodje za reševanje mnogih vsakodnevnih problemov. Nato se z dijaki pogovarjamo, kaj je računalnik in kako deluje ter kako je sestavljen, da lahko tako deluje. 31 0 3 : 1 1 / / / V prvem letniku se posvetimo predvsem opisu delovanja glavnih komponent von Neumannove arhitekture in 520 njihovi medsebojni povezanosti (vhodno-izhodne enote, CPE, pomnilnik). Poudarek pri tem damo na opis 2.7 koncepta enotnega pomnilnika za pomnjenje tako ukazov kot podatkov..42 Naštejemo vrste trajnih pomnilnikov: bliskovni pomnilniki (SSD, USB, SD), magnetni pomnilniki (trdi disk – HDD, tračne enote), optični pomnilniki (CD, DVD). Da zadržimo pozornost dijakov na temi, razlago večkrat prekinemo z vprašanji ali ogledom poučnih videoposnetkov (npr. https://www.youtube.com/watch?v=AkFi90lZmXA, Computer Basics: Inside a Computer (gcfglobal.org (https://edu.gcfglobal.org/en/))). Za ideje si pri oblikovanju pravih vprašanj lahko pomagamo tudi z jezikovnimi modeli, ki nam znajo hitro sestaviti vprašanja, primerna za obravnavano temo. Izvedemo lahko dejavnost, v kateri dijaki predstavljajo delovanje posameznih komponent von Neumannovega modela (https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/gk48wpa, https://cse4k12.blogspot.com/search/label/ALU). PRIPOROČENI NAČINI IZKAZOVANJA ZNANJA Ustno ali pisno izkazovanje znanja. 32 0 3 : 1 1 / / VON NEUMANNOV MODEL 210 / 5 2 0 2 . 7 . 2 CILJI 4 Dijak: O: analizira namen komponent strojne ter programske opreme računalniških sistemov in njihovo medsebojno delovanje, O: prepoznava in rešuje preproste probleme s strojno in programsko opremo (DigComp 5.1). (4.5.1.1) STANDARDI ZNANJA Dijak: - razloži način delovanja von Neumannovega modela in pri tem: » opiše namen, delovanje in medsebojno povezanost komponent: »- CPE (aritmetične enote, krmilne enote, ukaznega registra, programskega števca), »- vodil, »- pomnilnika in »- vhodno-izhodnih enot » ter kako te vplivajo na zmogljivost računalnika; - pojasni hierarhijo pomnilnikov (vključno s predpomnilnikom) in njihov vpliv na delovanje računalnika; - pojasni razlike v zgradbi, delovanju in namenu mikroprocesorjev, mikrokrmilnikov in računalnikov; - prepozna enostavne napake v delovanju strojne in programske opreme ter jih odpravi. (4.5.1.1) TERMINI ◦ programski števec ◦ vodilo ◦ predpomnilnik DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV Preden začnemo poučevati nova znanja, z dijaki ponovimo predelane vsebine prvega letnika in osvežimo morebitna manjkajoča znanja. Pri tem si pomagamo z didaktičnimi priporočili za obveznih 70 ur. Ta znanja so temelj razumevanja delovanja računalniških sistemov. Nato jih lahko nadgradimo z zahtevnejšimi vsebinami, ki dijakom omogočajo poglobljeno razumevanje delovanja računalnika in vloge posameznih komponent računalnika. 33 0 3 : 1 1 / / / Za razlago delovanja programskega števca in ukaznega registra lahko pred razlago pogledamo izobraževalni 520 video: https://www.youtube.com/watch?v=ccf9ngGIb8c in nato z dijaki razpravljamo o videnem.2.7.4 Ko dijakom razlagamo razlike med mikroprocesorjem, mikrokrmilnikom in računalnikom, lahko uporabimo 2 analogije iz življenja, ki so jim blizu in jih razumejo, na primer: Mikroprocesor (CPU) »Mikroprocesor je kot kuhar, ki zna odlično kuhati, a nima sestavin (pomnilnika) in kuhinjskih pripomočkov (V/I). Potrebuje pomočnike.« Mikrokrmilnik (MCU) »Mikrokrmilnik je kot kuhar, ki ima vse, kar potrebuje v nahrbtniku – kuhinjo, sestavine in recepte. Gre na teren in sam skuha jed.« Računalnik »Računalnik je kot celotna restavracija – kuhar (procesor), shramba (pomnilnik), jedilnica (zaslon), natakarji (vhodno-izhodne naprave) in jedilni list (programi).« 34 0 3 : 1 1 / / SISTEMSKA PROGRAMSKA OPREMA 70 / 5 2 0 2 . 7 . 2 CILJI 4 Dijak: O: analizira vlogo operacijskega sistema in ostale programske opreme. STANDARDI ZNANJA Dijak: - analizira vlogo operacijskega sistema, tako da: » raziskuje, kako operacijski sistem upravlja vire in jih nudi uporabniški programski opremi v uporabo, » za procese vrednoti dodeljeno količino virov (količino pomnilnika, procesorskega časa). TERMINI ◦ operacijski sistem ◦ program ◦ aplikacija DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV Za boljšo ponazoritev in večjo angažiranost dijakov pri obravnavi operacijskih sistemov vključimo izobraževalne videoposnetke, ki s pomočjo vizualnih animacij in konkretnih primerov pojasnjujejo, kako delujejo procesi, upravljanje pomnilnika in uporabniški vmesniki. Nekaj predlogov izobraževalnih videoposnetkov: » https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/nylv2yg » https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/k8v7lu1 » https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/fc3rom7 Za boljše razumevanje vsebin na posnetkih priporočamo vklop strojnega prevajanja v slovenščino. 35 0 3 : 1 1 / / SISTEMSKA PROGRAMSKA OPREMA 210 / 5 2 0 2 . 7 . 2 CILJI 4 Dijak: O: analizira, kako sistemska programska oprema povezuje uporabniške aplikacije in strojno opremo. STANDARDI ZNANJA Dijak: - analizira vlogo operacijskega sistema, tako da: » našteje in analizira sistemske vire, ki jih upravlja operacijski sistem, » opredeli pojem procesa, » analizira, kako operacijski sistem upravlja sistemske vire in jih dodeljuje procesom, tako da opiše: »- dodeljevanje sistemskih virov procesom (CPE, pomnilniški prostor, vhodno-izhodne enote), »- upravljanje sočasnega dostopa do virov, »- optimiziranje in nadziranje porabe sistemskih virov, » za posamezen proces razbere vire, ki so mu bili dodeljeni, in njihovo količino. TERMINI ◦ programska oprema ◦ sistemska programska oprema ◦ operacijski sistem ◦ sistemski viri ◦ procesi DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV Dijak naj spozna, da vsakič, ko zaženemo program ali aplikacijo, se le-ta izvaja v ločenem prostoru delovnega pomnilnika. Za boljše razumevanje delovanja operacijskega sistema je priporočljivo uporabiti didaktična orodja, na primer https://teach-sim.com. Ta izobraževalna programska oprema je zasnovana za podporo računalniškemu izobraževanju. Simulira delovanje procesorja in operacijskega sistema ter je prosto dostopna. 36 0 3 : 1 1 / / DIGITALIZACIJA PODATKOV 70 / 5 2 0 2 . 7 . 2 CILJI 4 Dijak: O: zapisuje celoštevilsko vrednost v desetiškem, dvojiškem in šestnajstiškem zapisu, O: računa potrebno število bitov za predstavitev informacije, O: primerja, kako lahko v bitnem zapisu predstavimo besedilo in slike. STANDARDI ZNANJA Dijak: » pojasni, kaj je bit, zlog in niz bitov, » uporablja predpone za zapis količine podatkov, » zapiše celo število, znak ali barvno piko z bitnim zapisom, » niz bitov pretvori v število, besedilo ali sliko, » analizira odvisnost med številom bitov v zapisu in številom različnih zapisov, ki jih to število bitov omogoča, » izračuna število bitov potrebnih za zapis različnih množic podatkov, » ustvari kodno tabelo za dane podatke ter utemelji izbiro kodiranja, » izračuna količino podatkov za nestisnjen zapis slike. TERMINI ◦ količina informacije ◦ bit ◦ zlog ◦ številski sistemi DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV Predlagamo, da pri tej temi uporabimo dejavnosti, ki so opisane na spletnih straneh VIDRA – računalništvo brez računalnika (http://vidra.si/index.html) in na spletnih straneh CS Unplugged (https://www.csunplugged.org): » Zapis števil (http://vidra.si/dvojiski-zapis-stevil). » Zapis znakov (http://vidra.si/zapis-in-prenos-besedil/, http://vidra.si/zapis-in-prenos-besedil/, http://vidra.si/stiskanje-besedil). 37 0 3 : 1 1 / / » Zapis slik (http://vidra.si/stiskanje-slik). 52/ Narišimo sliko in jo shranimo v formatu BMP, nato jo odprimo z orodjem, ki nam prikaže heksadecimalno 0 2 . 7 kodo. . 4 2 » Količina informacije in kodiranje (https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/vp3plac). Tu dijaki lahko rešujejo naloge, kjer morajo določiti dolžino bitnega zapisa, s katerim bodo zakodirali sliko ali besedilo. Na podlagi tega podatka ustvarijo kodno tabelo. » Stiskanje podatkov (http://vidra.si/krajsi-zapis-besedila/). Aktivnost lahko izvedemo tako, da dijaki narišejo sliko in jo shranijo v različnih formatih. Nato skupaj primerjamo velikosti dobljenih datotek in razmišljamo ter razpravljamo, zakaj so velikosti datotek različne. Pri izračunu števila bitov za zapis različnih množic podatkov pripravimo primere za: » male črke abecede ali kak drug nabor znakov, » met kocke, » različne barvne palete. 38 0 3 : 1 1 / / DIGITALIZACIJA PODATKOV 210 / 5 2 0 2 . 7 . 2 CILJI 4 Dijak: O: opisuje, kako zvok in video predstavimo v dvojiškem zapisu, O: decimalna števila predstavlja v zapisu s plavajočo vejico, O: primerja različne oblike stiskanja podatkov. STANDARDI ZNANJA Dijak: - opiše in razloži, kako pretvorimo zvok in video v dvojiški zapis; - pretvori decimalno število v dvojiški zapis; - izračuna količino podatkov za nestisnjen zapis slike in zvoka: » za podan primer slike, besedila, zvoka ali videa: »- primerja različne oblike stiskanja podatkov, »- izbere najprimernejšega in »- argumentira svoj izbor, » za konkreten primer podatka primerja različne oblike stiskanja in argumentira izbor najustreznejšega. TERMINI ◦ količina informacije ◦ bit ◦ bajt ◦ zapis s plavajočo vejico ◦ stiskanje podatkov DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV Razlago digitalizacije zvoka lahko začnemo z zvočnim posnetkom in nato predstavimo nekaj dejstev o zvoku, na primer: » Zvok je valovanje s frekvencami v slišnem območju človeškega ušesa, to je med 20 in 20.000 Hz. Zvok z nižjimi frekvencami imenujemo infrazvok, zvok z višjimi frekvencami pa ultrazvok. Zvok, ki ga sestavlja le ena sinusoida (ena frekvenca), imenujemo ton. » Nato lahko uporabimo katero od aplikacij, na primer https://academo.org/music, ki prikazuje valovanje zvoka v realnem času. 39 0 3 : 1 1 / / » Potem razložimo, da računalnik ne razume zvoka, ampak številke in da je digitalizacija pretvorba 52/ neprekinjenega (analognega) signala v diskretno zaporedje številk. 0 2 . 7 » Pretvorba se izvede z vzorčenjem, kjer se vzorci zapisujejo z različnim številom bitov. Če imamo možnost, 4. 2 dijakom predvajamo posnetek, kjer je vsak vzorec zapisan z 8 biti, in posnetek s 16 biti. Primerjamo kakovost obeh posnetkov. » Vzorčenje in zapis zvoka lahko razložimo tudi ob ogledu izobraževalnega videoposnetka, kot je na primer https://www.youtube.com/watch?v=g3tfly9mKhY. Za razlago zapisa števila s plavajočo vejico nam lahko pomagajo orodja, kot sta https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/ai2cjjg in https://evanw.github.io/float-toy/, ki vizualno prikažeta, kako se decimalno število pretvori v digitalno, in prikažeta mantiso, eksponent in predznak. 40 0 3 : 1 1 / / PRENOS IN PRAVILNOST ZAPISA PODATKOV 210 / 5 2 0 2 . 7 . 2 CILJI 4 Dijak: O: raziskuje problematiko spreminjanja podatkov in pomembnost njihove nespremenljivosti, O: uporablja preproste načine in metode za preverjanje pravilnosti zapisa podatkov. STANDARDI ZNANJA Dijak: » navede nekaj scenarijev, kjer se podatki lahko spreminjajo in zanje opiše načine zaznave morebitnih sprememb, » na danih primerih uporabi preproste metode za zaznavo sprememb. TERMINI ◦ celovitost ◦ paritetni bit DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV Za boljše razumevanje pomena celovitosti podatkov in načinov za zagotavljanje le-tega lahko izvedemo dejavnosti, predstavljene na straneh: » http://vidra.si/pokvarjeni-bit, » https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/kw1p96a, » https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/aq76mj8. 41 0 3 : 1 1 / / PODATKI IN ANALIZA / 5 2 0 2 . 7 . 4 OBVEZNO 2 OPIS TEME Dijaki spoznavajo ključne vidike zbiranja, organiziranja, obdelave in analize podatkov. Z interpretacijo podatkov in predvidevanjem dogodkov na osnovi te interpretacije, se učijo razumevati svet okoli sebe. DODATNA POJASNILA ZA TEMO Postopke zbiranja, organiziranja, obdelave in analize podatkov je mogoče izvesti z različnimi oblikami podatkov in z zelo različno programsko pa tudi strojno opremo. Pri tem razvijamo t. i. podatkovno pismenost. Predlagamo, da: » dijaki v obveznem delu (70 ur) podatke obdelujejo v preglednicah (vpisovanje podatkov, uporaba formul in funkcij, prikazovanje podatkov z ustreznimi grafikoni …) in spletnih orodjih za vizualizacijo, » naj dijaki v razširjenem delu (210 ur) spoznajo osnove relacijskih podatkovnih baz in s strojnim učenjem ter vizualizacijo odkrivajo vzorce v podatkih in tako poskušajo razumeti zgodbo, ki jo podatki »pripovedujejo«. Predlagamo, da se ta skupina ciljev obravnava pri urah, kjer lahko vsak dijak dela na svojem računalniku. Namen teme Podatki in analiza nikakor ni samo učenje uporabe orodij (npr. Google Sheets, SQLite, Excel, Access, Orange ...), ampak predvsem razvijanje veščin sistematičnega iskanja, razumevanja, vrednotenja in uporabe podatkov pri reševanju problemov. Pri dejavnostih spodbujamo dijake, da se sprašujejo tudi, ZAKAJ obdelujemo podatke in ne le KAKO uporabljati določena orodja za delo s podatki. DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA TEMO Okvirne vsebine za relacijske podatkovne baze (predlagamo 16 ur) Predlagamo, da pouk izvedete tako, da snov in teorijo razlagate ob vodeni gradnji podatkovnega modela in nato tudi podatkovne baze. Pouk lahko razdelite na naslednje korake: » Modeliranje podatkovnega modela in grajenje konceptualnega modela (model entiteta-razmerje oz. ER- model) » Razložite pojme, kot so podatkovni model, konceptualni model, entiteta, atribut in relacija. » S pomočjo primerov iz realnega sveta (npr. podatki o učencih) naj dijaki oblikujejo konceptualni model (ER-model). 42 0 3 : 1 1 / / » Seznanitev z orodjem za delo z bazami podatkov 52/ 0 » .2 Dijaki spoznajo osnovne funkcije in uporabniški vmesnik orodja za delo z bazami podatkov. 7 . 4 » 2 Dijaki po demonstraciji ustvarijo preprosto bazo podatkov za simulacijo praktičnega primera (v katero bodo kasneje preslikali prej načrtovani ER-model). » Izdelava logičnega modela » Razložite pojme, kot so logični model, tabela (seznam) in zapis v tabeli (seznamu), podatek in podatkovni tipi, ključi. » Praktično preslikajte entitete iz ER-modela v tabele z ustreznimi ključi in podatkovnimi tipi. » Dijaki naj izvajajo vaje normalizacije, da se naučijo zmanjšati redundanco podatkov. » Zbiranje in shranjevanje podatkov » Dijaki po demonstraciji uvozijo ali sami vnesejo podatke v tabele v podatkovni bazi. (Podatkov naj bo dovolj, da se bo nad njimi dalo izvajati smiselna povpraševanja.) » Prikazovanje, preoblikovanje in sklepanje » Naučite osnove jezika SQL (osredotočite se na stavek SELECT, preostale /INSERT, UPDATE, DELETE/ pa pokažite po svoji presoji). » Dijaki naj zapisujejo in izvajajo poizvedbe za različne scenarije nad eno in dvema tabelama (uporaba tudi tujih ključev). Okvirne vsebine za strojno učenje in vizualizacijo (predlagamo 24 ur) » Uvod v algoritme strojnega učenja » Razložite osnove strojnega učenja, razliko med nadzorovanim in nenadzorovanim učenjem ter aplikacije v resničnem svetu. » Dijaki naj raziskujejo preproste primere, kot je napovedovanje ocen na podlagi podatkov. » Zajem in predobdelava podatkov » Demonstrirajte, kako uvoziti podatke v izbrani program (npr. CSV ali Excel). » Dijaki naj vadijo čiščenje in urejanje podatkov (odstranjevanje manjkajočih vrednosti, normalizacija). » Strojno učenje: nadzorovano in nenadzorovano učenje » Razložite algoritme, kot so Naivni Bayesov klasifikator (Naive Bayes), k-najbližjih sosedov (k-NN), Metoda s podpornimi vektorji (SVM), odločitvena drevesa (za klasifikacijo) ter gručenje (npr. gručenje s K središči (K-means). » Dijaki naj sami izvedejo analize s pomočjo grafičnega vmesnika. 