Ohjelmointi yläkoulussa verkostopäivä 7.9.2016 Vuores

1. Koodausta kouluun
OHJELMOINTIHARJOITUKSIA MATEMATIIKAN
TUNNILLE
Tiina Partanen 7.9.2016

2. Koodausta kouluun projekti
2014-2016
Koodausideoita matematiikan tunneille uuden OPS:in mukaisesti
 Koodaus on matematiikkaa
 Koodaus ei ole pois matematiikan opiskelusta, kunhan tehtävät on
suunniteltu oikein
 Koodaus on luonnollinen tapa tuoda tietokoneet osaksi matematiikan
opiskelua
 Matematiikan opettajien itse kehittämä materiaali (12 matikistia
Pirkanmaalta)
 Testattu oikeilla oppilailla
 Ilmainen suomenkielinen oppimateriaali, ilmaiset työkalut, opettajan opas
2

3. Pedagogiset tavoitteet
Opettaa systemaattista ongelmanratkaisua, ei vain ”koodaustemppuja”
Opettaa automatisointiajattelun pääsisällöt, riittävästi että niillä voidaan toteuttaa
joitain yksinkertaisia toimivia ”sovelluksia”
Lähestyä aihetta visuaalisesti, kuvien ja animaatioiden kautta
Kannustaa luovuuteen ja oman koodin ”keksimiseen”
Painottaa funktionaalista ohjelmointiparadigmaa sekä test-driven design:ia
Tukea opettajaa uuden aihepiirin haltuunottamisessa (koodarin käsikirja, oppilaan
tehtävät, opettajan materiaali, malliratkaisut, tutoriaalivideot)
3

4. Ohjelmointi yläkoulussa
koulutukset
Kaikille matikisteille (7.lk ohjelmointiharjoituksia):
13.09.2016 12:30 - 15:30 Kaarilan koulu, luokka B307
15.09.2016 12:30 - 15:30 Nokianvirran koulun tietokoneluokka B202
20.09.2016 12:30 - 15:30 Sääksjärven koulun ATK-luokka
22.09.2016 12:30 - 15:30 Pohjois-Hervannan koulu, medialuokka C 15
26.09.2016 12:30 - 15:30 Linnainmaan koulu, luokka AT2 (TÄYNNÄ)
28.09.2016 12:30 - 15:30 Pikkolan koulu, ATK7
05.10.2016 12:30 - 15:30 Hatanpää, aulan ATK1 -luokka
Jatkokoulutus:
01.11.2016 12:30 - 15:30 Voimakatu 11, Fröbel
http://tampere.eeventti.fi/koulutukset/ryhma/ohjelmointi-ylakoulussa
4

5. Koodiaapinen MOOC
Syksy 2016
- ScratchJr esi- ja alkuopetus
- Scracth – luokat 3. – 6.
- Racket – luokat 7. – 9.
- Python – luokat 7. – 9.
Uusi kurssi alkaa 15.10. 2016
Ilmottautuminen:
http://koodiaapinen.fi/mooc/
5
Tarmo
Toikkanen
Vuokko
Kangas
Tero
Toivanen
Tiina
Partanen
eEemeli kilpailun – kunniamaininta 2016
IT-kouluttajat ry

6. Miksi Racket?
 Käytössä USA:ssa matematiikan opetuksessa perusopetuksessa
 Bootstrap – project
 ”Teaching algebra by programming videogames”
 Hyvät ilmaiset, open source työkalut
 DrRacket (Win, Linux, MacOS)
 WeScheme – selaimessa pyörivä ohjelmointiympäristö
 Suunniteltu opetuksen tarpeisin
 Kehitetty portaittain kehittyvä ”student language” (Beginning Student -> Advanced Student)
 Uskomattoman selkeät virheilmoitukset
 Tulkki ja stepperi
 Monipuoliset ja opetukseen soveltuvat grafiikka- ja animaatiokirjastot
 Helppoa tehdä itse laajennuskirjastoja (Racket Turtle, display-read)
 Valmis pedagoginen malli
 How to design programs, test-driven design
 Voi koodata myös pelejä 
 Realm of Racket
6

7. Ohjelman suoritus on vain
lausekkeiden sieventämistä
(/ (+ 4 8) (- 3 -3))
(/ 12 (- 3 -3))
(/ 12 6 )
2
7
(4 + 8) / (3 –(-3))
12 / (3 –(-3))
12 / 6
2
(overlay (circle 50 ”solid” ”red”)
(circle 100 ”solid” ”black”))
(overlay
(circle 100 ”solid” ”black”))

8. Ohjelman suoritus on vain
lausekkeiden sieventämistä
8
(overlay (circle 50 ”solid” ”red”)
(circle 100 ”solid” ”black”))
(overlay
(circle 100 ”solid” ”black”))
(overlay
)

