Βασικά Θέματα Πληροφορικής: Μία πρόταση διδασκαλίας

Μία πρόταση διδασκαλίας για το μάθημα "Βασικά θέματα Πληροφορικής" που διδάσκεται στη Β' Τάξη των ΕΠΑ.Λ. Η συγκεκριμένη πρόταση έγινε στα πλαίσια διαδικτυακού επιμορφωτικού σεμιναρίου που οργανώθηκε από το Σχολικό Σύμβουλο Πληροφορικής Βορ. Αιγαίου στη Μυτιλήνη (6/12/2014).

ΒΙΒΛΙΟ ΜΑΘΗΤΗ

Α. Σιδερίδης, Κ. Γιαλούρης, Α. Παπαδόπουλος, Κ. Σταθόπουλος

Κατεβάστε το από το ebooks.edu.gr Υπέρ: Αρκετά ικανοποιητικό στα θέματα που διαπραγματεύεται Κατά: Γράφηκε για τα Τ.Ε.Ε. πριν 14 χρόνια!! Μάλλον εξαιρετικά περιεκτικό στα περισσότερα θέματα Δεν περιέχει αρκετές ασκήσεις Δεν περιέχει εργαστηριακές δραστηριότητες

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ

Ωρολόγιο Πρόγραμμα (ΦΕΚ 1336/26-5-2104 τ.Β')

• Ειδικότητα «Τεχνικός Εφαρμογών Πληροφορικής»: 3Θ + 2Ε
• Ειδικότητα «Τεχνικός Η/Υ και Δικτύων Η/Υ»: 2Θ + 2Ε
• Ειδικότητα «Τεχνικός Εφαρμογών Λογισμικού»: 2Θ + 2Ε

Διδακτέα Ύλη – Οδηγίες Διδασκαλίας (174014/Γ2/27-10-2014)

• Κεφάλαια 1-4, 5 (5.1-5.3), 7, 8 (8.1-8.3), 10 δηλ. σύνολο 86 σελίδες
• Δυστυχώς δεν δίνονται οδηγίες για το εργαστηριακό κομμάτι και πρέπει να αυτοσχεδιάσετε

Αναλυτικό πρόγραμμα σπουδών (ΦΕΚ 2327/31-12-1999 τ.Β')

• Κατεβάστε το από το Παιδαγωγικό Ινστιτούτο
• Μη δώσετε σημασία στις ενδεικτικές ώρες διδασκαλίας (αναφέρονται για όλο το βιβλίο και για 2ωρο/εβδομάδα) 

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 - ΔΕΔΟΜΕΝΑ & ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ

για το θεωρητικό τμήμα ...

• Εξηγήστε επαρκώς τη διαφορά μεταξύ «Δεδομένο» και «Πληροφορία» δίνοντας παραδείγματα από τη καθημερινότητα
• Δώστε έμφαση στη χρησιμότητα της Πληροφορίας για τη λήψη αποφάσεων
• Εξηγήστε παραστατικά τους όρους «Υλικό», «Λογισμικό»
• Σημαντικό να κατανοήσουν τη διαφορά μεταξύ «Αναλογικό» και «Ψηφιακό» σύστημα
• Επικεντρωθείτε (αρχικά) στο δυαδικό σύστημα και τη σχέση του με το δεκαδικό
  

  επεκτείνετε (σε επόμενα μαθήματα) την ίδια σχέση στα άλλα συστήματα
  να γίνει κατανοητό ότι μεγάλοι αριθμοί απαιτούν πολλά bit

• Επαναλάβετε πολλές φορές ότι ο Η/Υ δεν ξέρει τίποτε άλλο από πρόσθεση και συγκρίσεις
• Κάντε πολλά παραδείγματα μετατροπής από το ένα σύστημα αρίθμησης σε άλλο

πηγή πολλών ασκήσεων και θεμάτων για τεστ και διαγωνίσματα

• Πρέπει να μάθουν οπωσδήποτε την πρόσθεση δυαδικών

νέα πηγή ασκήσεων και θεμάτων εξέτασης

• Μη διστάσετε να σπαταλήστε χρόνο στα δύο παραπάνω

 για το εργαστηριακό τμήμα ...

Άπειρο υλικό στο διαδύκτιο:

	δυο-τρεις ωραίες δραστηριότητες για εκμάθηση δυαδικού συστήματος και έννοια αλγόριθμου
	πολύ καλό για εξάσκηση στο δυαδικό σύστημα, ίσως και αντί για τεστ/διαγώνισμα
	αρκετό υλικό (ολιγόλεπτες παρουσιάσεις) για διαφορά μεταξύ h/w & s/w, αναλογικό & ψηφιακό σήμα, χρησιμότητα δυαδικών αριθμών κ.ά. (δυστυχώς τα περισσότερα στα Αγγλικά)

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 - ΧΑΡΑΚΤΗΡΕΣ & ΑΡΙΘΜΟΙ

για το θεωρητικό τμήμα ...

