Programmazione disciplinare: InformaticaLiceo 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

- 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.

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 PUNTEGGIOCONOSCENZE

Dell’argomento e del contesto

Non risponde a quanto richiesto Nulle 1Risponde solo ad alcune richieste e in modo approssimato Gravemente insufficienti 1-2.5Risponde solo ad alcune richieste Insufficienti 2.5 – 3.75Risponde alle richieste in modo essenziale Sufficienti 4Risponde a tutte le richieste, in alcuni casi, in modo esauriente Buone 4.25-5Risponde a tutte le richieste in modo esauriente e personalizzato Ottime 5.25-6

COMPETENZE

Analisi, sintesi, deduzione

Non riesce ad interpretare il quesito proposto Gravemente insufficienti 1Confonde i concetti fondamentali Insufficienti 1-1.75Coglie il significato essenziale delle informazioni Sufficienti 2Riorganizza ed elabora i dati e i concetti da cui sa trarre deduzioni logiche Buone 2.25-3

Leggibilità della soluzione e/o originalità della soluzione (da prendere in considerazione solo se l’elaborato ha riportato almeno la sufficienza nei punti precedenti)

Non leggibile Non presente 0

Leggibile e/o originale Presente 0.25-1

Attività di recuperoVerranno 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 contenutiSi 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 Ore0 Test di ingresso e analisi del livello della classe 2A Architettura del computer e rappresentazione dell’informazione 34B Sistemi operativi e applicazioni 6C Utilizzo di software di produttività personale 12D Le reti 12

Totale 66

Organizzazione didattica del modulo A:

Prerequisiti- Conoscere e saper applicare le operazioni aritmetiche di base

Obiettivi- 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 computerL’unità centrale di elaborazione (CPU)La memoria RAM, la memoria ROM La memoria di massaLe periferiche di input e le periferiche di outputI sistemi posizionaliIl sistema binario Aritmetica binariaIl sistema esadecimale

Rappresentazione in complemento a dueRappresentazione in virgola mobileCodifica e decodifica dell’informazioneRilevazione e correzione dell’errore: bit di parità, codice di Hamming (7,4)Gli algoritmi e i programmi

Organizzazione didattica del modulo B:

Prerequisiti- Conoscere la struttura hardware e software di un computer

Obiettivi- 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 operativiInterfaccia grafica di Windows 7L’ambiente di lavoro di Windows 7L’utilizzo delle finestreL’utilizzo dei programmiGestione di file e cartelleCompressione dei file

Organizzazione didattica del modulo C:

Prerequisiti- Conoscere le funzioni basilari del sistema operativo- Saper gestire file e cartelle

Obiettivi- 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 WordCreazione di un testoFormattazione di un testoElenchi, bordi, sfondiDisposizione del testoIntroduzione all’ambiente di lavoro di Microsoft Power PointCreazione di una presentazioneGestione delle slideLayout e schemaOggetti, grafici, diagrammiIntroduzione all’ambiente di lavoro di Microsoft ExcelCreazione di un foglio elettronicoFormattazione di datiFunzioniGrafici

Organizzazione didattica del modulo D:

Prerequisiti- 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

Obiettivi- 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 trasmissiviCaratteristiche fisiche dei mezzi elettriciIl doppino in rame, il cavo coassiale, le fibre ottiche Trasmissione wirelessGli indirizzi IPDispositivi di interconnessione tra le retiLAN, MAN, WANTopologia di reteInternetLa nascita e lo sviluppo di InternetLe pagine per i siti InternetSicurezza in rete

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 Ore0 Test di ingresso e recupero prerequisiti 4A Dal problema al processo risolutivo: gli algoritmi

La programmazione: istruzioni di base di C++8

B La programmazione: array e funzioni in C++ 20C Codifica delle informazioni, sicurezza dei dati 12D Comunità informatiche: software libero e reti di computer 10E Utilizzo avanzato di Power Point ed Excel 12

Totale 66

Organizzazione didattica del modulo A:

Prerequisiti- Conoscere il concetto di algoritmo- Conoscere il concetto di linguaggio di programmazione- Conoscere la struttura di un computer

Obiettivi- 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

Contenuti del modulo A:

Gli algoritmiProblemi risolvibili mediante algoritmiLa rappresentazione degli algoritmiIl diagramma di flusso Le strutture di controllo La sequenza La selezione binaria La selezione multipla L'iterazioneLe 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:

Prerequisiti- 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

Obiettivi- 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 B:

Le funzioni Funzioni con parametri Il passaggio di parametri Gli array Ordinamento di un vettore

