Programmazione disciplinare: Informatica Liceo scientifico - Opzione Scienze Applicate (Anno scolastico 2014/2015) Prof. Massimo G. M.

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1 Programmazione disciplinare: Informatica Liceo scientifico - Opzione Scienze Applicate (Anno scolastico 2014/2015) Prof. Massimo G. M. Pescatori Linee generali e competenze L insegnamento dell informatica deve contemperare diversi obiettivi: comprendere i principali fondamenti teorici delle scienze dell informazione, acquisire la padronanza di strumenti dell informatica, utilizzare tali strumenti per la soluzione di problemi significativi in generale, ma in particolare connessi allo studio della altre discipline, acquisire la consapevolezza dei vantaggi e dei limiti dell uso degli strumenti e dei metodi informatici e delle conseguenze sociali e culturali di tale uso. Al termine del percorso liceale lo studente dovrà acquisire la conoscenza e la padronanza dei più comuni strumenti di software per il calcolo, la ricerca e la comunicazione in rete, la comunicazione multimediale, l acquisizione e l organizzazione dei dati applicandoli in una vasta gamma di situazioni, ma soprattutto nell indagine scientifica, scegliendo di volta in volta lo strumento più adatto. Verranno proposti problemi significativi che consentano un collegamento tra l informatica e le altre discipline allo scopo di far acquisire al discente un ulteriore strumento di lavoro. Il discente dovrà essere consapevole delle ragioni che hanno prodotto lo sviluppo scientifico e tecnologico nel tempo in relazione ai bisogni e alle domande di conoscenza dei diversi contesti, ponendo attenzione alle conquiste scientifiche, in particolare quelle più recenti. L allievo dovrà anche comprendere il ruolo della tecnologia, come mediazione tra scienza e vita quotidiana e saper utilizzare gli strumenti informatici in relazione all analisi dei dati e alla modellizzazione di specifici problemi scientifici. Gli obiettivi didattici ed educativi possono essere pertanto espressi genericamente come segue: - Acquisire un metodo di studio autonomo e flessibile, che consenta di condurre ricerche e approfondimenti personali - Essere consapevoli della diversità dei metodi utilizzati ed essere in grado valutare i criteri di affidabilità dei risultati in essi raggiunti - Saper compiere le necessarie interconnessioni tra i vari metodi ed i vari contenuti - Acquisire l abitudine a ragionare con rigore logico, ad identificare i problemi e a individuare possibili soluzioni - Saper collocare storicamente lo sviluppo delle varie invenzioni tecnologiche - Essere in grado di utilizzare criticamente strumenti informatici e telematici nelle attività di studio e di approfondimento - Comprendere la valenza metodologica dell informatica nella formalizzazione e modellizzazione dei processi complessi e nell individuazione di procedimenti risolutivi. - Acquisire padronanza del linguaggio tecnico, logico e formale della disciplina - Saper utilizzare strumenti di calcolo e di rappresentazione per la modellizzazione e la risoluzione di problemi - Essere consapevoli delle ragioni che hanno prodotto lo sviluppo scientifico e tecnologico nel tempo, in relazione ai bisogni e alle domande di conoscenza dei diversi contesti, con attenzione critica alle dimensioni tecnico-applicative ed etiche delle conquiste scientifiche, in particolare quelle più recenti