• Αφού κατανοήσουν την αναπαράσταση των αρνητικών (συμπλήρωμα 2), δείξτε πως γίνεται η αφαίρεση μεταξύ ακεραίων

πηγή ασκήσεων και θεμάτων εξέτασης
αν έχετε χρόνο δείξτε και τον πολλαπλασιασμό (εκτός ύλης)

• Μη σπαταλήστε πολύ χρόνο για τους δεκαδικούς

μόνο 1-2 παραδείγματα για να πάρουν μια γεύση
προσωπικά τους αφαιρώ πάντα από την εξεταστέα ύλη
τα παραδείγματα του βιβλίου έχουν λάθη, μη τα χρησιμοποιήσετε

• Εξηγήστε την ανάγκη κωδικοποίησης για την αναπαράσταση των χαρακτήρων επειδή όλα για τον Η/Υ είναι αριθμοί

προϊδεάστε ότι τελικά όλα τα είδη δεδομένων μέσω της κωδικοποίησης γίνονται αριθμοί για να τους χρησιμοποιήσει ο Η/Υ

• Μη ξεχάσετε να τους ενθαρρύνεται ότι τώρα που έχουν μάθει πρόσθεση-αφαίρεση και τρόπους κωδικοποίησης στο δυαδικό, έχουν φτάσει πάνω από τα μισά της απόστασης για να κατανοήσουν πλήρως τον τρόπο λειτουργίας του Η/Υ

για το εργαστηριακό τμήμα ...

Χρησιμοποιήστε την αριθμομηχανή των Windows και τον πίνακα ASCII για να κωδικοποιούν μηνύματα που ανταλλάσουν μεταξύ τους έχει περισσότερο ενδιαφέρον εάν χρησιμοποιούν το δεκαεξαδικό

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 - ΔΥΑΔΙΚΗ ΛΟΓΙΚΗ & ΑΛΓΕΒΡΑ BOOLE

για το θεωρητικό τμήμα ...

• Πρέπει να αντιληφθούν τη διαφορά μεταξύ δυαδικού συστήματος αρίθμησης και δυαδικής λογικής
• Επιμείνετε στις τρεις βασικές πράξεις AND, OR, NOT
• Ο πίνακας αληθείας είναι must

πηγή πολλών ασκήσεων

• Δώστε την πραγματική ουσία των αξιωμάτων/θεωρημάτων και αποδείξτε τα όλα με πίνακες αληθείας
• Δείξτε ότι τα λογικά κυκλώματα είναι η πρακτική εφαρμογή των λογικών παραστάσεων
• Κατανόηση των δυνατοτήτων μετατροπής: πίνακας ↔ παράσταση ↔ κύκλωμα

δώστε παραδείγματα εφαρμογής π.χ. «έξυπνο» πλυντήριο
πηγή πολλών ασκήσεων

• Σταθείτε στο γεγονός ότι η πύλη XOR υλοποιεί την ανισότητα και η πύλη XNOR την ισότητα και θυμίστε ότι οι Η/Υ έχουν τη δυνατότητα να κάνουν μόνο προσθέσεις (που έχουν μάθει) και συγκρίσεις (μέσω λογικών πυλών) άρα έχουν μάθει τη βασική λειτουργία του Η/Υ

για το εργαστηριακό τμήμα ...

και πάλι το διαδύκτιο μας σώζει:

	κατασκευή των πυλών AND, OR και NOT με τη χρήση διακοπτών
	εξαιρετικό για την προσομοίωση απλών λογικών κυκλωμάτων (κατασκευή και έλεγχος των κυκλωμάτων του βιβλίου)
	τρόπος λειτουργίας των τρανζίστορ
	φτιάξετε έναν ηλεκτρομαγνήτη με καρφί και λεπτό σύρμα επίδειξη λειτουργίας πραγματικού ρελέ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 - ΛΟΓΙΚΑ/ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

για το θεωρητικό τμήμα ...

• Κατανόηση της διαφορά μεταξύ συνδυαστικό-ακολουθιακό και ασύγχρονο-σύγχρονο κύκλωμα

θυμίστε τους ότι οι Η/Υ διαθέτουν ρολόι που έχει άμεση επίπτωση στη ταχύτητα

• Αναλυτική παρουσίαση της κατασκευής του ημι-αθροιστή
• Να γίνει κατανοητό ότι συνδυάζοντας ημι-αθροιστές (εκτός ύλης) φτιάχνουμε αθροιστές πολλών bit που αποτελούν την καρδιά της CPU

προσωπικά αποφεύγω τον πλήρη αθροιστή που έχει το βιβλίο

• Επιμείνετε λίγο στις flip-flop είναι η βάση των ακολουθιακών κυκλωμάτων

το βιβλίο έχει εσφαλμένο πίνακα αληθείας στην Τ flip-flop

• Σημαντικά τα ALU, Καταχωρήτες, Μονάδα Ελέγχου, Διαδρόμοι και Ρολόι

δώστε βάση όχι μόνο στο τι κάνουν αλλά και πως επηρεάζουν την απόδοση ενός Η/Υ

• Ο πίνακας 4.5 των CPU είναι ελλιπής, δώστε εργασία να τον συμπληρώσουν

για το εργαστηριακό τμήμα ...

