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Oltre l’arcano del “giuoco delle perle di vetro”

Claudio Mirolo

Dipartimento di Matematica e Informatica,Università di Udine, via delle Scienze 206 – Udine

[email protected]

Treviso, 15 Marzo 2014

C. Mirolo, Università di Udine Oltre l’arcano del giuoco delle perle di vetro

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1 Prologoil giuoco delle perle di vetrol’essenza del giuoco: indizi

2 Babelel’arcanopartecipanti o spettatori del giuoco?

3 Bussoleoltre l’arcanomappe di orientamento

4 Epilogoludi magisterin medio stat virtus

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il giuoco delle perle di vetrol’essenza del giuoco: indizi

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Il Giuoco delle Perle di Vetro

Sotto l’alterna egemoniadi questa o di quell’altra scienza o arte,il Giuoco dei giuochi era diventatouna specie di linguaggio universalecol quale i giuocatori erano in gradodi esprimere valori mediante simbolie di metterli in vicendevole rapporto.

Hermann Hesse, 1943, “Das Glasperlenspiel”

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Ma in cosa consiste il Giuoco?

Qual è l’essenza dell’Informatica?

Al di là delle ricadute, delle applicazioni. . .

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Ma in cosa consiste il Giuoco?

Qual è l’essenza dell’Informatica?

Al di là delle ricadute, delle applicazioni. . .

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Forma vs. significato

L’informatica è una ricerca incessanteper “stanare” il significato dietro la formae per costringere il significato nella “camicia di forza” della forma:

nessuno dovrebbe uscire dalla scuola senza averlo percepito.

Charles Duchâteau, 1992

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Natura dell’elaborazione formale

Il primo miracolo è che combinare un gran numero di volteun piccolo insieme di operazioni elementariconsente una potenza d’azione considerevole.

[...] Il secondo miracolo è che una grande varietàdi insiemi di operazioni elementari (ragionevoli)conduce alla stessa potenza [di calcolo].

Il terzo miracolo è che i limiti di questa potenzasono esprimibili formalmente.

Jaques Mazoyer, 2005

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Epistemologia procedurale

[... Il] significato profondo [dell’informatica]ha poco a che vedere con i computer.La rivoluzione informatica è una rivoluzionenel modo di pensare e di esprimere quello che si pensa.

L’essenza di questo cambiamento è l’emergere[di un’] epistemologia procedurale — lo studio della strutturadella conoscenza da un punto di vista procedurale [...].La computazione fornisce una corniceper trattare precisamente con la nozione di “come?”.

Abelson et al., 1996; G.J. Sussman, 2004

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Proprietà degli algoritmi

La definizione di informatica che prediligoè che si tratta dello studio degli algoritmi [...].

Forse la scoperta più significativadeterminata dall’avvento del computersarà che gli algoritmi, come oggetti di studio,sono straordinariamente ricchi di proprietà interessanti;inoltre, un punto di vista algoritmico costituisceun modo utile di organizzare la conoscenza in generale.

Donald E. Knuth, 1974

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l’arcanopartecipanti o spettatori del giuoco?

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L’arcano

«La Castalia è un piccolo stato autonomoe il nostro Vicus Lusorumuno staterello entro quello stato [...].Noi infatti abbiamo l’onore di custodireil vero sacrario della Castalia,il suo singolare simbolo e segreto,il Giuoco delle perle di vetro.»

H. Hesse, Il giuoco delle perle di vetro – In carica

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Arcanus: nascosto, che nasconde (der. di arca)

Le ICT nascondono l’essenza della prospettiva informatica

È il loro obiettivo (!) per facilitare l’operatività immediata

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Arcanus: nascosto, che nasconde (der. di arca)

Le ICT nascondono l’essenza della prospettiva informatica

È il loro obiettivo (!) per facilitare l’operatività immediata

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Svanisce la distinzione fra forma e significato. . .

Le interfacce di manipolazione diretta [...]permettono un maggiore coinvolgimento nell’azione,al prezzo di un’illusione: l’utilizzatore opera direttamentesu oggetti visibili sullo schermo,il cui funzionamento si basa su delle metafore [...].Ma il trattamento operato, non visible, tende a scomparire.Nessuna padronanza reale, ma del bricolage,senza comprensione.

