Computação na Educação Básica

Computação na Educação Básica Comissão de Computação na Educação Básica da SBC Leila Ribeiro (UFRGS)

Comissão de Educação Básica da SBC André Raabe (UNIVALI), Ismar Frango Silveira (Mackenzie), Leila Ribeiro (UFRGS), Lisandro Granvile (UFRGS), Luciana Salgado (UFF), Marcia Kniphoff da Cruz (UNISC), Nara Bigolin (UFSM), Simone André da Costa Cavalheiro (UFPEL), Sonia Fortes (UPE)

Objetivos da Comissão EB-SBC - - - - Sugerir o posicionamento da SBC sobre o que deve ser ensinado nas escolas Definir habilidades relacionadas à Computação Definir como desenvolver essas habilidades na Educação Básica (o que se deve ensinar, quando) Sugerir como implementar essa transformação 3

Premissas da CEB-SBC Serão elaboradas diretrizes, e não propostas de currículos, ou seja, o foco é no o que e quando ensinar, mas não como ensinar. Será elaborada uma proposta com base no que é relevante ensinar sobre a área de Computação, independente dos recursos e forma de implantação. As diretrizes vão desde a Educação Infantil até o Ensino Médio. 4

O que é Computação????

Como solucionamos problemas???

Como solucionamos problemas??? Pensamento

Como solucionamos problemas??? Pensamento Plano = Modelo da solução

Como solucionamos problemas??? Pensamento Plano = Modelo da solução Execução

Pensamento Plano = Modelo da solução

Problema 1 João tem uma banana e duas maçãs. Quantas frutas ele tem? 9

Problema 1 João tem uma banana e duas maçãs. Quantas frutas ele tem? Abstrair 9

Problema 1 João tem uma banana e duas maçãs. Quantas frutas ele tem? Abstrair 2 1 9

Problema 1 João tem uma banana e duas maçãs. Quantas frutas ele tem? 2 Abstrair + 1 9

Problema 1 João tem uma banana e duas maçãs. Quantas frutas ele tem? 2 Abstrair + 1 Usar algortimo = 3 9

Problema 1 João tem uma banana e duas maçãs. Quantas frutas ele tem? 2 Abstrair + 1 Usar algortimo = 3 Interpretar João tem 3 frutas. 9

Considerações Que objetos usamos para descrever a realidade? Números, equações, 2 Abstrair + 1 Usar algortimo = 3 Interpretar Leila Ribeiro (UFRGS) 10

Considerações Que objetos usamos para descrever a realidade? Números, equações, Como/quando aprendemos a trabalhar com esses objetos? 2 Abstrair + 1 Usar algortimo = 3 Interpretar Leila Ribeiro (UFRGS) 10

Considerações Que objetos usamos para descrever a realidade? Números, equações, Como/quando aprendemos a trabalhar com esses objetos? 2 Abstrair + Desde a Educação Infantil, passando gradualmente por experiências concretas para representações abstratas e aprendizagem de algoritmos e como usá-los. Usar algortimo Interpretar 1 = 3 Leila Ribeiro (UFRGS) 10

Números e Aritmética Leila Ribeiro (UFRGS) 11

Problema 2 Dada uma lista de números, ordená-la em ordem crescente.? 4 1 8 3 1 3 4 8 Quais abstrações e técnicas ensinadas na escola nos ajudam a resolver este problema? 12

Problema 3 Dada uma pilha de provas de alunos, ordenála em ordem decrescente de nota. 13

Problema 4 Faça um jantar para 30 pessoas. 14

Problema 5 Dado o mapa abaixo, qual o caminho mais curto entre Denver e Toronto? 15

Problema 5 Dado o mapa abaixo, qual o caminho mais curto entre Denver e Toronto? somente nesta parte existem 1360 caminhos 15

Problema 6 Dados - um conjunto de professores, com as disciplinas que cada um pode ministrar; - um conjunto de turmas de cada disciplina a serem ministradas; - o conjunto de salas disponíveis; e - restrições de horários de professores, turmas e salas, elabore uma alocação de professores a turmas e turmas a salas. 16

E se os problemas fossem Descreva como encontrar o melhor caminho em um mapa. Descreva como ordenar uma pilha de provas em ordem decrescente de nota. Dadas duas estratégias para ordenar a pilha de provas, qual a mais eficiente? Seria produtivo contratar 10 cozinheiros? A estratégia para encontrar o melhor caminho encontra realmente o melhor? Justifique. O computador poderia ajudar a solucionar este problema? 17

E se os problemas fossem Descreva como encontrar o melhor caminho em um mapa. técnicas e linguagens para Descreva como ordenar construção uma pilha de algoritmos de provas em ordem decrescente de nota. Dadas duas estratégias para ordenar a pilha de provas, qual a mais eficiente? Seria produtivo contratar 10 cozinheiros? A estratégia para encontrar o melhor caminho encontra realmente o melhor? Justifique. O computador poderia ajudar a solucionar este problema? 17