43 0 3 : 1 1 / / » Koncept vložitve (embedding) 52/ 0 » .2 Razložite vložitev podatkov in njihov pomen za obdelavo slikovnih in besedilnih podatkov. 7 . 4 » 2 Dijaki naj obravnavajo primer enostavne obdelave slik ali besedil. » Vrednotenje modelov » Pojasnite kriterije uspešnosti (npr. točnost, natančnost, priklic, F1-mera) in pomen prečnega preverjanja (cross-validation). » Dijaki naj ocenjujejo modele na primerih, da pridobijo občutek za interpretacijo rezultatov. ZBIRANJE IN SHRANJEVANJE 70 CILJI Dijak: O: pridobiva podatke na različne načine, O: shranjuje podatke v datoteke ustreznega formata na primerno in hierarhično ter logično smiselno lokacijo, (4.1.3.1) O: interpretira vlogo datoteke in pomen njenih metapodatkov. STANDARDI ZNANJA Dijak: - pridobi različne vrste podatkov na ustrezne in različne načine; - shrani podatke, tako da: » ustvari pregleden in logičen sistem map, » datoteke ustrezno poimenuje, » izbere ustrezne formate datoteke, » izbere ustrezno mapo, » izvrši ukaz shranjevanja in preveri, ali je vsebina shranjena v pravi obliki na želenem mestu; - poišče iskano vsebino, tako da: » išče iskano datoteko v strukturi map ali 44 0 3 : 1 1 / / » išče z vgrajenimi iskalniki z določanjem različnih parametrov: ime, vrsta datoteke, čas nastanka, 52/ velikost 0 , vsebina . 2 . 7 . 4 2 TERMINI ◦ entiteta ◦ atribut ◦ podatek ◦ informacija ◦ spletni vprašalnik ◦ podatkovna zbirka ◦ preglednica ◦ datoteka ◦ format ◦ imenik ◦ mapa ◦ pogon ◦ datotečna struktura ◦ oblak DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV Predlagamo, da učitelj pokaže dijakom različne možnosti pri pridobivanju podatkov. Ob tem uporabljajo načinu ustrezna orodja (za zbiranje podatkov) oziroma algoritme/postopke: » Iz obstoječih (digitalnih) zbirk. Uporabimo lahko dostopne avtentične podatke (npr. športni izidi, podatki o gledanosti filmov v tekočem letu, podatki o popularni glasbi …), druge zanimive aktualne podatke (vremenski podatki, potresi …) ali podatke, povezane s snovjo drugih predmetov (npr. družbenoekonomski podatki svetovne banke). Nekaj virov prosto dostopnih podatkov: » Odprti podatki Slovenije: https://podatki.gov.si, » podatki EU: https://ec.europa.eu/eurostat/data/database, » Kaggle: https://www.kaggle.com/datasets (https://www.kaggle.com/datasets,), » okolje Orange vsebuje gradnik Zbirke podatkov / Datasets s podatki, ki so že pripravljeni za uvoz in večinoma namenjeni poučevanju. » Iz obstoječega »knjižnega/analognega« gradiva (pri tem se lahko pogovarjamo o pojmih, kot so optično odčitavanje knjig; OCR; digitalizacija knjižnega/slikovnega gradiva). V prvem letniku oz. v obsegu obveznih 70 ur se ne lotimo zbiranja podatkov s senzorji. 45 0 3 : 1 1 / / ZBIRANJE IN SHRANJEVANJE 210 / 5 2 0 2 . 7 . 2 CILJI 4 Dijak: O: podatke pridobiva na različne načine in pri tem uporablja ustrezna orodja ter algoritme oz. postopke, O: opredeljuje temeljne gradnike relacijske podatkovne baze (tabela, poizvedba, polje, podatkovni tipi, ključ, zapis), O: opisuje in vrednoti načine zagotavljanja celovitosti in smiselnosti shranjevanih podatkov, O: opisuje vpliv pridobivanja in shranjevanja podatkov na stroške, hitrost, zanesljivost, dostopnost, varovanje zasebnosti in njihovo celovitost, O: za podane primere izdeluje relacijske podatkovne baze. STANDARDI ZNANJA Dijak: Dijak: - pojasni različne načine pridobivanja podatkov in v praksi uporabi vsaj dva; - pridobljene podatke shrani in ob tem: » uporabi in utemelji izbiro programske opreme, » izbere in utemelji izbiro formata datoteke; - pojasni, kako način pridobivanja podatkov in izbira orodja vplivata na količino ter kakovost pridobljenih podatkov; - utemelji razloge za avtomatizirano pridobivanje podatkov; - prepozna in opiše primere, v katerih pridobivanje podatkov posega v zasebnost, in pojasni, zakaj; - opredeli relacijsko podatkovno bazo in temeljne sestavine tabele (podatek, atribut, polje, podatkovni tip, ključ, zapis); - opiše lastnosti osnovnih tipov podatkov (znakovni, številski, datum, logični, besedilo) in jih ponazori s primeri; - razloži pomen primarnega in tujega ključa; - zagotovi in utemelji celovitost ter smiselnost shranjevanih podatkov, tako da podatke opremi z ustreznimi medsebojno povezanimi spremljajočimi podatki; - omeji dostopnost in zagotovi varovanje zasebnosti; 46 0 3 : 1 1 / / / - izdela relacijski model podatkovne baze, tako da: 5202. » ustvari tabele ,7.42 » določi polja in tipe podatkov , » določi primarne in tuje ključe, » poveže tabele z relacijami, » odpravi podvajanja in onemogoči nekonsistentnost baze, » vpiše podatke; - razlikuje med tabelo in preglednico. TERMINI ◦ senzor ◦ podatkovna baza ◦ podatkovni tip ◦ dostopnost podatkov ◦ zgradba datoteke ◦ metapodatki DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV Predlagamo, da dijaki podatke pridobivajo (zbirajo) na različne načine. Ob tem poleg že poznanih orodij in algoritmov (oz. postopkov za zbiranje podatkov) uporabljajo še naslednje možnosti: » senzorje za zaznavanje temperature, vlage, gibanja, svetlobe, dotika, razdalje idr., » periodično zajemanje podatkov s spletnih strani. Razložimo, da se v senzorju običajno merjeni podatki preoblikujejo iz analogne v digitalno vrednost, kot je to na primer pri senzorju za merjenje temperature, kjer senzor opravi naslednje korake: » zaznavanje temperature (fizični ali električni odziv na temperaturo), » pretvorba (sprememba signala npr. napetosti ali upornosti v uporabne podatke), » prenos podatkov (pošiljanje podatkov v napravo za prikaz – mikrokrmilnik ali zaslon). Pokažemo, da lahko do podatkov pridemo tudi preko spletnih strani, kjer se zajeti podatki periodično objavljajo. Tako lahko na primer podatek za temperaturo zraka odčitamo vsako uro s spletne strani meteorološkega zavoda in ga shranimo na svoj računalnik. Dijakom pokažemo, kako takšno pridobivanje podatkov iz spletne strani avtomatiziramo. Dijakom razložimo, da izbira orodja in količina zajetih podatkov vplivata na kakovost, tako da prikažemo primer: » Primer, kjer količina zajetih podatkov vpliva na kakovost pridobljenih podatkov: Zanima nas, kako niha temperatura v učilnici čez celoten dan. To lahko storimo tako, da s senzorjem zajamemo trenutno temperaturo vsake štiri ure, lahko pa zajemamo temperaturo vsakih 30 minut ali vsako sekundo. V prvem primeru bomo verjetno hitro zgrešili morebitne temperaturne ekstreme, saj je časovni interval zelo dolg. V tretjem primeru, ko merimo temperaturo vsako sekundo, pa se izkaže, da sta zajemanje in obdelava 47 0 3 : 1 1 / / / zajetih podatkov po nepotrebnem prezahtevna in »predraga«. Prepogosto zajemanje temperature ne 520 prinaša nobenih prednosti, ampak samo povečuje količino podatkov in s tem zahtevnost njihove 2.7 obdelave..42 » Primer, kjer izbira orodja vpliva na kakovost pridobljenih podatkov: Upoštevati je treba omejitve orodja (senzorja) za zajemanje podatkov. Pri merjenju temperature s senzorji Vernier dobimo boljše podatke kot pri merjenju temperature z micro:bitom. Micro:bit namreč temperaturo okolice ekstrapolira iz temperature procesorja. Informatika (in na splošno podatkovna pismenost) ima ključno vlogo pri razvoju trajnostno naravnane miselnosti in kompetentnosti. Še posebej je bistveno razumevanje podatkov in njihove verodostojnosti. Danes je to še toliko pomembnejše zaradi zanikanja podnebnih sprememb in obilja lažnih informacij. Učitelj lahko zato dijake usmerja, da poiščejo podatke, povezane s trajnostnim razvojem, na relevantnih straneh, na primer na: » https://www.copernicus.eu/en, » https://overshoot.footprintnetwork.org. Podatkovno modeliranje Dijake seznanimo s sistemi za upravljanje podatkov. Dijake naučimo, kako zgraditi podatkovni model. Dijaki pri tem spoznajo: » modeliranje podatkovne baze, » izdelavo globalnega in konceptualnega modela (PB) podatkovne baze (ER model; entitete, atributi in relacije), » izdelavo logičnega modela (preslikava entitet v tabele, primarni in tuji ključi, podatkovni tipi atributov; normalizacija), » zbiranje in shranjevanje podatkov (fizični model: polnjenje pripravljenih tabel v podatkovni bazi), » prikazovanje in preoblikovanje ter sklepanje (poizvedbe SQL, indeksne tabele), » identifikacijo podatkovnih virov, » normalizacijo in zagotavljanje integritete podatkov, » vzdrževanje/ohranjanje podatkovnega modela. Namig: Avtentični problem se lahko nanaša tudi na teme s področja trajnostnega razvoja ali drugih področij skupnih ciljev. 48 0 3 : 1 1 / / PRIKAZOVANJE IN PREOBLIKOVANJE 70 / 5 2 0 2 . 7 . 2 CILJI 4 Dijak: O: obdeluje podatke in jih prikazuje na različne načine. STANDARDI ZNANJA Dijak: - podatke obdela tako, da: » izloči odvečne podatke, » uporabi osnovne matematične operacije in funkcije (vsota, aritmetična sredina, min, max, count), » izračuna srednje vrednosti (mediana, modus), » podatke grafično in tabelarno prikaže, » zna združiti medsebojno odvisne podatke. TERMINI ◦ grafični prikaz podatkov ◦ obdelava podatkov ◦ funkcija ◦ mediana ◦ modus ◦ vsota ◦ min ◦ max ◦ count ◦ aritmetična sredina DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV Zajemanje in shranjevanje podatkov je osnova za prikazovanje, transformacijo in interpretacijo podatkov. S transformacijo podatkov: » razkrivamo in poudarjamo bistvene značilnosti podatkov, » olajšamo oziroma omogočimo nadaljnjo obdelavo z računalniki, » popravljamo in odstranjujemo morebitne napačne in nepopolne podatke. Dijakom pokažemo, kako poiskati napačne meritve, na primer s preurejanjem tabele (opazimo odstopajoče številke v posamičnih stolpcih), s škatlami z brki (box plot), ki pokažejo izstopajoče primere ali, na primer, z razsevnim diagramom, ki pokaže odstopanja od trendov (npr. v prikazu, ki primerja starost in višino, vidimo osebe, ki so znatno prenizke ali previsoke za svojo starost). 49 0 3 : 1 1 / / / Pri izrazih, kot so mediana, aritmetična sredina in modus, niso bistvena njihova imena in formule, temveč 520 pomen. Razložimo jim, na primer, razliko med aritmetično sredino (povprečjem) in mediano. Trditev » več kot 2.7 polovica plač je podpovprečnih « je resnična, ker pomeni le, da je mediana nižja od aritmetične sredine. Na .42 aritmetično sredino pomembno vpliva nekaj izjemno visokih plač, zato je mediana boljši kazalnik kot aritmetična sredina (povprečje). Vizualizacij ne uporabljamo za okraševanje besedil, temveč nam omogočajo opaziti lastnosti podatkov, ki bi jih zgolj z opazovanjem tabel in številk težje odkrili. Primer slabe vizualizacije so krožni prikazi (tortni diagrami), ki so »praktično vedno manj informativni od običajne tabele s številkami« pravi Edward Tufte, strokovnjak za vizualizacijo podatkov. Spodnji prikaz bi bil brez številk neuporaben, predvsem pa številkam ničesar ne doda, zato je nesmiseln. Krožni prikazi (tortni diagrami) so posebej neprimerni za primerjave distribucij, saj zahtevajo, da z očmi prehajamo od slike do slike, kot na primer na spodnjem prikazu deležev krvnih skupin med različnimi skupinami prebivalcev ZDA. 50 0 3 : 1 1 / / / 5 2 0 2 . 7 . 4 2 Primerne preproste vizualizacije so škatla z brki, histogram in razsevni prikazi (angl. scatter plot). » Škatla z brki kaže osnovne značilnosti (aritmetična sredina, mediana, standardni odklon ipd.). Ni pomembno, da si zapomnimo, kako je prikazan posamezni element (ali kažejo brki standardni odklon ali kvartile), saj za to ni »standarda«; pomembno je, da znamo, na primer, interpretirati vzporedno postavljene prikaze, ki kažejo, na primer, razlike pri določenem podatku za različne države. 51 0 3 : 1 1 / / » Histogrami (za številčne spremenljivke) so posplošitev škatle z brki, saj ne kažejo le statistik (srednje 52/ vrednosti, odkloni), temveč potek celotne distribucije. Pokažemo lahko primer simetrične (npr. Gaussove) 0 2 . 7 distribucije, asimetrične distribucije in distribucije z dolgim repom; obstaja nekaj izjemno priljubljenih . 4 2 knjig in ogromno knjig z malo bralci. » Histogrami (za kategorične spremenljivke) omogočajo lažjo primerjavo. Podatke na zgornjih slikah lažje primerjamo s histogramoma. » Razsevni prikazi kažejo povezavo med dvema spremenljivkama, na primer povprečnim časom šolanja in pričakovano življenjsko dobo po različnih državah. » Črtne diagrame uporabljamo, kadar so podatki urejeni po zaporedni neodvisni spremenljivki, kot je čas — na primer za prikaz gibanja tečajnega razmerja med evrom in drugimi valutami skozi leto. 52 0 3 : 1 1 / / PRIKAZOVANJE IN PREOBLIKOVANJE 210 / 5 2 0 2 . 7 . 2 CILJI 4 Dijak: O: prikazuje, transformira in interpretira podatke. (4.1.2.1) STANDARDI ZNANJA Dijak: - preoblikuje podatke s pomočjo: » agregacije (združevanja), » uporabe matematičnih operacij, » zamenjave ali odstranjevanja manjkajočih vrednosti, » prepoznavanja in odstranjevanja napačnih podatkov, » združevanja medsebojno odvisnih podatkov; - prikaže podatke v ustreznejši obliki in ob tem: » izbere ustrezne podmnožice podatkov (podatke filtrira), » podatke organizira in razvršča, » izračuna statistične vrednosti (standardni odklon, kvartili), » odkriva in razlaga vzorce v podatkih s pomočjo vizualizacije; - na primerih pojasni, kako lahko preoblikovanje podatkov in vizualizacija vplivata na njihovo interpretacijo. TERMINI ◦ filtriranje podatkov ◦ razvrščanje ◦ vizualizacija ◦ združevanje (agregacija) podatkov ◦ strojno učenje 53 0 3 : 1 1 / / DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV / 5 2 0 Vizualizacija podatkov na barvnem zemljevidu (choropleth): prikažemo lahko vremenske podatke (povprečna .2 7 poletna temperatura v različnih državah), uvrstitve na zadnjem svetovnem prvenstvu v nogometu, lokacije 4. 2 večjih potresov (odkrivanje geografskih prelomnic). Podatki na zemljevidu s točkami. Dr. John Snow je ob izbruhu kolere v Londonu leta 1854 na zemljevidu označil vse hiše, v katerih se je pojavila okužba, ter tako našel javni vodnjak, iz katerega je izvirala. Elementi vizualizacije morajo slediti konvencijam in ne nalagati dodatnega kognitivnega bremena. Če barve točk na razsevnem diagramu predstavljajo ženske in moške, naj bodo te rožnate (ali rdeče) in modre, ne obratno. Kot zanimiv primer, kako težko je slediti slabo izbranim grafičnim elementom, se lahko dijaki preizkusijo v Stroopovem testu: povedati morajo, s kakšno barvo je napisana posamična beseda na spodnji sliki, torej »rdeča«, »rumena«, »črna«, »oranžna« in tako naprej. (Kar je napisano, morajo ignorirati.) 54 0 3 : 1 1 / / / 5 2 0 2 . 7 . 