Programmazione Area Informatica 13-14

LICEO SCIENTIFICO "F. LUSSANA"
OPZ. SCIENZE APPLICATE
INFORMATICA PRIMO BIENNIO
ORE SETTIMANALI: 2
MONTE ORE ANNUALE PREVISTO: 66
(2x33 settimane)
1. OBIETTIVI E CONTENUTI DISCIPLINARI PRIORITARI
Lo studio dell’Informatica nel Liceo delle Scienze applicate vuole dapprima fornire agli studenti i
principali fondamenti teorici delle scienze dell’informazione e far acquisire la padronanza dei
principali strumenti base dell’informatica; successivamente far comprendere come utilizzare tali
strumenti per la soluzione di problemi significativi, anche connessi allo studio delle altre
discipline.
L’approccio sistematico alla risoluzione di problemi scientifici e non, la formalizzazione e la
modellizzazione, lo studio di algoritmi e procedimenti risolutivi e la successiva implementazione di
programmi, favorisce un apprendimento trasversale, specialmente all’interno delle materie
scientifiche (matematica, fisica, scienze).
Nel primo biennio sono usati gli strumenti di lavoro più comuni del computer insieme ai concetti di
base ad essi connessi.
Il primo anno si introducono le caratteristiche architetturali di un computer: i concetti di hardware e
software, una introduzione ai sistemi di numerazione, alla codifica binaria presentando i codici per
la rappresentazione dei numeri, i codici alfanumerici ASCII e Unicode, gli elementi funzionali della
macchina di Von Neumann: CPU, memoria e le principali periferiche.
Si introducono il concetto di sistema operativo, le sue funzionalità di base e le caratteristiche dei
sistemi operativi più comuni; il concetto di processo come programma in esecuzione, il meccanismo
base della gestione della memoria e le principali funzionalità dei file system.
Si affrontano gli elementi costitutivi di un documento elettronico e i principali strumenti di
produzione. Partendo da quanto gli studenti hanno già acquisito nella scuola di base l'obiettivo è far
loro raggiungere la padronanza di tali strumenti, con particolare attenzione al foglio elettronico.
Il secondo anno vengono affrontati i principi alla base dei linguaggi di programmazione e vengono
illustrati il concetto di algoritmo e le principali tipologie di linguaggi. Lo studio volge poi alla
capacità di implementare un algoritmo in pseudo-codice e in un particolare linguaggio di
programmazione, di cui si approfondisce la sintassi.
Si introducono la struttura e i servizi di Internet. Insieme alle altre discipline si conducono gli
studenti a un uso efficace della comunicazione, della ricerca di informazioni e alla consapevolezza
delle problematiche e delle regole di tale uso.
Nel secondo biennio si procede ad un allargamento della padronanza di alcuni strumenti e un
approfondimento dei loro fondamenti concettuali. La scelta dei temi dipende dal contesto e dai
rapporti che si stabiliscono fra l’informatica e le altre discipline. Sarà possibile disegnare un
percorso all'interno delle seguenti tematiche: strumenti avanzati di produzione dei documenti
elettronici, linguaggi di markup (XML etc), formati non testuali (bitmap, vettoriale, formati di
compressione), font tipografici, progettazione web; introduzione al modello relazionale dei dati, ai
linguaggi di interrogazione e manipolazione dei dati; implementazione di un linguaggio di
programmazione, metodologie di programmazione, sintassi di un linguaggio orientato agli oggetti.
2. METODOLOGIA E STRUMENTI DIDATTICI
Il carattere fondamentale della disciplina Informatica è il porre e risolvere problemi.
Il termine problema è riferito non solo a tutto ciò che riguarda i fenomeni legati alla realtà, ma
anche ai problemi che scaturiscono nell’ambito della stessa informatica.
Per quanto riguarda il metodo di lavoro verranno utilizzate le seguenti metodologie:
• In classe utilizzare la lezione frontale, la lezione dialogata (domande per sollecitare gli
alunni ad una maggiore partecipazione), la scoperta guidata utilizzando elementi iconici
(schemi, tabelle e grafici) e organizzando le esercitazioni attraverso la somministrazione di
schede;
• Nel laboratorio di informatica utilizzare la lezione di tipo interattivo, utilizzando il PC e gli
strumenti multimediali e organizzando le esercitazioni attraverso attività individuali e di
gruppo (per gruppi omogenei ed eterogenei) guidate dall’insegnante che stimolino quanto
più possibile l’interesse degli allievi.