E se os problemas fossem Descreva como encontrar o melhor caminho em um mapa. técnicas e linguagens para Descreva como ordenar construção uma pilha de algoritmos de provas em ordem decrescente de nota. Dadas duas estratégias para ordenar a pilha de provas, qual a mais eficiente? técnicas para análise de algoritmos Seria produtivo contratar 10 cozinheiros? A estratégia para encontrar o melhor caminho encontra realmente o melhor? Justifique. O computador poderia ajudar a solucionar este problema? 17

E se os problemas fossem Descreva como encontrar o melhor caminho em um mapa. técnicas e linguagens para Descreva como ordenar construção uma pilha de algoritmos de provas em ordem decrescente de nota. Dadas duas estratégias para ordenar a pilha de provas, qual a mais eficiente? técnicas para análise de algoritmos Seria produtivo contratar 10 cozinheiros? A estratégia para encontrar o melhor caminho encontra realmente o melhor? Justifique. técnicas para automação O computador poderia ajudar a solucionar este problema? 17

Dificuldade de Aprendizado Os problemas apresentados não são extremamente complexos, mas são problemas do cotidiano das pessoas Por que é difícil para a maioria das pessoas construir soluções para problemas deste tipo, e descrever estas soluções? Leila Ribeiro (UFRGS) 18

Dificuldade de Aprendizado Porque demoramos muito para ensinar as Os abstrações problemas para apresentados alunos, não e muitas são extremamente vezes se aprende apenas na prática complexos, mas são problemas do cotidiano das pessoas Por que é difícil para a maioria das pessoas construir soluções para problemas deste tipo, e descrever estas soluções? Leila Ribeiro (UFRGS) 18

Dificuldade de Aprendizado Porque demoramos muito para ensinar as Os abstrações problemas para apresentados alunos, não e muitas são extremamente vezes se aprende apenas na prática complexos, mas são problemas do cotidiano das pessoas Por que é difícil para a maioria das pessoas construir Se não entendermos muito soluções para problemas deste tipo, e descrever estas soluções? bem as abstrações necessárias para descrever dados e algoritmos, não conseguiremos descrever as soluções. Leila Ribeiro (UFRGS) 18

Questões Quais as abstrações necessárias para resolver estes problemas? Que técnicas podemos usar para construir as soluções? 19

Pensamento Computacional É uma habilidade desenvolvida na área de Computação relacionada a como resolvemos problemas (ou, como construímos planos) Provê as abstrações e técnicas necessárias para a construção e análise de planos (ou algoritmos) 20

Habilidades 21

Como solucionamos problemas??? Plano = Modelo da solução Execução

Solução de problemas usando máquinas 1. Pensamento: Construir modelo da solução (plano) 2. Execução: Fazer uma máquina executar este modelo 23

Solução de problemas usando máquinas 1. Pensamento: Construir modelo da solução (plano) 2. Execução: Fazer uma máquina executar este modelo A máquina precisa entender o plano!!! 23

Solução de problemas usando máquinas 1. Pensamento: Construir modelo da solução (plano) 2. Execução: Fazer uma máquina executar este modelo A máquina precisa entender o plano!!! Codificar dados Codificar algoritmo Executar 23

Solucionando problemas usando computadores... Codificar dados Codificar algoritmo Executar CHIP 01010101010000000 00001010111110011 01010100 01010011 01010010... Resultado: 01010001110100 24

Solucionando problemas usando computadores... Codificar dados Codificar algoritmo Executar CHIP 01010101010000000 00001010111110011 01010100 01010011 01010010... Resultado: 01010001110100 Mas note que a solução do problema (modelo) é idealmente independente de máquina ou tecnologia... 24

Solucionando problemas usando DNA... Codificar dados Codificar algoritmo Executar ATTACGATGC GCATATATCC ATTGCCCCCTATTACGTGACGTA CTTTATAGRCSCCCCCGCGCGCG CGATGCTGTGTGTGCCCATTATA Resultado: ATTGCTGTGCCCTA

Solucionando problemas Solucionando problemas usando pessoas... Codificar dados Codificar algoritmo Executar Por favor, faça um bolo de cenoura. Resultado: 26

Solucionando problemas usando pessoas... Codificar dados Codificar algoritmo Executar Por favor, faça um bolo de cenoura. Resultado:

Ou seja Nós precisamos entender a máquina para podermos nos comunicar com ela (fazendo com que ela faça o que a gente quer) 28

Mundo Digital O Homem construiu e aperfeiçoou máquinas digitais Para poder usar essa máquina em sua plenitude, precisamos entender o Mundo Digital 29

Codificação Por que é necessário codificar informações para guardá-las? Como as informações são codificadas? Que tipo de informações podem ser codificadas? 30

Processamento Como o computador digital processa informações? O que são realmente programas? Onde e como são guardadas as informações? 31

Distribuição Como nos comunicamos com os computadores? E como eles se comunicam entre si? Como as informações são transmitidas de um ponto a outro? O que é a internet? Como garantir a segurança dos dados? E das transmissões? O que é um vírus de computador? O que são clouds? 32

Cultura Digital O Mundo Digital traz alguns tópicos que devem ser analisados criticamente: privacidade inclusão digital globalização propriedade lixo digital (conteúdo) 33

O que é Computação???