2 - Saper cogliere la potenzialità delle applicazioni e delle invenzioni tecnologiche nella vita quotidiana. - Comprendere il ruolo della tecnologia come mediazione fra scienza e vita quotidiana; - Saper utilizzare gli strumenti informatici in relazione all analisi dei dati e alla modellizzazione di specifici problemi scientifici ed individuare la funzione dell informatica nello sviluppo scientifico; - Acquisire la consapevolezza dei vantaggi e dei limiti dell uso degli strumenti e dei metodi informatici e delle conseguenze sociali e culturali di tale uso - Comprendere la struttura logico-funzionale della struttura fisica e del software di un computer e di reti locali, tale da consentirgli la scelta dei componenti più adatti alle diverse situazioni e le loro configurazioni, la valutazione delle prestazioni, il mantenimento dell'efficienza - Saper collegare in modo sistematico l'uso di strumenti e la creazione di applicazioni ai concetti teorici ad essi sottostanti La disciplina sarà trattata con varie metodologie didattiche: a) Lezioni frontali: il docente descrive con l aiuto degli strumenti disponibili (lavagna, computer, videoproiettore, dispense, ecc) gli aspetti importanti dell argomento trattato, non limitandosi alla semplice esposizione, ma stimolando la partecipazione costruttiva della classe e privilegiando il metodo deduttivo. b) Discussione in classe: si creano situazioni di confronto su tematiche inerenti gli argomenti trattati al fine di far emergere problemi, dubbi e congetture utili al rafforzamento dell azione formativa. c) Esercitazioni pratiche e in laboratorio: dopo aver illustrato gli aspetti teorici dell argomento, vien e assegnato agli allievi un lavoro di progettazione e realizzazione. Grazie all attività di laboratorio vengono messe alla prova le abilità progettuali e organizzative acquisite. d) Lavoro di gruppo al fine di stimolare la cooperazione ed il confronto Valutazione (tipologia di prove, criteri di valutazione e griglie ) - Per quanto riguarda i compiti scritti (almeno 6 in totale, un test di ingresso e due compiti nel trimestre e almeno tre nel pentamestre) si terrà conto della completezza dell elaborato, della strategia risolutiva, del calcolo e dell esposizione formale. - Si allega griglia per la valutazione del compito scritto nella pagina successiva. Verranno effettuate prove tra le seguenti tipologie a seconda delle esigenze e delle strategie necessarie per il consolidamento degli argomenti proposti: 1) Prove strutturate su una o più unità didattiche 2) Prove semistrutturate su una o più unità didattiche Ci si riserva la possibilità di effettuare dei colloqui orali. Tali colloqui verranno valutati non solo per quanto riguarda la conoscenza e la comprensione degli argomenti, ma anche per la chiarezza dell esposizione e la proprietà di linguaggio.

3 Per la valutazione finale di ciascun alunno si terrà conto: - della valutazione dei compiti scritti e dei colloqui orali; - delle competenze informatiche acquisite; - del comportamento globale (presenza, attenzione, partecipazione, impegno, correttezza in classe ed in laboratorio); - della costanza nel lavoro pomeridiano; - della puntualità delle consegne; - del progresso rispetto ai livelli di partenza; - dell autonomia di lavoro Griglia di valutazione compiti in classe Indicatori Descrittori Giudizio sintetico PUNTEGGIO CONOSCENZE Non risponde a quanto richiesto Nulle 1 Risponde solo ad alcune richieste e in modo approssimato Gravemente insufficienti Dell argomento e del contesto Risponde solo ad alcune richieste Insufficienti Risponde alle richieste in modo essenziale Sufficienti 4 Risponde a tutte le richieste, in alcuni casi, in modo esauriente Buone Risponde a tutte le richieste in modo esauriente e personalizzato Ottime COMPETENZE Non riesce ad interpretare il quesito proposto Gravemente insufficienti 1 Confonde i concetti fondamentali Insufficienti Analisi, sintesi, deduzione Coglie il significato essenziale delle informazioni Sufficienti 2 Riorganizza ed elabora i dati e i concetti da cui sa trarre deduzioni logiche Buone Leggibilità della soluzione e/o originalità della Non leggibile soluzione (da prendere in considerazione solo Non presente 0 se l elaborato ha riportato almeno la sufficienza nei punti precedenti) Leggibile e/o originale Presente

4 Attività di recupero Verranno effettuati, se necessari, da parte dei docenti recuperi in itinere per consentire agli allievi un più agevole approccio con la disciplina. Tempi e scansione dei contenuti Si fa riferimento a quanto indicato nella organizzazione modulare che segue. Organizzazione modulare dell insegnamento di Informatica Classe Prima Opzione Scienze Applicate 2014/2015 Elenco dei moduli in cui è stata suddivisa la disciplina: Modulo Titolo del modulo Ore 0 Test di ingresso e analisi del livello della classe 2 A Architettura del computer e rappresentazione dell informazione 34 B Sistemi operativi e applicazioni 6 C Utilizzo di software di produttività personale 12 D Le reti 12 Totale 66