3. VERIFICHE E CRITERI DI VALUTAZIONE
Verifiche: numero e tipologie
Alla definizione del voto di Informatica, sia per le classi prime che per le seconde, concorreranno:
• PRIMO PERIODO: almeno due prove, una terza prova di recupero verrà sottoposta a quegli
studenti che avranno conseguito una valutazione insufficiente nelle prime due.
• SECONDO PERIODO: almeno tre prove, una quarta prova di recupero verrà sottoposta a
quegli studenti che avranno conseguito una valutazione insufficiente nelle prime tre.
Le TIPOLOGIE delle verifiche somministrate possono essere:
1. Scritta: per la risoluzione di problemi specifici.
2. Orale.
3. Scritta (valida come interrogazione orale).
4. Pratica: per le competenze relative a contenuti e abilità pratiche di laboratorio.
5. Prova di recupero (esercizio scritto o breve prova pratica o orale o tipologia mista a
seconda dei moduli trattati nel periodo considerato).
Criteri di valutazione
Riguardo agli obiettivi cognitivi specifici valuteranno:
- Il grado di apprendimento dei contenuti;
- La capacità di applicazione;
- La capacità di collegare, sistemare e rielaborare i concetti appresi;
- Le abilità intuitive e creative;
- Le capacità espressive e l'uso di un corretto linguaggio specifico.
Il conseguimento degli obiettivi formativi verrà stabilito:
- Dall'osservazione sistematica delle modalità di partecipazione alle lezioni in classe, in laboratorio
durante le esercitazioni guidate e/o di gruppo;
- Dal controllo periodico dei compiti svolti a casa;
- Dalla puntualità nelle consegne;
- Osservando se solitamente è provvisto o meno del materiale necessario per seguire la lezione.
4. ATTIVITA' DI RECUPERO
Per sostenere i ragazzi in difficoltà verranno attuati interventi di recupero in itinere (ogniqualvolta
se ne presenti la necessità: sia dopo l'esecuzione di verifiche formative e/o sommative, sia durante il
normale svolgimento delle lezioni in classe e in laboratorio) che si possono proporre secondo le
seguenti strategie:
- Riesporre, in forma diversa da quella presentata in precedenza, concetti e/o argomenti;
- Utilizzare elementi iconici (schemi, tabelle e grafici);
- Proporre schede o esercitazioni tipo da risolvere inizialmente con la guida dell'insegnante e poi in
modo sempre più autonomo;
- Assegnare esercizi che stimolino l'interesse, ulteriori esercizi sugli argomenti non compresi.
5. ATTIVITA' INTEGRATIVE
• Gara Olimpiadi dell'Informatica, rivolta agli studenti che frequentano le classi dalla prima
alla quarta.
• Gara Kangourou dell'Informatica, rivolta agli studenti di tutte le classi.
6. VERIFICHE PARALLELE
Verrà svolta una verifica parallela a metà del secondo periodo.
7. CONTENUTI DISCIPLINARI
CLASSI PRIME
1° U.D.A: Introduzione all’Informatica. La rappresentazione delle informazioni (12 ore)
Finalità:
Fornire agli studenti i concetti basilari per affrontare lo studio dell’informatica, quali la
rappresentazione dell’informazione all’interno del sistema di elaborazione.
Competenze:
• capire i concetti basilari dell’informatica;
• conoscere le tecniche per la rappresentazione dell’informazione di tipo numerico, testuale e
multimediale;
• utilizzare il sistema di numerazione a notazione posizionale binario ed esadecimale;
• utilizzare una terminologia appropriata.
Contenuti:
• definizione di Informatica, dato, informazione, elaborazione, algoritmo, programma, input,
output, software, hardware;
• segnali analogici e segnali digitali;
• la codifica binaria: ASCII e UNICODE. La codifica esadecimale;
• l’algebra di Boole e i circuiti logici elementari: AND, OR, NOT, XOR.
