PROGETTO DI ORIENTAMENTO
INFORMATICA, SCIENZA E TECNICA
www.dais.unive.it/~orienta
Università Ca’ Foscari Venezia
Dipartimento di Scienze Ambientali,
Informatica e Statistica
http://www.unive.it/cdl/ct3
http://www.facebook.com/informaticafoscari
Contatti
Per maggiori informazioni sul progetto, si prega di contattare:
dott. Andrea Marin
Delegato all'Orientamento in ingresso del Corso di Laurea in
Informatica
DAIS - Università Ca' Foscari di Venezia
tel. 041.2348476
email: [email protected]
prof. Salvatore Orlando
Coordinatore del Corso di Laurea in Informatica
DAIS - Università Ca' Foscari di Venezia
tel. 041.2348428
Cell. 349.8625043
email: [email protected]
Indice
1.
2.
3.
4.
Introduzione
Presentazione del proponente
Destinatari del progetto
Obiettivi formativi
Orientamento in ingresso B5_SUA-CdS 2014
1
5.
6.
7.
8.
Articolazione della proposta
Calendario dei laboratori
Materiali aggiuntivi di presentazione del CdL in Informatica e di Ca' Foscari
Contatti
Introduzione
L'informatica è una disciplina "giovane", il cui sviluppo ha contribuito in modo determinante alle rivoluzioni tecnologiche che hanno caratterizzato gli
ultimi decenni. Se da un lato tutti siamo pronti a riconoscere a questa disciplina un ruolo di primo piano nello sviluppo economico e sociale, dall'altro
lato riscontriamo ancora oggi una frequente confusione tra l'informatica come scienza a sé, l'evoluzione tecnologica che è avvenuta in conseguenza
del suo sviluppo, e l'uso dei dispositivi informatici come puri strumenti per svolgere i più svariati compiti, come l'accesso ad Internet, l'edizione di
testi, l'elaborazione di fogli elettronici, ecc. Tale concezione si ritrova spesso anche fra gli studenti delle scuole secondarie, e come tale può essere
causa di una scelta non sufficientemente ponderata del percorso di studio universitario. Il presente progetto ha lo scopo di colmare questa deficit
informativo, mediante percorsi che permettano agli allievi delle classi quarte e quinte di acquisire nuovi contenuti e apprezzare l'informatica come
disciplina scientifica oltreché tecnologica.
Presentazione del proponente
Le attività sono proposte dal Università Ca' Foscari di Venezia. L'università veneziana offre sin dal 1991, primo ateneo veneto, la laurea in Scienze
dell'Informazione, oggi Laurea in Informatica, e si caratterizza per una proposta didattica che mira a combinare elementi applicativi a solide basi
teoriche. La laurea dà accesso all'esame di stato per l'abilitazione all'esercizio della professione di Ingegnere dell'Informazione. Sono attivi presso il
Dipartimento diversi gruppi di ricerca, le cui attività interessano vari ambiti teorici ed applicativi, tra i quali: sicurezza informatica, visione artificiale,
data mining, sistemi multimediali, bioinformatica, informatica teorica, prestazioni dei sistemi.
Destinatari del progetto
Il progetto formativo è rivolto alle classi quarte e quinte dei licei classici e scientifici e degli istituti tecnici. Le attività proposte sono di vario genere e
non richiedono necessariamente conoscenze informatiche specifiche. L'attività potrà anche essere svolta in assenza di docenti accompagnatori, sulla
base di accordi con le varie scuole. Verrà rilasciato allo studente un certificato di frequenza con i contenuti del corso seguito, ed il relativo impegno
orario.
Obiettivi formativi
Il progetto si prefigge i seguenti obiettivi formativi:
•
•
Far apprezzare le basi matematiche e logiche dell'informatica, esemplificando rispetto a contesti applicativi specifici, come ad esempio gli
algoritmi crittografici per la sicurezza informatica e quelli per la grafica al calcolatore.
