cristian *"'fif'x3i:'ilff Asi mi noaei

V

DIDACTICA PREDARII

INFORMATICII

QIl"giurn

cristian *""fi|fl3;,+;ff Asiminoaei

DIDACTICA PREDARII

INFORMATICII

Editria a II-a revlzut[ gi addugit5

POLIROM201 6

Cuprins

Cuvdnt-tnainte........... ...........9

Introducere .........11Ce este informatica? ...........11Societatea inforrnalional5 gi e-educatia............. ........ 15

Structura lucririi gi contribuliile personale ale autorilor ................ 21

Capitolul 1. Curriculum, instruire, evaluare... ..........231.1. Teoria curriculumului ............ ......23

1.1.1. Curriculumulnatrionalininformaticd.............. .........231.1.2. Elaborarea ofertei curriculare ................251.1.3. Planurile de invdfdmdnt .......261. 1.4. Programele gcolare (analitice, curriculare) ................ 30

1.2. Teoria instruirii ..........361.2.1. Manualele scolare ..............361:2.2. Structura lec$ei".. ............,.421.2"3. Calitatea cuno$tintelor asimilate.............. ...............431.2.4. Formarea limbajului de specialitate......... ................ ML.2.5. Caietele elevilor ................45

1.3. Teoria evaludrii..... ......461.3.1. Repetare, recapitulare, evaluare.............. ................461.3.2. Practica evalutrrii activit5lii didactice ....... 51

1.3.3. Aprecierea cunogtinlelor elevilor. Mdsuri de prevenirea rtrmAnerilor in urmd .........53

1.3.4. Condilia profesorului ............1.3.5. Planificarea activit5$i didactice..... .........57

Capitolul 2. Principii didactice Ei didactica form[rii de.competenfe .............592.1. Clasificarea gi caracteristicile principiilor didactice ..............59

2.1.I. Principiul intuigiei2.1.2. Principiul legdrii teoriei de practicl .......602.1.3. Principiul hrsugirii congtiente gi active a cuno$rinlelor.................. 61

2.1.4. Principiul sistematizlrii gi continuit5lii cunogtintrelor ...................62

2.1.5. Principiul accesibilit[trii cunoqtingelor """"" 62

2.1.6.Principiulinsuqiriitemeiniceacuno$tintelor....'.2.|.7'Princrpiulindividualizdriigidiferen1ieriiinvd1drii

2,2. Didactica form[rii de competente'.......'.... """" 69

2.2.1. Contextul trecerii de la obiective la competenle """"""""""".'.' 69

2.2.2. Competentele-clieie in studiul informaticii" """"""""712,2.3, Ptoiectarea competenlelor """732,2.4. Analiza resurselor,..'.'.....'.. """"'752.2.5. Elaborarea strategiei didactice """""""' 91

2.2.6. Clasificarea competentrelor........""" """"""" 91

2.2.7. Formularea competenlelor """ 93

2.2.8. Momentele lecliei

Capitolul 3. Metode, tehnici gi procedee didactice """""""""' 101

3.1. Metode generale de invilare """"""" 101

3.1.1. Expunerea sistematicd a cuno$tintelor ""' 102

3.1.2. Metoda cotrversa{iei .'.. """ 103

3.1.3. Problematizatea gi invd[area prin descoperire"" """" 105

3.1.4. Modelarea....'... """"""" 108

3.l.5.Exemplificareasaudemonstrareamaterialuluiintuitiv...'...''.ul3.1.6. Metoda exerci1iului....... "" ll2

3.1'6.1. Exercitrii 9i probleme de recunoagtere a unor notiuni'

formule, metode.".... ".'".'""' 113

3.1.6.2. Exercitrii qi probleme aplicative pentru fornrule

sau algoritmi cunosculi

3.1.6.3. Probleme reale care permit insuqirea unor no(iuni"""""' 114

3.1.7. Metoda invd!5rii in grupe mici.""""' """:"""""" 117

3.I.8. Metoda lucrului cu manualul 5i documentatia"""""""""""""" 118

3.1.9. Metoda jocurilor didactice.... """""""' 120

3. 1. 10. Instruirea programat5 qi inv5larea asistattr de calculator .....'.. ... "'. 120