• la rappresentazione delle informazioni multimediali: le immagini digitali, i suoni digitali, i
video digitali.
2° U.D.A: Elaborazione digitale di un documento: Word (6 ore)
Finalità:
Fornire allo studente uno strumento idoneo alla elaborazione di un documento digitale per la
produzione di relazioni, documenti delle varie discipline.
Competenze:
• utilizzare con proprietà le principali procedure del programma di videoscrittura Word;
• produrre e presentare in modo ordinato un documento, una relazione, rispettando le
principali regole formali dei testi (impaginazione, interlinea, …);
• inserire oggetti di tipo diverso in un documento.
Contenuti:
• il word processor Microsoft-Word;
• le principali funzionalità;
• ricerca di informazioni su Internet per approfondimenti.
3° U.D.A: Il sistema di elaborazione (6 ore)
Finalità:
Fornire agli studenti una descrizione, il più possibile completa, di quelle che sono le componenti
hardware del sistema di elaborazione, delle loro caratteristiche e principi di funzionamento.
Competenze:
• conoscere la struttura logico-funzionale di un sistema di elaborazione;
• comprendere le peculiarità dei vari componenti del computer;
• conoscere ed utilizzare correttamente i termini tecnici relativi ai componenti architetturali;
• saper distinguere le principali periferiche e le loro funzioni.
Contenuti:
Le componenti fondamentali di un sistema di elaborazione:
• la scheda madre;
• CPU;
• la memoria centrale (RAM), ROM e CACHE;
• le periferiche di input e output;
• la memoria di massa.
4° U.D.A: Il foglio di calcolo Excel (8 ore)
Finalità:
Abituare lo studente a organizzare i dati in un foglio elettronico sfruttandone le potenzialità; fornire
allo studente uno strumento che possa essere di aiuto nello studio delle materie scientifiche (in
particolare della matematica e della fisica).
Competenze:
• utilizzare le funzioni di base di un foglio di calcolo;
• impostare formule e distinguere indirizzamenti relativi e assoluti;
• costruire grafici, leggere grafici e ricavare informazioni sui dati.
Contenuti:
• il foglio elettronico Microsoft-Excel;
• le principali funzionalità.
5° U.D.A: Il sistema operativo: funzionalità di base e le caratteristiche dei sistemi operativi
più comuni (8 ore)
Finalità:
Fornire agli studenti il concetto di sistema operativo, le sue funzionalità di base e le
caratteristiche dei sistemi operativi più comuni.
Competenze:
• conoscere le principali funzioni di un sistema operativo e la sua struttura a “strati”;
• conoscere l’evoluzione dei sistemi operativi (dall’interfaccia a linea di comando
ai sistemi operativi con interfaccia grafica);
• linguaggio macchina ( linguaggi interpretati e linguaggi compilati).
Contenuti:
• il software e le categorie del software;
• software di base o di sistema: il sistema operativo come gestore di risorse;
• le principali funzionalità del sistema operativo Windows;
• il File System.
6° U.D.A: Introduzione alla programmazione: gli algoritmi (24 ore)
Finalità:
Abituare gli alunni ad analizzare e a formalizzare i problemi tramite la costruzione di modelli, a
ricercare algoritmi risolutivi e a descriverli tramite pseudolinguaggio e strumenti
specifici come i flow-chart.
Competenze:
• conoscere le fasi della programmazione;
• riconoscere le specifiche di semplici problemi;
• individuare variabili, costanti, tipi di dato, espressioni e istruzioni di semplici
algoritmi;
• rappresentare un algoritmo risolutivo utilizzando uno pseudolinguaggio e
diagrammi di flusso, applicando i costrutti della programmazione strutturata.
Contenuti:
• definizione di algoritmo;
• la classificazione dei principali tipi di dati elementari;
• le operazioni sui dati e l’istruzione di assegnazione;
• le strutture di controllo: sequenza, selezione e iterazione;
• rappresentazione dell’algoritmo tramite diagrammi di flusso e/o pseudolinguaggio.