	μπορείτε να φτιάξτε όλα τα κυκλώματα του βιβλίου (εκτός των πυλών πολλαπλών εισόδων)
	βηματικό animation λειτουργίας CPU κατά την εκτέλεση δύο απλών προγραμμάτων σε κώδικα μηχανής
	λειτουργία CPU τρόπος κατασκευής ολοκληρωμένων
	φτιάξετε ένα απλό αθροιστή 3-4 bit χρησιμοποιώντας Βreadboard, LED και πύλες σε ολοκληρωμένα (ή με άλλο τρόπο)

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 10 - ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

για το θεωρητικό τμήμα ...

• Είναι επέκταση του Κεφ. 4 γι’ αυτό κάντε το τώρα
• Να κατανοήσουν την αντιστοιχία εντολών με κυκλώματα της CPU που τις υλοποιούν

θυμίστε τους τις δύο βασικές λειτουργίες της CPU (πρόσθεση και σύγκριση) και πως αυτές υλοποιούνται με λογικά κυκλώματα

• Σημαντικός ο κύκλος Fetch-Execute και ότι τα πάντα προέρχονται και καταλήγουν στη RAM
• Τονίστε τη χρησιμότητα των Καταχωρητών
• Δεν δίνω ιδιαίτερη σημασία στους τύπους Η/Υ αλλά μπορεί να είναι θέμα εξετάσεων

για το εργαστηριακό τμήμα ...

	βηματικά animation λειτουργίας κύκλου fetch-execute
	αρκετοί προσομοιωτές πραγματικών μικρο-επεξεργαστών με βηματική εκτέλεση

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 - ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΕΥΡΕΙΑΣ ΧΡΗΣΗΣ

για το θεωρητικό τμήμα ...

• Επικεντρωθείτε περισσότερο:

ύπαρξη πάντα ενός είδους CPU-RAM
ανάγκη αναλογικού τμήματος σε κάθε συσκευή

• Συνήθως (εκτός των συσκευών του βιβλίου) αναφέρομαι αναλυτικότερα στα:

RDS, GPS, ABS

• Αν έχετε χρόνο πείτε και τα ψηφιακά συστήματα ελέγχου (ενότητα 6.2 - Εφαρμογές στη Βιομηχανία )

για το εργαστηριακό τμήμα ...

… όχι ιδιαίτερα πράγματα πέρα από σχετικές παρουσιάσεις από το YouTube

Συνήθως εδώ ξεκινώ μία κατασκευή σχετική με αυτά που έχουν μάθει μέχρι τώρα:

υδροπνευματικός αθροιστής
3-bit αθροιστής με τη χρήση ρελέ
ρομποτική κατασκευή με Arduino (ή άλλο μικρο-ελεγκτή)
…

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 - ΕΠΕΞΕΡΑΣΙΑ/ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ

για το θεωρητικό τμήμα ...

• Σπαταλήστε λίγο χρόνο στα πλεονεκτήματα των ψηφιακών δεδομένων

δώστε όμως έμφαση ότι τα αναλογικά δεδομένα έχουν καλύτερη ποιότητα

• Σημαντικό να κατανοήσουν τη χρησιμότητα των DAC και ADC
• Σπαταλήστε χρόνο για τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των DAC/ADC που συσχετίζονται με την ποιότητα του αναπαραγόμενου σήματος

πηγή ασκήσεων

• Μη ξοδέψτε πολύ χρόνο στη μετάδοση ψηφιακών δεδομένων εκτός από τη PCM

τα μαθαίνουν και στα Δίκτυα

• Δείξτε τους διάφορους τύπους καλωδίων (αν δεν τα ξέρουν από τα Δίκτυα)

για το εργαστηριακό τμήμα ...

… όχι ιδιαίτερα πράγματα πέρα από σχετικές παρουσιάσεις από το YouTube

Συνήθως απασχολούνται με τη κατασκευή που έχουν ξεκινήσει

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 - ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ

για το θεωρητικό τμήμα ...

• Τονίστε την πολυπλοκότητα του τηλεφωνικού δικτύου και τη χρησιμότητα του στις σύγχρονες μορφές ψηφιακής επικοινωνίας

επεκτείνεται τη γνώση για τη PCM ως μέθοδο μείωσης σφαλμάτων

• Δώστε πραγματικά σενάρια του τρόπου λειτουργίας της κινητής τηλεφωνίας, π.χ. ομιλία μέσα σε κινούμενο όχημα, καταστάσεις εκτός δικτύου, εντοπισμός θέσης από κινητό κ.ά.
• Εξηγήστε το είδος της τροχιάς των γεωστατικών δορυφόρων και συνδέστε το με τη γωνία προσανατολισμού των δορυφορικών πιάτων

ως εργασία μπορούν να αναζητήσουν τους δορυφόρους που «βλέπουμε» στην Ελλάδα

για το εργαστηριακό τμήμα ...

… όχι ιδιαίτερα πράγματα πέρα από σχετικές παρουσιάσεις από το YouTube

Συνήθως ολοκληρώνουν τη κατασκευή που έχουν ξεκινήσει