ITIS E. Fermi, Modena Classe 3H a. s. 2015/2016 TECNOLOGIE E PROGETTAZIONE DI SISTEMI INFORMATICI E DI TELECOMUNICAZIONI Docente: Manzini Emanuela La disciplina Tecnologie e progettazione di sistemi informatici e di telecomunicazioni concorre a far conseguire allo studente al termine del percorso quinquennale i seguenti risultati di apprendimento relativi al profilo educativo, culturale e professionale dello studente: orientarsi nella normativa che disciplina i processi produttivi del settore di riferimento, con particolare attenzione sia alla sicurezza sui luoghi di vita e di lavoro sia alla tutela dell ambiente e del territorio; intervenire nelle diverse fasi e livelli del processo produttivo,dall ideazione alla realizzazione del prodotto, per la parte di propria competenza, utilizzando gli strumenti di progettazione, documentazione e controllo; riconoscere gli aspetti di efficacia, efficienza e qualità nella propria attività lavorativa; padroneggiare l uso di strumenti tecnologici con particolare attenzione alla sicurezza nei luoghi di vita e di lavoro, alla tutela della persona, dell ambiente e del territorio. L articolazione dell insegnamento di Tecnologie e progettazione di sistemi informatici e di telecomunicazioni in conoscenze e abilità è di seguito indicata quale orientamento per la progettazione didattica del docente in relazione alle scelte compiute nell ambito della programmazione collegiale del Consiglio di classe. OBIETTIVI DIDATTICI La disciplina, nell ambito della programmazione del Consiglio di classe, concorre in particolare al raggiungimento dei seguenti risultati di apprendimento, relativi all indirizzo, espressi in termini di competenza: sviluppare applicazioni informatiche per reti locali o servizi a distanza; scegliere dispositivi e strumenti in base alle loro caratteristiche funzionali; gestire progetti secondo le procedure e gli standard previsti dai sistemi aziendali di gestione della qualità e della sicurezza. gestire processi produttivi correlati a funzioni aziendali; configurare, installare e gestire sistemi di elaborazione dati e reti. redigere relazioni tecniche e documentare le attività individuali e di gruppo relative a situazioni professionali. Il tutto per dare agli studenti la capacità di svolgere un attività complessa qual è quella della progettazione con le problematiche, i metodi e gli strumenti realmente utilizzati nel mondo del lavoro. Gli obietti di competenza del biennio sono: Conoscenze Caratteristiche dei componenti dei circuiti elettronici. Principi di funzionamento degli strumenti di misura di grandezze elettriche Software di simulazione circuitale analogico/digitale. Ambienti software per il controllo degli strumenti e l acquisizione di dati da strumentazione. Automi a stati finiti. Architettura e tecniche di programmazione dei microcontrollori e dei sistemi embedded. Dispositivi integrati in un microcontrollore.
Interfacciamento analogico e digitale di un microcontrollore; sensori ed attuatori, bus e dispositivi di input/output. Normative di settore nazionale e comunitaria sulla sicurezza e la tutela ambientale. Abilità Selezionare e comparare componenti per circuiti elettronici sulla base delle loro specifiche. Effettuare misure su dispositivi elettrici utilizzando la strumentazione di laboratorio. Verificare il funzionamento di semplici circuiti analogici e digitali. Controllare in modo automatico la strumentazione di laboratorio. Selezionare e dimensionare un sistema di elaborazione embedded per una applicazione data. Programmare il microcontrollore di un sistema embedded in presenza o meno del sistema operativo. Applicare le normative di settore sulla sicurezza e la tutela ambientale. METODOLOGIA I contenuti sono presentati sia con lezioni frontali in aula sia con l assistenza più personalizzata nel corso delle esercitazioni di laboratorio sulle realizzazioni pratiche. Gli argomenti sono trattati seguendo due linee guida fondamentali interagenti: l iter storico di sviluppo delle nuove tecnologie che rende possibile approcci