Eric Bruillard, 2006

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. . . nell’illusione di manipolazione diretta

Lo si è potuto verificare sia su giovani allieviche sui futuri insegnanti.Atteso che le potenzialità dell’informaticarisiedono nella possibilità di “far fare” dei trattamentia una macchina, l’illusione del “fare”, dell’azione direttaè certamente un ostacolo importanteai fini della padronanza e della comprensionedi ciò che possono fare i computer.

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Svanisce l’idea stessa di elaborazione

Uno dei risultati ottenuti [...] è rappresentatodalla quantità di informazioni conosciute dagli allievisenza un quadro per organizzarle.

Più specificamente, la nozione di elaborazioneil più delle volte era assente, mentresolo la parte visibile dei computer era considerata. [...]

Riassumendo, molti utilizzatori si impratichisconoper approssimazione, e non apprendono effettivamente.

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Non si è sviluppato un linguaggio adeguato

Di fronte alle difficoltà [...] incontrate,nella maggior parte dei casi gli allievi si ritrovano disarmati,non sapendo come descrivere quello che avviene [...].

Questa mancanza di comprensione e di concettualizzazionesi accompagna a una verbalizzazione piuttosto incerta [...]:gli allievi non sono in grado di esprimere né le loro azioni,né gli oggetti che all’apparenza manipolano facilmente.

Cédric Fluckiger, 2009

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L’dea di algoritmo risulta irrilevante

[La didattica delle ICT ...] è senza dubbiopiù prossim[a] all’insegnamento della pitturao all’iniziazione al tennis o alla pratica della chitarrache al problema di insegnare [...] l’algoritmica!

Charles Duchâteau, 2002

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Di cosa ci stiamo occupando?

Se l’essenza è nascosta. . .

ci accontentiamo che l’Ordine castalio ne serbi il segreto?

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Di cosa ci stiamo occupando?

Se l’essenza è nascosta. . .

ci accontentiamo che l’Ordine castalio ne serbi il segreto?

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Partecipanti o spettatori del Giuoco?

Si era notato l’inconvenienteche artisti della memoria sprovvisti di altre virtùeseguivano giuochi prestigiosi,sbalordendo e confondendo i partecipanticon la rapida successione d’innumerevoli idee.

H. Hesse, Il giuoco delle perle di vetro – Introduzione. . .

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Dall’arcano a una babele

Fuori da Vicus Lusorum quasi tutto è informatica. . .

Ma si parlano linguaggi molto diversi

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Dall’arcano a una babele

Fuori da Vicus Lusorum quasi tutto è informatica. . .

Ma si parlano linguaggi molto diversi

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Le accezioni prevalenti

1. StrumentaleFocus sul prodotto da realizzare, ma il processo seguito ètrattato a livello superficiale, se non eluso

2. OperativaFocus sull’uso di artefatti tecnologici: schemi generali diinterazione, invarianti cognitivi, sviluppo dell’autonomia. . .

3. DisciplinareCompetenze teoriche, metodologiche e pragmatichepertinenti la dimensione scientifica in senso lato

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Schematizzando un po’

accezione strumentale accezione operativa accezione disciplinare

competenze contingenti . . . competenze stabili

saper fare saper generalizzare saper creare

abilità manipolatorie intuizione analogica valutazione critica

accento sui prodotti invarianti cognitivi accento sui processi

addestramento . . . formazione

“black box” “translucent box” “glass/white box”

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oltre l’arcanomappe di orientamento

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Oltre l’arcano

«Plinio, pensa alla Castalia,non abbandonarci del tutto!Ci deve pure essere là fuori qualcunoche della Castalia ne sappia più dei motti di spiritoche circolano sul nostro conto.»

H. Hesse, Il giuoco delle perle di vetro – Waldzell

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Qual è, allora, l’oggetto di studio dell’informatica?

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Qual è l’oggetto di studio?

Cosa accomuna oggetti così diversi?

Informatica come “scienza dell’immateriale”

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Qual è l’oggetto di studio?

Cosa accomuna oggetti così diversi?

Informatica come “scienza dell’immateriale”

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Immateriale: da dove ci perviene?

Il trattamento di entità immateriali. . .

si può rintracciare retrospettivamente nella storia

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Immateriale: da dove ci perviene?