Valorizzare l'informatica come scienza applicata mostrandone aspetti spesso non sufficientemente conosciuti dagli studenti. In particolare si
vuole evidenziare come l'informatica possa contribuire all'avanzamento di altre discipline scientifiche (ad esempio la fisica o la biologia) o
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•
viceversa possa servirsi delle conoscenze di altri settori disciplinari per implementare nuovi dispositivi che possono avere una importante
applicazione pratica.
Consentire agli studenti di affrontare problemi di carattere informatico in modo creativo e partecipativo, anche con attività di laboratorio
all'interno di gruppi di lavoro.
Articolazione della proposta
Il Dipartimento propone una offerta articolata in mini corsi tematici da svolgersi presso la sede in via Torino, 155 - Venezia Mestre.
Dopo una breve introduzione teorica ad un tema, i docenti illustrano problemi specifici che i partecipanti sono chiamati a risolvere con strumenti
informatici. Le proposte riguardano i seguenti temi:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Crittografia
Sicurezza dei Sistemi Informatici
Visione Artificiale
Introduzione alla Simulazione di Sistemi Dinamici
Motori di Ricerca Web
Laboratorio di statistica
Le proposte potrebbero essere ulteriormente calibrate sulle effettive competenze possedute dai partecipanti.
Il periodo di svolgimento va da Dicembre a Maggio, presso la sede di via Torino, 155 - Venezia Mestre
Le scolaresche e gli studenti interessati sono stati invitati ad un incontro di presentazione del progetto che si è tenuto Martedì 10 Dicembre
2013, alle ore 14:45, nella sede di via Torino, 155 - Venezia Mestre .
Gli studenti devono registrare il loro interesse per i vari laboratori utilizzando il form seguente: REGISTRAZIONE
(https://docs.google.com/a/unive.it/forms/d/1WTOpiFNw_qZ4p14MeVgPp9Nth4Yj1Wp8hFeXEcUvN9M/viewform)
Convenzione con Istituti superiori
Nell’ambito dei progetti di orientamento, l’Ateneo ha attivato una convenzione che prevede agli studenti che avranno frequentato almeno tre dei
moduli offerti e sostenuto le relative prove saranno il riconoscimento di 3 crediti formativi universitari (i crediti verranno caricati nella carriera come
attività di tirocinio).
Le scuole interessate ad attivare la convenzione possono contattare i docenti referenti.
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Attività rivolte alle classi quarte e quinte
N. modulo
1
2
3
4
5
6
7
Modulo
Visione artificiale
Sicurezza dei Sistemi informatici
Crittografia
Motori di ricerca web
Simulazione dei Sistemi dinamici
Laboratorio di Statistica (opzione 1/opzione 2)
Laboratorio di programmazione avanzata (corso di training avanzato per le Olimpiadi di Informatica)
Durata (ore)
5
5
5
5
5
5
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Le date di svolgimento delle attività vengono concordate ciclicamente con i docenti referenti e saranno pubblicate sul sito web
http://www.dsi.unive.it/~orienta/
Attività nel dettaglio:
Visione artificiale (Interazione uomo-macchina basata su riconoscimento visivo)
Obiettivi
Conoscenze
• Trasformata di Hough generale ed applicata a elementi circolari;
• Allineamento di segnali tramite correlazione nel dominio del tempo.
Competenze
• Elementi di realtà virtuale ed aumentata;
• Elementi generali di Computer Vision;
• Elementi di Artificial Intelligence e Machine Learning;
• Analisi di immagini per individuare semplici pattern (linee e cerchi).
Descrizione
La prima parte dell'attività prevede una breve introduzione alla elaborazione delle immagini e, in particolare, alla loro modellazione con
matrici. In seguito verrà introdotto il concetto di trasformata di Hough, esemplificando la sua applicazione a rette e cerchi. Quest'ultima
nozione sarà utilizzata per scrivere (in Matlab) un algoritmo in grado di individuare e seguire un cerchio disegnato su un foglio di carta ed
inquadrato da una webcam. Nella parte finale dell'attività si introdurrà il concetto di correlazione e si procederà ad assegnare un
orientamento all'oggetto rilevato. Le due informazioni ottenute (posizione ed orientamento) saranno utilizzate come dispositivo di input per
un pre- esistente videogame di guida. Lo scopo dell'attività è quindi coinvolgere lo studente nei temi classici della Computer Vision,
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guidandolo nella realizzazione pratica di un sistema realistico e coinvolgente. Particolare attenzione verrà posta nella realizzazione di un
framework di base che permetta allo studente di ottenere l'obiettivo senza doversi preoccupare di dettagli non importanti dal punto di vista
didattico. L'utilizzo, seppur leggero, di Matlab permetterà di vivere con profitto l'esperienza anche a studenti con nessuna nozione di
programmazione.