4 2 Opozorimo tudi na problematične (namerno ali nenamerno manipulativne) napake pri vizualizaciji, kot so: » Pretirano poudarjanje razlik zaradi prevelikega merila na skali. » Primer prikaza tržnega deleža konkurenčnih borznih hiš na osnovi istih podatkov: » Spodnji prikaz pretirano poudarja spremembe. https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/5osgqu8" width="270" height="245"> » Spodnji prikaz ima korektno izbrano merilo (0 % - 100 %). https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/zwl6knx" width="279" height="244"> » Krivulji na spodnjem prikazu imata različni skali (54–60 oz. 30–34) in se navidezno sekata v letu 2001. Desni graf primerja vsoto plač dvajsetih najbolje plačanih s plačo enega povprečnega delavca (poleg tega pa 850 000 / 35 500 ni 300, temveč 239 :). https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/j857024" width="571" height="269"> Nekaj podrobneje razdelanih primerov analize podatkov z vizualizacijo: » košarkarji: https://pumice.si/aktivnosti/kosarka, » razvitost držav: https://pumice.si/aktivnosti/razvitost-drzav, » slovenski priimki: https://pumice.si/aktivnosti/priimkoslovje/ (videi: https://s.biolab.si/priimki-video), » vremenski podatki: https://pumice.si/aktivnosti/podnebni-pasovi. 55 0 3 : 1 1 / / / 5 2 0 Učitelj naj pripravi tudi dejavnosti s področja trajnostnega razvoja, kjer spodbuja sistemsko mišljenje .2 7 (2.2.1.1) 4. in razvoj kritičnega mišljenja (2.2.2.1) tako, da dijaki podatke analizirajo in jih interpretirajo. 2 56 0 3 : 1 1 / / SKLEPANJE IN MODELIRANJE 70 / 5 2 0 2 . 7 . 2 CILJI 4 Dijak: I: oblikuje model podatkov, s pomočjo katerega išče odgovore na svoja vprašanja. STANDARDI ZNANJA Dijak: » z uporabo abstrakcije posploši opisno predstavljen problem, izdela model in argumentirano predstavi izbrano rešitev, » opiše ugotovitve, do katerih je prišel s pomočjo podatkov in modela. TERMINI ◦ podatkovno modeliranje DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV Predlagamo, da se dijaki v prvem letniku seznanjajo s podatki in analizo s pomočjo preglednic (koncept tabele, ki vsebuje podatke, funkcije in grafikoni) in spletnih orodij za vizualizacijo. Pri tem naj razvijajo preprost avtentični (podatkovni) model z uporabo preglednic in ročnim vnosom podatkov ali z uporabo obstoječih podatkov v preglednici. Prikazovanje podatkov naj izvedejo z njihovim formatiranjem in prikazom v obliki grafikona. Podatke preoblikujejo z uporabo vgrajenih funkcij oz. izbranih orodij. Namig: Avtentični problem se lahko nanaša tudi na teme s področja trajnostnega razvoja ali preostalih področij skupnih ciljev. 57 0 3 : 1 1 / / SKLEPANJE IN MODELIRANJE 210 / 5 2 0 2 . 7 . 2 CILJI 4 Dijak: O: formalizira problem, ki ga namerava raziskovati, in določi ter zbere potrebne podatke, O: na osnovi podatkov gradi modele za izdelovanje napovedi in prepoznavanje vzorcev v podatkih, O: vrednoti uporabnost modela, ga razloži in izboljšuje. STANDARDI ZNANJA Dijak: - določi potrebne podatke na osnovi opisno predstavljenega problema; - zbere in shrani ustrezne podatke za pripravo modela; - izdela model za podan problem tako, da: » podatke preoblikuje v ustrezno obliko, » izbere primerno obliko modela, » z ustreznim orodjem sestavi model; - ovrednoti in uporabi zgrajeni model tako, da: » določi kriterije uporabnosti modela, » analizira model in oceni uporabnost, » uporabi model za izdelavo napovedi. TERMINI ◦ modeliranje realnosti ◦ napovedovanje dogodkov ◦ preverjanje teorij ◦ kriterij uporabnosti modela ◦ analiza modela ◦ omejitve modela ◦ izboljševanje modela ◦ gručenje ◦ klasifikacija DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV Pri modeliranju običajno uporabljamo tabelarične podatke: primeri (vrstice tabele) so opisani z lastnostmi (stolpci). Če imamo poleg tega ciljno lastnost (izid), ki jo želimo napovedati iz podanih lastnosti, gre za »nadzorovano modeliranje«, če nas zanimajo le vzorci v podatkih, na primer sestavljanje gruč primerov, ki so si med seboj podobni, pa »nenadzorovano«. 58 0 3 : 1 1 / / / Nadzorovano učenje 5202. Za nadzorovano učenje uporabimo primerne avtentične podatke, na primer napovedovanje igralnega položaja 7.4 košarkarja glede na njegove lastnosti ( https://pumice.si/aktivnosti/kosarka ), ali podatke, povezane z določenim 2 predmetnim področjem. Za začetno predstavitev modelov so primerni tudi preprostejši sintetični primeri, na primer prepoznavanje različnih vrst štirikotnikov (https://pumice.si/aktivnosti/stirikotniki) ali živali (https://pumice.si/aktivnosti/zivalski-kljuc). Kot prvi napovedni model je smiselno predstaviti klasifikacijsko drevo, saj je končni model intuitiven, poleg tega pa je lahko razumljiv tudi postopek njegove gradnje. Ob njem razložimo idejo strojnega učenja: računalnik sestavi formalni model na podlagi »učnih primerov«, potem pa lahko ta model uporabi za klasifikacijo novih primerov. Smiselno je nadaljevati z linearnimi modeli, na primer z naivnim Bayesovim klasifikatorjem ali logistično regresijo, ki jih predstavimo s pomočjo nomogramov: linearni modeli napovedujejo izid tako, da za vsako lastnost dodelijo določeno število točk in primer pripada ciljnemu »razredu«, če število točk preseže določen prag. Sestavljanje modela (»učenje«) poteka tako, da računalnik na podlagi učnih primerov določi število točk, ki jih prinese posamična lastnost, in prag, potreben za ciljni razred. Tretji model, ki ga lahko pokažemo, je razvrščanje na podlagi najbližjih sosedov: za vsak primer poiščemo vnaprej določeno število učnih primerov, ki so mu glede na opazovane lastnosti najbolj podobne. Primer pripada tistemu razredu, ki mu pripada večina sosedov. Omenimo lahko naprednejše model, kot so naključni gozdovi, metode podpornih vektorjev in umetne nevronske mreže. Prilagajanju hiperparametrov (npr. parametrov rezanja drevesa) se čim bolj izognemo do takrat, ko obravnavamo kriterije uspešnosti (glej spodaj). Nenadzorovano učenje Pokažemo predvsem hierarhično gručenje, za kar uporabimo podatke o razvitosti držav (https://pumice.si/aktivnosti/razvitost-drzav oz. https://notes.biolab.si/books/ui-za-ucitelje), o pogostosti priimkov po slovenskih občinah (https://pumice.si/aktivnosti/priimkoslovje) ali podnebne pasove (https://pumice.si/aktivnosti/podnebni-pasovi). Razložimo postopek gručenja in tudi analizo njegovih rezultatov (glej predvsem primere ob podatkih o razvitosti držav). Koncept vložitve Če podatki niso v tabelarični obliki, jih je treba vanjo spremeniti. Primer za to so slike in besedila. Ideja vložitve (embedding) je, da objekte opišemo z večjim številom značilk (lastnosti), ki jih dobimo s pomočjo globoke nevronske mreže. Ker je značilk preveč (tipično število za slike je okrog 2000), pomena posamičnih značilk ne moremo razumeti, vse skupaj pa predstavljajo opis vsebine slike. Za pouk pripravimo primerno zbirko slik. S primernim programom (npr. Orange) izračunamo njihovo vložitev, potem pa uporabljamo metode nadzorovanega ali nenadzorovanega učenja, ki smo jih spoznali pred tem. Primer že pripravljenih slik so slike tradicionalnih slovenskih hiš (https://pumice.si/aktivnosti/vrste-his). 59 0 3 : 1 1 / / / Kriterij uspešnosti 5202. Dijaki bodo kot kriterij uspešnosti predlagali delež pravilnih napovedi (klasifikacijsko točnost). Napeljemo jih na 7.4 to, da niso vse napake enake: spregledati raka je hujša napaka kot diagnosticirati raka pri nekom, za katerega se 2 izkaže, da ga nima. Uvedemo koncept matrike zmot (glej tudi https://pumice.si/aktivnosti/kosarka) ter – v primeru dveh kategorij, med katerima je ena ciljna, »pozitivna« – pravih in lažnih pozitivnih in negativnih primerov, iz katerih izpeljemo natančnost in priklic (precision in recall). Naprednejše mere, kot sta F1 in AUC, so za srednjo šolo prezahtevne, lahko pa jih omenimo v dodatnem materialu. Poudarimo, da modelov ne smemo preizkušati na primerih, na katerih smo jih gradili, saj s tem preferiramo modele, ki se pretirano prilagodijo podatkom: namesto da bi posploševali in iskali vzorce, si »zapomnijo« konkretne primere. Predstavimo idejo prečnega preverjanja (cross validation) ter ponovitev testov na več ločenih naključno izbranih učnih in testnih množicah. Tu lahko pokažemo, kako spreminjanje parametrov gradnje modela (npr. parametrov rezanja drevesa) vpliva na njegovo točnost. 60 0 3 : 1 1 / / ALGORITMI IN PROGRAMIRANJE /5 2 0 2 . 7 . 4 OBVEZNO 2 OPIS TEME Dijaki spoznavajo modeliranje avtentičnih problemov kot računalniško-informacijskih problemov, razvijajo in uporabljajo algoritme ter jih implementirajo v programskih jezikih. Proces reševanja problemov vključuje izdelavo ustreznega modela v računalniško-informacijskem svetu, izbiro in obdelavo podatkov, razdelitev kompleksnih problemov na manjše enote, kombiniranje obstoječih rešitev v rešitev novega problema in analizo različnih pristopov reševanja problemov. Pri tem razvijajo računalniško mišljenje. DODATNA POJASNILA ZA TEMO Treba je poudariti, da tema Algoritmi in programiranje nikakor ni zasnovana kot zaporedno izvajanje posameznih skupin ciljev, temveč kot njihovo medsebojno prepletanje. Skupine ciljev so oblikovane izključno za opis učnih ciljev in standardov. Izhodiščna (neformalna, a morda učinkovita) motivacija, ki jo lahko uporabimo za temo, je: računalnik je hiter, natančen, a »neumen«, človek pa je počasen, površen, a inteligenten; s programiranjem kombiniramo zmožnosti računalnika in človeka ter tako lahko dobimo nekaj, kar je hitro, natančno in še inteligentno. Pri celovitem pogledu na temo izhajamo iz prispevka Andreja Brodnika, Andrewa Csizmadie, Geralda Futscheka, Lidije Kralj, Violette Lonati, Petra Micheuza, Mattie Monge Programming for All: Understanding the Nature of Programs (https://arxiv.org/abs/2111.04887) in tam prikazane sheme »Od stvarnega problema do programa«. 61 0 3 : 1 1 / / / 5 2 0 2 . 7 . 4 2 DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA TEMO Poudarek pri programiranju je na razvoju računalniškega mišljenja in usvajanju osnovnih programerskih konceptov, kar se, ne glede na izbrano okolje in programski jezik, ne spreminja. Nikakor ni namen, da bi dijaki »postali programerji«, ampak jim s to temo želimo predstaviti osnovne koncepte in prijeme pri programiranju ter pri tem razvijati njihovo algoritmično mišljenje. Hkrati je cilj razvijanje računalniškega mišljenja in reševanja problemov tako z individualnim kot skupinskim, tj. sodelovalnim delom. Na področju programiranja in poznavanja ter razumevanja (razvijanja) programerskega procesa se tako spodbuja t. i. naravnanost k rasti (npr. https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/lt3vota). Izbiro orodij (programskih jezikov, okolij, pristopov ...) je smiselno prilagoditi predznanju, zmožnostim in potrebam dijakov. Enako velja za izbrane zglede. Tako v sklopu izvedbe učnih ur izbiramo med fizičnim računalništvom, uporabo robotov, programirljivim 3D-svetom in podobno. Uporabljamo lahko tako programiranje z delčki kot tekstovno programiranje. Učitelju, ki poučuje to temo, priporočamo, da se glede uporabljenih orodij in pristopov odloči za ustrezno kombinacijo in potem poučevanje prilagodi izbiri. Pristopi za poučevanje programiranja Učiteljem priporočamo, da preberejo članek (angl. whitepaper) Milesa Berryja, Paula Curzona, Quintina Cuttsa, Celie Hoyles, Simona Peytona Jonesa in Shahneile Saeed »Practical programming in computing education«, NCCE Academic Board, februar 2022: » v razdelku 5, »Tips and principles available on the web«, je navedenih nekaj gradiv, ki naj bi jih poznal vsak učitelj, ki poučuje algoritme in programiranje – gradiva so na https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/3krfv6q tudi na kratko predstavljena, 62 0 3 : 1 1 / / » v razdelku 6 je spisek knjig, ki pokrivajo poučevanje računalništva in informatike nasploh – priporočamo, 52/ da omenjene knjige učitelji vsaj prelistajo. 0 2 . 7 Prav tako je smiselno kot literaturo za izvedbo te teme uporabiti: 4. 2 » The Big Book of Computing Pedagogy, Raspberry Pi Press, 2021, https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/sldcd5c, » The Big Book of Computing Content, Raspberry Pi Press, 2022, https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/3ylax8y. Nekaj »prijemov«, ki jih priporočamo pri izvedbi pouka: » V teh priporočilih omemba orodij, s katerimi lahko dosežejo cilje posamezne teme, ni »navodilo«, naj izvajalci uporabijo ravno te; učitelji naj se odločijo na podlagi osebnih izkušenj in svojih zmožnosti (oz. šolskih tehničnih zmožnosti, tj. na podlagi opreme oz. orodij, ki jih imajo na razpolago). » Sledenje priporočilom metode PRIMM (Predict, Run, Investigate, Modify, Make): Naloge tipa »napiši program« pridejo na vrsto šele na koncu. Prej naj pripravijo naloge tipa »napovej, kaj bo naredil program«, »spremeni program« … Izhajamo iz ugotovitve, da je učenje programskih jezikov podobno učenju tujih jezikov. In tam ne začnemo s pisanjem spisov, ampak z branjem, kombiniranjem besed, dopolnjevanjem stavkov, usvajanjem sintakse oz. pravil pisanja … Podobna, a nekoliko poenostavljena je metoda UMC (Use-Modify-Create), predstavljena v članku Meghan Lund iz leta 2022 »Use-Modify-Create Framework« (https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/mikuc82) in v prispevku D. Franklin idr. iz leta 2020 »An analysis of Use-Modify-Create pedagogical approach’s success in balancing structure and student agency« v zborniku Proceedings of the 2020 ACM Conference on International Computing Education Research, str. 14–24 (https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/3ht9fl8). » Parsonsovi problemi: Osnovna ideja te oblike nalog je, da kodo razdelimo na koščke, ki jih je potem treba zložiti v pravem vrstnem redu. Raziskave kažejo, da dosežemo isto raven poznavanja osnovnih konceptov (tako programskih jezikov kot algoritmov) kot pri »klasičnem« pouku programiranja, vendar hitreje. Podpora za pripravo tovrstnih nalog je npr. orodje za sestavljanje učbenikov Runstone Academy (https://runestone.academy/runestone). Več o tem si lahko preberete v/na: » https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/lguhmcy, » B. Ericson in X. Hou: »Creating Parson's Problems with generative AI« (https://www.youtube.com/watch?v=ieFB_C2bq2Y), » X. Hou, Z. Wu, X. Wang, B J. Ericson: »CodeTailor: Personalized Parsons Puzzles are Preferred Over AI- Generated Solutions to Support Learning«, » B. J. Ericson, J. L. Pearce, S. H. Rodger, A. Csizmadia, R. Garcia, F. J. Gutierrez idr.: »Multi-Institutional Multi-National Studies of Parsons Problems«. 63 0 3 : 1 1 / / » Programiranje v parih (angl. pair programming): Eden narekuje, drugi tipka oz. sestavlja kodo. Nato po 52/ zaključeni nalogi oz. pretečenem času zamenjata vlogi. Ta pristop omogoča 0 razvijanje sodelovalnega, 2 . 7 problemskega učenja in razvoj mehkih veščin 21. stoletja (komuniciranje, timsko delo). . 4 2 » Kako sošolec razvija kodo? Krožno programiranje: Delamo v računalniški učilnici na različnih delih kode istega projekta na dogovorjen način … Na znak učitelja zamenjamo delovno mesto (nadaljujemo delo na drugi kodi). S tem pokažemo več pomembnih načel pri programiranju, kot so uvid v branje kode, dokumentiranje kode, pomembnost ustreznega poimenovanja spremenljivk, sledenja načrtu … » Agilni pristop kot postopek razvoja programske opreme: Dijakom pokažemo, kako pri večjih programerskih projektih vsak dijak razvija svoj del programa – na začetku razdelimo problem na manjše podprobleme, ki skupaj tvorijo celoto oz. skupno rešitev » Tipi programerskih nalog: » kot smo omenili že pri metodah PRIMM in UMC, je smiselno, da dijakom zastavimo več nalog tipa: » kaj bo naredil ta program za določene podatke, » kaj je namen tega programa / te funkcije, » poišči primer podatkov, kjer program ne deluje, » popravi program, » spremeni program, da bo namesto tega počel to, » dopolni program; » in manj tipa: » napiši program, ki … » Enaki koncepti: Pri praktičnem delu je dobro zastaviti več nalog, kjer algoritmično oz. konceptualno počnemo isto (gre za uporabo programskih vzorcev). Na primer: » splošnejši pogled: pregled tabele, konkretne naloge pa so: i. poiščimo najdaljši niz v tabeli (seznamu), ii. poiščimo niz z največ samoglasniki, iii. poiščimo število z najmanjšo vsoto števk. » Algoritmične naloge in računalništvo brez računalnika: Uporabimo čim več algoritmov, katerih postopek lahko razložimo brez računalnika. » Ustrezno poimenovanje spremenljivk: Tako namesto koščka kode: x = 16 raje uporabimo: 64 0 3 : 1 1 / / / 5 2 starost = 16 0 2 . 