progettuali innovativi; il rapporto deduttivo-sequenziale esigenza / analisi / soluzione / verifica che è tipico delle attività di progettazione. Uguale importanza è attribuita all acquisizione di un metodo di analisi e di lavoro e all apprendimento di nozioni, anche se si evita di pretendere la memorizzazione di formule ed equazioni complesse (facili da dimenticare e comunque sempre reperibili su manuali) preferendo l utilizzo di descrizioni e andamenti qualitativi più adatti all assimilazione dei concetti. Nelle ore di laboratorio, la presenza dell insegnante tecnico pratico (I.T.P.) offre opportunità fondamentali al processo di apprendimento, tra le quali le più evidenti sono: la possibilità di ribadire di fronte ad applicazioni e difficoltà pratiche concrete i concetti esposti nelle lezioni teoriche, offrendo agli studenti esempi non virtuali di come far discendere applicazioni dalle conoscenze e di come fronteggiare situazioni impreviste interagendo in modo critico e dinamico con le conoscenze medesime; la possibilità di specializzare le due figure docenti su due aspetti paralleli interagenti più approfonditi e quindi più efficaci nel risultato finale dell attività di equipe. Così, mentre l insegnante di teoria si occupata prevalentemente della ricerca metodologica e teorica delle soluzioni, l I.T.P. cura maggiormente gli aspetti pratici indispensabili per concludere ed avere funzionanti le nuove realizzazioni.
VERIFICHE, VALUTAZIONI Nel corso di ogni quadrimestre sono date valutazioni su: almeno due prove tra scritto e orale sul programma di tecnologia; realizzazioni pratiche in laboratorio; relazioni tecniche e tavole di progetto. Nelle valutazioni finali si tiene conto anche dell impegno, della capacità di partecipare al dialogo educativo e della capacità di operare in gruppo. STRUMENTI DI VERIFICA Gli strumenti di verifica utilizzati sono: interrogazioni, prove scritte, test on-line, realizzazioni pratiche in laboratorio. La valutazione si basa su vari elementi, come qui di seguito specificato. Per la prova scritta si somministrano verifiche sommative con domande aperte, semistrutturate o chiuse, che lasciano allo studente la possibilità di esprimere tutte le sue conoscenze in merito all'argomento richiesto valorizzando così gli studenti più capaci e non penalizzando eccessivamente chi, pur essendosi impegnato, non riesce ad assimilare criticamente i contenuti proposti. Per le verifiche sommative con sole domande aperte si valuta la completezza di ciascuna risposta nonché la correttezza formale del linguaggio usato. Per ciascuna domanda si attribuisce un punteggio a ciascun concetto fondamentale che deve essere presente nella risposta (seguendo un criterio di distribuzione diversificata in base alla valenza cognitiva ) e si penalizza l utilizzo di un linguaggio non corretto. Il punteggio complessivo ottenuto viene riportato su una scala da 1 a 10 con una semplice proporzione. Per le interrogazioni la valutazione si basa su vari elementi, come indicato nella successiva griglia: Giudizio Lo studente non dimostra alcuna conoscenza degli argomenti trattati; l esposizione e totalmente priva di coerenza; il linguaggio è totalmente inadeguato. Lo studente dimostra una conoscenza estremamente frammentaria e lacunosa degli argomenti trattati e non è in grado di individuarne gli aspetti significativi; l esposizione è scarsamente coerente;il linguaggio quasi sempre inadeguato. Lo studente dimostra una conoscenza superficiale ed incompleta degli argomenti trattati, non è in grado di individuarne gli aspetti significativi se non con l aiuto dell insegnante; l esposizione è spesso incoerente; il linguaggio è spesso inadeguato. Lo studente dimostra di conoscere gli argomenti trattati in modo superficiale ed incompleto dei quali tuttavia riesce ad individuare qualche aspetto significativo; nell esposizione vi sono frequenti incoerenze; il linguaggio è spesso inadeguato. Lo studente, pur con qualche incertezza ed incoerenza, dimostra di conoscere gli aspetti essenziali degli argomenti trattati cogliendone qualche aspetto significativo, dimostra minime capacità di rielaborazione dei concetti e ragionamento autonomo; l esposizione ed il linguaggio sono essenziali. Classificazione Punteggio Del tutto negativo 1 2 Gravemente insufficiente 3 Insufficiente Lievemente insufficiente 4 5 Sufficiente 6
