SECUNDAIR ONDERWIJS Onderwijsvorm: Graad: Jaar: TSO tweede graad eerste en tweede leerjaar Studiegebied: Handel COMPLEMENTAIR GEDEELTE Optie(s): Handel Vak(ken): AV Informatica 1/1 lt/w Vakkencode: IT-x Leerplannummer: 2005/107 (nieuw)
AV Informatica (1e jaar 1 lestijd/week, 2e jaar 1 lestijd/week) 1 INHOUDSTAFEL Situering... 2 Algemene doelstellingen... 2 Leerplandoelstellingen en leerinhouden... 3 Ontwerp en implementatie...3 Minimale materiële vereisten... 5 Pedagogisch-didactische wenken... 5 Evaluatie... 8 Bibliografie... 9
AV Informatica (1e jaar 1 lestijd/week, 2e jaar 1 lestijd/week) 2 SITUERING Dit leerplan heeft betrekking op het complementair gedeelte (CG) van de studierichting Handel en bevat de doelstellingen en leerinhouden van het onderdeel Ontwerp en implementatie (O&I). In het specifiek gedeelte (SG) van de lessentabel kan de school kiezen om ofwel AV Informatica (waar O&I wel voorkomt) ofwel TV Toegepaste informatica (waar O&I niet voorkomt) in te richten. In het CG zijn naast een aantal andere keuzes volgende informaticavakken mogelijk: AV Informatica, TV Toegepaste informatica en TV Dactylografie/Toegepaste informatica (uitsluitend dactylografie en tekstverwerking). Samenvattend komt het dus neer op volgende mogelijkheden: Vak te kiezen in SG (voor alle leerlingen) AV Informatica (1 lt) TV Toegepaste informatica (1 lt) Vak te kiezen in CG (voor sommige leerlingen) AV Informatica (1 lt) TV Toegepaste informatica (1 of 2 lt) TV Dactylografie/Toegepaste informatica (1 lt) De school wordt aangeraden te kiezen voor AV Informatica in het SG (en ook in het CG) indien zij in de 3e graad Boekhouden-informatica of Informaticabeheer aanbiedt of indien zij aan de leerlingen de garantie wil bieden dat zij goed voorbereid in een andere school een van die richtingen kunnen kiezen. Het leerplan AV Informatica van het CG zal dus afhankelijk van deze keuze ofwel totaal nieuwe leerstof zijn ofwel als uitdieping van het onderdeel O&I uit het SG-leerplan beschouwd worden. In elk geval zullen de jaarplannen goed op elkaar moeten afgestemd worden. Bovendien moet een onderscheid gemaakt worden in het geval alle leerlingen van de klas hetzelfde vak als CG kiezen of niet (zie verder bij de pedagogisch-didactische wenken). Het is wel niet de bedoeling dat in het CG leerstof behandeld wordt die in de leerplannen van de 3e graad voorkomt. ALGEMENE DOELSTELLINGEN Problemen op een zodanige manier oplossen dat de verschillende stappen van de oplossing door de computer uitvoerbaar worden. Logisch, abstract en probleemoplossend denken volgens een algoritmische methode. Een probleem kunnen omschrijven, analyseren, opdelen in deelproblemen, verder verfijnen. Tot de vaststelling komen dat de top-down methode daartoe een waardevol instrument is. Gestructureerd werken volgens een vaste methode met de nodige nauwkeurigheid, orde en zorg. De resultaten van de analyse aan de praktijk kunnen toetsen en ervaren dat nauwkeurig werken een noodzakelijke voorwaarde is. Een kritische instelling ontwikkelen t.a.v. gegevens en oplossingen, deze controleren en zo nodig corrigeren. Aandacht besteden aan leesbaarheid, aan uniforme, esthetisch verantwoorde en doeltreffende vormgeving en aan normering. Een preventieve houding ontwikkelen ten aanzien van het verlies van gegevens. Alert zijn voor het geregeld veilig opslaan van bestanden. Alert zijn voor de milieu-effecten van computergebruik en spontaan voorzorgsmaatregelen nemen. Bereidheid ontwikkelen om op eigen initiatief levenslang bij te leren en op de hoogte te blijven van nieuwe ontwikkelingen. Kunnen samenwerken om een probleem op te lossen.