PROGRAMMAZIONE CLASSI SECONDE
1° U.D.A: Dal problema al programma. Le strutture di controllo (14 ore)
Finalità:
Analizzare e formalizzare i problemi tramite la costruzione di modelli, ricercare algoritmi risolutivi,
descriverli tramite diagrammi di flusso e pseudocodifica e verificarne la correttezza con la tabella di
traccia.
Competenze:
• Conoscere le fasi della programmazione
• Riconoscere le specifiche di semplici problemi, i dati di input e i dati di output
• Individuare variabili, costanti, tipi di dato, espressioni e istruzioni di semplici algoritmi
• Rappresentare un algoritmo risolutivo utilizzando uno pseudolinguaggio e i diagrammi di
flusso applicando i costrutti della programmazione strutturata
• Verificare la correttezza tramite la tabella di traccia di un algoritmo già sviluppato.
Contenuti:
• Definizione di algoritmo
• Le operazioni sui dati e l'istruzione di assegnazione
• Le strutture di controllo: la sequenza, la selezione e l'iterazione
• Rappresentazione degli algoritmi tramite diagrammi di flusso o pseudocodifica.
2° U.D.A: Introduzione all'ambiente di programmazione C++ (5 ore)
Finalità:
Installare e saper utilizzare le funzioni fondamentali dell'ambiente di sviluppo Dev C++. Editare,
commentare, correggere, compilare ed eseguire semplici programmi che richiedono interazione con
l'utente.
Competenze:
• conoscere la struttura di un programma C
• comprendere il concetto di variabile
• conoscere le istruzioni di comunicazione con l'utente
• sapere come formattare l'output sullo schermo
• comprendere l'importanza del commento del codice
Contenuti:
• installare e configurare l'ambiente di sviluppo Dev C++
• editare, testare e collaudare un programma in C++
• utilizzo delle variabili intere e reali
• input e output dei dati
• istruzioni in sequenza
• il commento al codice
3° U.D.A: Programmazione C++ (20 ore)
Finalità:
Usare correttamente gli strumenti fondamentali di un ambiente di programmazione. Far acquisire
una precisa metodologia di lavoro finalizzata alla precisione e al rigore.
Competenze:
• Usare correttamente gli strumenti fondamentali di un ambiente di programmazione
• Costruire un programma funzionante nello specifico linguaggio di programmazione
rispettandone la relativa sintassi e utilizzando le principali strutture di controllo
• Scrivere, compilare, correggere ed eseguire programmi complessi.
Contenuti:
• codificare la selezione semplice e doppia
• utilizzare le variabili di tipo bool e gli operatori logici
• effettuare l'annidamento delle istruzioni
• combinare più selezioni con condizioni logiche composte
• scrivere codice complesso con blocchi di istruzioni annidate
• Codificare programmi con il ciclo while
• Codificare programmi con il ciclo do ... while
• Codificare programmi con il ciclo for
• Utilizzare la trace table per individuare errori nel codice
4° U.D.A: Le funzioni (10 ore)
Finalità:
Saper utilizzare funzione e procedure in uno specifico linguaggio di programmazione.
Riconoscere l'utilità della scomposizione dei problemi in sottoproblemi più semplici con l'utilizzo di
funzioni e procedure. Progettare algoritmi e codificare in linguaggio di programmazione di piccole
applicazioni scomposte in funzioni e procedure.
Competenze:
• Saper suddividere i problemi in sottoproblemi con l'uso di funzioni e procedure
• Saper utilizzare le basi dell'uso dei parametri passati per riferimento o per valore
Contenuti:
• Funzioni e procedure
• Passaggio di parametri per valore o per indirizzo
5° U.D.A: I vettori e le matrici (10 ore)
Finalità:
Saper utilizzare strutture di dati complesse in uno specifico linguaggio di programmazione.
Competenze:
• Usare nei contesti che lo richiedono strutture dati appropriate
• Creare e gestire strutture dati lineari o matrici per la risoluzione di problemi specifici
Contenuti:
• I vettori a una dimensione
• Algoritmi fondamentali per i vettori
• I vettori a due dimensioni
6° U.D.A: Fondamenti sulle reti. Internet. Web. (6 ore)
Finalità:
Fornire agli studenti il concetto di rete di elaboratori, di condivisione delle risorse e di
problematiche relative alla comunicazione tra sistemi di comunicazione.