7 ali pa namesto: 4. 2 if a < 10: raje pišemo: if ura < 10: » Konkretizacija primerov: "Program za iskanje najboljše ocene v razredu" z realnimi podatki, kontekstom in praktično uporabo. 1. Namesto: "Algoritem za iskanje maksimalne vrednosti v seznamu" Konkretizacija: "Program za iskanje najboljše ocene v razredu" z realnimi podatki, kontekstom in praktično uporabo. 2. Namesto abstraktnega: python# Abstraktno for i in range(n): if seznam[i] > meja: rezultat += 1 Konkretno: python# Konkretno - štetje učencev, ki so dosegli več kot 60 točk na testu for i in range(len(ocene)): if ocene[i] > 60: stevilo_pozitivnih += 11. » Dosledno oblikovanje pri pisanju kode: V vseh gradivih, primerih ... se držimo priporočljivih in izbranih načinov oblikovanja (presledki okoli operatorjev, način komentiranja ...). Programiranje v živo: Smiselno je, da ob aktivnostih, ki predvidevajo nastanek kode, koda nastaja v živo, med uro: pri tem se tudi namenoma motimo. Če potrebujemo večji del kode, ki ne potrebuje vmesne razlage, ta del kode pripravimo vnaprej in jo na način kopiraj in prilepi »natipkamo«. Okolje (tolmač) Priporočamo, da se izognete uporabi »standardnega« okolja IDLE (Integrated Development and Learning Environment) kot okolja za pisanje. Še posebej imajo težave z njim začetniki. Npr. Thonny (https://thonny.org) 65 0 3 : 1 1 / / / (https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/cmcx924) je začetniku veliko prijaznejše okolje. Seveda pa lahko 520 uporabljate tudi spletna okolja. Teh je veliko ( https://www.online-2.7 python.com , https://onecompiler.com/python , https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/0eljx74 so le trije primerki). .42 Priporočamo pregled več spletnih okolij in izbiro tistega, ki najbolj ustreza vašemu načinu dela. Koda Tip znakov / pisava pri kodi: Kjer v gradivih navajamo kodo, jo pišemo z neproporcionalno pisavo (npr. Courier New, Consolas …: https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/cjz1ulv). Znak za začetek/konec niza: Bolje je, da smo pri uporabi začetka/konca niza dosledni in vedno uporabljamo bodisi znak ' bodisi znak ". V vsakem primeru pa znotraj enega gradiva uporabljamo le en način (in ne razlagamo »nepomembnih« stvari, kot je znak ' znotraj znaka "). Presledki okoli operatorjev: Bodimo dosledni pri uporabi. Lahko jih sploh ne pišemo ali pa jih pišemo povsod (priporočljivo). Načeloma priporočamo, da se držite pravil, kot jih določa Pylint (https://pylint.readthedocs.io/en/stable). Torej ne pišemo (presledki okoli + so tu postavljeni tako, kot bi bili »naključni«: print("Zmnožek "+ str(a)+" * " + str(15)+ " je enak " + str(c)+".") ampak: print('Zmnožek ' + str(a) + ' * ' + str(15) + ' je ' + str(c) + '.') Še bolje je uporabiti f-niz: print(f'Zmnožek {a} * 15 je enak {c}.') Izpisovanje: Zaradi vse »telovadbe« s presledki, vejicami ... pri izpisovanju je najbolje, da enostavno takoj na začetku vpeljemo f-niz (v povezavi s print) in ga več ali manj uporabljamo. Torej namesto: print("Zmnožek "+ str(a)+" * "+str(15)+ " je " + str(c)+".") raje: print(f'Zmnožek {a} * {15} je enak {c}.') Import: Potreben je premislek o tem, katero od spodnjih dveh oblik uporabljati: from random import * import random Morda je pri začetnih urah bolje, da pri uporabi drugih modulov uporabljamo: 66 0 3 : 1 1 / / / in potem: from random import * 5202.7.42 kocka = randint(1, 6) (seveda izključno kot recept). Tako dijakom ni treba uporabljati (in učitelju razlagati uporabe) pike (.) ter pisati random.randint. Po drugi strani pa je prva oblika morda lažja za razlago (dva dela (from in * manj), če želimo uporabljati funkcije, ki niso del pythona, ampak neke programske knjižnice, npr. random”); s pisanjem kode, kjer uporabimo piko (.), pa dijak lažje vidi, kam spadajo funkcije, ki jih uporablja. » Skratka – potrebna sta premislek in premišljena raba ene ali druge oblike (ali pa obeh) – odvisno pač od skupine učečih se. Vsebina Zgledi brez konteksta: Izogibamo se kodi brez konteksta. Bolje je, da se vidi določena uporabnost kode. Torej npr. namesto: x = 5 y = 3 print(x + y) raje: levi_žep = 5 desni_žep = 3 print(f'Janez je v hlačah našel {levi_žep + desni_žep} frnikol.' Uporabljeni primeri: Pogosto so v gradivih uporabljeni zgledi preveč »umetni«. Poskusimo uporabiti vsaj malo uporabne primere. Pri tem pa moramo biti pozorni, da pri reševanju ni težava v vedenju o konkretnem problemu (zato smo v zgledu v nadaljevanju fizikalno formulo eksplicitno navedli). Recimo namesto »Preberi dve decimalni števili in izpiši njun produkt« za obravnavo istih konceptov raje uporabimo nalogo »Maja je bila popolnoma navdušena nad atrakcijo v adrenalinskem parku, imenovano Prosti pad, zato te prosi, da ji napišeš programček, ki bo izračunal in izpisal hitrost, ki jo dosežeš ob času t. Formula za izračun hitrosti je v = g * t, pri čemer je v hitrost, t čas (prebran podatek) in g gravitacijska konstanta (g = 9,81).« 67 0 3 : 1 1 / / / Nekaj idej za zglede (gre izključno za primer postavljanja enostavnih problemov v kontekst) je pri Projektu 520 Tomo na: https://www.projekt-tomo.si/problem_set/2813 (Mleko, Prosti pad, Razdelitve), https://www.projekt-2.7 tomo.si/problem_set/2814 (Hišnik, Potovanje), https://www.projekt-tomo.si/problem_set/2815 (Kosilo v šolski .42 menzi, Pokojnina babice Tine, Grupa TNT) (govorimo o besedilih problemov, ne o konkretnih nalogah – ni nujno, da zahtevamo sestavljanje funkcij, kot je to predvideno pri omenjenih nalogah v Tomu). Poimenovanje spremenljivk: Če ne uporabljamo »sintetičnih« zgledov, kot je: a = 5 b = 15 c = a*b print("Zmnožek "+ str(a)+" * " + str(15)+ " je enak " + str(c)+".") ampak recimo: a = 5 b = 15 plo = a*b print(f'Ploščina pravokotnika {a} * {b} je {plo}.') potem se lahko izognemo »neprimernim« imenom spremenljivk, kot so število a, b, c, d, e, x ... Naključna števila: Dobro se obnese, če takoj na začetku pri obravnavi funkcij vpeljemo še: import random starost = random.randint(14, 19) To naredimo brez razlage o psevdonaključnih številih, razlage o modulih. Povemo le, da imamo s tem na voljo funkcijo random.randint(od, do), kjer kot rezultat dobimo naključno celo število med od in do – torej na istem nivoju, kot npr. razlagamo math.sqrt()/. Potem lahko delamo zanimive zglede. Navajanje kode Ni zaželeno, da kodo, ki je del gradiva, vstavljamo kot sliko. Bolje je, če je to tekst. Kot sliko jo navajamo le, če želimo poudariti, da morajo dijaki kodo pretipkati (morda koristno v določenih kontekstih). Priporočena orodja in okolja 68 0 3 : 1 1 / / / Za izvajanje programa priporočamo naslednja orodja oziroma okolja. Večina je razvitih v Sloveniji in so 520 dostopna na naslovu https://lusy.fri.uni-lj.si/ucbenik .2.7. Ime Osnovni namen Dostop Opombe42 Thonny Okolje za pripravo in https://thonny.org Začetniku prijaznejše okolje kot izvajanje programov v IDLE. pythonu. https://www.online-python.com/ Spletno okolje za pripravo https://www.online-python.com/ Le kot primerek spletnega in izvajanje programov v okolja. Obstaja jih veliko. pythonu. Izberite sebi in svoji učni situaciji primernega. https://onecompiler.com/python Spletno okolje za pripravo https://onecompiler.com/python Le kot primerek spletnega in izvajanje programov v okolja. Obstaja jih veliko. pythonu. Izberite sebi in svoji učni situaciji primernega. https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/0eljx74 Spletno okolje za pripravo https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/0eljx74 Le kot primerek spletnega in izvajanje programov v okolja. Obstaja jih veliko. pythonu. Izberite sebi in svoji učni situaciji primernega. Projekt TOMO Zbirka različnih nalog v https://www.projekt-tomo.si/ jeziku Python s samodejnim preverjanjem pravilnosti. Putka Zbirka srednje težkih in https://putka-rtk.acm.si/ težjih nalog s tekmovanja https://putka-upm.acm.si/ ACM RTK in ACM UPM s samodejnim preverjanjem pravilnosti. RTK Zbirka lažjih in srednje https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/6uiljb5 težkih nalog s tekmovanja ACM RTK. Pišek Zbirka nalog za https://pisek.acm.si/ programiranje z delčki s samodejnim preverjanjem pravilnosti. E-učbenik Uvod v programiranje – blockly Učbenik za uvod v https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/vn7gbyd programiranje v jeziku Blockly. E-učbenik Informatika 1 Učbenik za uvod v https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/52ticdm# Poglavje Programiranje in programiranje (z jezikom algoritmi. python). Malina in Piton Učbenik za uvod v https://lusy.fri.uni-lj.si/ucbenik/rpi/ Vključuje sheme za izdelavo programiranje (v jeziku izdelkov za fizično Python) in uporabo računalništvo. fizičnega računalništva. Runstone Academy Orodje za pripravo https://runestone.academy/ Veliko možnosti za pripravo spletnih e-učbenikov. različnih interaktivnih nalog s področja programiranja (Parsonsovi problemi, izvajanje kode, popravljanje, kratki odgovori …). Python Tutor Orodje za spremljanje in https://pythontutor.com/ Podprti so tudi drugi jeziki! vizualizacijo izvajanja kode. Minecraft Education Igra, v kateri je mogoče https://education.minecraft.net/en-us Omogoča učenje programiranja učiti programiranje. z delčki ali v jeziku python (prav tako tudi javascript). Omogoča vodeno učenje s pripravljenimi in vgrajenimi učnimi scenariji. V nadaljevanju bomo opisali eno od možnosti poučevanja algoritmov in programiranja s pomočjo igre Minecraft Education. 69 0 3 : 1 1 / / / Predlagamo, da temi Algoritmi in programiranje v prvem letniku namenite približno 24 ur. Igra Minecraft 520 Education ima pri poučevanju programiranja kar nekaj močnih plati:2.7.4 » omogoča zelo nazorno demonstracijo in razlago programskih konceptov,2 » poenostavlja spremljanje izvajanja ukazov, saj lahko z opazovanjem agenta hitreje odkrivamo napake v programu, » programirati je mogoče tako z delčki kot v programskem jeziku Python, » omogoča skupinsko reševanje nalog in sodelovanje v skupnem svetu Minecrafta. Uporaba igre Minecraft Education za učenje programiranja je preizkušen način, ki se je v praksi izkazal kot zelo primeren za dijake, ki s programiranjem še nimajo izkušenj. Predlagamo, da čas, ki ga boste namenili za poučevanje programiranja, razdelite na dva dela. V prvem delu (približno 12 ur) dijaki spoznavajo s programskimi koncepti, v drugem delu pa naučeno znanje uporabijo pri projektu, s katerim poleg poglabljanja temeljnih znanj programiranja razvijajo tudi podjetnost (odkrivanje priložnosti, vrednotenje zamisli, motiviranost in vztrajnost, prevzemanje pobude, načrtovanje in upravljanje, izkustveno učenje, sodelovanje …). Prvi del: učenje posameznih konceptov programiranja Predlagamo, da se dejavnosti izvajajo v blok urah. Prvo uro se dijaki učijo oz. spoznavajo izbran programski koncept s pomočjo vgrajenih vodičev/lekcij. Po zagonu Minecrafta vodiče/lekcije poiščemo tako, da kliknemo Lesson Library/Subject Kits/Computer Science, nato pa izberemo Block Coding, če želimo vaditi programiranje z delčki oziroma Coding with Python. Vsak tak vodič ali lekcija praviloma zajema tri do štiri izzive, skozi katere dijaki spoznajo določeno snov oziroma programski koncept. V lekciji se dijaki praviloma ne učijo popolnoma samostojno, čeprav to lekcija omogoča. Lekcije namreč sledijo načelom problemskega učenja in lahko postanejo pretežke, če bi se takšnega učenja dijak lotil popolnoma sam. Predlagamo, da vsako dejavnost učenja z vodiči vodi učitelj, ki sledi trem korakom: » Prvi izziv v vodiču je namenjen demonstraciji učitelja (angl. Teacher-Led; »How I Do«). V tem delu učitelj demonstrira reševanje prvega izziva, pokaže, kako si dijak lahko pomaga, če se mu zatakne, kako je treba brati navodila, kako se zapiše koda in kako se preveri pravilnost sestavljenega programa. Dijaki spremljajo njegovo delo in si po možnosti ustvarjajo zapiske. » Drugi izziv je namenjen vodenemu delu (angl. Teacher Modeling; »How We Do«). Učitelj demonstrira, dijaki delajo hkrati z učiteljem. » Tretji izziv je namenjen samostojnemu delu dijakov ob podpori učitelja. (angl. Teacher Support; »How You Do«). Dijaki se preizkusijo v samostojnem reševanju preostalih nalog, kjer učitelj podpira dijake le, če je to potrebno. Takšne lekcije dijaki običajno predelajo v eni šolski uri in se pri tem seznanijo s posameznim programerskim konceptom. 70 0 3 : 1 1 / / / Smiselno je, da dijaki na koncu oddajo dokazilo o uspešno opravljeni lekciji. To je lahko zaslonski posnetek 520 zadnje opravljene naloge, na kateri se vidi tudi agent z imenom dijaka.2.7.4 Druga ura (v blok uri) je namenjena samostojnemu in občasno tudi skupinskemu preizkušanju naučenega v 2 skupnem svetu igre Minecraft Education. Dijaki se prijavijo v skupni svet Minecrafta in po navodilih opravijo nalogo, ki jo pripravi učitelj. Učitelj pripravi takšen izziv, da morajo dijaki uporabiti pridobljeno znanje iz lekcije prejšnje ure, problem, ki ga rešuje dijak, pa je zanj nov. Učitelj kroži po razredu in po potrebi svetuje ter pomaga, hkrati pa spodbuja dijake k sodelovanju, medsebojni pomoči ter deljenju izkušenj. Ker je rezultat dejavnosti izdelek, lahko dijaki zaslonski posnetek izdelka in programa prav tako oddajo učitelju kot dokazilo o razumevanju posameznega koncepta in opravljeni nalogi. Predlagamo, da se na opisan način izvede šest blok ur in s tem dijaki spoznajo ter utrdijo temeljne programske koncepte (zaporedje ukazov, zanke, pogojni stavki, spremenljivke, funkcije, itn. …). Če ima učitelj na voljo manj ur, lahko po premisleku nekatere teme tudi izpusti. Dijaki tako spoznajo na primer le eno vrsto zank. S tem sicer predelajo manj različnih tem, a pridobijo minimalna potrebna znanja za projekt v drugem delu. Drugi del: projektna naloga Ko dijaki opravijo približno 12 ur dejavnosti, praviloma znajo dovolj, da lahko pričnejo samostojno graditi rešitve s programiranjem agenta v igri Minecraft Education. Najverjetneje čisto vsi dijaki po dvanajstih urah pouka še ne bodo resnično samostojno programirali. Zato pouk zastavimo tako, da dijake spodbujamo k sodelovanju in medsebojni pomoči. V drugem delu dijake seznanimo s problemom, ki ga bodo reševali tako samostojno kot tudi skupinsko. Ker želimo, da dijaki rešijo (sprogramirajo) precej zahteven problem, napovemo izdelavo skupinskega projekta. V tem delu učitelj predstavi projektni način reševanja problemov. Predstavi projektne korake in dokumentacijo, s pomočjo katerih bo reševanje problemov sistematično, hkrati pa bo lahko učitelj spremljal in po potrebi podpiral posamezne dijake. Celoten projekt izdelajo dijaki v šoli. Prvi korak je izbira problema, ki se dogaja v skupini. Učitelj moderira proces izbire problema tako, da dijaki ne izberejo problema, ki ga zaradi časovne omejitve ali kompleksnosti ne bi bilo mogoče realizirati. Problem mora biti takšen, da ga lahko razdeli med dijake tako, da bodo morali sodelovati, hkrati pa se ne bodo čakali. Najpomembnejši korak pri projektnem delu je načrtovanje. Dijakom je treba skozi proces izkustveno pokazati, da je načrtovanje tisto, ki zagotavlja izvedljivost kompleksnejših nalog. Zato skozi celoten proces izdelave projekta učitelj demonstrira posamezne korake. Tudi učitelj si izbere en problem (lahko mu ga tudi določijo 71 0 3 : 1 1 / / / dijaki), nato pa vsak korak demonstrira, dijaki pa po njegovem zgledu nato opravijo svoj del naloge. Vsak dijak 520 izdeluje svojo dokumentacijo projekta, v katero zapisuje svoj načrt in nato tudi dokumentira opravljeno delo. 2.7 Tako ves čas nastajata dva vzporedna izdelka: praktični izdelek v Minecraftu in projektna dokumentacija v .42 urejevalniku besedil. Ta dokument dijak naloži v oblak (npr. OneDrive v Microsoft 365) in povezavo odda učitelju v vpogled. V procesu načrtovanja dijaki v skupini izbrano temo opišejo, saj morajo najprej dobro razumeti, kaj sploh je problem in kako ga bodo rešili. Nato sledi skupni načrt v obliki skice. Ob skici dijaki ozavestijo, katere elemente bo projekt vseboval, se dogovorijo, kako veliki bodo posamezni elementi ipd. Ob skici si razdelijo delo, pri čemer vsak prevzame vsaj približno enakovreden del naloge. Sledi individualno načrtovanje, kjer vsak dijak samostojno podrobneje skicira svoj del naloge. Če je primerno, predlagamo izdelavo skice v Excelu, kjer je enostavno ustvariti »mrežo kvadratkov«, ki poenostavljajo gradnjo objekta iz kock v Minecraftu. 