Informatika je veda o systematickom spracovaní informácií, najmä o automatickom spracovaní pomocou číslicových počítačov. Jedným z hlavných pojmov informatiky je pojem algoritmus. Matematické metódy hrajú dôležitú úlohu pri formulácii a skúmaní algoritmov, ako aj pri konštrukcii počítačov. Aby sa dali algoritmy spracovať na výpočtových zariadeniach, sú potrebné presné znalosti o architektúre a spôsobe práce počítačov. Informatika sa zaoberá funkčnou architektúrou počítača a príslušných zariadení, ako aj logickým návrhom počítačov, zariadení a obvodov. V tomto prípade je informatika aplikovanou vedou, ktorá ovplyvňuje iné odbory a mnohé vedné disciplíny. Skúma automatizovateľnosť procesov v rozličných oblastiach pomocou počítača.
Projekty tvorivej informatiky v školách
Tento článok sa zameriava na projekty tvorivej informatiky, ktoré boli implementované v slovenských školách, a ich prínos pre žiakov a učiteľov. Skúmame, ako tieto projekty využívajú moderné technológie na zlepšenie výučby a zapojenie žiakov do vzdelávacieho procesu.
Tvorivá Informatika s Baltíkom na 1. Stupni ZŠ
Projekt "Tvorivá informatika s Baltíkom na 1" aktívne zapája žiakov 1. stupňa základnej školy do tvorivého procesu pomocou informatiky. Cieľom je rozvíjať ich logické myslenie, kreativitu a schopnosť riešiť problémy prostredníctvom hravých a interaktívnych aktivít.
Implementácia Projektov v Školskom Roku 2003/2004
V školskom roku 2003/2004 boli realizované rôzne projekty tvorivej informatiky. Projekt pre žiakov 2. stupňa bol implementovaný v období november 2003 - máj 2004. Ďalšie projekty pre žiakov 6. až 9. ročníka a 5. až 9. ročníka prebiehali podľa časovo-tematického plánu od novembra 2003 do júna 2004. Tieto projekty boli zamerané na integráciu informatiky do rôznych predmetov a rozvoj špecifických zručností žiakov.
Príklady Projektov a Ich Využitie
Škola má výborné dvojročné skúsenosti so stavebnicou RoboLab. Učenie s RoboLab je hravé, názorné a poskytuje okamžitú spätnú väzbu.
Jeden z projektov prináša moderné technológie priamo na hodiny fyziky. Vďaka nim majú učitelia aj žiaci okamžitú spätnú väzbu. Namerané a vyhodnotené grafické závislosti je možné umiestniť na webové stránky alebo vytlačiť a analyzovať na hodinách matematiky. To umožňuje prepojenie teórie s praxou a lepšie pochopenie fyzikálnych javov.
Zámerom projektu "Využitie informačných technológií v prírodovedných predmetoch pri pozorovaní mikroskopických preparátov" je poskytnúť žiakom trvalé vizuálne zážitky pri pozorovaní mikrosveta. Žiaci sa stretávajú a pracujú s modernými informačnými technológiami, pri tvorbe projektov vlastných pozorovaní majú možnosť prezentovať ich širšej verejnosti, napríklad prostredníctvom internetu.
Prehľad projektov a ich zameranie
Pre lepšiu prehľadnosť, tu je tabuľka so zameraním projektov tvorivej informatiky:
| Projekt | Cieľová skupina | Časový rámec | Zameranie |
|---|---|---|---|
| Tvorivá informatika s Baltíkom | 1. stupeň ZŠ | - | Rozvoj logického myslenia a kreativity |
| Projekt pre 2. stupeň | 2. stupeň ZŠ | November 2003 - Máj 2004 | Integrácia informatiky do rôznych predmetov |
| Projekty pre 6. až 9. ročník a 5. až 9. ročník | 6.-9. ročník ZŠ, 5.-9. ročník ZŠ | November 2003 - Jún 2004 | Rozvoj špecifických zručností |
| Využitie moderných technológií vo Fyzike | Žiaci na hodinách fyziky | - | Okamžitá spätná väzba a prepojenie teórie s praxou |
| Využitie IT pri pozorovaní mikroskopických preparátov | Žiaci v prírodovedných predmetoch | - | Vizuálne zážitky a prezentácia projektov verejnosti |
Projekty tvorivej informatiky majú potenciál zlepšovať vzťahy medzi rodičmi, žiakmi a učiteľmi. Žiaci môžu prezentovať svoje projekty rodičom a verejnosti, čo zvyšuje ich motiváciu a záujem o učenie.