Proposta Pensamento Computacional Ecossistema Digital Cultura Digital Educação Infantil (PC) Compreender uma situação problema criando e identificando sequências de passos de uma tarefa para sua solução; (PC) Representar os passos de uma tarefa através de uma notação pictórica, de forma organizada e relacional; (PC) Criar passos para solução de problemas relacionados ao movimento do corpo e suas trajetórias espaciais e temporais; (ED) Diferenciar objetos eletrônicos dos objetos não eletrônicos, descrevendo seus usos e finalidades; (CD) Interagir com dispositivos computacionais por meio de diferentes interfaces como teclado, mouse, toque de tela e outros. 35

Proposta Pensamento Computacional Ecossistema Digital Cultura Digital Ensino Fundamental - Anos Iniciais (PC) Representar em experiências concretas as principais abstrações para descrever dados: registros, listas e grafos; (PC) Identificar as principais abstrações para construir processos: escolha, composição e repetição, simulando e definindo algoritmos simples que representem situações do cotidiano infantil; (PC) Utilizar linguagem lúdica visual para representar algoritmos; (PC) Utilizar a técnica de dividir um problema para solucioná-lo (decomposição); (ED) Analisar o conceito de informação e como armazená-la (codificação); (ED) Explorar a arquitetura básica de computadores digitais; (CD) Identificar a presença da informática na vida das pessoas, bem como sua influência na sociedade atual, compreendendo o artefato como evolução cultural da humanidade; (CD) Desenvolver critérios para avaliação de informações buscadas na internet que possibilitem entender a lógica de ordenamento de resultados e sua utilização para novas aprendizagens. 36

Proposta Ensino Fundamental - Anos Finais Pensamento Computacional Ecossistema Digital Cultura Digital (PC) Utilizar linguagens visuais e língua nativa para representar dados e processos; (PC) Empregar o conceito de recursão, para a compreensão mais profunda da técnica de solução através de decomposição de problemas; (PC) Construir soluções de problemas usando a técnica de generalização, permitindo o reuso de soluções de problemas em outros contextos, aperfeiçoando e articulando saberes escolares; (PC) Realizar a transição da linguagem visual de representação de algoritmos para uma linguagem de programação; (ED) Estabelecer relação entre hardware e software (camadas/sistema operacional) em um nível elementar; (ED) Explorar a estrutura e o funcionamento da Internet; (CD) Identificar o uso de tecnologia nas diferentes dimensões da vida escolar, social, e profissional, analisando criticamente os riscos e impactos de seu uso, através de linhas do tempo, conforme os índice de qualidade de vida e de meio ambiente; (CD) Utilizar ferramentas computacionais para agregar, manipular e gerar informações a partir dos dados; (CD) Desenvolver critérios para sistematizar a busca e seleção de dados e informações, de modo efetivo, ético e seguro. 37

Proposta Pensamento Computacional Ensino Médio Ecossistema Digital Cultura Digital (PC) Elaborar projetos integrados às áreas de conhecimento curriculares, em equipes, solucionando problemas, usando computadores, celulares, e outras máquinas processadoras de instruções; (PC) Compreender a técnica de solução de problemas através de transformações: comparar problemas para reusar soluções; (PC) Analisar algoritmos quanto ao seu custo (tempo, espaço, energia, ) para poder justificar a adequação das soluções a requisitos e escolhas entre diferentes soluções; (PC) Argumentar sobre a correção de algoritmos, permitindo justificar que uma solução de fato resolve o problema proposto; (PC) Explorar o conceito de meta-programação como uma forma da técnica de generalização, permitindo desenvolver habilidades de meta-cognição a fim de resolver problemas mais complexos; (PC) Entender os limites da Computação para diferenciar o que pode ou não ser mecanizado, buscando uma compreensão mais ampla dos processos mentais envolvidos na resolução de problemas; 38

Proposta Pensamento Computacional Ensino Médio Ecossistema Digital Cultura Digital (ED) Compreender princípios de segurança em computadores para evitar um uso inadequado, compreender as limitações e propiciar um uso mais seguro da internet em seus processos de pesquisa, uso de redes sociais e demais utilidades de seu cotidiano; (ED) Compreender em um nível detalhado a relação entre hardware e software (camadas/ sistema operacional) para um uso competente e eficaz do computador; (ED) Entender como se dá a transmissão de dados entre computadores, a fim de compreender o funcionamento básico do mundo virtual, composto por diversos componentes distribuídos (processos, servidores, cloud, etc) que cooperam para realizar tarefas; (CD) Discutir questões relacionadas à propriedade intelectual das informações, discutindo autoria e recursos livres, evitando copiar e colar, através de atividades de produção de material de divulgação de seus princípios; (CD) Analisar criticamente o impacto das tecnologias na sociedade, avaliando fatores éticos, sociais e de sustentabilidade, identificando como pode ter um impacto mais positivo na sociedade. 39