AV Informatica (1e jaar 1 lestijd/week, 2e jaar 1 lestijd/week) 3 LEERPLANDOELSTELLINGEN EN LEERINHOUDEN ONTWERP EN IMPLEMENTATIE LEERPLANDOELSTELLINGEN De leerlingen kunnen 1 in de oefeningen het onderscheid maken tussen ontwerp en implementatie; inzien dat de meeste problemen met hetzelfde stappenplan opgelost worden; problemen herkennen als varianten van eenzelfde basisprobleem waarbij gelijkaardige oplossingsmethoden worden gebruikt; de stappen van het ontwerp toepassen; de stappen van de implementatie toepassen; LEERINHOUDEN Leidraad bij het uitwerken van toepassingen 1 Te volgen stappen bij het oplossen van problemen probleemstelling (scenario) analyse op topniveau analyse van het deelprobleem gegevenstabel en controlestructuur coderen compileren testen 2 het probleem formuleren en een oplossingsscenario voorstellen; een gegevenstabel opstellen (de objecten voor invoer, verwerking en uitvoer identificeren); constanten en variabelen herkennen en met gepaste naamgeving definiëren; getal- en teksttypes onderscheiden (naam, domein, toegelaten operaties); de controlestructuur (opdrachten, deelproblemen, sequenties, selecties en iteraties) voorstellen; de methode van de stapsgewijze verfijning (top-down methode) herkennen en gebruiken; een probleem opsplitsen in deelproblemen; verklaren wanneer er informatie-uitwisseling noodzakelijk is tussen een procedure of een functie en het hoofdprogramma; het verschil tussen éénrichting en tweerichting informatie-uitwisseling in een toepassing uitleggen; 2 Ontwerp 2.1 Probleemstelling en scenario 2.2 Gegevenstabel objecten voor invoer, uitvoer en verwerking types: enkelvoudige en samengestelde types 2.3 Controlestructuur bouwstenen: sequentie, selectie, iteratie afspraken, voorstelling 2.4 Stapsgewijze verfijning (top-down methode) deelproblemen informatie-uitwisseling: éénrichting en tweerichting
AV Informatica (1e jaar 1 lestijd/week, 2e jaar 1 lestijd/week) 4 LEERPLANDOELSTELLINGEN De leerlingen kunnen LEERINHOUDEN Leidraad bij het uitwerken van toepassingen 3 de opgegeven coderingsafspraken toepassen; de algemene programmabouw herkennen; de behandelde gegevenstypes toepassen; constanten en variabelen (globale en lokale) declareren in een programma, procedure of functie; operaties toepassen (hoofdbewerkingen); enkele standaardfuncties toepassen; de juiste lees-, schrijf- en toekenningsopdracht gebruiken; een programma(onderdeel) coderen; de coderingsafspraken toepassen: toegelaten tekens, namen (constanten, variabelen, types), symbolen, gereserveerde woorden, standaardnamen, numerieke en alfanumerieke gegevens, commentaaraanduidingen; een procedure- en een functieoproep coderen; procedures en functies coderen met of zonder éénrichting en tweerichting parameters. 3 Implementatie (codering) 3.1 Programmeeromgeving coderingsafspraken algemene programmaopbouw 3.2 Gegevenstypes enkelvoudige types samengestelde types 3.3 Declaratie van globale en lokale constanten en variabelen 3.4 Expressies soorten operatoren standaardfuncties toekenning 3.5 Opdrachten lees- en schrijfopdracht toekenning 3.6 Structuren sequentie deelproblemen (procedure en functie) selectie iteratie informatie-uitwisseling tussen deelproblemen d.m.v. parameters