72 0 3 : 1 1 / / / 5 2 0 2 . 7 . 4 2 Ko je skica pripravljena, običajno ugotovimo, da je naloga prezahtevna, da bi jo sprogramirali v enem samem programu. Ponudi se odlična priložnost za osmislitev pomena dekompozicije. Vsak dijak svojo nalogo razdeli na manjše korake, kjer je posamezni korak dovolj enostaven, da ga je mogoče zapisati v obliki manjšega programa za agenta. Dekompozicijo seveda najprej demonstrira učitelj, nato pa tudi dijaki razbijejo problem na manjše, obvladljivejše probleme. Ko dijaki v »projektni dokumentaciji« zapišejo vse korake, načrtovanje končajo in prične se naslednja faza – izvedba. Učitelj predstavi »projektni cikel«, kjer iz načrta projekta izbere prvi korak in ga rešuje tako dolgo, dokler ga zadovoljivo ne opravi. Nato rešitev dokumentira in nadaljuje z naslednjim korakom iz projekta. Učitelj običajno pokaže reševanje enega ali dveh korakov. Dijaki tako spoznajo pričakovani način dela in prično z reševanjem, dokler ne opravijo vseh nalog. Dijaki celoten projekt opravijo v 5–6 srečanjih (blok urah). Dijaki opravljeno delo sproti dokumentirajo, kar zajema: » sestavljanje fotozgodbe (iz zaslonskih posnetkov) nastajanja izdelka po delovnih korakih in » oddajanje vseh programov, s katerimi je dijak rešil posamezne probleme/korake. Ker dijaki dejavnosti izvajajo v skupnem svetu Minecraft Education, so soodvisni in lahko opazujejo druge dijake (in učitelja) pri reševanju problemov. Prav tako lahko tudi učitelj v živo spremlja napredovanje skupine in posameznikov, jim podaja povratne informacije in dijake usmerja k rešitvam. Zadnji korak v projektu je vrednotenje opravljenega dela, kjer dijaki po podanih kriterijih pregledajo, kako jim je uspelo doseči zastavljene cilje. S takim načinom dela dijaki razvijajo tudi druge spretnosti in digitalno kompetentnost. Na začetku prevladuje vadba osnovne koordinacije miška-tipkovnica ob premikanju avatarja in grajenju v 3D-svetu igre. Izkaže se, da nekateri dijaki to koordinacijo šele razvijajo. Dijaki se urijo tudi v uporabi spletne učilnice, saj v njej najdejo 73 0 3 : 1 1 / / / navodila za delo in vanjo tudi oddajajo dokazila o učenju. Pri pripravi dokazil o učenju se urijo v zajemanju 520 zaslonskih slik, obrezovanju, shranjevanju in oddajanju. Med projektno nalogo se učijo uporabljati dokumentni 2.7 sistem v oblaku (npr. OneDrive v Microsoft 365), kjer ustvarjajo dokumente (besedilni dokument za .42 dokumentacijo, preglednico za skico ipd.). Te spletne dokumente nato po navodilih dopolnijo z vsebino in oblikujejo (urejanje besedila s slogi ...), dokumente dajejo v skupno rabo ipd. Za razvijanje teh veščin je potreben čas in projektno delo pri informatiki je primerno za doseganje teh ciljev. Opisani model učenja programiranja v igri Minecraft Education je preizkušen model, rezultati in izkušnje dijakov so zelo spodbudne. PRIPOROČENI OZ. MOGOČI NAČINI IZKAZOVANJA ZNANJA (velja za celotno temo Algoritmi in programiranje) Tako pri formativnem kot sumativnem preverjanju znanja je poseben poudarek na izdelavi takih artefaktov, kjer je mogoča izvedba z avtomatičnim agentom. Konkretno to pomeni, da naj bi dijaki bili sposobni ustvariti npr. program v programskem jeziku Python, s katerim bi demonstrirali svoje znanje in razumevanje koncepta zanke, ali pa pokazati svoje poznavanje modularnosti tako, da rešijo problem, ki predvideva izdelavo funkcije in klic le-te. Učitelj se lahko odloči tudi za igro Minecraft Education, kjer lahko dijaki programirajo agenta, ta pa ob zagonu programa v 3D-svetu izvaja ukaze. Spremljanje izvajanja ukazov in iskanje napak v Minecraft Education sta zaradi nazornosti postavljanja ali brisanja kock v 3D-svetu zelo poenostavljena. V luči izzivov, kot so ChatGPT in druga generativna orodja, ki že sama izdelajo del programske kode je potrebno znova premisliti in prilagoditi preverjanje znanja. Kot ena izmed možnosti preverjanja znanja se ponujajo projektne naloge. Te od dijaka zahtevajo, da dokaže razumevanje in poznavanje programerskega procesa in priprave programske kode na višji ravni, kot jih zmorejo generativna orodja, sploh če poizvedbe niso pravilno zastavljene. Po eni strani ta orodja lahko programersko delo olajšajo in pospešijo, programiranje postane hitrejše in učinkovitejše, še vedno pa moramo od dijaka zahtevati razumevanje procesa in ustreznih konceptov. Pri uporabi preverjanja znanja z domačim delom (domače naloge, projekti), ki ga načeloma priporočamo kot osnovni način tako formativnega kot sumativnega preverjanja znanja, se je treba zavedati, da imajo dijaki dostop do orodij generativne umetne inteligence. Računati na to, da bodo orodja dala napačne rezultate in bomo pri tem prepoznali nepravilno uporabo, pri nivoju problemov, ki jih zastavljamo dijakom, ni smiselno. Prav tako menimo, da, še posebej pri domačem delu, prepoved uporabe nima smisla. Priporočamo pristop, ko morajo dijaki svoje domače izdelke zagovarjati, torej ustno razložiti posamezne dele, prijeme … Ta pristop, torej pojasnjevanje svoje kode, svojega izdelka, izbire algoritma, je že sam po sebi odličen način preverjanja znanja. Pri ustnem preverjanju domačega dela priporočamo naslednje tipe nalog: » sledenje kodi (dijak pokaže, kaj njihova koda dela na nekem naboru podatkov), » iskanje napake v kodi (rešitev, podobna njegovi, a ima napako), » primerjanje svoje rešitve z drugo rešitvijo (z nekoliko drugačnim pristopom), » reševanje izomorfnih problemov (dijaku zastavimo problem, katerega rešitev lahko dobimo z majhnimi spremembami njegove kode /za prvotni problem/). 74 0 3 : 1 1 / / ALGORITMI 70 / 5 2 0 2 . 7 . 2 CILJI 4 Dijak: O: napoveduje rezultate/učinke danega algoritma, O: sledi izvajanju danega algoritma, O: analizira namen danega algoritma, O: spreminja dani algoritem tako, da doda novo funkcionalnost in/ali reši problem z drugim naborom ukazov, O: ustvarja algoritme, ki rešujejo dane probleme. STANDARDI ZNANJA Dijak: – sledi izvajanju algoritma pri konkretnih podatkih in napove splošni namen algoritma; – za podan problem ustvari (ali spremeni obstoječi) algoritem in pri tem: » problem razloži in definira vhodne podatke, ki ga opredeljujejo, » ustvari algoritem, ki rešuje dani problem, » analizira pravilnost ustvarjenega algoritma, » v algoritmu prepozna osnovne programske/algoritemske strukture: zaporedje ukazov, vejitev, ponavljanje. TERMINI ◦ algoritem ◦ podatki ◦ algoritemske strukture ◦ podproblemi ◦ psevdokoda DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV Upoštevamo predvsem smiselni del splošnih priporočil za temo Algoritmi in programiranje. Algoritme zapišemo na različne načine, kot so preprosto besedilo v smislu razlage v naravnem jeziku, z diagramom poteka, psevdokodo, zapis v obliki delčkov ... Vsakdanji postopki so lahko podani neformalno in dvoumno; postopki, namenjeni računalniku, morajo biti podani formalno in nedvoumno (tako, da je vsako navodilo mogoče razumeti samo na en način). Programski jeziki so v nasprotju z naravnimi zastavljeni tako, da dvoumnosti niso mogoče. 75 0 3 : 1 1 / / / Primeri: Vsakdanji postopki (npr. pomivanje posode, oblačenje, pot do šole ipd.), iskanje določene besede na 520 neurejenem in urejenem seznamu besed, urejanje listkov z besedami na različne načine in z različno 2.7 urejenostjo (dolžina besede, abecedni vrstni red)… Pri vsakdanjih postopkih je treba biti pozoren na .42 izvedljivost, določenost, nedvoumen pomen ukaza ... Verjetno neustrezen (odvisno od načina predstavitve), a pogosto uporabljen zgled za algoritem, je kuharski recept. A tam imamo veliko nedoločenih operacij, npr. »po potrebi primešamo moko«, »po okusu dosolimo« … Boljši zgled so npr. navodila za sestavljanje pohištva (ali modela iz legokock). Dijaki drug drugemu sestavijo navodila za premikanje, navodila za risanje ... Pri tem se lahko uporabi primerjava vsakodnevnih »problemov« z deljenjem na manjše »podprobleme«, recimo jutranja priprava na dan v šoli se lahko »razbije« na manjše probleme – vstajanje, oblačenje, pot do šole, enako se lahko naredi za dan v šoli (urnik je sestavljen iz več ur, posamezna učna ura iz drugih manjših enot itd.). Ozaveščanje dijakov na ustrezen način o tem, da so algoritmi prisotni v vsakdanjem življenju in da jih lahko delimo na manjše dele, ki prispevajo k »večjemu« cilju. Pri razlagi je smiselna uporaba pristopov računalništva brez računalnika. Dobro se obnesejo dejavnosti z razvrščanjem skupine elementov po teži (primerjava različno težkih elementov). Pri razlagi tematike je treba paziti na razliko med postopkom in algoritmom (izvedljivost, ustavljivost ...). Zato se izogibamo formalnim definicijam algoritma, poudarek naj bo na razumevanju (čeprav morda to pomeni »ohlapnejše« definiranje pojmov). 76 0 3 : 1 1 / / ALGORITMI 210 / 5 2 0 2 . 7 . 2 CILJI 4 Dijak: O: za dani problem išče različne algoritme in primerja čas njihovega izvajanja, O: kompleksnejše probleme deli na manjše podprobleme, O: napoveduje obnašanje algoritma v odvisnosti od vhodnih podatkov, O: analizira pravilnost delovanja algoritma in z različnimi postopki odpravlja napake. STANDARDI ZNANJA Dijak: - za podani problem: » razloži bistvo problema in definira vhodne podatke, » opiše obliko pričakovane rešitve (izhodni podatki), » ustvari algoritem, ki reši dani problem, in pri tem kompleksnejše probleme razdeli na manjše podprobleme; - opiše primere problemov, kjer obstaja več algoritmov za reševanje, in primerja čas njihovega izvajanja; - utemelji pravilnost ustvarjenega algoritma. TERMINI ◦ algoritem ◦ podatki ◦ algoritemske strukture ◦ podproblemi ◦ psevdokoda DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV Upoštevamo predvsem smiselni del splošnih priporočil za temo Algoritmi in programiranje. Dijaki spoznavajo določene pristope pri razvoju algoritmov: rekurzijo, deli in vladaj, sestopanje, bisekcija, hitro razvrščanje (quick sort), urejanje z zlivanjem … šele na koncu teme Algoritmi in programiranje. Ta cilj je izbirni. Dijaki namreč potrebujejo nekaj izkušenj s programiranjem in reševanjem problemov, preden je seznanjanje s temi pristopi smiselno. 77 0 3 : 1 1 / / SPREMENLJIVKE 70 / 5 2 0 2 . 7 . 2 CILJI 4 Dijak: O: analizira vlogo spremenljivk in jih uporablja v programih. STANDARDI ZNANJA Dijak: - uporabi spremenljivke tako da: » ustvari spremenljivko z ustreznim imenom, ki hrani vrednost podatka, » določi ustrezni tip spremenljivke (celo število, realno število, niz znakov), » upravlja spremenljivko (priredi in spremeni vrednost, prebere vrednost, uporabi jo v ustreznih (aritmetično-logičnih) operacijah oz. v poljubnih izrazih), » razlikuje med izrazom in vrednostjo izraza. TERMINI ◦ spremenljivka ◦ prireditveni stavek ◦ tip spremenljivke ◦ podatkovni tip ◦ aritmetične operacije ◦ logične operacije DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV Upoštevamo predvsem smiselni del splošnih priporočil za temo Algoritmi in programiranje. Treba je jasno povedati, da spremenljivka ohrani svojo vrednost, dokler ji vrednosti izrecno ne spremenimo. Na primer po zaporedju ukazov a = 5, b = a + 1, a = 10 ima spremenljivka b še vedno vrednost 6, ne 11. Pri izvajanju programa računalnik v spremenljivko shrani zgolj vrednost, originalni izraz pa se izgubi. Dijaki, ki so kdaj uporabljali elektronske preglednice, imajo namreč drugačne izkušnje pa tudi v matematiki je pojem spremenljivke drugačen kot pri programiranju. Dobro se izkaže prvi del metode PRIMM (Predict, Run, Investigate, Modify, Make) – dan je enostaven program, dijaki napovejo njegov izid. Predavatelj nazorno (grafično, tabelarno) prikaže dogajanje v programu (ob prirejanju spremenljivk). Uporabno orodje za vizualizacijo spreminjanja spremenljivk je https://pythontutor.com. Programi postanejo bistveno zanimivejši, ko vanje vpletemo še uporabnika. V nekaterih programskih jezikih (npr. python) se pri obdelavi vhoda srečamo s pretvorbo tipa (npr. niz -> celo število). Primeri: Program, ki 78 0 3 : 1 1 / / / prebere ime in izpiše pozdrav s tem imenom; program, ki prebere leto rojstva in izpiše starost v letošnjem letu; 520 program, ki prebere število prevoženih kilometrov ter začetni in končni čas (ure in minute), izpiše pa povprečno 2.7 hitrost v km/h..42 Prav tako že zgodaj uvedemo uporabo knjižnic pripravljenih metod, ki jih obravnavamo kot »črne škatle« (npr. random, math), in s tem še popestrimo zglede. Probleme vedno konkretiziramo. Na primer: » program, ki med seboj zamenja vrednosti dveh spremenljivk (analogija z dvema polnima kozarcema). Pripravimo konkretno besedilo, ne »sintetičnega zgleda« – npr. »Ko je Janezek napisal višina = ....... in širina = ........., je ugotovil, da se je zmotil in da bi moral vrednosti spremenljivk višina in širina zamenjati. Kako naj to stori s programskimi ukazi?«; » program za izračun srednje vrednosti treh celih števil (tukaj pride do izraza razlika med celoštevilskim in realnoštevilskim tipom) – a spet moramo problem »konkretizirati« (npr. Janez, Miha in Ana so tekmovali v metu krogle: 15 m, 18 m, 16 m. Koliko je povprečna razdalja?). 79 0 3 : 1 1 / / SPREMENLJIVKE 210 / 5 2 0 2 . 7 . 