Competenze:
• Conoscere la struttura della rete Internet
• Classificare una rete in base alla sua estensione e alla sua tipologia
• Sfruttare i principali servizi offerti dalla rete Internet in maniera produttiva e consapevole
Contenuti:
• Dalla rete di terminali alla rete di elaboratori
• Panoramica su Internet: modello client-server, i protocolli, URL, indirizzi numerici e
indirizzi mnemonici, i DNS, i domini
• Connessione a Internet tramite rete commutata, ISDN, ADSL
• I principali servizi di Internet: il WWW (il linguaggio HTML), i browser e i motori di
ricerca
• La posta elettronica e il trasferimento dei file.
PROGRAMMAZIONE CLASSI TERZE
1° U.D.A: Strutture dati e algoritmi di (18 ore)
Finalità:
Fornire agli studenti i concetti per consentire lo sviluppo di applicazioni che fanno uso di strutture
dati complesse (matrici, stringhe) e gli strumenti per le successive elaborazioni con accenni alla
complessità degli algoritmi usati.
Competenze:
• Organizzare dati nei vettori/matrici
• Applicare gli algoritmi di ordinamento.
• Applicare gli algoritmi di ricerca.
Contenuti:
• Conoscere la differenza tra variabili semplici e variabili strutturate
• Rappresentazione e gestione dati con vettori paralleli/matrici
• Conoscere gli algoritmi fondamentali delle strutture dati.
2° U.D.A: il linguaggio HTML (8 ore)
Finalità:
Fornire allo studente le conoscenze per la creazione di pagine statiche mediante un linguaggio di
markup
Competenze:
• utilizzare un editor per la creazione di pagine web;
• produrre e presentare in modo ordinato un documento web, rispettando le principali regole
formali che consentono di garantire una ottimale usabilità di un sito;
• competenze di progettazione di pagine web.
Contenuti:
• nascita del www
• struttura di un ipertesto
• principali tag HTML
3° U.D.A: Concetti di base sulla OOP (12 ore)
Finalità:
Fornire agli studenti le conoscenze per lo sviluppo di applicazioni secondo il paradigma ad oggetti.
Competenze:
• conoscere gli ambiti di applicazione di un oggetto;
• conoscere ed utilizzare correttamente i termini tecnici relativi alla OOP;
• saper distinguere tra classe e oggetto.
Contenuti:
Le componenti fondamentali di un sistema di elaborazione:
• Le classi: modelli di entità
• gli oggetti: istanze di classe
• incapsulamento e di information hiding
• OOP in un linguaggio di programmazione corrente
4° U.D.A: Struttura delle classi (16 ore)
Finalità:
Abituare lo studente a organizzare i dati in un foglio elettronico sfruttandone le potenzialità; fornire
allo studente uno strumento che possa essere di aiuto nello studio delle materie scientifiche (in
particolare della matematica e della fisica).
Competenze:
• Sapere costruire una classe
• comprendere le peculiarità dei vari modificatori di accesso
• costruire funzioni o classi friend per superare il data hiding laddove necessario.
Contenuti:
• membri di una classe
• attributi di una classe
• metodi di una classe
• costruttori/distruttori di una classe
• metodi di default
• Accessibilità e visibilità di un membro (public, private, protected)
• membri friend
5° U.D.A: Nozioni avanzate della programmazione ad oggetti (12 ore)
Finalità:
Fornire agli studenti gli strumenti per un uso avanzato della programmazione ad oggetti.
Competenze:
• sapere definire lo stesso metodo con diverse signature
• saper derivare una nuova classe da una classe esistente
• sapere ridefinire i metodi ereditati da una superclasse
• sapere utilizzare istanze di una sottoclasse al posto di istanze della superclasse.
Contenuti:
• Sovrapposizione di metodi (overloading)
• Ereditarietà
• Ridefinizione di metodi (overriding)
• Polimorfismo