AV Informatica (1e jaar 1 lestijd/week, 2e jaar 1 lestijd/week) 5 MINIMALE MATERIËLE VEREISTEN 1 Het basisprincipe houdt in dat elk lesuur er per leerling één computer aanwezig is. De computer moet in staat zijn om zonder problemen het professioneel pakket met grafische interface te kunnen draaien. Het is vanzelfsprekend dat de school beschikt over legale versies van de te gebruiken software. Vanuit louter didactisch standpunt is de keuze van de versie van het pakket niet belangrijk (maar alle inhouden van het leerplan moeten wel kunnen aan bod komen). Voor het onderdeel Ontwerp en implementatie wordt TMT Pascal ofwel Borland Pascal for Windows versie 7 aangeraden, maar andere mogelijkheden zijn ook goed, zoals bijv. VB of VBA (zie pedagogisch-didactische wenken). Merk op dat TMT vrij via het Internet verkrijgbaar is (www.tmt.com). Voor Borland Pascal is een licentie vereist. Vermits het product echter niet meer in de handel verkrijgbaar is, geldt de klaslicentie voor Delphi ook voor Borland Pascal. Volgende ergonomische eisen moeten vervuld worden: naast de pc moet er nog voldoende ruimte zijn voor boek of cursus en muismatje; het scherm moet van goede kwaliteit en verstelbaar zijn met een stabiel beeld zonder reflecties; de tafel- en stoelhoogte en de positie van het scherm moeten op elkaar afgestemd zijn. De leerlingen moeten gestimuleerd worden om een pc aan te schaffen (de leerkracht kan informatie geven over de aankoop van tweedehandse toestellen, enz.). Indien er leerlingen zijn die hierbij problemen hebben, moeten zij maximale faciliteiten krijgen om op school (binnen en buiten de normale lestijden) te kunnen oefenen. De vakgroep zal zich regelmatig beraden over de keuze en het gebruik van cursussen en handboeken. PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN 1 Verband met het leerplan AV Informatica van het specifiek gedeelte (SG) Het leerplan AV Informatica van het SG bepaalt dat in TSO Handel het 1e jaar minstens 7 en in het 2e jaar minstens 15 lestijden aan het onderdeel O&I moeten besteed worden. Maar het leerplan van het SG bevat ook nog andere onderwerpen zodat de leerlingen die het CG leerplan volgen, veel sneller de basisprincipes van O&I zullen verworven hebben. Er kunnen zich verschillende situaties voordoen. Indien alle leerlingen van de klasgroep hetzelfde CG volgen, is er geen probleem en kan de leraar de inhoud en het niveau van de voorziene lestijden O&I van het SG leerplan aanpassen. Indien slechts een gedeelte van de klasgroep het bijkomend CG uur volgt, zal de leraar van het SG uur tijdens de lessen O&I gedifferentieerd lesgeven. Het spreekt vanzelf dat het jaarplan met zorg moet opgemaakt worden. De leraar zal opmerken dat het jaarplan in geen geval een kopie kan zijn van het leerplan, maar in tegendeel de voorziene toepassingen (met opgave van de te behandelen data- en controlestructuren) zal bevatten. 1 Inzake veiligheid is de volgende wetgeving van toepassing: Codex, ARAB, AREI, Vlarem. Deze wetgeving bevat de technische voorschriften die in acht moeten genomen worden m.b.t. de uitrusting en inrichting van de lokalen en de aankoop en het gebruik van toestellen, materiaal en materieel. Zij schrijven voor dat duidelijke Nederlandstalige handleidingen en een technisch dossier aanwezig moeten zijn, alle gebruikers de werkinstructies en onderhoudsvoorschriften dienen te kennen en correct kunnen toepassen, de collectieve veiligheidsvoorschriften nooit mogen gemanipuleerd worden en de persoonlijke beschermingsmiddelen aanwezig moeten zijn en gedragen worden, daar waar de wetgeving het vereist.