3.2. Metode specifice de invdlare """""""122Capitolul 4. Noliuni de bazd """"125

4.1. Noliuni de bazdin infonnaticd....'......... """""'' 125

4.2. Paradigtne de programare "...'.' """"" 130

4.3. Tehnici de programare. Proiectarea algoritmilor: sortare $i ceutare ....""" 133

4.4. Algoritrni clasici de sortare, cle complexitate timp O(n) 5i rnai mare. '...... ' 136

4,4.1 . Sortarea prin interschimbarea elementelor vecine """' 136

4.4.2. Sortareaprinselectrie '"""""""1374.4.3. Sortarea prin insertrie directd .' " .' ' 138

4.4.4. SortareaShell """"""1394.4.5. Sortarea raPid5 """ 141

4.4.5.L Sortarea prin interclasare'..." """""""""'1424.4.5.2. Sortarea quicksort """"""""'1434.4.5.3. Sortarea cu grtrmezi (heapsort)"' """""""' 146

4.5. Metode de elaborare (proiectare) a algoritmilor.............. .....1504.5.1. Metoda divide et impera ..... 151

4.5.2. Metoda backtracking ........., ...............1534.5.3. Metoda greedy ......1584.5.4. Metoda programdrii dinamice.. .............161

4.6. Analiza complexit5trii, corectitudinii gi termindriialgoritmilor/programelor .............. 164

Capitolul 5. Structuri de date: liste, stive, cozi.. .......,....1775.1. Liste.... .......I77

5.1.1. Liste liniare simplu inldntruite .................1785.1.1.1. Crearea unei liste simplu inl5n1uite.... .........1815.1.1.2. Accesul la un nod al listei simplu inlXntruite ..................1835.1.1.3. Inserarea unui nod intr-o listl simplu inldntuitd..............1855.1.1.4. $tergerea unui nod dintr-o listl simplu inIdnguit5............188

5.1.2. Liste circulare sirnplu inlf,ntruite ............1915.L.2.L Crearea unei liste circulare simplu inldnluite .................1925.1.2.2, Inserarea unui nod intr-o listd circulard

sinplu inl5nluitd ...................1935.1.2.3. $tergerea unui nod dintr-o listd circularX

simplu inllntruitd ...................1935.1.2.4. Parcurgerea unei liste circulare simplu inl5nluite ............193

5.1.3. Liste liniare dublu inl5ntuite............ .,.....1945.1.3.1. Crearea unei liste dublu inl5n1uite............ ......1955.1.3.2. Accesul la un nod al unei liste dublu inl5n1uite..............1975.1.3.3. Inserarea unui nod intr-o listd dublu inlSnguit[...............1975.1.3.4. $tergerea unui nod dintr-o listd dublu inldnluitd .............1995.1.3.5. $tergerea unei liste dublu inldntruite....... .....200

5.2. Stive...5.3. Cozi ...........2025.4. Baze de date ............203

5.4.1. Fumizori ADO.N8T............ ...........2035.4.2. Conectarea la baza de date .......... .............2055.4.3. Execulia comenzilor....... .......205

5.4.3.1 . Addugarea inregistrdrilor ............ ....2055.4.3.2. Actualizarea inregistrdrilor............. ..........206

5.4.4. Regdsirea informagiilor.. .............207

Capitolul 6. Teoria grafurilor gi a arborilor.............. ...............2096.1. Grafuri gi arbori ........2096.2. Arbori binari........ ..........213

6.2.1. Inserarea unui nod frunzi intr-un arbore binaralocat dinamic............. ....215

6.2.2. Parcurgerea unui arbore binar......... ..:................,....,,.,.217

6.2.3. Crearea arborilor binari plecdnd de la parcurgerilein preordine gi inordine ................ ......219

6.2.4. Accesul la un nod al unui arbore binar........ ............2206.2.5. $tergerea unui arbore binar ......... ........221

Anexe........ ........235Anexa 1. Proiecte de tehnologie didactich.. ...........,..237Anexa 2. Subiecte date la concursuri de specialitate.............. ......263Anexa 3. Adrese web utile ..................301

Bibliografie ....... 303

Capitolul 1

Curriculum, instruire, evaluare

in acest capitol vom trata cdteva probleme globale ale invtrl5mdntului noului mile-niu, punAnd accent pe actualitatea din Romdnia. Strategiile acceptate ast[zi la nivelnalional pot influenla ierarhiile gi importanla utilizdrii principiilor, rinetodelor siobie ctivelo r (de fapt, comp etenlelor) dida ctic e.