Organizzazione didattica del modulo C:

Prerequisiti- Conoscere le modalità di rappresentazione dei dati in memoria- Conoscere l’architettura di un computer

Obiettivi- 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’informazioneCodifica delle informazioniL’uso del computer nel mondo del lavoroMondo elettronicoSalute, sicurezza e ambienteSicurezza dei datiCrittografiaDiritto d’autore e aspetti giuridici

Organizzazione didattica del modulo D:

Prerequisiti- Conoscere le varie tipologie di software - Conoscere l’architettura di un computer ed i suoi componenti principali

Obiettivi- 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’usoIl mondo dell’open sourceReti di computer Componenti di una reteHubSwitchRouterIndirizzi MAC e indirizzi IPClassificazione delle retiInternet

Organizzazione didattica del modulo E:

Prerequisiti- Conoscere i comandi base di Excel e Power Point

Obiettivi- 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 trattatoRealizzazione 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 Ore0 Test di ingresso e recupero prerequisiti 4A La programmazione: array e funzioni in C++ 16B Il sistema operativo: gestione di CPU e memoria 16C Basi di dati 18D Programmazione pagine web: layout con tabelle e frame e gif animate 12

Totale 66

Organizzazione didattica del modulo A:

Prerequisiti- 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

Obiettivi- 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:

Prerequisiti- Conoscere in modo generico le operazioni svolte da un sistema operativo

Obiettivi

- 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 calcoloGestione della CPULo stalloGestione della memoria centraleGenerazione degli indirizzi della memoriaLa paginazioneAlgoritmi di avvicendamento delle pagine

Organizzazione didattica del modulo C:

Prerequisiti- Conoscenza di base del computer, dell’utilizzo del sistema operativo

Obiettivi- 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

Contenuti del modulo C:

Le operazioni sugli archiviSupporti fisiciLe basi di datiIl modello relazionaleIl software DBMSIl programma AccessLa creazione delle tabelleLe relazioni tra tabelleRicerca di informazioniOrdinamento dei datiLe maschere Le queryI report

Organizzazione didattica del modulo D:

Prerequisiti- Conoscere i tag di base di html

Obiettivi- 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

Contenuti del modulo D:

Inserimento di immaginiMappe sensibili al mouseCreazione di gif animateL’uso di tabelle per creare il layout di una paginaI frameCaselle 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 Ore0 Test di ingresso e recupero prerequisiti 3A Codifica dell’informazione 14B Le reti 8C Teoria dei sistemi 15D Il linguaggio HTML e il linguaggio Javascript 16E La programmazione: array e funzioni in C++ 10

Totale 66

Organizzazione didattica del modulo A:

Prerequisiti- Conoscere i sistemi posizionali- Saper realizzare conversioni tra sistemi a base diversa

Obiettivi- 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 ASCIICodice UnicodeCodice BCDCodici per la rilevazione e correzione di errori: bit di parità, CRC, codice a parità incrociata, codice di HammingCodici a lunghezza variabile: codice di HuffmanLa crittografia: concetti base e semplici algoritmi (metodologia CLIL)

Organizzazione didattica del modulo B:

Prerequisiti- 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

Obiettivi- 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 IPGli indirizzi MACDispositivi di interconnessione tra le retiLAN, MAN, WANTopologia di rete

Organizzazione didattica del modulo C:

Prerequisiti- Saper effettuare la codifica di dati

Obiettivi- 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

Contenuti del modulo C:

Concetto di sistema e di modello Ingressi, uscite, stati di un sistema Sistemi sequenziali e automi a stati finitiModello di MealyModello di MooreGrafo degli statiTabella degli statiTabella delle usciteProgettazione di semplici automi

Organizzazione didattica del modulo D:

Prerequisiti- Conoscere le caratteristiche di base di un linguaggio di mark-up

Obiettivi- 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 caratteriI tag di formattazione: i paragrafiI tag di formattazione: i coloriInserimento di immaginiMappe sensibili al mouseCreazione di gif animateI linkLe listeLe tabelle

L’uso di tabelle per creare il layout di una paginaI frameSeparazione tra layout e contenuti: i fogli di stileL'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 webPrelevamento di dati da formElaborazione di dati prelevati da formIstruzioni di selezioneGestione di eventi causati dal mouse

Organizzazione didattica del modulo E:

Prerequisiti- 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

Obiettivi- 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 E:

Le funzioni Funzioni con parametri Il passaggio di parametri Gli array Ordinamento di un vettore