AV Informatica (1e jaar 1 lestijd/week, 2e jaar 1 lestijd/week) 6 2 Algemene wenken In principe is de keuze van de programmeertaal vrij, maar gelet op de ingerichte nascholing, het ontwikkelde materiaal en beschikbare handboeken ligt het voor de hand te opteren voor Pascal. Wat de software betreft is TMT Pascal ofwel Pascal for Windows versie 7 van Borland de beste keuze. Een mogelijk alternatief is Java of Javascript, maar de structuur en de leesbaarheid van de taal maken dat dit de voorkeur niet wegdraagt. Visual Basic of VBA is eveneens mogelijk vermits de relatie met het rekenblad en de databank bijzonder goed te leggen valt en omwille van het feit dat er in het CG voldoende lestijden zijn om zowel de procedurele als de gebeurtenis gestuurde aspecten te behandelen. Het is raadzaam om de leerinhouden en bijgaande methodologische wenken van de derde graad door te nemen. Op die manier zal de leraar zich een beter beeld kunnen vormen van de later te bereiken resultaten. De nadruk ligt op het leren oplossen van problemen en NIET op het aanleren van een programmeertaal. Bij de informatica als algemeen vak ligt de klemtoon op de probleemoplossende vaardigheden, die vnl. aan bod komen in het ontwerp. Alle aspecten moeten worden geïntroduceerd aan de hand van goed gekozen cases (uitgewerkte toepassingen). De leerkracht moet ernaar streven om niet te dikwijls wiskundige voorbeelden te gebruiken, maar in tegendeel oefeningen te kiezen uit de belangstellingssfeer van de leerling. Het kan volstaan om per jaar 4 tot 7 cases te behandelen. Het behandelen van korte oefeningen die enkel tot doel hebben een bepaalde implementatie toe te lichten moet absoluut vermeden worden. Het probleem herformuleren en het oplossingsscenario bedenken zijn bij eenvoudige problemen nagenoeg gelijke processen die via klassegesprekken ontwikkeld worden. Enkel bij complexe problemen of wanneer meerdere oplossingen mogelijk zijn, is een schriftelijke neerslag noodzakelijk. Wat het eigenlijke programmeren betreft, zal de leraar stapsgewijs de implementatie introduceren door eerst de programmatekst te laten herkennen, daarna bepaalde programmaregels of onderdelen (procedures en functies) te laten aanvullen in vooraf gegeven zgn. programmaframes. Volledige programma s ontwerpen en ontwikkelen is in de CG-uren zeker mogelijk. Tijdens de analyse kan de tekstverwerker gebruikt worden, bijv. om werkbladen in te vullen. In de ontwerpfase is de voorstellingswijze van de controlestructuren totaal vrij. De voorkeur gaat naar pseudocode (hierbij wordt geen eigenlijke schematechniek meer gebruikt). Maar PST of NS (Nassi-Schneidermann) kunnen ook. Het pakket GPE 1.7 (Graphical Programming Environtment) 2 werd ontwikkeld door E. Ghesquiere en staat gratis ter beschikking van leraren die willen gebruik maken van een programmagenerator die uitgaande van de PST-diagrammen een Pascalprogramma genereert (dat naar TMT of BPW over te brengen is). Chartist (www.novagraph.com) laat toe om via een gebruiksvriendelijke software mooie diagrammen (PST en NS) te bouwen. Struktograaf (www.sichemsoft.nl) vertrekt van NS-diagrammen (ook voor selecties en iteraties) en genereert uitvoerbare programmacode. 2 Dit pakket werd verspreid tijdens de nascholing 2000-2001 en is terug te vinden op de PBD site.