2 CILJI 4 Dijak: O: prepoznava probleme, ki zahtevajo hranjenje podatkov v tabelah in izvaja operacije nad njimi, O: uporablja sestavljene podatkovne tipe (tabela), O: uporablja osnovne algoritme, kot je npr. iskanje podatkov v tabeli (seznamu). STANDARDI ZNANJA Dijak: » navede primer problema, ki zahteva hranjenje podatka v tabelah, in demonstrira njegovo rešitev, » razloži nekaj tipičnih algoritmov za delo nad podatki v tabeli (iskanje podatkov z določeno lastnostjo, urejanje, izpisovanje). TERMINI ◦ spremenljivka ◦ prireditveni stavek ◦ tip spremenljivke ◦ podatkovni tip ◦ aritmetične operacije ◦ logične operacije DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV Upoštevamo predvsem smiselni del splošnih priporočil za temo Algoritmi in programiranje. 80 0 3 : 1 1 / / KONTROLNE STRUKTURE 70 / 5 2 0 2 . 7 . 2 CILJI 4 Dijak: O: uporablja kontrolne strukture, da doseže kompleksnejše obnašanje programa, O: raziskuje primere problemov, kjer ne ve vnaprej, koliko ponovitev bloka ukazov bo potrebnih. STANDARDI ZNANJA Dijak: » izpiše določeno besedilo ali število, » ustvari program, ki se različno obnaša glede na vneseno vrednost podatka (npr. uporabi vejitev: če je podatek večji ali manjši od vrednosti 0, potem ...), » zapiše program, ki se zna sprehoditi po vseh podatkih in nad njimi izvede določeno operacijo (uporabi ustrezno vrsto zanke za npr. preštevanje podatkov z določeno lastnostjo). TERMINI ◦ zanka ◦ pogojni stavek ◦ števna zanka ◦ logični pogoji ◦ gnezdene strukture ◦ veriženje pogojev DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV Upoštevamo predvsem smiselni del splošnih priporočil za temo Algoritmi in programiranje. Pogojne stavke je smiselno razdeliti na tri dele: if stavek; if-else stavek; veriga if-elif-else). Pri tem v zahtevani cilj spada le osnovna oblika (if), ostale oblike so izbirne. Zanko while lahko razumemo bodisi kot ponavljajoč se pogojni stavek (diagrama poteka sta skoraj enaka) bodisi kot posplošitev števne zanke, za primere, kjer število ponovitev ni vnaprej znano. Primeri: simulacija nakupovanja do porabe razpoložljivega denarja; ugibanje števil; ... Pogoj pri pogojnem stavku mora biti True ali False (izogibamo se implicitno določenim pogojem, kot so uporaba izraza z vrednostjo 0 kot “sinonim” za False, ali nepraznega seznama kot sinonim za True). Zato ob uporabi pogojnih stavkov ali zanke while hkrati uvedemo še logični tip, logične vrednosti in logične izraze. Po izkušnjah dijaki s preprostimi števnimi zankami nimajo težav, se pa stvari zelo spremenijo, ko uvedemo gnezdenje zank in pogojnih stavkov (npr. stavek if v telesu zanke for), še bolj pa pri gnezdenju zank (for znotraj telesa for). 81 0 3 : 1 1 / / / Uporaba veriženja pogojev, gnezdenje struktur itd. je stvar odločitve učitelja glede na skupino dijakov in ne 520 spada med osnovne cilje.2.7.4 Uporabni primeri : izračun (približka) števila π z izbiranjem točk v kvadratu; računanje vsote števil na vhodu; 2 iskanje največjega ali najmanjšega števila; statistična verjetnost (met kovanca, met kocke ploščina …). Pri praktičnem delu je dobro zastaviti več nalog, kjer je sama struktura zanke enaka, v telesu pa počnemo različne stvari (gre za uporabo programskih vzorcev). Na primer: » preštejemo, koliko nizov ima le en samoglasnik (Ana ima seznam imen svojih sošolcev: ['Maja', 'Peter', 'Ines', 'Rok']. Koliko imen ima točno en samoglasnik?), » preštejemo, koliko števil v tabeli je pozitivnih, » poiščemo največje število (Učitelj je ocenil teste iz matematike: [95, 61, 10, 73, 92, 45, 12, 56]. Katera po vrsti je največja vrednost?; V trgovini imajo cene izdelkov: [2.50, 1.80, 5.20, 3.10]. Kateri izdelek je najdražji?), » poiščemo najdaljši niz, » … 82 0 3 : 1 1 / / KONTROLNE STRUKTURE 210 / 5 2 0 2 . 7 . 2 CILJI 4 Dijak: O: rešuje probleme, ki zahtevajo obdelavo podatkov v tabeli in pri tem razloži uporabo kontrolnih struktur, O: primerja števno zanko in zanko, kjer število ponovitev v splošnem ni znano. STANDARDI ZNANJA Dijak: » v programskem jeziku zapiše večkratno opravljanje enakega opravila z uporabo zanke, » v programskem jeziku zapiše pogojno in večkratno izvajanje opravila, » v programskem jeziku zapiše algoritem, ki zahteva obdelavo podatkov v tabeli in rešitev razloži. DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV V didaktični literaturi ni enotnega soglasja o tem, ali naj se števne zanke (for) uvajajo pred zankami s pogojem (while). Vendar pa številni viri poudarjajo, da je vrstni red uvajanja teh konceptov odvisen od didaktičnih ciljev, predznanja učencev in konteksta poučevanja. For zanke so primerne, kadar je število ponovitev znano vnaprej, medtem ko so while zanke bolj primerne za situacije, kjer število ponovitev ni določeno vnaprej. 83 0 3 : 1 1 / / MODULARNOST 70 / 5 2 0 2 . 7 . 2 CILJI 4 Dijak: O: v programih uporablja obstoječe funkcije, ki jim poda ustrezne podatke kot parametre, O: analizira potrebo po funkciji, ki izvede določeno opravilo, O: sprogramira enostavno funkcijo in jo uporabi v programu. STANDARDI ZNANJA Dijak: - v programu uporabi klic obstoječe funkcije in pri tem poda ustrezne vrednosti parametrov; - na osnovi konkretnega problema analizira potrebo po funkciji/-ah in opiše rezultat delovanja posamezne funkcije tako, da: » zapiše namen funkcije, » navede parametre, ki so za to funkcijo potrebni; - na osnovi danega opisa funkcije in njenih parametrov zapiše funkcijo in jo uporabi v rešitvi. TERMINI ◦ funkcija ◦ klic funkcije ◦ knjižnice funkcij ◦ parametri ◦ modul DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV Upoštevamo predvsem smiselni del splošnih priporočil za temo Algoritmi in programiranje. Priporočamo zgodnjo vpeljavo funkcij (lahko še pred vsemi kontrolnimi strukturami), da lahko začnemo z enostavnimi primeri in je dovolj časa za utrjevanje tega zelo pomembnega pojma. Začnemo z opisom pomena že prej uporabljenih funkcij (input, int, str ...) in funkcij, ki jih »pridobimo« iz knjižnic (npr. random.randint(), math.sqrt()). Po izkušnjah so funkcije za dijake precej abstrakten (in zato vsaj na začetku zahteven) koncept, zato ga je smiselno razbiti na tri dele: » funkcije brez parametrov in brez vračanja (motivacija za uvedbo funkcije je tukaj lahko enostavno takšna: imamo kos kode, ki se večkrat ponovi; da se temu izognemo, nam programski jezik omogoča, da kos kode poimenujemo in večkrat pokličemo); 84 0 3 : 1 1 / / » funkcije s parametri in brez vračanja rezultata (tukaj je treba poudariti, da pri klicu funkcije parametri 52/ dobijo, kot svojo začetno vrednost, argument in da sprememba parametra ne vpliva na pripadajoči 0 2 . 7 argument. Zato je dobro pokazati vsaj kak zgled, kjer za argument ob klicu uporabimo sestavljeni izraz (in . 4 2 je »očitno«, da povezave med argumentom in parametrom ne more biti). Npr. izračun diagonale pravokotnika z uporabo matematične funkcije sqrt. Pokažemo, da je koda: c = math.sqrt(a*a + b*b) načeloma enaka kodi: vso = a*a + b*b c = math.sqrt(vso) » funkcije z vračanjem vrednosti (marsikdo med dijaki ima težave z ločevanjem med izpisom vrednosti in vračanjem vrednosti; pogosto je s tem povezano tudi nerazumevanje razlike med spremenljivko in vrednostjo – vrnemo vrednost, ne spremenljivke!). Primeri: Program, ki na več različnih mestih izpiše ime, priimek in poštni naslov (funkcija brez parametrov in brez vračanja); program, ki enako stori za različne osebe (funkcija s parametri, a brez vračanja); program, ki prebere koordinate oglišč pravokotnika in izračuna skupno dolžino vseh povezav med vsemi pari oglišč (funkcija s parametri in vračanjem). Predvsem naj bi bil pri obravnavi koncepta funkcij poudarek na vlogi funkcij pri delitvi na podprobleme: demonstriramo (s »programiranjem v živo«) prednosti postopka, ko na določenem mestu potrebujemo rezultat, in za pridobitev slednjega le pokličemo (neobstoječo) funkcijo in nadaljujemo z razvojem. Temu sledi kasnejši razvoj te funkcije. Zelo pomembno je razložiti, zakaj uporaba branja v funkcijah namesto uporabe parametrov pogosto zmanjšuje uporabnost funkcije. Prav tako dijakom razložimo, zakaj s pripravo funkcije, ki rezultat vrača, ne pa ga izpiše znotraj funkcije, posplošimo obnašanje kode. 85 0 3 : 1 1 / / MODULARNOST 210 / 5 2 0 2 . 7 . 2 CILJI 4 Dijak: O: sestavi specifikacijo funkcije (določi namen funkcije in njene parametre), O: sprogramira funkcijo glede na podano specifikacijo O: razčleni program na manjše dele, in jih implementira v obliki funkcij, O: razlikuje med izpisovanjem in vračanjem rezultatov funkcij. STANDARDI ZNANJA Dijak: » izdela opis funkcije s tem, da opiše, kaj funkcija naredi in nad katerimi podatki deluje, » vrednoti uporabo vhodnih parametrov funkcije in razloži, zakaj branje znotraj funkcije namesto prenosa vrednosti preko parametrov pogosto zmanjšuje njeno uporabnost, » vrednoti uporabo vračanja vrednosti funkcije (return). Razloži, zakaj s pripravo funkcije, ki rezultat vrača, ne pa ga izpisuje znotraj funkcije, praviloma posplošimo obnašanje kode (razlikuje med uporabo print in return), » na osnovi danega opisa funkcije zapiše ustrezno implementacijo in jo uporabi v rešitvi. TERMINI ◦ funkcija ◦ klic funkcije ◦ knjižnice funkcij ◦ parametri ◦ modul DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV Upoštevamo predvsem smiselni del splošnih priporočil za temo Algoritmi in programiranje. Glede na pomembnost funkcij predvidevamo, da se bodo dijaki že v obveznem 70-urnem delu temeljito seznanili s funkcijami. V vsakem primeru pa je dobro, da ob ponovitvi tega znanja opozorimo na razliko med parametri (spremenljivke, ki služijo opisu delovanja funkcije), in argumenti (dejanske vrednosti parametrov, ki jih funkcija prejme ob klicu). Kot je navedeno že v didaktičnih priporočilih za 70-urni del je dobro pokazati vsaj primere, kjer za argumente uporabimo sestavljene izraze, saj ti dijakom pomagajo razumeti, da med imeni parametrov in argumenti ni nujne povezave. Npr. Izračun diagonale pravokotnika z uporabo matematične funkcije sqrt: 86 0 3 : 1 1 / / / c = math.sqrt(a*a + b*b) 5202.7 načeloma enaka kodi.42 vso = a*a + b*b c = math.sqrt(vso) Zelo pomembno je ponovno razložiti in demonstrirati, zakaj je bolje, da podatkov v funkcijah praviloma ne beremo, ampak ustrezne vrednosti dobimo preko parametrov. Tak pristop prispeva k večji modularnosti, preglednosti in ponovni uporabnosti funkcij. Prav tako dijakom razložimo, zakaj je funkcija, ki rezultat vrača, ne pa ga izpiše znotraj funkcije, uporabnejša od tiste, ki rezultat izpiše neposredno (s print).. Razlog za to je, da funkcije, ki rezultat vračajo, omogočajo večjo prilagodljivost in ponovno uporabo v različnih kontekstih. Ko funkcija rezultat vrača, lahko ta rezultat uporabimo za nadaljnje izračune, shranimo v spremenljivko ali pa ga po potrebi izpišemo znotraj drugih delov programa. Če pa funkcija rezultat neposredno izpisuje, je njen izhod omejen na takojšnje prikazovanje, kar zmanjšuje njeno uporabnost v situacijah, kjer bi bil potreben zgolj rezultat brez neposrednega izpisa. S tem ločimo odgovornosti funkcije – vračanje podatkov (logika) in izpisovanje podatkov (prikazovanje). Takšna zasnova izboljšuje modularnost, olajša testiranje funkcij in povečuje berljivost ter vzdržljivost kode. Predvsem naj bi bil pri obravnavi koncepta funkcij poudarek na vlogo funkcij pri delitvi na podprobleme: Demonstriramo (s “programiranjem v živo”) prednosti postopka, ko na določenem mestu potrebujemo rezultat in za pridobitev slednjega le pokličemo (neobstoječo) funkcijo in nadaljujemo z razvojem. Temu potem sledi kasnejši razvoj te funkcije. Modularnost, ki jo izražamo v obliki funkcij, je izredno močno orodje pri sestavljanju programov. Pomaga nam pri iskanju napak in preverjanju pravilnosti postopkov pri kompleksnejših algoritmih (enostavneje je celovito preveriti dele kode - funkcije in naknadno preveriti še “zloženke” klicev funkcij kot pa preverjati celotno, monolitno kodo. 87 0 3 : 1 1 / / RAZVOJ PROGRAMOV 70 / 5 2 0 2 . 7 . 2 CILJI 4 Dijak: O: avtentične probleme modelira in jih predstavi kot računalniško-informacijske probleme, (4.5.3.1) O: razvija programe s postopkom, ki vključuje načrtovanje, zapisovanje programa, izvajanje, preizkušanje in odpravljanje neskladnosti z modelom in načrtom, (4.3.4.1) O: upošteva lastna močna in šibka področja s področja programiranja, spremlja napredek in reflektira svoje delo. (3.1.3.1) STANDARDI ZNANJA Dijak: » pri načrtovanju rešitve podanega problema opredeli zahteve in omejitve delovanja rešitve, » program zapiše v skladu z načrtovanimi zahtevami, » program preizkuša in odpravlja neskladja z načrtom. TERMINI ◦ problemski kriteriji ◦ funkcionalna specifikacija ◦ računalniško-informacijski problem DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV Upoštevamo predvsem smiselni del splošnih priporočil za temo Algoritmi in programiranje. Ta skupina ciljev predstavlja glavni del obravnave teme, kjer se zaokroži celovito poznavanje algoritmov in programiranja. Izhajamo iz v uvodnem delu predstavljenega prispevka Andreja Brodnika, Andrewa Csizmadie, Geralda Futscheka, Lidije Kralj, Violette Lonati, Petra Micheuza in Mattie Monge »Programming for All: Understanding the Nature of Programs (https://arxiv.org/abs/2111.04887)« in tam prikazane sheme »Od stvarnega problema do programa«. 88 0 3 : 1 1 / / / 5 2 0 2 . 7 . 4 2 Avtentični problem, ki ga dijaki rešujejo, je lahko povezan tudi s trajnostnim razvojem, npr.: 13. https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/12epzxh 14. Life on Land (Python) – Tynker https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/az3qwps 15. Introduction to Python for Environmental Data Analysis – Udemy https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/ton01f3 16. Environmental Science Python Projects – Research1.fun https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/65pjf6o in s preostalimi področji skupnih ciljev. Pri razvoju programov uporabljamo različne tehnike organizacije pouka, kot so med drugim uporaba dela v skupini, programiranje v parih, igranje vlog (naročnik programa, programer, preizkuševalec), agilni pristop kot metoda razvoja programske opreme in vloge v tem postopku. Dodatni primeri: » iskanje trojic števil na določenem intervalu z lastnostjo a2 + b2 = c2 (s trojno oz. z dvojno zanko); iskanje v urejenem seznamu (linearno oz. dvojiško); iskanje parov elementov urejene tabele, ki imajo določeno vsoto; urejanje tabele ... » Preverjanje praštevil: Ali je število 97 praštevilo? Prva metoda preverja vse delitelje od 2 do 96, druga metoda pa le do √97 ≈ 9.8, torej do 9. 89 0 3 : 1 1 / / » Izpis praštevil na intervalu: Najdi vsa praštevila med 1 in 100. Osnovni pristop: za vsako število preveri vse 52/ delitelje. Izboljšava 1: preskoči soda števila (razen 2). Izboljšava 2: preverjaj delitelje le do korena. 0 2 . 7 Eratostenovo sito: označi večkratnike 2, 3, 5, 7... in obdrži neoznačene. . 4 2 » Iskanje trojic števil z lastnostjo k² + m² = n²: Najdi vse trojice (k, m, n) med 1 in 50, kjer velja k² + m² = n² (npr. 3² + 4² = 5²). Trojna zanka: preveri vse kombinacije k, m, n. Dvojna zanka: za k in m izračunaj n = √(k² + m²) in preveri, ali je celo število. » Iskanje v urejeni tabeli: V seznamu [1, 3, 7, 12, 18, 23, 29, 35, 42] poišči število 23. Zaporedno iskanje: preveri 1, 3, 7, 12, 18, 23 (6 korakov). Bisekcija: preveri 18 → 29 → 23 (3 koraki). » Iskanje parov elementov z določeno vsoto: V seznamu [2, 4, 6, 8, 10, 12] najdi dva števila, ki se seštejeta v 14. Osnovni pristop: preveri vse pare. Pametni pristop: za vsako število a poišči b = 14-a. » Urejanje seznama: Uredi seznam [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]. Urejanje z mehurčki: primerja sosednja elementa. Hitro urejanje: razdeli glede na osrednji element. 