Lo studente dimostra di conoscere le caratteristiche principali degli argomenti trattati e ne coglie gli aspetti significativi dimostrando elementari capacità di elaborazione e ragionamento autonomo; l esposizione è chiara e discretamente coerente. Lo studente conosce le caratteristiche principali degli argomenti trattati, ne coglie gli aspetti significativi e i principali concetti chiave realizzando semplici collegamenti interdisciplinari, effettua autonomamente rielaborazione dei concetti e ragionamento. Lo studente possiede buone conoscenze degli argomenti trattati; il linguaggio è coerente ed appropriato e l espressione chiara. Più che sufficiente 7 Discreto 8 Buono 9 Lo studente possiede una conoscenza approfondita degli argomenti trattati, è in grado di analizzare problemi nuovi cogliendone i concetti chiave, formula autonomamente ipotesi e giudizi logicamente coerenti e pertinenti; il linguaggio è coerente ed appropriato e l espressione sicura e chiara. Ottimo Eccellente 10 LIBRI DI TESTO Non è previsto l'utilizzo di un libro di testo, ma vegonp forniti agli studenti materiali di consultazione in formato digitale: presentazioni, dispense e manuali. CONTENUTI DISCIPLINARI E DETTAGLIO DEGLI ARGOMENTI SVOLTI Progettazione È la parte che ha maggior rilievo per l obiettivo di maggior pregio di questa e di altre discipline tecniche del corso, si sviluppa nelle ore di laboratorio a disposizione: progettazione, realizzazione e collaudo di circuiti elettrici/elettronici analogici o digitali; simulazione di circuiti; progettazione e implementazione di sistemi di controllo realizzati con il microprocessore MSP430 a complessità crescente, con particolare attenzione al collegamento ai sensori, alla rete del sistema di acquisizione realizzato. Sistemi Durante tutto il biennio gli studenti vengono abituati a progettare sistemi a complessità sempre maggiore, con particolare riferimento a sistemi embedded a microcontrollore, si approfondiscono inoltre le competenze acquisite nelle altre materie disciplinari realizzando progetti che coinvolgono sia competenze di Telecomunicazione (progettazione circuiti) che di Informatica (programmazione del microcontrollore) che di Sistemi (realizzazione di sistemi sensori - microcontrollore - attuatori) Tecnologia A. RETI ELETTRICHE IN REGIME CONTINUO a. Componenti passivi: i. Resistori:Caratteristiche, valori commerciali dei resistori, Codici a colori, caratteristiche fisiche costruttive, collegamenti in serie e in parallelo, resistori variabili
ii. Condensatori:Caratteristiche dei condensatori, Valori commerciali, Codici dei condensatori, Condensatori variabili, Collegamento di condensatori in serie e in parallelo iii. Induttori: :Caratteristiche, Valori commerciali, Collegamento induttori in serie e in parallelo b. Carica e scaricaa di un condensatore e di un induttore, costante di tempo, transitorio, la risposta nel tempo di un circuito RC. c. Fondamenti di reti elettriche: definizione e regole fondamentali, teoremi fondamentali dei circuiti elettrici e loro analisi (legge di ohm e principi di kirchhoff, T. di sovrapposizione degli effetti, potenza elettrica) B. Generalità sui microcontrollori a. Microcontrollore e Microprocessore b. Architetture Von Neumann e Harvard c. BUS, REGISTRI, ALU,DISPOSITIVI I/O e MEMORIE C. ASSEMBLER: a. Modi di indirizzamento. b. Principali istruzioni: MOV a 8 e 16 bit, JMP, JP condizionati. Istruzioni aritmetiche e logiche, CMP. c. Istruzioni per gestire i port P1 e P2 (Cenni) D. Le funzionalità/periferiche integrate nell'msp e sue applicazioni: a. Timer (esempi applicativi con IDE Energia) b. Convertitore ADC (esempi applicativi con IDE Energia) Modena, 01/06/2016 Gli insegnati: Emanuela Manzini Antonio Pagliarulo Gli studenti