AV Informatica (1e jaar 1 lestijd/week, 2e jaar 1 lestijd/week) 7 3 Bijzondere wenken i.v.m. ontwerp en implementatie Leerinhoud 1 2.4 De methodische aanpak is dwingend. Hierbij wordt gebruik gemaakt van de stapsgewijze verfijning. Wat ook de taal is die gebruikt wordt, in elk geval zal de procedurele aanpak behouden blijven. 2.1 Het vinden van een oplossingsscenario is een proces, dat kan vereenvoudigd worden door: het probleem algemeen te formuleren; het geheel op te splitsen in kleinere delen en het verband tussen die onderdelen vastleggen; per deelprobleem het algoritme globaal te verwoorden, de essentie van de opdracht te bedenken (welke gegevens heb ik nodig, welke controlestructuren zal ik gebruiken). Op die manier kan de leerling ontdekken dat heel wat problemen varianten zijn van een zelfde basisprobleem waarbij dezelfde oplossingsmethode gehanteerd wordt. Dit basisprobleem kan dan in een latere fase afzonderlijk behandeld worden. Indien (vooral in de derde graad) deze oplossing voldoende algemeen gehouden wordt, wordt deze deeloplossing herbruikbaar. 2.2 De leerlingen moeten ervaren dat de gegevensstructuur grondig wordt beredeneerd (d.w.z. het identificeren van objecten voor invoer, verwerking en uitvoer via het opstellen van een objectentabel). Het opstellen van de gegevenstabellen en de controlestructuur zal in praktijk in wisselwerking gebeuren. D.w.z. dat de tabellen stapsgewijs worden ingevuld (naarmate de controlestructuur wordt uitgewerkt). 3 3.1 Het coderen wordt aangewend als middel om een algoritme, dat via een taalonafhankelijke analyse werd opgesteld, te illustreren en/of te controleren. Hierbij is de syntax geen doel op zich (syntaxfouten mogen dus niet gesanctioneerd worden). De leerling dient wel in te zien dat de juistheid ervan noodzakelijk is voor het functioneren van het programma. Voor de afspraken i.v.m. stijl, opmaak en typografie (die zoveel mogelijk, maar in elk geval op een consistente manier moeten gevolgd worden) wordt verwezen naar het cursusmateriaal van de nascholing van 2000 en 2004. Er wordt voldoende aandacht besteed aan de naamgeving voor constanten, variabelen, functies en procedures en aan de vorm van het programma (consequente manier van intanding, scheidingsregels tussen verschillende blokken). Gereserveerde woorden worden in hoofdletters geschreven. Zinvolle commentaar documenteert de programma's. Het einde van een eenheid (procedure/functie) wordt d.m.v. commentaar verduidelijkt, wat de herkenbaarheid van een gecodeerde eenheid verhoogt. 3.2 In Pascal bedoelt men met enkelvoudige types: de getaltypes INTEGER en REAL, het teksttype CHAR en het logische type BOOLEAN. De samengestelde types zijn STRING en ARRAY. Ook is het sterk aan te bevelen om het ARRAY type te behandelen. 3.3 Behalve in het geval van de meest triviale constanten, worden bij voorkeur geen letterlijke constanten gebruikt, maar wel symbolische (via constantendeclaratie). 3.4 Mogelijke operaties (die enkel in functie van de toepassing gebruikt worden) zijn: INTEGER: + - * DIV relationele REAL: + - * / relationele CHAR: + relationele STRING: + relationele Mogelijke standaardfuncties zijn bijv. INT ROUND SQRT LENGTH e.a. maar enkel op voorwaarde dat ze bij een toepassing zinvol gebruikt worden.
AV Informatica (1e jaar 1 lestijd/week, 2e jaar 1 lestijd/week) 8 Leerinhoud 3.6 Basisprincipes: geen (of ten minste zo weinig mogelijk) gebruik van globale variabelen; geen nesten van procedures en/of functies; vanaf de aanvang wordt gebruik gemaakt van procedures. Het is evident dat men aanvankelijk niet buiten globale variabelen kan. Het gebruik wordt beperkt tot de in- en uitvoer (in de verwerkingsmodule blijven de variabelen van bij de aanvang lokaal). De begrippen waarde en variabele parameters mogen in het CG eveneens geïntroduceerd worden. De leerstof omvat niet het aanleren van terminologie, maar wel het parametermechanisme (waarbij de omschrijving éénrichting en tweerichting kan gebruikt worden). Het is belangrijk dat de leerling