90 0 3 : 1 1 / / RAZVOJ PROGRAMOV 210 / 5 2 0 2 . 7 . 2 CILJI 4 Dijak: O: vrednoti avtentične izzive kot priložnosti za ustvarjanje vrednosti zase in za druge, O: modelira avtentični problem, za njegovo rešitev razvija algoritem in ga kodira v delujoč program, (5.1.1.1 | 5.1.2.2) O: izpostavlja čas izvajanja kot eno ključnih meril za primerjavo različnih programov, namenjenih reševanju istega problema. STANDARDI ZNANJA Dijak: – reši avtentični problem, ki naslavlja želje in potrebe okolja, tako da: » postavi ustrezen model rešitve, » definira problemske kriterije in omejitve, » razvije ustrezen algoritem in program, » preveri, ali so kriteriji in omejitve izpolnjeni; – prikaže primer problema in vsaj dveh programskih rešitev tega problema, ki se razlikujeta glede na čas izvajanja. TERMINI ◦ problemski kriterij ◦ model rešitve ◦ funkcionalna specifikacija ◦ računalniško informacijski problem DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV Upoštevamo predvsem smiselni del splošnih priporočil za temo Algoritmi in programiranje. Pri razvoju programov obravnavamo tudi različne tehnike iskanja napak in razhroščevanja. Samo razhroščevanje vgrajujemo v razlago in aktivnosti že pri obravnavi drugih skupin ciljev. Pomembna tehnika pri iskanju tako napak kot tudi pomena same zapisane kode je sledenje izvajanja vrstic kode. Pri tem lahko uporabljamo v samo razvojno okolje vgrajene možnosti (npr. Thonny: debug current script) oziroma specializirana okolja (npr. https://pythontutor.com). 91 0 3 : 1 1 / / / Avtentični problem, ki ga dijaki rešujejo, je lahko povezan tudi s trajnostnim razvojem 520 ( https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/12epzxh ) in preostalimi področji skupnih ciljev. Pri razvoju rešitve se lahko 2.7 dijaki delijo v skupine in s tem krepijo sodelovalno delo (vsak prispeva svoj del mogoče skupne rešitve) in se .42 učijo en od drugega ter si delijo vloge (naročnik, razvijalec, programer, preizkuševalec …). Učitelj naj načrtuje tudi razvijanje podjetnosti dijakov v smislu načrtovanja kratkoročnih, srednjeročnih in dolgoročnih ciljev, opredelitve prednostnih nalog in priprave načrta. (5.3.2.1) V sklopu tega dela obravnavamo tudi probleme, za katere lahko poiščemo več algoritmov, ki ta problem rešijo, a to storijo različno hitro (npr. preverjanje, ali je n praštevilo, s preverjanjem deliteljev do n - 1 v primerjavi s primerjanjem do sqrt(n)). Prav tako je problem izpisa praštevil na določenem intervalu dodaten primer problema, ki ga je mogoče rešiti na zelo različne načine (npr. najprej se sprehodimo po celotnem intervalu in za vsako kandidatno število preštejemo njegove delitelje; nato ugotovimo, da lahko kandidatno število proglasimo za sestavljeno število takoj, ko odkrijemo, da je z nekim številom deljivo; zatem ugotovimo, da se lahko /če odmislimo praštevilo 2/ tako pri kandidatnih številih kot pri deliteljih omejimo na liha števila; potem ugotovimo, da se lahko v zanki po deliteljih sprehodimo samo do korena kandidatnega števila; na koncu pa spoznamo še Eratostenovo sito – algoritem, ki je časovno še učinkovitejši, četudi na račun večje porabe pomnilnika). Dodatni primeri, kjer lahko poiščemo različno hitre algoritme za rešitev: iskanje trojic števil na določenem intervalu z lastnostjo k2 + m2 = n2 (primerjamo uporabo trojne in dvojne zanke); iskanje v urejenem seznamu (zaporedno ali z bisekcijo); iskanje parov elementov urejene tabele, ki imajo določeno vsoto; urejanje tabele ... 92 0 3 : 1 1 / / IZBIRNI CILJI 210 / 5 2 0 2 . 7 . 2 CILJI 4 Dijak: I: analizira lastnosti problema, ki ga lahko potem reši z določenim standardnim pristopom (rekurzija, uporaba strategij, kot sta deli in vladaj in sestopanje), I: interpretira osnovne pojme objektnega programiranja, kot so objekt, razred, lastnost in enkapsulacija, ter jih uporablja pri reševanju problemov, I: raziskuje podatkovne strukture, kot so slovarji, graf, drevo in množica, ter spoznava tipične operacije nad njimi, I: izboljša program glede možnosti implementacije, berljivosti ali zmogljivosti, I: uporablja orodje in okolje za razvoj programov. STANDARDI ZNANJA Dijak: – demonstrira uporabo rekurzije kot pogostega pristopa pri razvoju algoritma; – demonstrira nekaj tipičnih strategij pri razvoju algoritmov, kot sta deli in vladaj ter sestopanje; – na primerih uporabi ter interpretira osnovne pojme objektnega programiranja, kot so objekt, razred, lastnost in enkapsulacija; – prikaže primer problema, kjer uporabi osnovne prijeme objektno orientiranega programiranja (OOP); – prikaže primer standardnih razredov (ko sta na primer random in turtle), tako da: » ustvari nekaj primerov objektov ustreznih razredov, » opiše lastnosti in metode, ki so na voljo v teh razredih; – prikaže primer razvoja modula kot kombinacije podatkov in podprogramov, tako da načrtuje postopek reševanja problema: » ustvari ustrezen primer razreda (ali več njih), » z uporabo lastnosti in metod objektov reši problem; – primerja tipične operacije in uporabo najpomembnejših podatkovnih struktur, kot so slovarji, graf, drevo in množica, ter navede tipične operacije nad njimi; – analizira učinkovitost, berljivost kode in možnost nadgradnje vsaj dveh programov, ki rešita isti problem; – demonstrira uporabo orodja za razvoj programov, tako da: 93 0 3 : 1 1 / / » vključuje obstoječo kodo in jo po potrebi prilagodi, 52/ 0 » .2 izvede testiranje posameznih delov programa in programa kot celote, 7 . 4 » 2 odpravi napake in neskladja z načrtom. TERMINI ◦ problemski kriterij ◦ funkcionalna specifikacija ◦ računalniško informacijski problem DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV Upoštevamo predvsem smiselni del splošnih priporočil za temo Algoritmi in programiranje. Pri rekurziji se (zagotovo vsaj na začetku, običajno pa tudi nasploh) izogibamo demonstraciji izvajanja s skladom rekurzivnih klicev. Na rekurzivni klic moramo gledati kot na klic »običajne« funkcije – pomembno je, kakšen rezultat klic funkcije vrne in ne kako do rezultata pride. To, da kličemo isto funkcijo, je le »naključje«. Pri vpeljavi rekurzije se ob vpeljavi pojma izogibamo uporabi primerov, kjer je »naravni« pristop pravzaprav zanka (fakulteta, Fibonaccijeva števila, vsota naravnih števil do n …). Raje uporabimo zglede, kjer je rekurzija »naravna« (problem hanojskih stolpičev, iskanje k-tega največjega števila …), in take, kjer je iterativna rešitev bolj »skrita« (npr. izračun yn). Pri vpeljavi je smiselno uporabiti pristop računalništva brez računalnika. Algoritme, kot so urejanje z zlivanjem, hitro razvrščanje (quick sort) in iskanje k-tega po velikosti, lahko lepo prikažemo na problemu razporejanja predmetov po teži s pomočjo nagibne tehtnice. Prav tako so dostopni tudi modeli za problem hanojskih stolpičev, kjer rekurzivni klic izvedemo kot »goljufanje«, ko hkrati prenesemo več obročev in tolmačimo, da je to isti problem, le z drugače označenimi stolpi in drugačnim številom obročev. Uporabni zgledi za rekurzijo so fraktalni objekti, kot so Kochova črta, trikotnik Sierpinskega, Mengerjeva spužva, itd … Pri obravnavi OOP je pomembno predvsem upoštevati enkapsulacijo kot temeljni pristop pri tem načinu programiranja. Demonstriramo primer, ko podatke objektov določenega razreda predstavimo na en način in potem spremenimo to predstavitev v drug način ter pokažemo, da se s stališča uporabe objektov tega razreda ni nič spremenilo. Posebej velja biti pozoren pri vpeljavi OOP, kadar se kot programski jezik uporablja python. Tu je namreč uporaba enkapsulacije prepuščena programerju (razlika med lastnostjo in »navadno« spremenljivko, kjer hranimo podatke o objektu). Žal je zelo veliko gradiv za OOP v pythonu napisanih tako, da se uporablja neposredni dostop do podatkov objekta in enkapsulacija dejansko ni udejanjena. Ustrezen uvod v OOP je v primeru uporabe pythona predstavitev želvje grafike, kjer želvo predstavimo kot objekt z lastnostmi (položaj, smer, stanje peresa). Nad tem objektov izvajamo metode, ki spremenijo stanje objekta (lastnosti), ob tem pa lahko imajo še dodaten učinek (puščanje sledi peresa). 94 0 3 : 1 1 / / RAČUNALNIŠKA OMREŽJA / 5 2 0 2 . 7 . 4 OBVEZNO 2 OPIS TEME Dijaki se seznanijo z vlogo računalniških omrežij pri povezovanju ljudi in naprav ter s tem povezanih varnostnih in zasebnostnih vprašanj. Spoznavajo, kako sporočila potujejo preko omrežij, in se seznanijo z osnovnimi principi delovanja interneta, vključno z osnovami protokolov, kot je TCP/IP. Znajo opisati različne načine varovanja zasebnosti, podatkov in naprav. DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA TEMO Kot uvod v posamezno skupino ciljev lahko učitelj predvaja kratek videoposnetek. Pred predvajanjem učitelj opozori dijake, na kaj naj bodo pozorni, vsebino lahko ob zaustavitvi posnetka tudi dodatno obrazloži. V prvem letniku (70 ur) je za posamezni cilj kot uvod v tematiko mogoče pogledati kratek video s seznama: https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/rd6imjq. Pri predvajanju posnetkov lahko vklopimo samodejne podnapise v slovenščini. Za primer medpredmetnega povezovanja pa si lahko ogledamo iste posnetke z angleškimi podnapisi. Po ogledu posnetka sledi kratka dejavnost dijakov, kjer se glede na videno sami preizkusijo v vlogi ene izmed naprav v omrežju v postopku pošiljanja paketa od ene končne naprave do druge in skušajo odgovoriti, zakaj neka naprava dela po nekem postopku oz. kateri problem rešuje. Učitelj pri pouku uporabi tudi orodje za simulacijo omrežij in demonstrira prenos paketov v omrežju. Demonstrira tudi povezovanje naprav v lokalno omrežje, pri čemer uporabi ročne nastavitve IP ali samodejno pridobivanje nastavitev IP. Za učiteljeve demonstracije se za simulacijo delovanja računalniških omrežij priporoča uporaba ustreznih orodij (na primer Packet Tracer, GNS3, Boson NetSim, Cloonix, NetSim, CORE, Netkit ...). Dijakom za potrebe samostojnega dela pripravimo navodila za namestitev in uporabo simulacijskega orodja. Učitelj za utrjevanje doma pripravi osnovne naloge. Gradivo: Spletni učbenik: https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/xc5i2gf Pri skupinah ciljev, ki imajo pripisano »210«, lahko dijaki v parih ali tudi posamezno na računalnikih rešujejo krajše naloge v simulacijskem orodju. Naloge so lahko namenjene tako usvajanju novih znanj kot tudi utrjevanju snovi. Dijaki lahko uporabljajo simulacijsko orodje; če je možnost, pa tudi poskusijo računalnike povezati v LAN (lokalno omrežje) in WLAN (brezžično lokalno omrežje), pri čemer uporabijo ročne nastavitve IP ali samodejno pridobivanje nastavitev IP. 95 0 3 : 1 1 / / / Uporabi se lahko tudi protokolni analizator za analizo omrežnega prometa ter omrežna orodja operacijskega 520 sistema, kot so ukazi v ukazni lupini (npr. ping, ipconfig, tracert) in grafični vmesniki za omrežne nastavitve.2.7.42 NAMEN IN ZGRADBA OMREŽIJ 70 CILJI Dijak: O: raziskuje namen in zgradbo računalniških omrežij. STANDARDI ZNANJA Dijak: » pojasni namen računalniškega omrežja, » našteje sestavne elemente računalniškega omrežja (omrežne naprave, končne naprave, povezave), » analizira namen računalniškega omrežja za različne storitve, » primerja razliko med lokalnim in globalnim omrežjem. TERMINI ◦ računalniško omrežje ◦ internet ◦ splet ◦ omrežna naprava ◦ končna naprava ◦ omrežne povezave ◦ lokalno omrežje ◦ globalno omrežje ◦ omrežne storitve DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV Učitelj razloži pojem računalniškega omrežja in našteje sestavne elemente računalniškega omrežja (omrežne naprave, končne naprave, povezave). Predvaja posnetek primera potovanja paketa preko medmrežja, tj. posnetek, ki prikazuje, kaj se zgodi od trenutka, ko vpišemo spletni naslov v brskalnik, do trenutka, ko se v brskalniku prikaže vsebina. Dijaki razmislijo in odgovorijo, kateri pogoji so potrebni, da lahko govorimo o računalniškem omrežju. Kdaj je računalnik povezan v omrežje? Ali lahko poleg računalnikov povežemo v omrežje tudi druge naprave, ki jih ljudje uporabljamo. Zakaj vsaka naprava, ki jo povežemo v omrežje, potrebuje naslov? Ali imajo naprave v istem omrežju podoben naslov? 96 0 3 : 1 1 / / / Z uporabo pripomočkov demonstrirajo razumevanje, kako dve lokalni omrežji povezati v medmrežje in poslati 520 sporočilo med dvema končnima napravama. Uporabijo lahko npr. legokocke različnih barv za vsak element 2.7 omrežja in vrvice za povezavo ali npr. barvne kape iz papirja: ko si jo dijak nadene, predstavlja en element .42 omrežja. Po navodilu učitelja dijaki vzpostavijo želeno obliko omrežja. Za lažje razumevanje vlog posameznih sestavnih elementov se lahko primerja računalniško omrežje s storitvijo klasične pošte, ki jo dijaki razumejo in poznajo. Razmislijo in odgovorijo, kakšna je vloga pismonoše (vloga mrežnih naprav v lokalnem omrežju) in zaposlenih na poštah (vloga mrežnih naprav v medmrežju) ter kakšne so možnosti pošiljanja pošte z uporabo različnih tehnologij oz. transportnih sredstev. Dijaki aktivno sodelujejo v aktivnosti (npr. barvne kape iz papirja) kot elementi omrežij in v učilnici izvedejo aktivnost prenosa sporočila med končnima napravama iz različnih omrežij (kot prenos pisma med dvema osebama iz različnih krajev). Učitelj lahko pripravi demonstracijo delovanja omrežja v simulacijskem okolju. Preko primera omrežja v simulacijskem okolju se prikaže vloga končnih in mrežnih naprav ter povezav. Naloga v simulacijskem okolju je lahko sestavljena tako, da dijake vodi skozi postavitev in povezovanje nekaj končnih naprav na mrežno napravo, čemur sledi preizkus pošiljanja paketov. Učitelj razloži namen računalniškega omrežja skozi možnosti uporabe storitev. Dijaki razmislijo, katere storitve uporabljajo oz. preko katerih orodij uporabljajo omrežja (brskalnik, odjemalec e-pošte, orodje za videokonference, shranjevanje in deljenje datotek preko oblačnih storitev ...). Učitelj razloži razliko med lokalnim in globalnim omrežjem. Dijaki razmislijo o potrebi po hierarhični ureditvi omrežij v primerjavi s storitvijo klasične pošte (lokalni pismonoša, prenos pošte med mesti/državami). Zakaj imamo v storitvi klasične pošte vloge ločene (lokalni pismonoša / poštni uslužbenci v stavbah lokalnih pošt / poštni uslužbenci v stavbah pošt večjih mest v državi)? Lahko razloži tudi vzporednico z elektroenergetskim omrežjem – kje je meja med zunanjim omrežjem (distributer) in omrežjem doma / v šoli / v podjetju. Katera naprava je meja med obema omrežjema? 97 0 3 : 1 1 / / NAMEN IN ZGRADBA OMREŽIJ 210 / 5 2 0 2 . 7 . 