1. 1. Teoria curriculumului

SI incepem prin a spune cd este necesard o participare activ[ a fiecdrui cadru didac-tic in indeplinirea obiectivelor generale ale invfl1fimAntului, confonn ideii c[ sistemuleducalional romdnesc trebuie sI rdspund[ prompt atdt cerintrelor pedagogice, cdt gi

celor ce implic[ transfornarea societilii. Una dintre cele mai importante plrli aleacestui sistem este curriculumul qcolar privind conlinuturile inv[trdrii. in sensul poli-ticii educatrionale, curriculumul defineSte sistem.ul de procese decizionale, manageri-ale gi de monitorizare care precedd, acornpaniazd gi urmeazd proiectarea, elaborarea,implernentarea, evaluarea gi revizuireo pennanentd. Si dinamicd a setuhti de experienyede tnvdlare oferite de Scoald ([*7], [*8]).

1.1.1. Curriculurnul nalional tn informaticd

Conlinutul invdpmentului preuniversitar este asigurat prin curciculumul nalional.Acesta este ansamblul coerent al planurilor-cadru de inv[1[mAnt, al programelor qcolaregi al manualelor gcolare din invXlXmAntul preuniversitar (L6gea educatriei nalionalem. Ll20l1, actualizatd, conforn: Anexei 3).

Curriculumul nalional (numit Ei nucleu) cuprinde sistemul documentelor de tipregulator qi normativ in care se consenmeazd experienlele de inv5{are recomandateelevilor prin intermediul gcolii. Conform acestei acceptiuni, curriculumul desemneaztransamblul experientrelor de inv[1are pe care gcoala il oferi tinerilor, cu scopul de a-iasista in descoperirea qi valorificarea maxim[ a propriilor disponibilit[1i gi interese 6i,in acelasi timp, inseamn5 ceea ce intreprind elevii in gcoalX sub indrumarea profesorilor

DiDACTICA PRI]DARII INFORMATICII

in materie de hrv[fare gi dezvoltare personalI. Curriculumul natrioiral reprezintiar:samblul e-xperienfelor de invdlare prin care orice institulie $colarX asigurX realizareaideaiuiui erlucalional qi a finalitdlilor invd[[mffntului. Acesta impune in primul rAndfixarea cadrului de referinld ca document regulator, inglobdnd anulnili indicatori carevor asigura coerentra (in terrneni de procese qi produse) a intregului sistem curricular.

Planul-cadnt de tnvdtrdmdr,/ este un docurnent regulator care delirniteaztr ariilecurriculare, obieetele de studiu $i alocarea de timp minimd gi rnaximd aferente aces-

tora, pe niveluri de invll[rndnt.Prograrnele Ecolare stabiiesc programele analitice, insistdndu-se asupra conlinu-

tului particular (acestea fiind realizate pe clasele 9i disciplinele previzute in pla-nul-cadru). in consecintH., exist[ metodologii de aplicare a lor, reprezentand ghiduride implementare, reglenrentlri suplimentare etc.

O discutrie mai vast[ asupra manualelor alternative gi asupra curriculumului laalegerea qcolii ar ti benefic5, dar necesiti un spatiu tipografic mult prea mare.Introducerea unui curriculum nalional a fost insotritl de o serie de concepte noi, atitla nivelul docurnentelor regulatoare, cdt qi la nivelul programelor, ele fiind prezentate

succint (neexhaustiv qi, din motive obiective, poate nu in ultima tbrmd) in cele ce

urmeazi. 'kebuie sd vorbim rnai intdi despre profilul de formare al unui absolvent.Acesta ar trebui sd sintetizeze principaiele cuno$tinte, capacitXli si atitudini dezirabileotrtrinute la capdtul parcursului gcolar obligatoriu, in concordantrS cu agteptflrile socie-t5tii fap de el. in termeni operationali, de la un absolvent de invi{[mdnt obligatoriuse a$teaptd ([Cri], [*8]) :

c S[ comunice eficient in situatrii reale.e SE inteleag5 sensul apartenenlei la diverse tipuri de cornunitdtri (locald, na{ionald,

