Estratégias de resolução de problemas. Práticas de ensino de algoritmos (Hazzan, Cap. 5) Péricles Miranda

Transcrição

1 Estratégias de resolução de problemas Práticas de ensino de algoritmos (Hazzan, Cap. 5) Péricles Miranda

2 Resolução de Problemas (PS) PS é uma das atividades centrais realizadas por computeiros. No processo de resolução de problemas, estudantes tem dificuldades em: Análise do problema Construção da solução

3 Resolução de Problemas (PS) O professor tem que estar ciente destas dificuldades e Apresentar estratégias para ajudar o estudante a ganhar experiência e desenvolver habilidades.

4 O que iremos estudar hoje? Estratégias de resolução de problemas

5 Introdução Programar é um processo de resolução de problema; Desenvolver habilidades em resolver problemas deve ser inicialmente abordado; Abstração Analogia Brainstorming Dividir para conquistar...

6 Introdução O que acontece hoje no ensino?

7 Introdução O que acontece hoje no ensino? Ensina-se linguagens de programação Aluno se vira para desenvolver as habilidade de PS.

8 Introdução Como podemos mudar isso?

9 Processo de PS O processo de PS básico é: Identificar os requisitos do sistema Criar um conjunto de passos que resolve o problema

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11 Processo de PS Os passos podem ser vistos como um PROCESSO DE DESCOBERTA. Muitos autores tratam o processo de PS como um PROCESSO CRIATIVO, como a ARTE.

12 Processo de PS Existem estágios no processo de PS que podem ajudar:

13 Processo de PS Existem estágios no processo de PS que podem ajudar: Análise do problema Entender e identificar os requisitos do problema

14 Processo de PS Existem estágios no processo de PS que podem ajudar: Análise do problema Considerar alternativas: Pense em diversas formas de resolver o problema

15 Processo de PS Existem estágios no processo de PS que podem ajudar: Análise do problema Considerar alternativas Escolha uma abordagem

16 Processo de PS Existem estágios no processo de PS que podem ajudar: Análise do problema Considerar alternativas Escolha uma abordagem Decomponha o problema em sub-tarefas

17 Processo de PS Existem estágios no processo de PS que podem ajudar: Análise do problema Considerar alternativas Escolha uma abordagem Decomponha o problema em sub-tarefas Desenvolvimento do algoritmo: desenvolva o algoritmo em estágios considerando as subtarefas

18 Processo de PS Existem estágios no processo de PS que podem ajudar: Análise do problema Considerar alternativas Escolha uma abordagem Decomponha o problema em sub-tarefas Desenvolvimento do algoritmo Verifique a corretude do algoritmo

19 Processo de PS Existem estágios no processo de PS que podem ajudar: Análise do problema Considerar alternativas Escolha uma abordagem Decomponha o problema em sub-tarefas Desenvolvimento do algoritmo Verifique a corretude do algoritmo Calcule a eficiência do algoritmo

20 Processo de PS Existem estágios no processo de PS que podem ajudar: Análise do problema Considerar alternativas Escolha uma abordagem Decomponha o problema em sub-tarefas Desenvolvimento do algoritmo Verifique a corretude do algoritmo Calcule a eficiência do algoritmo Reflita: reflita e analise o processo e verifique se algo pode ser melhorado

21 Processo de PS Existem estágios no processo de PS que podem ajudar: Análise do problema Considerar alternativas Escolha uma abordagem Decomponha o problema em sub-tarefas Desenvolvimento do algoritmo Verifique a corretude do algoritmo Calcule a eficiência do algoritmo Reflita

22 Processo de PS

23 Entendendo o Problema Primeiro estágio do processo de PS; Objetivo: identificar as características/requisitos do problema Entradas Saídas

24 Exercício 1: Identificação de entradas e saídas Problema: Crie um sistema que simula um caixa eletrônico com as operações depositar, sacar e transferir. Tarefa: Identificar a(s) entrada(s) e saída(s) para a resolução do problema.

25 Processo de PS

26 Design da solução Estudantes possuem maior dificuldade nesta etapa; Existem 3 passos que devem ser seguidos Definição de variáveis Desenvolvimento progressivo Uso de padrões de algoritmos

27 Design da Solução Definição das variáveis A identificação das entradas e saídas do problema clarificam o problema; A partir deste artefato, pode-se extrair as variáveis

28 Exercício 2: Definição das variáveis Problema: Crie um sistema que simula um caixa eletrônico com as operações creditar, debitar e transferir. Tarefa: Definir as variáveis necessárias para a resolução do problema.