5 Organizzazione didattica del modulo A: - Conoscere e saper applicare le operazioni aritmetiche di base - Conoscere le caratteristiche architetturali di un computer - Conoscere i concetti di hardware e software - Conoscere il sistema di numerazione binario - Conoscere l architettura di von Neumann - Conosce il concetto di sistema operativo, le sue funzionalità di base e le caratteristiche dei sistemi operativi più comuni - Saper inquadrare la disciplina da un punto di vista storico - Saper rappresentare i dati con i numeri binari - Saper operare con numeri binari - Saper convertire numeri decimali in basi diverse - Comprendere ed utilizzare le tecniche per la rappresentazione dei dati all interno di un computer - Saper codificare l informazione - Saper decodificare l informazione Contenuti del modulo A: Aspetti storici Il computer L unità centrale di elaborazione (CPU) La memoria RAM, la memoria ROM La memoria di massa Le periferiche di input e le periferiche di output I sistemi posizionali Il sistema binario Aritmetica binaria Il sistema esadecimale

6 Rappresentazione in complemento a due Rappresentazione in virgola mobile Codifica e decodifica dell informazione Rilevazione e correzione dell errore: bit di parità, codice di Hamming (7,4) Gli algoritmi e i programmi Organizzazione didattica del modulo B: - Conoscere la struttura hardware e software di un computer - Saper svolgere le operazioni di avviamento e chiusura del sistema - Saper utilizzare i vari elementi dell interfaccia grafica - Saper utilizzare i comandi di base del sistema operativo - Saper gestire ed organizzare documenti Contenuti del modulo B: I sistemi operativi Interfaccia grafica di Windows 7 L ambiente di lavoro di Windows 7 L utilizzo delle finestre L utilizzo dei programmi Gestione di file e cartelle Compressione dei file

7 Organizzazione didattica del modulo C: - Conoscere le funzioni basilari del sistema operativo - Saper gestire file e cartelle - Saper usare i comandi di base di un software di elaborazione di testi - Saper usare i comandi di base di un software per la realizzazione di presentazioni - Saper usare i comandi di base di un software per la gestione di fogli di calcolo Contenuti del modulo C: Introduzione all ambiente di lavoro di Microsoft Word Creazione di un testo Formattazione di un testo Elenchi, bordi, sfondi Disposizione del testo Introduzione all ambiente di lavoro di Microsoft Power Point Creazione di una presentazione Gestione delle slide Layout e schema Oggetti, grafici, diagrammi Introduzione all ambiente di lavoro di Microsoft Excel Creazione di un foglio elettronico Formattazione di dati Funzioni Grafici

8 Organizzazione didattica del modulo D: - Saper rappresentare i numeri in base 2 - Saper convertire un numero binario in un numero decimale - Saper convertire un numero decimale in un numero binario - Conoscere le caratteristiche fisiche dei mezzi trasmissivi - Saper indicare quando è opportuno ricorrere ad un mezzo trasmissivo piuttosto che ad un altro - Conoscere le caratteristiche e le funzionalità dei dispositivi di rete - Saper indicare quando è opportuno ricorrere ad un dispositivo di rete piuttosto che ad un altro - Saper classificare le reti in base all estensione - Saper classificare le reti in base alla topologia - Conoscere le caratteristiche della comunicazione in rete ed i rischi ad essa connessi - Saper inquadrare lo sviluppo delle reti da un punto di vista storico Contenuti del modulo D: Mezzi trasmissivi Caratteristiche fisiche dei mezzi elettrici Il doppino in rame, il cavo coassiale, le fibre ottiche Trasmissione wireless Gli indirizzi IP Dispositivi di interconnessione tra le reti LAN, MAN, WAN Topologia di rete Internet La nascita e lo sviluppo di Internet Le pagine per i siti Internet Sicurezza in rete