europeani etc.).e Sd demonstreze flexibilitate, capacitate de adaptare gi de integrare in medii diverse.o Sd rezolve probleme, sd ia decizii qi s5-gi exprime opiniile, folosind gAndirea

criticl qi creativ[.o Sd foloseascd in mod eficient tehnologiile relevante pentru viala de toate zilele.c SX inteleagd fenomenele esenliale ale naturii inconjurltoare gi ale rnediului social

imediat"o Sd contribuie la structurarea gi ocrotirea unei vieEi sociale de calitate.o Sd apliee gi s[-gi valorifice propriile experienle de inv51are, in scopul dezvoltdrii

unui ansamblu personal de atitudini gi al iclentificlrii viitoarei orient[ri profesionale.o Sd-si formeze capacitdlile gi motivaliile pentru o invlqare penlanentd.

Prin ciclu curricular se exprimd un concept bazatpe stadiul de dezvoltare psihopeda-gogic[ al elevilor qi care oferd un set coerent qi clar de obiective de invilare, reflectatela nivelul programelor gcolare. Specificitatea dominantelor curriculare ale fiectrrui cicluin parte este importantd atet pentru proiectarea curriculumului, cdt qi pentru profesori,elevi, plrintri etc. Curriculumul nucleu qi curriculumul la decizia qcolii sunt cele doulsegmente principaie care concurX la formarea curriculumului national. Curriculunrulnucleu este (general) obligatoriu pentru toate gcolile gi toli elevii, reprezentdnd segmennrlprin care invdtXmentul public sper{ sd asigure egalitatea ganselor. Acesta reprezintl

CURRIC{JLT]M, INSTRUIRE, EVALUARE 25

unicul sistern de ref'erin15 pentru examinarea externi admisi in sistem gi constituiebaza standardelor na{ionale de perforrnanfX qi de evaluare. Curriculrnml la clecizioScolii vizeazd, zona optioralS a curriculumului naliorral gi se concretizeazd prin :

- segmentul op[ional al disciplinelor obligatorii;- disciplinele propriu-zis oplionale.

Avantajele acestui mod de abordare a organiz[rii curriculare sunt:

- descongestionarea materiei ;

- crc$terea posibilitdlilor de opliune pentru elevi qi profesori ;

- asigurarea parcursurilor individuale de invdlare;- cre$terea posibilitdtilor unitdlii qcolare de a-qi determina propriul curriculunr;- posibilitatea utilizlrii flexibile a segrnentului neobligatoriu din programe in firnc-

(ie de nevoile locale de educalie gi forrnare ;

- obligativitatea stabilirii unor standarde coerente de performanqd ;

- obligativitatea fbrmlrii resurselor umane (profesori gi manageri;.

in continuare, puteln spune c[ ariile curriculare reprezintd grupaje de discipline,precum gi de dornenii gi obiecte optrionale, fiind neschimbate pe intreaga duratd agcolii (segrnentului gcolar). Ponderea lor pe cicluri qi clase variazd in timp. in acestsens, obiectele de studiu sunt p6rtri ale ariilor curriculare gi pot fi obligatorii sauoptionale. Programele qcolare stabilesc obiectivele gi conlinuturile propriu-zise aleinvIl[rii la nivelul obiectelor de inv[1imdnt. Acestea regleazl, atAt procesul de pre-dare-invdtrare, cdt gi realizarea manualelor qi a altor materiale suport destinate pro-cesului de predare-inv51are. Programa gcolar5 ar trebui s[ cuprind5, printre altele :

modelul curricular al disciplinei; obiectivele-cadru ale disciplinei ; obiectivele dereferinli; activiHtile de invi(are recomandate ; conlinuturile sugerate pentru autoriide manuale ; standardele de performant5 pe ciclu curricular (ciclul acliziliilor fun-datnentale, ciclul de dezvoltare, ciclutr de observare/orientare). Pebaza planului-cadrugdndit la nivel na6ional, este evident cd fiecare gcoal5 iqi poate decide propria schemdorard, in functrie de proiectul curricular pe care-l realizeazd. Se poate astfel conturapersonalitatea gcolii, intr-o societate care-gi propune sd respecte gi s[ valorizezediversitatea, in contextul respect[rii standardelor internatrionale, al unei educatrii decalitate qi acordlrii unor $anse cu adevdrat egale tuturor tinerilor.