Il trattamento di entità immateriali. . .

si può rintracciare retrospettivamente nella storia

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Viaggio nel tempo in sei tappe. . .

Segni: conservare informazioni fuori dalla mente umanadati vs. informazioni; natura, struttura e portata dei codici. . .

Regole: rivelare nuove informazioni al di fuori della mentetrattamento formale e artefatti; proprietà operative. . .

Meccanismi: elaborare informazioni al di fuori della menteparadigma informazionale; automazione di semplici compiti. . .

Programmi: controllare i passi di un piano fuori dalla menteintrospezione e verbalizzazione di procedure algoritmiche. . .

Programmi-come-dati: astrarre fuori dalla mente umanamacchina universale; livelli e forme di astrazione. . .

Sistemi complessi: intelligenza fuori dalla mente umana?gestione della complessità; verso l’intelligenza artificiale. . .

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Scienza dell’immateriale?

[La] contemplazione è per noipiù importante dell’azione.[...] A un tempo [il Giuoco] è, nel nostro tesoro,il gioiello più prezioso e più inutile,più amato e più fragile.

H. Hesse, Il giuoco delle perle di vetro – Il memoriale

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Immateriale, d’accordo, ma. . .

Un linguaggio di programmazione non è semplicementeun modo per fare eseguire delle operazioni a un computer, . . .

programma come processo: entità fenomenica

. . . ma è piuttosto un nuovo strumento formaleper esprimere idee sulla metodologia.

programma come testo: prodotto culturale

G.J. Sussman, 2004; Abelson et al., 1996

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Si può negare una forma di realtà oggettiva?

prodotto culturale:incide sulla realtà, ma in modo indiretto,attraverso la mediazione consapevole di attori umani

entità fenomenica:agisce sulla realtà in modo diretto,indipendentemente da un intervento umano consapevole

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Si può negare una forma di realtà oggettiva?

prodotto culturale:incide sulla realtà, ma in modo indiretto,attraverso la mediazione consapevole di attori umani

entità fenomenica:agisce sulla realtà in modo diretto,indipendentemente da un intervento umano consapevole

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Diverse “ontologie” di questo immateriale

1. Prodotto culturale per condividere conoscenza nellasfera di un’epistemologia procedurale, trattabile conmetodi analitici assimilabili a quelli della matematica

2. Entità fenomenica, assoggettabile ad osservazionee sperimentazione scientifica per scoprirne le proprietào per testare delle ipotesi

3. Ulteriore prospettiva interessata a strategie di progettoche consentano di produrre una struttura appropriatain relazione alla funzione

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Tre “anime” dell’informatica

Interessante analisi filosofica di A.M. Eden (2007)

Aspetti analizzati:

Metodi applicati per acquisire nuove conoscenzeNatura degli oggetti studiati (ontologia)Natura della conoscenza su di essi (epistemologia)

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Aspetti analizzati:

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Aspetti analizzati:

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L’anima matematica

ontologia rappresentazioni semiotiche denotanooggetti astratti di tipo matematico

metodologia analisi teorica,deduzione logica

epistemologia conoscenza a priori basata sucaratterizzazioni formali complete

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L’anima scientifica

ontologia processi di calcolo assimilati adelaborazioni di informazioni in natura

metodologia inferenza dae verifica sperimentale di ipotesi

epistemologia conoscenza (inferenziale) a priorie (sperimentale) a posteriori

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L’anima ingegneristica

ontologia esistono solo pacchetti di datirappresentati su supporti concreti

metodologia sviluppo irregimentatoe test di affidabilità

epistemologia conoscenza a posteriori basata sustime statistiche di affidabilità

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ludi magisterin medio stat virtusriferimenti

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Magister Ludi vs. Ludi Magister

Negli ultimi due anni del suo ufficiosi definì due volte, nelle sue lettere,‘maestro di scuola’,facendo notare che il titolo di Magister Ludi,che in Castalia ormai da generazionisignificava ‘Maestro del Giuoco’,serviva in origine soltanto per designareil maestro di scuola.

H. Hesse, Il giuoco delle perle di vetro – In carica

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Ritorniamo all’informatica nella scuola. . .

La domanda di fondo è: si può fare qualcosache abbia rilevanza (anche) dal punto di vista informatico?ed eventualmente in che termini la potrebbe avere?