2 CILJI 4 Dijak: O: raziskuje osnovne koncepte omrežnih storitev, uporabo protokolov med entitetami v omrežju in strukturo ter funkcijo protokolnega sklada, O: primerja različne topologije omrežij, O: analizira vlogo omrežnih naprav in utemeljuje izbor ustreznih medijev za prenos podatkov, O: pojasnjuje dodeljevanje naslovov napravam v omrežju in njihovo strukturo. STANDARDI ZNANJA Dijak: » opiše standardne aplikacijske storitve, ki jih uporabljamo v omrežjih, » utemelji pomembnost standardizacije storitve, » pojasni razliko med storitvami v omrežju “enakovrednih" (peer-to-peer) in "odjemalec-strežnik" (client- server), » opiše koncept protokola med členoma entitetnega para določene storitve, » razloži namen protokolnega sklada in opiše vlogo posameznih slojev, » analizira pomen, vlogo in funkcionalnost omrežnih naprav (stikala, usmerjevalniki, dostopovne točke), » opiše zgradbo in prednosti različnih topologij omrežij, » pojasni dodeljevanje enoličnega naslova, ki sestoji iz naslova omrežja in naslova naprave v tem omrežju, » primerja omrežne medije (brezžične povezave, UTP, optika ...) in za podan primer izbere najustreznejšega ter utemelji izbiro. TERMINI ◦ protokolni sklad ◦ omrežni protokoli ◦ topologija ◦ stikalo ◦ usmerjevalnik ◦ dostopovna točka ◦ enolični omrežni naslov ◦ UTP ◦ optika ◦ omrežni mediji 98 0 3 : 1 1 / / DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV / 5 2 0 Učitelj razlaga osnovne koncepte omrežnih storitev .2 , uporabo protokolov med entitetami v omrežju in 7. strukturo ter funkcijo protokolnega sklada: 42 Dijak utemelji potrebo po standardizaciji storitev kot potrebo za globalno komunikacijo. Razloži potrebnost uvedbe protokolov v primerjavi s storitvami klasične pošte in drugimi storitvami – zakaj so pravila in postopki, ko vstopiš v stavbo pošte/banke/..., zakaj morajo pravila oz. postopke upoštevati pismonoše in drugi poštni uslužbenci. Učitelj lahko izvede demonstracijo s pomočjo simulacijskega orodja, kjer prikaže uporabo ene izmed storitev (npr. prenos spletne strani) in pri tem naredi uvod v koncept protokolnega sklada. Dijak preko pripravljene vaje v simulacijskem orodju pregleduje, kaj se dogaja na posameznih plasteh, in pri tem poskuša razložiti namen protokolnega sklada, kjer loči: storitve aplikacijske plasti (uporaba različnih aplikacij), storitve prenosne plasti – navede pravilno storitev na prenosni plasti za potrebe neke aplikacijske storitve, storitev omrežne plasti – razloži pomen enotnosti omrežne plasti v globalnem omrežju in neodvisnost te plasti od tehnologije prenosa, storitve oz. vlogo dostopovne plasti, kjer razloži pomen standardizacije na ravni uporabljenih tehnologij prenosa. Učitelj pojasnjuje vlogo mrežnih naprav in utemeljuje izbor ustreznih medijev za prenos podatkov. Preko simulacijskega orodja se lahko prikaže vloga stikala, usmerjevalnika in dostopne točke. Poleg demonstracije učitelj pripravi nalogo za dijake, kjer bodo ob spremljanju dogajanja v simulacijskem orodju sami spoznali namen in delovanje različnih mrežnih naprav. Dijak pojasni, zakaj želimo imeti možnosti pošiljanja paketov po različnih poteh za zanesljivost delovanja interneta in pri tem vlogo usmerjevalnika oz. usmerjevalnih protokolov. Učitelj demonstrira delovanje omrežja, kjer ob izpadu ene povezave paketi potujejo do cilja po drugi poti. Dijaki raziščejo in ugotovijo tip omrežnega medija v računalniški učilnici, primerjajo s teoretičnimi značilnostmi medija in razmislijo o utemeljitvi izbire (primerjava med UTP in optiko). Mogoče je v katerem delu šole tudi optična napeljava in si jo lahko ogledajo. Preverijo ponudbo tehnologij dostopa do internetnega ponudnika in preverijo, kakšno vrsto dostopa imajo doma. Razmislijo o prednostih in slabostih uporabe brezžičnih povezav. Kakšen domet ima njihovo domače brezžično omrežje? Dijaki utemeljujejo izbor naprave in medija za neko praktično situacijo (doma – razširitev omrežja v drugo nadstropje ...). Dijaki lahko uporabijo orodja/ukaze (ping, tracert oz. traceroute) za testiranje povezave do določene naprave v omrežju. Dijaki na spletu poiščejo shemo Arnesovega hrbteničnega omrežja, z uporabo ukaza tracert/traceroute praktično raziskujejo topologijo omrežja ponudnika internetnih storitev. 99 0 3 : 1 1 / / PRENOS SPOROČIL 70 / 5 2 0 2 . 7 . 2 CILJI 4 Dijak: O: pojasnjuje razlog deljenja sporočila na manjše dele. STANDARDI ZNANJA Dijak: - Opiše pot sporočila od ene naprave do druge in pri tem: » razloži razlog deljenja sporočila na manjše dele, » razloži, kaj je treba dodeliti posameznim delom sporočila, da jih bo mogoče dostaviti do ciljne naprave, » razloži, kako je dosežena odpornost proti izpadom dela omrežja. DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV Učitelj pojasnjuje prenos sporočil v računalniškem omrežju. Učitelj lahko predvaja posnetek primera potovanja paketa preko medmrežja, kjer je poudarek na uporabi naslovov. Po ogledu posnetka se izvede aktivnost dijakov, kjer z barvami papirnatih kap dijaki prevzamejo vlogo končnih in mrežnih naprav, pri čemer je poudarek na pomenu naslovov naprav v omrežjih. Izvedejo prenos sporočila od ene končne naprave do druge, pri čemer si sporočilo izmenjajo tudi dijaki z vlogo mrežnih stikal in usmerjevalnikov. Učitelj jim je v pomoč pri vrstnem redu postavitve. Dijaki razmislijo in odgovorijo, kako se naslovi uporabljajo v storitvi klasične pošte – kateri del naslova in zakaj samo ta del je pomemben za lokalnega pismonošo? Zakaj za lokalnega pismonošo ni dovolj zapis naslova na pisemski ovojnici/paketu? Zakaj je za poštne uslužbence pomemben samo en del naslova na ovojnici in kateri? Dijaki razmislijo o neodvisnosti posameznih naprav pri odločanju o prepošiljanju paketov v omrežju, tako da primerjajo odločanje poštnih uslužbencev pri prepošiljanju pošte. Ali je nujno, da gredo pošiljke vedno po isti poti? Učitelj lahko poda primer pošiljanja pošiljke v tujino. Dijaki razmislijo in odgovorijo, ali je nujno, da posamezni poštni uslužbenec pozna celotno pot pošiljke. Pri tem sklepajo o tem, kako so posamezna vozlišča v omrežju odvisna od sosednjih, in o potrebnosti poznavanja celotne poti paketov. Dijaki lahko razmislijo in poskušajo razložiti, zakaj je treba deliti sporočila v pakete, kako je to v realnem svetu – zakaj imamo omejitev pri prenosu stvari preko pošte / paketne dostave / ljudi v avtomobilih ali avtobusih. Razmislijo, zakaj nimamo avtobusa za 500 potnikov? 100 0 3 : 1 1 / / PRENOS SPOROČIL 210 / 5 2 0 2 . 7 . 2 CILJI 4 Dijak: O: analizira redundantnost omrežij, O: raziskuje kako se zagotavlja zanesljivost dostavljanja sporočil, O: analizira možnosti naslavljanja naprav. STANDARDI ZNANJA Dijak: - pojasni, kako redundantnost v omrežjih in odločanje o usmerjanju paketov izboljšujeta zanesljivost delovanja interneta; - analizira vlogo usmerjanja v omrežju pri zagotavljanju zanesljivosti delovanja interneta; - razloži, kako se omrežna naprava odloči o usmerjanju paketa; - poišče omrežne nastavitve naprave in analizira vlogo posameznih elementov (IP naslov, omrežna maska, privzeti prehod, strežnik domenskih imen (DNS): - razloži pomen storitve dinamičnega dodeljevanja omrežnih nastavitev; - opiše razloge, zakaj se naprava ne more priključiti v omrežje, tako da (4.5.1.1): » preveri fizično povezavo, » preveri naslavljanje naprave, » preveri povezavo do prejemnika (ping, tracert). TERMINI ◦ mrežna maska ◦ privzeti prehod ◦ DNS ◦ usmerjanje ◦ naslov IP DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV Dijaki razmislijo in pojasnijo podobnost cestnega omrežja z računalniškim omrežjem (križišča, hitrosti, vzporedni pasovi, alternativne poti, zgostitve in zastoji ...). Na podlagi podobnosti s cestnim omrežjem sklepajo o vplivu hierarhične zgradbe (lokalne ceste, regionalne ceste, avtoceste), možnosti uporabe alternativnih poti in sprotnega odločanja o izbiri poti glede na informacije o stanju na poti (nesreče, zastoji) na zanesljivost 101 0 3 : 1 1 / / / delovanja omrežja. Pri tem prepoznajo koncept usmerjevalnika (križišče) in vlogo usmerjanja (navodila 520 navigacijske naprave, uporaba npr. Googlovih Zemljevidov) pri zagotavljanju zanesljivosti delovanja interneta.2.7.4 Dijaki razmislijo in poskušajo razložiti, zakaj potrebujemo naslove (MAC, IP, vrata TCP/UDP)? Pri tem jih vodi 2 učitelj, ki jim pomaga ustvariti analogijo med naslovi, ki se uporabljajo pri prenosu paketov v računalniških omrežjih, in naslovi pri storitvi klasične pošte. Učitelj vodi dijake, da v nastavitvah operacijskega sistema poiščejo omrežne nastavitve. Zapišejo naslove: MAC, IP. Učitelj razloži, zakaj imamo poleg IPv4 tudi naslove IPv6, in razloži vlogo posameznih elementov mrežnih nastavitev (naslov IP, maska, privzeti prehod, strežnik DNS). Z uporabo simulacijskega orodja dijaki preizkušajo pošiljanje paketov oz. uporabo storitev ob izbrisu nastavitev (npr. manjka naslov strežnika DNS, manjka omrežni prehod, manjka naslov IP). Preverijo možnost uporabe dinamičnih nastavitev v učilnici, doma. Razmislijo, zakaj bi v določenem primeru želeli imeti to možnost oz. zakaj je ta način uporaben. Razmislijo in odgovorijo, zakaj pa v drugih primerih želimo imeti statične nastavitve IP. Razmislijo, zakaj je bil vpeljan zasebni naslovni prostor – posebni naslovi IP, ki jih uporabljamo v domačih omrežjih, lahko tudi kot interni naslovni prostor podjetij. Učitelj pripravi primer omrežja v učilnici ali v simulacijskem orodju z napakami v postavitvi in nastavitvah (napačno povezan vodnik, napačno nastavljeni naslovi …). Dijaki preverijo fizične povezave, nastavitve IP na končnih napravah in poskušajo najti napake. Uporabljajo orodja/ukaze (ping, tracert) za testiranje povezave do določene naprave v omrežju. Učitelj lahko pripravi demonstracijo nastavitev domačega brezžičnega usmerjevalnika. Dijaki opazujejo učitelja, ki nastavlja osnovne nastavitve domačega brezžičnega usmerjevalnika. 102 0 3 : 1 1 / / VARNOST 70 / 5 2 0 2 . 7 . 2 CILJI 4 Dijak: O: analizira načine varovanja zasebnosti in podatkov pred nepooblaščenim dostopom, (4.4.1.1 | 4.4.2.1) O: vrednoti varno in odgovorno ravnanje na spletu ter pomembnost skrbi za lastno zdravje in zdravje drugih. (3.2.4.2) STANDARDI ZNANJA Dijak: pojasni pojme: identifikacija, avtentikacija in avtorizacija. TERMINI ◦ identifikacija ◦ avtorizacija ◦ avtentikacija (overovljenje) DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV Dijak pojasni pojme identifikacija, avtentikacija in avtorizacija skozi postopek prijave z uporabniškim računom (npr. z identiteto AAI), tako da: » razume, da obstajajo različni načini avtentikacije za različne storitve in da niso vsi enako dobri; na internetu poišče prijavne zaslone za različne storitve in komentira zahtevane podatke; » prepozna različne tipe osebnih podatkov (tekstovni, fotografije, ime in priimek, kraj bivanja, številka dijaške izkaznice, EMŠO, slika osebnega dokumenta ...); » pri tem osebne podatke opredeli kot bolj ali manj občutljive; » razume pomen izbire dobrega, »močnega« gesla in kako si ga lahko izmisli; predlaga več dobrih gesel; » razume, da se varnost prijave precej izboljša z uporabo večfaktorske avtentikacije; našteje nekaj načinov, s katerimi ponudniki to omogočajo (SMS, e-pošta, aplikacija OTP z žetoni itd.); » opiše tveganja pri objavi osebnih podatkov (vključno s hrambo podatkov uporabniškega profila pri ponudniku storitve) in pozna mogoče načine zlorabe; » prepozna bolj in manj varne storitve glede na raven varnosti, ki jo ponujajo, glede na podatke, ki jih zahtevajo pri prijavi, ter glede na državo in zakonodajo ponudnika (npr. EU ali Kitajska, Rusija, ZDA). 103 0 3 : 1 1 / / / Dijakom je na voljo naslednje poglavje v e-učbeniku za informatiko: 520 https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/kones9k . 2.7.4 Dijaki naj pri temi Varnost razvijajo občutljivost za moralna vprašanja ter sposobnosti, da o njih razmišljajo 2 skupaj z drugimi in s tem razvijajo skupni cilj s področja Jezik, državljanstvo, kultura in umetnost? (1.2.2.2) Pri načrtovanju dejavnosti za razvijanje kompetenc 4.1 Skrb za varnost naprav (https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/hy2l3ly) in 4.2 Varovanje osebnih podatkov in zasebnosti (https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/2byqenc) učitelju lahko pomaga okvir DigComp 2.2 z opisi znanj, spretnosti in stališč za posamezno kompetenco. 104 0 3 : 1 1 / / VARNOST 210 / 5 2 0 2 . 7 . 2 CILJI 4 Dijak: O: izvaja ukrepe varovanja zasebnosti, podatkov in naprav. (4.4.1.1 | 4.4.2.1 | 1.2.1.5) STANDARDI ZNANJA Dijak: - pojasni zakrivanje pomena podatkov, zagotavljanje celovitosti podatkov in zagotavljanje istovetnosti ter pri tem: » razloži razliko med simetričnim in asimetričnim šifriranjem, » razloži odnos med javnim in zasebnim ključem, » uporabi certifikat za podpis datoteke, » uporabi certifikat za zakrivanje pomena vsebine (šifriranje), » uporabi orodje za preverjanje celovitosti podatkov; - opiše razloge, načine, strukturo in posledice kibernetskih napadov; - razloži ukrepe za varovanje naprav preko fizičnega dostopa ali/in dostopa preko omrežja. TERMINI ◦ certifikat ◦ ključ ◦ kriptografija ◦ simetrično šifriranje ◦ javni ključ ◦ zasebni ključ ◦ celovitost ◦ zakrivanje DIDAK TIČNA PRIPOROČILA ZA SKUPINO CILJEV Dijaki kot pripravo na uro ali na začetku učne ure dobijo nalogo pregledati spletno stran https://www.cert.si, kjer najdejo poročilo o kibernetski varnosti in ga pregledajo. Na podlagi prebranega v parih/skupinah razmislijo in opišejo razloge kibernetskega napada in oblike oškodovanja žrtve, opišejo načine, strukturo in posledice kibernetskih napadov. Zakaj moramo naprave varovati pred poskusi dostopa, tudi če so samo poizvedovanja? Kako se v realnem svetu odzovemo, ko opazimo, da se pred podjetjem/šolo/doma gibljejo sumljive osebe? Dijak poskuša na spletu najti informacije o možnosti uporabe splošnih orodij in opiše primere zbiranja podatkov o šibkih točkah sistema in načine varovanja pred tem. 105 0 3 : 1 1 / / / Razloži ukrepe za varovanje naprav preko fizičnega dostopa ali/in dostopa preko omrežja – zakaj moramo 520 naprave (računalnike, mrežne naprave) tudi fizično zavarovati pred nepooblaščenim dostopom? Zakaj 2.7 uporabljamo požarni zid, antivirusne programe, kaj je namen posameznih orodij? V operacijskem sistemu .42 najde nastavitve požarnega zidu in protivirusnega programa. Razloži, kako izvedemo identifikacijo, avtentikacijo in avtorizacijo. Izvedba dejavnosti: http://vidra.si/javna-gesla/Javna%20gesla.pdf – dijak šifrira podatke in spozna koncept javnega in zasebnega ključa. Učitelj po izvedbi aktivnosti predstavi koncept digitalnega potrdila (certifikata) / usmeri dijake na spletno gradivo. Pri delu s certifikati lahko dijaki uporabijo odprtokodne certifikate, kot je na primer certifikat PGP. Dijak uporabi programsko orodje za šifriranje podatkov in orodje za preverjanje celovitosti podatkov. Uporabi lahko tudi orodje za zajem mrežnih paketov ter primerja šifrirano in nešifrirano sporočilo v smislu nevarnosti (kraja podatkov, gesla ...). Pri načrtovanju dejavnosti za razvijanje kompetenc 4.1 Skrb za varnost naprav (https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/hy2l3ly) in 4.2 Varovanje osebnih podatkov in zasebnosti (https://aplikacijaun.zrss.si/api/link/2byqenc) učitelju lahko pomaga okvir DigComp 2.2 z opisi znanj, spretnosti in stališč za posamezno kompetenco. Pri tem načrtuje tudi dejavnosti za dijake, kjer razpravljajo o državljanski etiki in vrednotah: spoštovanje, človekovo dostojanstvo, pravičnost, resnica, zakon, nediskriminacija in strpnost, ter s tem razvijajo skupni cilj (1.2.1.5) s področja Jezik, državljanstvo, kultura in umetnost. (Osebni) podatki in UI: To je zlasti pomembno v luči predpisov GDPR. Hkrati je dijake treba opozoriti na možnost zavajanja s strani generativnih jezikovnih modelov. 106 0 3 : 1 1 / / / 5 2 0 2 . 7 . 2 PRILOGE 4 107