1.1.2. Elaborarea ofertet curricu.lare

Oferta ctlrriculari generalX este o componentl a culturii curriculare nationale, o parteintegrantd a curriculumului nafional. Proiectarea gi elaborarea curriculumului nu suntapanajul unei elite, un sistem educa{ional puternic trebuind sX fie preocupat de for-marea iniliali gi continul a unui contingent numeros qi bine pregdtit de cadre didacticecapabile sX proiecteze qi sd elaboreze un curriculunr. O asemeuea of"ertd trebuie sIurmireasc5. cornpatibilitatea sistenrului de inv[{dmdnt (rominesc) cu alte sisteme de

26 DIDACTICA PREDARII IN FORMATICII

invdl[mdnt performante din iume, in acelagi tirnp cu tn5rirea irnpactului sistemului

de inv[lamdnt asupra reformei societlgii romAnegti. Oferta curriculard a fiec5rei

unit[1i qcolare este un atu important pentru rezonanta gcolii in rnicroclimatul socio-

economic in care s-a integrat. Pornind de la tinalit[1ile fieclrui ciclu de pregltire,

oferta curricularl a unei unit5tri gcolare trebuie si tin[ cont de unnXtoarele elemente :

nivelul de studiu, profilurile gi specializdrile existente, baza didactico-material[,resursele umane, preferintrele p[rintrilor qi elevilor, speciticul local, standardele ocu-

pafionale, contextul sociocultural etc. Decizia privind rnodul in care va fi abordat acest

segment de curriculum apartine deopotriv[ ofertanlilor ($colii, adicd profesori, mana-

geri) gi beneficiarilor (elevi, pdrinli, reprezentanti autorizali ai comunitXtrii locale).

Curriculumul la decizia gcolii poate fi astfel orientat spre:

o Curriculurnul nucleu aprofwndat - cuprinde num[rul maxim permis de ore dinplanul-cadru $i este conceput pentru o atingere integral[ qi efectiv[ a obiectivelorgi conlinuturilor din trunchiul coluun (poate fi util claselor cu un nivel mediu spre

slab al pregltirii de specialitate).t Curricuh mul extins - cuprinde num[rul maxitn de ore din plaja orar[, dar in

scopul extinderii obiectivelor 9i con[inuturilor din trunchiul comun (poate fi utilclaselor cu performanle bune la diciplina de specialitate).

o Curricuhtmul elaborat tn Ecoald - aceastd component[ perrnite introducerea de

oplionale de tip nou, care abordeazd o tenaticd diferit[, din afara programei

obligatorii (util pentru a exploata resursele gi traditriile iocale sau pentru a intArn-

pina cerinlele gi exigengele cle instruire ale elevilor, p[rinlilor, cornunit[1ii etc.).

Putem spune c[ aspectele formative gi informative cuprinse in curriculumul la

decizia gcolii vor constitui obiectul evalulrii interne.

Didactica pentru invdldniAntul girmrazial $i liceal se referd, in principal, la obiec-

tivele tbrmative (generale) ale studiului infornraticii qi leglturii acesteia cu alte dis-

cipline, la metodele qi mijloacele didactice specifice disciplinei, principiile didactice

clasice aplicate in predprea infonnaticii, planurile de inv51[lnAnt, programele gcolare,

manualele qcolare q.a.m.d.

1.1.3 . Planurile de tnvd,ldmA,nt

Planurile-cadruprecizeazd disciplinele de hrvdtrSlndnt in succesiunea lor pe ani de studiu

gi tipuri de $coli sau niveluri" Fentru fiecare disciplin6 in parte sunt stabilite nurn[rulde ore pe s[ptXlnind qi ani de studiu, precum gi nmndrul de ore de aplicalii practice

de laborator, acolo unde este cazul. Acestea au un oaracter unic gi obligatoriu pentru

fiecare stadiu de pregltire sau tip de gcoal5, cuprinzAnd obiectele de studiu din fiecare

clasd (perioadd de studiu). intr-un moment de reorganizare a mecanismului de achi-

zilii de cunogtinle, conceperea unui curriculum este o intreprindele greu de realizat

dactr linem cont de fuptul e[ se iinpune reftuntarea la lucruri dep5gite, dar $i plstrarea

unor solugii viabile. La baza elabordrii planurilor-cadru stau urmitoarele principii(aten1ie, nu este vorba despre principiile didactice, care vor fi discutate in capitolul 2) :