9 Organizzazione modulare dell insegnamento di Informatica Classe Seconda Opzione Scienze Applicate 2014/2015 Elenco dei moduli in cui è stata suddivisa la disciplina: Modulo Titolo del modulo Ore 0 Test di ingresso e recupero prerequisiti 4 A Dal problema al processo risolutivo: gli algoritmi 8 La programmazione: istruzioni di base di C++ B La programmazione: array e funzioni in C++ 20 C Codifica delle informazioni, sicurezza dei dati 12 D Comunità informatiche: software libero e reti di computer 10 E Utilizzo avanzato di Power Point ed Excel 12 Totale 66 Organizzazione didattica del modulo A: - Conoscere il concetto di algoritmo - Conoscere il concetto di linguaggio di programmazione - Conoscere la struttura di un computer - Conoscere le fasi di un processo logico/tecnologico per giungere alla risoluzione di un problema in ottica informatica - Conoscere le metodologie di progettazione di un software - Conoscere le metodologie per la stesura di un algoritmo - Conoscere le caratteristiche fondamentali delle istruzioni che compongono un algoritmo - Conoscere i principi della programmazione strutturata per costruire algoritmi ben ordinati attraverso le strutture di selezione e controllo - Conoscere le istruzioni principali per poter passare da un algoritmo ad un programma - Saper rappresentare algoritmi mediante diagrammi di flusso - Saper codificare un algoritmo in un linguaggio di programmazione

10 Contenuti del modulo A: Gli algoritmi Problemi risolvibili mediante algoritmi La rappresentazione degli algoritmi Il diagramma di flusso Le strutture di controllo La sequenza La selezione binaria La selezione multipla L'iterazione Le basi del linguaggio C++ Dichiarazione di variabili L'assegnazione dei valori alle variabili Istruzioni di input e output Istruzioni di selezione (if else switch) Istruzioni di iterazione (for, while, do while) Organizzazione didattica del modulo B: - Conoscere le strutture di selezione e controllo - Conoscere le istruzioni principali per poter passare da un algoritmo ad un programma - Saper rappresentare algoritmi mediante diagrammi di flusso - Saper codificare un algoritmo in un linguaggio di programmazione - Comprendere l importanza della modularità in programmazione - Saper realizzare programmi che utilizzino funzioni - Saper gestire il passaggio di parametri - Saper ricorrere all utilizzo di array monodimensionali e bidimensionali - Saper realizzare algoritmi e programmi per l ordinamento di un vettore

11 Contenuti del modulo B: Le funzioni Funzioni con parametri Il passaggio di parametri Gli array Ordinamento di un vettore Organizzazione didattica del modulo C: - Conoscere le modalità di rappresentazione dei dati in memoria - Conoscere l architettura di un computer - Conoscere le problematiche relative alla sicurezza e ad aspetti tecnico-giuridici - Conoscere le problematiche relative ad aspetti tecnico-giuridici - Conoscere alcuni impieghi evoluti del computer - Conoscere semplici algoritmi di crittografia Contenuti del modulo C: Teoria dell informazione Codifica delle informazioni L uso del computer nel mondo del lavoro Mondo elettronico Salute, sicurezza e ambiente Sicurezza dei dati Crittografia Diritto d autore e aspetti giuridici

12 Organizzazione didattica del modulo D: - Conoscere le varie tipologie di software - Conoscere l architettura di un computer ed i suoi componenti principali - Comprendere l importanza della collaborazione nel mondo del lavoro - Conoscere la filosofia di base del mondo open source - Conoscere la storia del movimento open source - Conoscere la funzionalità e l utilizzo dei componenti di rete - Saper classificare le reti - Conoscere la struttura e l utilizzo degli indirizzi di rete Contenuti del modulo D: Software e licenza d uso Il mondo dell open source Reti di computer Componenti di una rete Hub Switch Router Indirizzi MAC e indirizzi IP Classificazione delle reti Internet

