Dla nauczyciela

Autor: Bartosz Zadrożny

Przedmiot: Informatyka

Temat: Rozwiązywanie problemów informatycznych – strategia „dziel i zwyciężaj”

Grupa docelowa:

Szkoła ponadpodstawowa, liceum ogólnokształcące, technikum, zakres podstawowy i rozszerzony

Podstawa programowa:

Cele kształcenia – wymagania ogólne
I. Rozumienie, analizowanie i rozwiązywanie problemów na bazie logicznego i abstrakcyjnego myślenia, myślenia algorytmicznego i sposobów reprezentowania informacji.
II. Programowanie i rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem komputera oraz innych urządzeń cyfrowych: układanie i programowanie algorytmów, organizowanie, wyszukiwanie i udostępnianie informacji, posługiwanie się aplikacjami komputerowymi.
Treści nauczania – wymagania szczegółowe
I. Rozumienie, analizowanie i rozwiązywanie problemów.
Zakres podstawowy. Uczeń:
3) wyróżnia w problemie podproblemy i charakteryzuje: metodę połowienia, stosuje podejście zachłanne i rekurencję;
4) porównuje działanie różnych algorytmów dla wybranego problemu, analizuje algorytmy na podstawie ich gotowych implementacji;
I + II. Zakres rozszerzony. Uczeń spełnia wymagania określone dla zakresu podstawowego, a ponadto:
3) objaśnia, a także porównuje podstawowe metody i techniki algorytmiczne oraz struktury danych, wykorzystując przy tym przykłady problemów i algorytmów, w szczególności:
c) metodę dziel i zwyciężaj (jednoczesne znajdowanie minimum i maksimum, sortowanie przez scalanie i szybkie),

Kształtowane kompetencje kluczowe:

  • kompetencje cyfrowe;

  • kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się;

  • kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii.

Cele operacyjne (językiem ucznia):

  • Prześledzisz etapy realizacji strategii „dziel i zwyciężaj”.

  • Przeanalizujesz przykładowe algorytmy, w których zastosowano strategię „dziel i zwyciężaj”.

  • Wyjaśnisz, w jakich okolicznościach warto zastosować metodę „dziel i zwyciężaj”.

  • Przeanalizujesz złożoność czasową algorytmu opartego na strategii „dziel i zwyciężaj”.

  • Przeanalizujesz algorytm jednoczesnego wyszukiwania minimum i maksimum.

Strategie nauczania:

  • konstruktywizm;

  • konektywizm.

Metody i techniki nauczania:

  • dyskusja;

  • rozmowa nauczająca z wykorzystaniem multimedium i ćwiczeń interaktywnych;

  • ćwiczenia praktyczne.

Formy pracy:

  • praca indywidualna;

  • praca w parach;

  • praca w grupach;

  • praca całego zespołu klasowego.

Środki dydaktyczne:

  • komputery z głośnikami, słuchawkami i dostępem do internetu;

  • zasoby multimedialne zawarte w e‑materiale;

  • tablica interaktywna/tablica, pisak/kreda.

Przebieg lekcji

Przed lekcją:

  1. Przygotowanie do zajęć. Nauczyciel loguje się na platformie i udostępnia e‑materiał: „Rozwiązywanie problemów informatycznych – strategia dziel i zwyciężaj”. Uczniowie mają zapoznać się z treściami w sekcji „Przeczytaj”.

Faza wstępna:

  1. Nauczyciel wyświetla uczniom temat, wskazuje cele zajęć oraz ustala z uczestnikami zajęć kryteria sukcesu.

  2. Rozpoznanie wiedzy uczniów. Nauczyciel prosi wybranego ucznia lub uczniów o przedstawienie sytuacji problemowej związanej z tematem lekcji.

Faza realizacyjna:

  1. Praca z tekstem. Nauczyciel, sprawdzając przygotowanie uczniów do lekcji, prosi wybrane osoby o wyjaśnienie, z jakich etapów składa się strategia „dziel i zwyciężaj” oraz w jakich algorytmach jest ona używana. Następnie wspólnie z uczniami analizuje przedstawione w sekcji „Przeczytaj” zastosowania tej metody w wyszukiwaniu binarnym oraz w algorytmie sortowania przez scalanie. W kolejnym kroku uczniowie pracując w parach, implementują omówione algorytmy w wybranym przez siebie języku programowania. Nauczyciel sprawdza poprawność rozwiązań.

  2. Praca z multimedium. Nauczyciel wyświetla zawartość sekcji „Symulacja interaktywna”, czyta treść polecenia nr 1 „Przeanalizuj symulację interaktywną, która wizualizuje metodę „dziel i zwyciężaj” na przykładzie wyszukiwania binarnego” i omawia kolejne kroki rozwiązania. Uczniowie uruchamiają symulację i wykonują polecenie 2: „Wymyśl własne dane, które wprowadzisz do symulacji. Zastanów się, ile razy nastąpi podział tablicy dla twojego przykładu”.

  3. Ćwiczenie umiejętności. Uczniowie indywidualnie wykonują ćwiczenia 1‑4 z sekcji „Sprawdź się”. Nauczyciel sprawdza poprawność wykonanych zadań, omawiając je wraz z uczniami.

Faza podsumowująca:

  1. Nauczyciel wyświetla na tablicy temat lekcji i cele zawarte w sekcji „Wprowadzenie”. W kontekście ich realizacji podsumowuje przebieg zajęć, a także wskazuje mocne i słabe strony pracy uczniów.

  2. Na koniec zajęć nauczyciel prosi uczniów o rozwinięcie zdania: „Na dzisiejszych zajęciach nauczyłam/łem się jak…”.

Praca domowa:

  1. Uczniowie wykonują ćwiczenia 5‑8 z sekcji „Sprawdź się”.

  2. Uczniowie wykonują polecenie 3 oraz 4 z sekcji „Symulacja interaktywna”.

Wskazówki metodyczne:

  • Uczniowie mogą wykorzystać treści w sekcjach: „Przeczytaj”, „Symulacja interaktywna”, „Sprawdź się” jako materiał do lekcji powtórkowej.

Sprawdź się