Programovacie jazyky
Úvod do programovacích jazykov
Informatika je slovo, ktoré je už v tejto dobe bežné a každý ho pozná. Niekto si pod týmto pojmom predstaví počítač, niekto robotov a iný zas internet. Ako všetko na tejto planéte aj oblasť informatiky prešla svojím vývojom a ešte stále sa zdokonaľuje. V odvetviach ako sú zdravotníctvo, doprava, bankovníctvo, školstvo, výskum, priemysel a mnohé ďalšie, našla informatika svoje uplatnenie. Každý jeden deň prídeme do kontaktu s počítačom aj bez toho, aby sme si to uvedomili alebo chceli. Veľmi zaujímavý je aj fakt, že prvý počítač Eniac bol vyrobený pomerne nedávno - v roku 1946. Za 66 rokov sa dokázali počítače a s nimi aj informatika presadiť takmer všade. Často si neuvedomujeme, že bežné veci ako počítač a internet musel niekto vymyslieť a aj vytvoriť. A tak sa dostávame ku programátorom.
Programátori sú ľudia, častokrát géniovia, minimálne však nadpriemerne nadaní v matematike. Ale len matematika k plneniu ich povolania nestačí. Musia mať samozrejme počítač, prehľad v odboroch, v ktorých pracujú a aj nejaký prostriedok medzi počítačom a programátorom, ktorým zadávajú počítaču inštrukcie. Je dôležité poznamenať, že byť programátorom neznamená niečo sa naučiť a potom to po zvyšok života pasívne využívať. Ak chcete byť naozajstná špička, musíte sa neustále vzdelávať, lebo vás čas predbehne. Nie je to vôbec jednoduché a kvalitní programátori sú vo svete cenení.
Vznik programovacích jazykov
Pretože počítač nerozumie nášmu prirodzenému jazyku a naopak prirodzený jazyk počítača je pre človeka nepohodlný, pristúpilo sa ku kompromisu. Bol vytvorený špeciálny jazyk, v ktorom programátor dokáže pomerne ľahko vyjadrovať algoritmy, ktoré počítač bez väčších problémov pochopí. Tak vznikol programovací jazyk. Zo strany programátora je kompromis v tom, že sa jazyk musí naučiť, zo strany počítača v tom, že musí byť vykonaný špeciálnym programom, ktorý program, zapísaný v programovacom jazyku prevedie do formátu "núl a jednotiek", ktorý je zrozumiteľný pre počítač. Tento "sprostredkovací" program sa volá prekladač. Každý jazyk, či prirodzený, či programovací je definovaný syntaxou - skladbou a sémantikou - významom. Syntax jazyka určuje prípustné postupnosti základných symbolov bez ohľadu na ich zmysel. Sémantika priraďuje každej syntakticky správnej postupnosti základných symbolov ich význam. Programovací jazyk je teda špeciálny jazyk, v ktorom programátor dokáže pomerne ľahko vyjadrovať algoritmy, ktoré počítač bez problémov pochopí a vykoná.
Dôležité definície
- Programovanie je tvorivá činnosť, ktorú vykonáva programátor, teda človek, ktorý píše program (zdrojový kód) v niektorom z programovacích jazykov.
- Algoritmus je opis pracovného postupu, ktorým sa rieši určitá skupina úloh.
Typy programovacích jazykov
- Jazyky nižšej úrovne (assembler, jazyk symbolických adries, strojový kód)
- Jazyky vyššej úrovne (Basic, Pascal, C a ich verzie)
Prostredníctvom prekladača sa programy v jazyku vyššej úrovne prekladajú do nízkoúrovňových jazykov (assembler, jazyk symbolických adries). Oba jazyky pracujú priamo s hardvérom počítača (strojový kód pomocou číselných inštrukcií, assembler má čísla nahradené symbolickými názvami inštrukcií a operandov). Našťastie, prepis z vyššieho programovacieho jazyka do jazyka strojového zabezpečuje prekladač toho - ktorého vyššieho programovacieho jazyka a samotný assembler a strojový jazyk sa používajú pri programovaní len zriedkavo.