weet dat bij de oproep de éénrichtingsboodschap een uitdrukking is, terwijl dat voor een tweerichting boodschap een variabele moet zijn. De oefeningen worden door de leerlingen uitgewerkt onder de vorm van deelproblemen, en worden later in een programmaframe ingepast, zodat uitvoering op de computer mogelijk wordt. Het is mogelijk om een beperkt aantal procedures (uitgewerkte algoritmen) ter beschikking te stellen waarmee steeds complexere problemen worden opgelost. EVALUATIE Vragen over O&I zijn in principe terug te brengen tot de grote aandachtspunten van de leerstof: analyse datastructuur (objectentabel) controlestructuur implementatie met aandacht voor deelproblemen en parametermechanisme. Alle andere soorten vragen mogen slechts zeer occasioneel aan bod komen (vragen die louter de taal testen zijn niet toegestaan). Om dezelfde reden moet ook vermeden worden programma s te laten verbeteren. Definities en theoretische aspecten worden niet geëvalueerd. M.a.w. wat via oefeningen kan aan bod komen, wordt niet theoretisch ondervraagd. Aangezien het "probleemoplossend denken" centraal staat, moeten de vorderingen van de leerlingen bij de ontwerpfase heel nauwkeurig gevolgd worden. Uit een gegeven probleemstelling kan gevraagd worden de ontwerpfase volgens de methode van de stapsgewijze verfijning op te bouwen. Bij de correctie hiervan houdt men rekening met de coherentie tussen analyse, objectentabel en de controlestructuur. Vragen waarbij alleen het invullen van een objectentabel of het opbouwen van een controlestructuur gevraagd wordt, behoren zeker tot de mogelijkheden. Gezien een foutief ontwerp ook tot een foutieve implementatie leidt, is het niet aangewezen om bij eenzelfde probleem tegelijk ontwerp en implementatie te evalueren. Aan de leerling kan een opgelost ontwerp gegeven worden en gevraagd worden de implementatie te maken. Voor het dagelijks werk kunnen volgende evaluatievormen overwogen worden: toetsen bestaande uit korte praktische oefeningen (ook mondeling); taken (al dan niet in klas te maken); permanente evaluatie (van het werk van de leerlingen volgens welbepaalde criteria overeenkomend met de doelstellingen van het leerplan). Voor de algemene principes rond evaluatie wordt verwezen naar het leerplan van het informaticavak uit het SG.
AV Informatica (1e jaar 1 lestijd/week, 2e jaar 1 lestijd/week) 9 BIBLIOGRAFIE De volgende boeken zijn bestemd voor de leraar. Zij volgen de doelstellingen en klemtonen van het leerplan. ANDRIESSEN & SMEETS, Programma-ontwikkeling in Pascal, Nijgh en Van Ditmar, 1992 DUNTEMANN J., Programmeren in Borland Pascal, Academic Service, 1994 HAIGH J., Designing computer programs, Arnold, 1995 KOFFMAN B., Turbo Pascal, Problem solving and program design, 4th edition, Addison-Wesley, 1993 ROUSSELLE M., Analyse en implementatie 1, De Sikkel, 1995 SALMON W., Structures and abstractions, An introduction to computer science with Turbo Pascal, Irwin, 1992 De volgende boeken waren bij de eerste editie van het leerplan bedoeld als handboek voor gebruik in de klas en bevatten nog steeds waardevolle toepassingen die de geest van het huidige leerplan volgen: VERMIJL J., Mega, De Sikkel, 1995 VERMIJL J., Giga, De Sikkel, 1995 VERMIJL J., Topdown 1, De Sikkel, 1998 VERMIJL J., Topdown 2, De Sikkel, 1999 Volgend boek biedt in een aantrekkelijke lay-out een duale oplossing aan door per toepassing de implementatie zowel in Javascript als in Struktograaf voor te stellen: MESDOM F., STEPPE G., VANDERBIESEN G., Via Informatica, Leren programmeren, Die Keure, 2004. Volgend boek bevat het ontwikkelen van oplossingen op basis van de programmeertaal VBA Excel en legt daarbij voldoende nadruk op de controlestructuren en de stapsgewijze verfijning (maar minder op de datastructuren): BUYSE, P., Algoritmen met VBA Excel, De Boeck, 2004. Volgende boeken sluiten het meest aan bij het huidige leerplan: ALLAERTS J., GENBRUGGE H., VAN LOOY L., Informatica 1, Novum, 2004. ALLAERTS J., GENBRUGGE H., VAN LOOY L., Informatica 2, Novum, 2004.