13 Organizzazione didattica del modulo E: - Conoscere i comandi base di Excel e Power Point - Saper utilizzare un foglio elettronico in tutte le sue potenzialità - Saper realizzare in modo professionale presentazioni interattive Contenuti del modulo E Utilizzo delle funzioni di Excel per realizzare lavori interdisciplinari con funzioni e grafici appropriati all esigenza del problema trattato Realizzazione di presentazioni su argomenti informatici o su argomenti interdisciplinari che emergano nel corso dell anno scolastico Organizzazione modulare dell insegnamento di Informatica Classe Terza Opzione Scienze Applicate 2014/2015 Elenco dei moduli in cui è stata suddivisa la disciplina: Modulo Titolo del modulo Ore 0 Test di ingresso e recupero prerequisiti 4 A La programmazione: array e funzioni in C++ 16 B Il sistema operativo: gestione di CPU e memoria 16 C Basi di dati 18 D Programmazione pagine web: layout con tabelle e frame e gif animate 12 Totale 66

14 Organizzazione didattica del modulo A: - Conoscere le strutture di selezione e controllo - Conoscere le istruzioni principali per poter passare da un algoritmo ad un programma - Saper rappresentare algoritmi mediante diagrammi di flusso - Saper codificare un algoritmo in un linguaggio di programmazione - Comprendere l importanza della modularità in programmazione - Saper realizzare programmi che utilizzino funzioni - Saper gestire il passaggio di parametri - Saper ricorrere all utilizzo di array monodimensionali e bidimensionali - Saper realizzare algoritmi e programmi per l ordinamento di un vettore Contenuti del modulo A: Le funzioni Funzioni con parametri Il passaggio di parametri Gli array Ordinamento di un vettore Organizzazione didattica del modulo B: - Conoscere in modo generico le operazioni svolte da un sistema operativo

15 - Conoscere le problematiche che sono alla base della progettazione di un sistema operativo - Conoscere le modalità di gestione delle risorse da parte di un sistema operativo - Saper analizzare il problema dello stallo in una data situazione - Conoscere le modalità di gestione della memoria centrale - Saper applicare gli algoritmi di avvicendamento delle pagine Contenuti del modulo B: Il sistema operativo come gestore dei vari dispositivi e componenti che costituiscono un sistema di calcolo Gestione della CPU Lo stallo Gestione della memoria centrale Generazione degli indirizzi della memoria La paginazione Algoritmi di avvicendamento delle pagine Organizzazione didattica del modulo C: - Conoscenza di base del computer, dell utilizzo del sistema operativo - Conoscere i concetti fondamentali sulle basi di dati - Conoscere e saper utilizzare le funzioni di un DBMS - Saper creare tabelle - Saper creare relazioni tra tabelle - Saper realizzare query, maschere e report

16 Contenuti del modulo C: Le operazioni sugli archivi Supporti fisici Le basi di dati Il modello relazionale Il software DBMS Il programma Access La creazione delle tabelle Le relazioni tra tabelle Ricerca di informazioni Ordinamento dei dati Le maschere Le query I report Organizzazione didattica del modulo D: - Conoscere i tag di base di html - Saper creare gif animate e saperle inserire in una pagina web - Saper creare mappe sensibili al mouse - Saper realizzare il layout di una pagina web facendo ricorso al tag table - Saper realizzare il layout di una pagina web facendo ricorso ai frame - Saper realizzare un form riuscendo a disporre i vari elementi nelle diverse zone della pagina web

17 Contenuti del modulo D: Inserimento di immagini Mappe sensibili al mouse Creazione di gif animate L uso di tabelle per creare il layout di una pagina I frame Caselle di testo, caselle di controllo, i pulsanti di opzione, le caselle combinate Organizzazione modulare dell insegnamento di Informatica Classe Quarta Opzione Scienze Applicate 2014/2015 Elenco dei moduli in cui è stata suddivisa la disciplina: Modulo Titolo del modulo Ore 0 Test di ingresso e recupero prerequisiti 3 A Codifica dell informazione 14 B Le reti 8 C Teoria dei sistemi 15 D Il linguaggio HTML e il linguaggio Javascript 16 E La programmazione: array e funzioni in C++ 10 Totale 66