Niektoré zdrojové kódy, napísané v programovacom jazyku sa pred spustením programu neprekladajú (nekompilujú), ale sa riadok po riadku vykonávajú za pomoci interpretera. Teda interpreter číta a hneď vykonáva príkazy zapísané v zdrojovom kóde. Príkladom takéhoto interpretovaného jazyka je jazyk HTML. Interpreterom príkazov jazyka HTML je internetový prehliadač (napr. Explorer, Chrome, ...).
Výhody a nevýhody
- Výhodou nižších jazykov je rýchlosť.
- Výhodou vyšších jazykov je fakt, že počas kompilácie zdrojového kódu sa vykonáva analýza (syntaktická, sémantická), t.j. kontrola zdrojového kódu a zobrazia sa všetky chyby. Aby bolo možné program skompilovať, musí byť napísaný bez chýb. Následne je možné daný program spustiť (skompilované programy sú väčšinou obyčajné *.exe súbory). Ďalšia výhoda je aj oveľa jednoduchšie programovanie pre programátora.
- Nevýhodou je pomalší chod programu v porovnaní s tým istým programom písaným priamo v assembleri, avšak tento rozdiel je tak malý, že je až zanedbateľný.
- Ďalšou výhodou vyšších programovacích jazykov je prehľadnosť a vďaka nej možnosť rýchlejšieho nájdenia chýb, jednoduchšie úpravy a používanie základných algoritmických inštrukcií (cyklov, vetvenia).
Neskôr sa jazyky začali deliť podľa typu a využitia. Poznáme objektovo orientované jazyky, funkcionálne, procedurálne jazyky a jazyky pre logické programovanie.
Procedurálne programovacie jazyky
V procedurálnych jazykoch sú najvyššou zložkou procedúry alebo jednotky zahrňujúce jednu alebo viac procedúr. Procedurálne programovanie je založené na volaní procedúr. Procedúry, taktiež známe ako rutiny, subrutiny, metódy, alebo funkcie (nezameniteľné s funkciami ako ich poznáme v matematike, ale podobné tým, ktoré sú používané vo funkcionálnom programovaní), jednoducho obsahujú série výpočtových príkazov, ktoré majú byť vykonané.
Objektovo orientované programovacie jazyky
Objektovo orientovaným programovaním (ďalej už len OOP) sa bežne označuje prístup, keď programátor definuje nielen typ dátových štruktúr (atribúty), ale aj operácie ktoré sa dajú nad nimi vykonávať (metódy). Vyššiu formu objektov predstavujú komponenty, ktoré sú v moderných vývojových prostrediach základným stavebným prvkom aplikácie. Okrem vlastností a metód disponujú mechanizmami, prostredníctvom ktorých sú schopné spracovať udalosti (napr. kliknutie, stlačenie tlačidla, pohyb myši). Veľmi často sa programovanie, pri ktorom sa využívajú komponenty schopné reagovať na udalosti označujú ako udalosťami riadené programovanie.
Porovnanie procedurálneho a OOP prístupu
Procedurálnym programovaním sa tvorí krok po kroku program, ktorý riadi aplikáciu cez skupiny príkazov. Každý príkaz je vykonávaný v poradí. Procedurálne programovanie sa zameriava na myšlienku, podľa ktorej sú všetky algoritmy vykonávané funkciami a dátami ktoré im programátor sprístupnil a je schopný ich meniť.
OOP sa oveľa viac podobá tomu ako funguje skutočný svet; a je podobný ľudskému mysleniu. Každý program je tvorený viacerými celkami zvanými objekty. Objekty sa stali základnými jednotkami programov v OOP a majú určité správanie, alebo určitý účel, ktorý je s nimi spojený. Objekty nemôžu priamo pristupovať k dátam iných objektov.
Výhody OOP
- schopnosť napodobniť udalosti skutočného sveta oveľa efektívnejšie
- kód je znovupoužiteľný a tým pádom ho stačí napísať oveľa menej
- dáta sa stali aktívnymi
- lepšia schopnosť tvorby GUI (graphical user interface) aplikácií
- programátori sú schopní dosiahnuť svoje ciele rýchlejšie
- programátori sú schopní tvoriť rýchlejšie, precíznejšie a lepšie písané aplikácie (v prípade programátora-veterána, až 20-krát rýchlejšie v porovnaní s procedurálnym programovaním).
tags: #tvoriva #informatika #tahaky #recept