Sicurezza dei sistemi informatici
Obiettivi
Conoscenze:
• Sicurezza dei siti Web e delle reti di calcolatori
• Autenticazione su Web
• Intercettazione di dati in transito su una rete
• Cenni di crittografia e steganografia
Competenze:
• Analizzare il sorgente di una pagina web
• Individuare semplici vulnerabilità dei siti web
• Analizzare pacchetti in transito sulle reti di calcolatori
Descrizione
Nella prima lezione si dovranno individuare vulnerabilità di difficoltà crescente su una serie di siti web protetti da password. Una volta
trovata la vulnerabilità sarà possibile passare al livello successivo. Le sfide prevedono l'analisi del codice sorgente Javascript e illustrano
diversi (gravi) errori da evitare quando si progetta una pagina web con requisiti di autenticazione.
Nella seconda lezione si affronterà il problema della sicurezza dei pacchetti in transito su una rete. Si vedranno semplici tecniche per
nascondere un segreto in un messaggio (steganografia) e per 'sniffare' dati sensibili allo scopo di impersonare un utente. Si illustrerà come
la cifratura tramite TLS sia un elemento fondamentale per la protezione dei siti web. Anche questa lezione sarà organizzata in una serie di
sfide di difficoltà crescente.
Crittografia
Obiettivi
Conoscenze:
• Problematiche e motivazioni alla base della crittografia
• Cifrari classici: Cesare, cifrari a sostituzione, Vigenère
• Cenni sulle funzioni hash
Competenze:
• Leggere un algoritmo, comprenderlo e simularne l'esecuzione
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• Elementi di crittografia
• Elementi di complessità computazionale e sicurezza dei cifrari
Descrizione
Illustreremo i concetti che stanno alla base della crittografia tramite alcune stimolanti sfide in cui si dovranno decifrare messaggi segreti e
carpire chiavi nascoste. Vedremo che un cifrario altro non è che una sequenza di passi, o algoritmo, per codificare e nascondere
l'informazione. Superando livelli di difficoltà crescente, si comprenderanno diverse vulnerabilità tipiche dei sistemi di cifratura,
identificando gli elementi che stanno alla base dei cifrari moderni. Si evincerà che la sicurezza non è un concetto assoluto: avendo a
disposizione abbastanza tempo ogni cifrario può essere rotto, ma se questo richiede migliaia di anni ci si può accontentare … !
Motori di Ricerca Web
Obiettivi
Conoscenze:
• Descrizione delle principali funzionalità dei motori di ricerca
• Approfondimenti su alcuni algoritmi informatici alla base del funzionamento dei motori di ricerca
Competenze:
• Elementi di Information Retrieval
• Elementi di Web Mining
• Rudimenti programmazione strutturata
Descrizione
Nella prima parte del corso saranno introdotti i motori ricerca, mettendo in luce le funzionalità principali, le sfide da superare per realizzarli,
le funzionalità aggiuntive offerte dai motori di ricerca, come le query trend o le pubblicità focalizzate. Verranno inoltre discusse le relazioni
con due argomenti importanti dell’informatica moderna che si occupa dei sistemi informativi, l’Information retrieval e il Web Mining.
La seconda parte del corso si occuperà di discutere in dettaglio le funzionalità e gli algoritmi utilizzati per rispondere ad una query. Per
questa seconda attività gli studenti saranno istruiti all’uso di uno strumento informatico, appositamente costruito per dimostrare un
sottoinsieme delle principali funzionalità di un motore di ricerca. Lo strumento, parzialmente programmabile, permetterà agli studenti di
realizzare una parte dell’algoritmo di ricerca, il cui scopo è l’individuazione dei documenti rilevanti rispetto a una query.