9. Pedagoginen lähestymistapa
Oppilaalle on saatava mentaalimalli siitä miten ohjelmakoodi toimii.
Miten tähän päästään?
1. Käytetään
◦ käytetään valmiita piirtofunktioita (kuvat, Turtle)
2. Muokataan
◦ muokataan puolivalmiin funktion koodia eteenpäin
3. Luodaan
◦ määritellään oma funktio funktion suunnitteluportaat menetelmän kautta
(siirrytään abstaktioon vasta, kun konkreettinen esimerkki/testi on
kirjoitettu)
◦ määritellään oma ohjelma, joka jaetaan funktioihin
9
https://users.soe.ucsc.edu/~linda/pubs/ACMInroads.pdf

10. 7. Luokan materiaali
Oppilas harjoittelee kirjoittamaan ohjelmakoodia, joka suorittaa
yksinkertaisia laskutoimituksia tai piirtää geometrisia kuvioita.
Oppilas harjoittelee vertailuoperaattoreiden käyttöä väite- ja
ehtolauseissa tutustuessaan totuusarvoihin.
10

11. 7.lk Kuvakoodaus
- motivaatio, opitaan funktion käsite käyttämällä
valmiita funktioita, jaetaan ongelma osiin
11

12. Kilpikonna-grafiikkaa
- Racket Turtle – kirjaston avulla voidaan opiskella geometriaa (mm.
monikulmion kulmien ja sivujen suhteita, peilausta, koordinaatistoa...)
12
7.lk 7.lk 9.lk

13. 8. Luokan materiaali
Oppilas oppii suunnittelemaan ja ohjelmoimaan algoritmin, jolla
voidaan ratkaista jokin ongelma tai tehtävä, joka voi olla esim.
animaatio tai peli.
13

14. 8.lk Animaatio
- ehdollisuus, toistuvan jakson tunnistaminen, valmiin
funktion muokkaaminen (muuttujana aika)
14
http://www.wescheme.org/view?publicId=dt7UzDWgmb

15. 9. Luokan materiaali
Oppilas oppii käyttämään funktioita ja muuttujia ohjelmointitehtävissä.
Oppilas osaa jakaa ongelman osaongelmiin, ratkaista ne ohjelmoimalla
ja yhdistää osat yhdeksi ratkaisuksi.
15

16. Funktion suunnitteluportaat
16
How to design programs – design recipe

17. 9.lk Automatisointi
- matemaattisen kaavan ohjelmointi automaattilaskuriksi, oman
funktion kirjoittaminen ja testaaminen
Koodi voidaan jakaa WeSchemen kautta (laskuri toimii selaimessa):
17
http://www.wescheme.org/view?publicId=gyRmetZwR0
http://www.wescheme.org/view?publicId=Gst
erQxRVj
Ajatusten lukija:

18. Muissa oppiaineissa
- tietokilpailu (quiz) tehtävät kertaamiseen, lista tietorakenteena,
valmiin koodin muokkaaminen omaan käyttöön
18
Esimerkkejä:
http://www.wescheme.org/view?publicId=K83HHMonx2
http://www.wescheme.org/view?publicId=bdDRSxD3U0

19. Matematiikan käsitteet
Peruslaskutoimitukset ja laskujärjestys
Mittasuhteet
Koordinaatisto
Kierto, skaalaus, peilaus
Tasogeometriset kuviot
Kulman suuruus (monikulmiot)
Totuusarvot, väitelauseet, vertailuoperaatiot
Kulmien nimeäminen
Kolmion kulmien summa
Pythagoraan lause
Pyöristäminen
Yksikkömuunnokset
19
Jakojäännös (modulo)
Boolen logiikka (and, or, not)
Polynomit, kuvaajan piirtäminen
Funktiot ja muuttujat
Määrittelyjoukko, arvojoukko
Pinta-alan kaavat (ml. ympyrä)
Avaruuskappaleiden levityskuvat
Trigonometriset funktiot
Muutosprosentti
Keskiarvo, mediaani, moodi
Alkuluvut, satunnaisluvut
Aritmeettiset lukujonot
Fraktaalit

20. Ohjelmoinnin käsitteet
Tietotyypit (luku, totuusarvo, kuva,
merkkijono)
Funktio, argumentti, paluuarvo
Evaluointi
Vakioiden määrittely (globaalit
muuttujat)
Kirjasto
Funktion määrittely, funktion
parametrit muuttujina, funktion
testaaminen
Totuusarvot, vertaisluoperaattorit,
predikaatit, ehtolauseet, valintalauseet
Boolean operaattorit (and, or, not)
20
Rekursio (alkeistapauksen
avulla, akkumulaatorin avulla,
silmukkana)
Puhtaat funktiot vs.
Sivuvaikutukset
Lokaalit muuttujat
Koodilohko
Listat
Higher Order - funktiot
* Call-back funktiot
* Eventit

21. Ohjelmointitehtävien analysointi
kolmen A:n pohjalta
algoritmi
abstraktioautomatisointi
21

22. Keskustelua (valitkaa toinen):
PEDAGOGIA:
◦ Mitä haasteita ohjelmoinnin opettamiseen
liittyy?
◦ Miten ne ratkaistaan?
◦ Laatikaa koodiopettajan 10. käskyä
TEHTÄVÄT:
◦ Millainen on toimiva tehtävä? Millainen tehtävä
ei toimi?
◦ Analysoikaa jokin ohjelmointitehtävä: Mitä
tehtävä opettaa kolmesta A:sta.
22