Il mero utilizzo delle ICT può avere rilevanza educativaper un’altra disciplina, o anche in generale,pur restando del tutto marginale per l’informatica

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Ritorniamo all’informatica nella scuola. . .

La domanda di fondo è: si può fare qualcosache abbia rilevanza (anche) dal punto di vista informatico?ed eventualmente in che termini la potrebbe avere?

Il mero utilizzo delle ICT può avere rilevanza educativaper un’altra disciplina, o anche in generale,pur restando del tutto marginale per l’informatica

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Quale informatica?

In altri termini, dal punto di vista educativo:cosa intendiamo quando parliamo di informatica?

Le situazioni estreme sono:(i) fare informatica “sul serio”, oppure(ii) “fare finta” di affrontarla attraverso un bricolage ICT

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Quale informatica?

In altri termini, dal punto di vista educativo:cosa intendiamo quando parliamo di informatica?

Le situazioni estreme sono:(i) fare informatica “sul serio”, oppure(ii) “fare finta” di affrontarla attraverso un bricolage ICT

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In medio stat virtus

Una via di mezzo la si può trovare: favorire lo sviluppodi processi appropriati (anche) ai fini dell’informatica

Contenuti vs. processi

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In medio stat virtus

Una via di mezzo la si può trovare: favorire lo sviluppodi processi appropriati (anche) ai fini dell’informatica

Contenuti vs. processi

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Spunti. . .

Non curarsi del prodotto, ma del processo che lo produce

Favorire lo sviluppo di progettualità

Riporre fiducia nell’interpretazione dei dati sulla base dallapadronanza del procedimento di elaborazione soggiacente(v. Duchâteau, 1992)

Aggirare gli strumenti che danno l’illusione di untrattamento a livello di significato (v. Bruillard, 2006)— p.es. rappresentare dati in modi inconsueti, stimolandoa distinguere i piani della forma e del significato

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Spunti. . .

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Spunti. . .

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Spunti. . .

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Spunti. . . (seguito)

Costruire sulla base di pochi mattoni di partenza: ciò checonta sono le capacità organizzative (v. Mazoyer, 2005)— p.es. limitare gli strumenti utilizzabili alle funzionalità più elementari

Esplicitare e verbalizzare i procedimenti risolutivi neidettagli, con rigore, senza ambiguità (v. Sussman, 2004)

Pianificare la struttura delle azioni volte a preseguireun certo risultato, anticipandone i possibili sviluppi,prima di cominciare a metterle in opera (v. Knuth, 1974)— p.es. evitare di procedere in modo incrementale per tentativi ed errori

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Esercizio (verifica!)

In conclusione, che valenza ha per l’informaticala struttura di questa presentazione?

C’è dietro un progetto

Sono stati risolti dei problemi, sia puredi natura essenzialmente non scientifica

Sono stati utilizzati vari strumenti informatici(Beamer, BibDesk, PovRay, ricerche testuali, in rete. . . )

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Risposta consigliata

Tuttavia, almeno da un punto di vista il processoha ben poco a che vedere con l’informatica!

decontestualizzandoalcunipassidell’operaequelleintrodotteartificiosamentedellinguaggio:quellevolutedaHesseLastrutturaègiocatasulleambiguità

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Risposta consigliata

Tuttavia, almeno da un punto di vista il processoha ben poco a che vedere con l’informatica!

decontestualizzandoalcunipassidell’operaequelleintrodotteartificiosamentedellinguaggio:quellevolutedaHesseLastrutturaègiocatasulleambiguità

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The end

Grazie per l’attenzione

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Riferimenti

C. Duchâteau, 1992Peut-on définir une “culture informatique”?Journal de Réflexion sur l’Informatique

J. Mazoyer, 2005L’enseignement de l’informatique . . .Académie des sciences

G.J. Sussman, 2004The Legacy of Computer ScienceComputer Science: Reflections on the Field

D.E. Knuth, 1974Computer Science and Its Relation to MathematicsThe American Mathematical Monthly

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Riferimenti

É. Bruillard, 2006Informatique en contexte scolaire, enseignement, diffusionSéminaire de didactique des sciences. . . , STEF

É. Bruillard, 2004From the didactics of computer science towards. . . ICT2nd Greek Conference on Didactics of Informatics