CURRICULUM, INSTRUIRE, EVALUARE 27

a) Principittl selec\iei culturale (alegerea domeniilor cunoagterii qi gruparea lor in ariicurriculare) vizeazd, armonizarea dintre particularitllile personalitd(ii elevului, aptitu-dinile qi interesele sale personale (exprimate prin op(iunea pentru o anumiti filiir5 qispecializare), diversitatea domeniilor cunoagterii sau perenitatea componentelor debazS' ale penonalitilii gi a valorilor asociate acestora, proprii unei societdtri democratice.

b) Principiul coerenlei vizeazd caracterul omogen gi echilibrat al parcursului gcolar,avdnd in vedere integrarea verticald gi orizontald a ariilor curriculare in cadrulfiecirei filiere, profil gi specializare, aceastd integrare fiind exprimatd in raportu-rile procentuale dintre ariile curriculare gi disciplinele de studiu.

c) Principiul fiutcYionalitd\ii presupune organizarea parcursului gcolar pe cicluricurriculare care s[ respecte caracteristicile de vArstI, ilteresele gi motivaliileelevilor. Acest principiu, coroborat cu strategiile de organizare interni a curricu-lumului, a determinat structurarea procesului de inv[trare pe cicluri curriculare(periodizlri ale gcolaritdlii) care se suprapun strucrurii sistemului de inv5{imAnt,cu scopul de a focaliza obiectivele majore ale fieclrei etape qcolare gi de a reglaprin modific[ri curriculare procesul de invdtdmdnt. Ciclurile curriculare asigurdcontinuitatea in momentul trecerii de la o treaptd de qcolarizare la alta prin cone-xiuni explicite la nivelul curriculumului, corelarea structurii curriculare cu vdrstapsihologicl, transferul de metode gi procedee didactice.

d) Principiul egalizdrii Sanselor v\zeazd, oferta de oportunitl{i echivalente de conti-nuare a qcolarizdrii ill conditiile unor parcursuri qcolare dif'erenliate. Acest principiusolicit[ un raport adecvat intre trunchiul comun gi disciplinele la decizia gcolii.

e) Principiul flexibilitdyii parcursurilor individuale este concretizat prin oferta depachete op(ionale, la nivel central sau local, pentru fiecare arie curricularl.

Noul curriculum face loc opliunilor elevilor, permite o realb instruire rnultidisciplinarl,o interdisciplinaritate efectiv[ in abordarea continuturilor, orientAnd formarea elevilorin directia capacitdgilor de bazd ale viitorului specialist in intbrmatic[, dintre care aminrim:

- formarea gdndirii algoritmice (capacitatea de abordare sistenicd a problemelor) ;

- capacitatea de abstractizare;- capacitatea de comunicare imediat[ gi eticientl;- capacitatea de exploatare a facilitdlilor oferite de tehnologiile inforrnalionale moderne.

Descentralizarea curriculard incurajeaz[ parcursurile individuale de invd{are gispulberl mitul obligativitXlii qi uniformit5lii parcurgerii con(inuturilor, oferind cadrelordidactice o flexibilitate de decizie si actiune. DacI la liceu prezenla disciplinelor rleinformaticr in trunchiul comun le conferd un statut sigur, la gimnaziu, abia in 2016s-a decis ca in Planul-cadru s[ aparl o disciplind obligatorie, Informatic5 gi TlC,prevdzutd cu o or[ pe sdpt5mAn[ la toate clasele. $colile gimnaziale vor avea nevoiede resurse logistice $i tehnice (precum qi de cadre didactice specializate) pentru aputea sustine aceasti schimbare. Numai astfel elevii vor avea qanse egale la o ecluca-1ie corectr in domeniul lT, educafie esen(iald intr-o societate informatizatd.

O prezentare succinti a disciplinelor de informatice ce se reglsesc in prezent incurriculumul nalional (la liceu) este furnizatr in tabelul unn[tor (www.edu.ro).