18 Organizzazione didattica del modulo A: - Conoscere i sistemi posizionali - Saper realizzare conversioni tra sistemi a base diversa - Saper effettuare la codifica di un dato secondo l algoritmo richiesto - Saper effettuare codifiche ridondanti - Saper effettuare la rilevazione dell errore - Saper individuare i casi in cui è opportuno ricorrere a codifiche ridondanti - Saper scegliere la codifica opportuna in base ad una determinata situazione specifica - Conoscere le problematiche che rendono necessario l uso della crittografia - Acquisire i termini tecnici relativi alla crittografia - Saper applicare alcuni algoritmi elementari a chiave simmetrica per criptare un plaintext - Saper applicare alcuni algoritmi elementari a chiave simmetrica per decriptare un ciphertext - Conoscere le motivazioni che hanno reso indispensabile l introduzione di algoritmi a chiave asimmetrica - Saper descrivere i meccanismi su cui si basano gli algoritmi a chiave asimmetrica Contenuti del modulo A: Codice ASCII Codice Unicode Codice BCD Codici per la rilevazione e correzione di errori: bit di parità, CRC, codice a parità incrociata, codice di Hamming Codici a lunghezza variabile: codice di Huffman La crittografia: concetti base e semplici algoritmi (metodologia CLIL)

19 Organizzazione didattica del modulo B: - Saper rappresentare i numeri in base 2 - Saper convertire un numero binario in un numero decimale - Saper convertire un numero decimale in un numero binario - Saper individuare la classe di una rete a partire dall indirizzo IP - Saper scegliere la classe di una rete in base ad una situazione specifica - Saper classificare le reti in base all estensione e alla topologia Contenuti del modulo B: Gli indirizzi IP Gli indirizzi MAC Dispositivi di interconnessione tra le reti LAN, MAN, WAN Topologia di rete Organizzazione didattica del modulo C: - Saper effettuare la codifica di dati - Conoscere il concetto di modello e comprendere l importanza dei modelli per poter effettuare l analisi di un problema - Conoscere il concetto di sistema - Saper distinguere tra sistemi combinatori e sistemi sequenziali - Saper progettare semplici sistemi automatici

20 Contenuti del modulo C: Concetto di sistema e di modello Ingressi, uscite, stati di un sistema Sistemi sequenziali e automi a stati finiti Modello di Mealy Modello di Moore Grafo degli stati Tabella degli stati Tabella delle uscite Progettazione di semplici automi Organizzazione didattica del modulo D: - Conoscere le caratteristiche di base di un linguaggio di mark-up - Saper realizzare pagine web statiche - Saper realizzare pagine web dinamiche lato utente con Javascript Contenuti del modulo D: I tag di formattazione: dimensione e stile dei caratteri I tag di formattazione: i paragrafi I tag di formattazione: i colori Inserimento di immagini Mappe sensibili al mouse Creazione di gif animate I link Le liste Le tabelle

21 L uso di tabelle per creare il layout di una pagina I frame Separazione tra layout e contenuti: i fogli di stile L'interazione con l'utente Le caselle di testo (text) Le caselle di controllo (checkbox) I pulsanti di opzione (radio) Area di testo (textarea) Le caselle combinate (select) Il pulsante di comando per l invio di dati (submit) Il pulsante di comando per la cancellazione di dati (reset) Attivazione di una finestra di messaggio in una pagina web Prelevamento di dati da form Elaborazione di dati prelevati da form Istruzioni di selezione Gestione di eventi causati dal mouse Organizzazione didattica del modulo E: - Conoscere le strutture di selezione e controllo - Conoscere le istruzioni principali per poter passare da un algoritmo ad un programma - Saper rappresentare algoritmi mediante diagrammi di flusso - Saper codificare un algoritmo in un linguaggio di programmazione - Comprendere l importanza della modularità in programmazione - Saper realizzare programmi che utilizzino funzioni - Saper gestire il passaggio di parametri - Saper ricorrere all utilizzo di array monodimensionali e bidimensionali - Saper realizzare algoritmi e programmi per l ordinamento di un vettore

22 Contenuti del modulo E: Le funzioni Funzioni con parametri Il passaggio di parametri Gli array Ordinamento di un vettore