C. Fluckiger, 2009Internet et ses pratiques juvénilesMedialog

C. Duchâteau, 2002Mais qu’est la didactique de l’informatique devenue?Le technologies en éducation. . . – Actes du symposium

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Riferimenti

A.H. Eden, 2007Three Paradigms of Computer ScienceMinds and Machines

T. Colburn & G. Shute, 2006Abstraction in Computer ScienceEuropean Conference on Computing and Philosophy

G. Dodig-Crnkovic, 2002Computer Science in a Theory of Science DiscourseMaster Thesis in CS, Mälardalen University

J.M. Wing, 2006Computational ThinkingCommunications of the ACM

Appendixmanifesto 2010altri punti di vista

Manifesto "Informatica nella riforma"

L’informatica [ . . . ] è un complesso di conoscenze scientifichee tecnologiche che permettono di realizzare quello che sipotrebbe chiamare il metodo informatico:

così come il metodo scientifico può essere riassunto nelformulare ipotesi che spieghino un fenomeno e nel verificaretali ipotesi mediante [ . . . ] esperimenti, il metodo informaticoconsiste nel formulare algoritmi che risolvano un problema, neltrasformare questi algoritmi in [programmi] per le macchine enel verificare la correttezza e l’efficacia di tali programmianalizzandoli ed eseguendoli.

L’informatica contribuisce alle scienze con concetti propri,quali la nozione di effettività, di complessità computazionale,di gerarchia di astrazione.

L’informatica condivide con altre scienze lo studio delletecniche risolutive di problemi [ . . . ] e come importantecontributo originale mette a disposizione strumenti linguisticiprogettati affinché ciò sia possibile e semplice. Inoltre, studiale somiglianze tra i problemi e le loro soluzioni [ . . . ].

[ . . . ] I principi dell’informatica [ . . . ] hanno un valore formativoenorme, che va molto al di là dell’apprendimento dell’uso delcomputer. L’informatica come disciplina scientifica non èriducibile all’uso dei suoi strumenti ed ha poco a vedere con ciòche oggigiorno è nota come “alfabetizzazione informatica”[ . . . ]. L’uso degli strumenti senza un’esposizione ai principiscientifici è causa da una parte dell’obsolescenza dellecompetenze [ . . . ], dall’altra non permette di vederne lepotenzialità per l’innovazione.

CINI, GII, GRIN; Maggio 2010

Ancora. . .

Colburn & Shute (2006) – Abstraction in Computer ScienceI modelli costruiti e studiati sono astrazioni di tipoinformation hiding, che consentono di gestirela complessità delle interazioni.

Goldin & Wegner (2008) – The Interactive Nature of ComputingL’elaborazione è un processo interattivo continuopiù che una trasformazione funzionale dall’input all’output:perciò occorre superare i modelli formali ‘razionalisti’.

Dodig-Crnkovic (2002) – CS in a Theory of Science DiscourseIl computer non è un oggetto di indagine, mateoria materializzata, uno strumento capacedi trasformarsi per “ospitare” concetti teorici.

Ancora. . .

D.E. Knuth (1974) – CS and Its Relation to MathematicsIl cuore della disciplina è lo studio degli algoritmi.

F.P. Brooks, Jr. (1996) – The Computer Scientist as Toolsmith IIL’informatica è una disciplina sintetica, ingegneristica:il criterio del successo è la soddisfazione dell’utilizzatore.

J.M. Wing (2006) – Computational ThinkingPensare come un informatico implica pensarea una molteplicità di livelli di astrazione.

J. Hromkovic (2006) – Contributing to General Education. . .Le categorie disciplinari tradizionali sono insoddisfacenti:è interdisciplinare alla radice e si confronta conlinguaggi e modi di pensare di diverse aree.

Ancora. . .

scienza (artificiale) dei computer e dei fenomeni correlati(Newell et al., 1967; 1976)

studio delle strutture di informazioni (Wegner, 1968)

studio e gestione della complessità (Dijkstra, 1969)

corpo di conoscenze sui processi (algoritmici) di trasformazionedell’informazione (Denning et al., 1985; 1989)

studio dell’informazione in se stessa (Hartmanis & Lin, 1992)

meccanizzazione dell’astrazione (Aho & Ullman, 1992)

scienza naturale delle procedure (Shapiro, 2001)

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