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30 Design da Solução Desenvolvimento Progressivo É uma metodologia top-down que parte de um problema geral para problemas específicos; A ideia principal é dividir o problema em subproblemas

31 Design da Solução Desenvolvimento Progressivo

32 Design da Solução Desenvolvimento Progressivo Vantagens Cada sub-problema possui uma solução mais fácil de implementar e de checar; A modularização melhora a legibilidade da solução; As soluções dos sub-problemas podem ser reutilizadas na solução completa do problema.

33 O mais legal é que essa metodologia pode ser aplicada a qualquer processo de desenvolvimento de software!

34 A importância do Desenvolvimento progressivo aumenta a medida que a complexidade do problema também aumenta!

35 Exercício 3: Quebra em sub-problemas Problema: Crie um sistema que simula um caixa eletrônico com as operações creditar, debitar e transferir. Tarefa: Quebrar problema em sub-problemas

36 Design da Solução Uso de padrões de algoritmos Diante de um problema não familiar, como estudantes irão pensar em soluções?

37 Design da Solução Uso de padrões de algoritmos Diante de um problema não familiar, como estudantes irão pensar em soluções? Identificar similaridades entre o problema e problemas já resolvidos; Transferir ideias destes problemas para problema novo; Observar a essência do problema e identificar soluções que podem ser reusadas;

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39 Exemplo Prático Problema: Criar um sistema que auxilie o usuário em sua locomoção de um lugar para outro.

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41 O que já existe que pode nos ajudar a resolver este problema?

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45 Design da Solução Uso de padrões de algoritmos É de fundamental importância a identificação de componentes que foram utilizadas em problemas similares; Os componentes (se necessário) devem ser adaptados e integrados ao problema atual; Em muitos casos, pode-se combinar diferentes componentes no desenvolvimento da solução

46 Exercício 4: Reuso de componentes Problema: Dobrar o salário dos funcionários da empresa na folha. Componentes MAP: Recebe como parâmetros uma lista de itens e a operação que deseja realizar sobre os itens, e retorna uma nova lista. FILTER: Recebe como parâmetros uma lista de itens e uma operação Booleana que irá operar sobre cada item; e retorna uma nova lista com os itens que satisfazem a operação.

47 Exercício 5: Reuso de componentes Problema: Selecionar os funcionários aniversariantes do mês.

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50 Verificação da solução Após o desenvolvimento da solução, sua corretude deve ser examinada. Como avaliar se a nossa solução está correta?

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52 Dicas Sempre execute mentalmente a sua solução como se fosse o compilador!

53 Exemplo prático Tem um erro neste algoritmo! Como descobrir? Vamos executar mentalmente!

54 Verificação da solução A grande vantagem da execução mental é que você é forçado a refletir sobre a sua solução. Além de identificar problemas, você passa a pensar em como aperfeiçoar sua solução!

55 Alguém já ouviu falar em Debugging?

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57 Reflexão Etapa em que o estudante deve repensar e analisar a sua solução como um todo. Exige tempo e prática! Impessoalidade é importante

58 Reflexão A reflexão deve acontecer em diversos momentos: Antes de começar a resolver o problema: refletir problemas similares já resolvidos e identificar componentes. Enquanto estiver resolvendo: inspecionar, controlar e supervisionar o que está sendo feito (pode ser feito mentalmente). Depois de resolver: identificar problemas e propor soluções.

59 Reflexão Oriente a sua reflexão com perguntas: Perguntas a se fazer antes: Como estimar a dificuldade do problema? Por que cheguei a esta conclusão? Estou com dificuldade em entender alguma parte do problema? Qual parte não está clara? Eu já resolvi problemas similares? Quais são? Quais as similaridades? Perguntas a se fazer depois A solução está completa? Por que eu escolhi esse caminho de resolução? O que poderia mudar? A resolução teve a dificuldade que eu esperava? Eu poderia resolver o problema diferentemente? Como?

60 Você deve estar se perguntando: Esse processo é muito longo, tenho que fazer muitas coisas! O que ganho com isso?

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