L’esercitazione in laboratorio è pensata per coinvolgere gli studenti, mentre lo strumento didattico permetterà agli studenti di concentrarsi
sulla soluzione dei problemi proposti, senza doversi occupare dei dettagli non rilevanti ai fini didattici. Per questo motivo l’esercitazione potrà
essere seguita con profitto anche da studenti senza competenze di programmazione.
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Simulazione dei sistemi dinamici
Obiettivi
Conoscenze:
• Conoscenze generali sulla simulazione stocastica: utilità, principali
problematiche, connessioni con l'Informatica.
• Panoramica su un linguaggio per simulazioni multi agente.
Competenze:
• Essere in grado di dare un'interpretazione -seppur superficiale all'esito di una simulazione
Descrizione
Nel corso dell'attività si introdurranno i concetti fondamentali di simulazione stocastica e si prenderanno in esame i vantaggi e le
problematiche dell'uso del calcolatore in questo ambito. Come esperienza di laboratorio, gli studenti simuleranno un sistema composto di
varie componenti che interagiscono. In accordo con l'insegnante accompagnatore, si potranno analizzare sistemi in cui sono presenti
semplici catene alimentari per evidenziare l'importanza dell'equilibrio naturale oppure sistemi fisici in cui si potrà dare una verifica intuitiva
alla teoria cinetica dei gas.
Laboratorio di statistica (opzione 1) – La funzione shuffle dei lettori MP3
Obiettivi
Conoscenze:
• Raccolta e trascrizione dati sperimentali
• Calcolo combinatorio
• La distribuzione ipergeometrica
Competenze:
• Simulazione di dati sperimentali usando un calcolatore
• Rappresentazioni grafiche
• Confronto tra frequenze: il test di verifica di ipotesi
Descrizione
I ragazzi provano la funzione shuffle sul proprio lettore mp3 e trascrivono i risultati. Si simula lo stesso esperimento usando il computer. I
dati simulati si raccolgono in tabelle e si rappresentano graficamente. Il problema viene formalizzato tramite il calcolo combinatorio e la
distribuzione ipergeometrica. Le frequenze osservate vengono confrontate con quelle attese nel caso di una scelta casuale, tramite
un'opportuna misura di "distanza": i dati raccolti sono vicini alla situazione di scelta casuale?
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Laboratorio di statistica (opzione 2) – Il disastro del Challenger
Obiettivi
Conoscenze:
• Rappresentazione grafica della relazione fra due variabili
• Il modello di regressione logistica
• Utilizzo del modello stimato per le previsioni
Competenze:
• Riconoscimento e modellazione della relazione fra variabili
• Adattamento di un modello teorico ai dati osservati
• Inferenza: dal particolare al generale
Descrizione
I ragazzi imparano a rappresentare graficamente i dati relativi a vari lanci dello shuttle, per evidenziare in particolare la relazione fra due
variabili: la temperatura esterna e la probabilità di un guasto. Si procede poi al processo di astrazione, utilizzando un opportuno modello
statistico che spieghi la relazione fra le due variabili. I parametri del modello vengono stimati a partire dai dati disponibili. Infine il modello
stimato viene utilizzato per prevedere il rischio di un lancio corrispondente ad una certa temperatura esterna. Si poteva prevedere
l'esplosione e perciò evitare la tragedia del 1986?
Laboratorio di programmazione avanzata
Obiettivi
Conoscenze:
• Conoscere i principi fondamentali della programmazione dinamica
• Conoscenza di strutture dati avanzati (grafi, alberi)
Competenze:
Lo studente imparerà come ragionare e sviluppare un algoritmo per la soluzione di problemi assegnati alle Olimpiadi dell’Informatica
Descrizione
Il laboratorio prenderà spunto dalle passate edizioni delle Olimpiadi di Informatica per studiare problemi di programmazione avanzata.
Verranno analizzati i pattern ricorrenti (esempio: min-max, percorsi minimi, ottimizzazione) e proposte soluzioni efficienti.
Orientamento in ingresso B5_SUA-CdS 2014
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