Problem uwolnienia królewny - minimalne drzewo rozpinające. Scenariusz kółka informatycznego

Scenariusz kółka informatycznego
Grupa: klasy II- III Szkoły Podstawowej
Temat: Problem uwolnienia królewny- minimalne drzewo rozpinające.
Prowadzący: Bartosz Chyś, Ineza Nowakowska
Cele szczegółowe:
Uczeń:
- udziela odpowiedzi na stawiane jemu pytania problemowe;
- rozwiązuje problem przy użyciu strategii z instrukcji;
- orientuje się na planie miasta;
- łączy ze sobą wieże;
- przyporządkowuje drogom odpowiednią ilość dukatów;
- wie, że komputery służą do znajdowania rozwiązań codziennych problemów;
- wie, że grafy można wykorzystywać do rozwiązywania codziennych problemów;
- odwołuje się na zajęciach do wcześniej zdobytych wiadomości z zakresu rozwiązywania zadań w grafach podczas edukacji matematycznej;
- własnymi słowami definiuje algorytm;
- kojarzy rozwiązanie algorytmu z minimalnym drzewem rozpinającym
- współpracuje z innymi osobami w celu znalezienia odpowiedzi na postawione pytanie;
- zachowuje się zgodnie z regulaminem pracowni informatycznej
Metody:
- podające: wprowadzenie nauczyciela, wykład
- problemowe: burza mózgów, problemy do rozwiązania
- eksponujące: pokaz
- praktyczne: ćwiczenia z mapą,
Środki:
- Kukiełki do inscenizacji: Gryzelda, Czarnoksiężnik, Rodzice królewny
- Mapa Czarnoksiężnika
- nitki w kolorach: pomarańczowym, brązowym, zielonym, granatowym, żółtym
- wydrukowane dukaty
- tekst inscenizacji- załącznik 1
Czas realizacji: 60 minut
Przebieg zajęć:
I. Faza przygotowawcza
1. Czynności organizacyjno-porządkowe
2. Wprowadzanie do tematu zajęć:
Nauczyciel zwraca się do uczniów: Żyjąc w nowoczesnym społeczeństwie nie wyobrażamy sobie życia bez telefonów. Dzwonimy do siebie dzięki wybranym przez nas operatorom(nauczyciel pyta, jakich znają operatorów). Każdy z nich stworzył sieć nadajników, które wysyłają sygnał dzięki, któremu mamy możliwość rozmowy ze sobą. Zanim powstała każda sieć operatorzy musieli i nadal muszą myśleć nad tym jak ją rozmieścić, żebyśmy w każdym miejscu mieli zasięg i bez problemu mogli rozmawiać z bliskimi czy przyjaciółmi. My też dzisiaj się zajmiemy rozmieszczeniem sieci, ale nie telefonów lecz dróg. Postaramy się znaleźć najlepsze rozwiązanie postawianego problemu.
II. Faza realizacyjna(właściwa)
1. Inscenizacja Zły Czarnoksiężnik w Fantazjokukunamuniubęc
Prowadzący prowadzi inscenizację(załącznik 1).
2. Nauczyciel prosi chętnych uczniów o odczytanie wskazówek na mapie
a)Z jednej wieży do drugiej prowadzi więcej niż jedna droga( nie musi być ona jednak najkrótsza);
b)Masz do dyspozycji nitki w kolorze: 4 nitki w kolorze pomarańczowym- przy których trzeba położyć dukat o nominale 2, tyle samo nitek w kolorze granatowym, zielonym, brązowym, przy których należy położyć odpowiednio przy granatowych dukaty o nominale 3, zielonych- dukaty o nominale 4 i brązowych- dukaty o nominale 5 oraz 2 nitki w kolorze żółtym- przy których należy położyć dukaty o nominale 6.
c)Aby otrzymać klucz do wieży, gdzie ukryłem królewnę należy za każdym razem wybierać najkrótsze drogi w ten sposób, aby pomijać drogi, które nie łączą nowych wież.
3. Nauczyciel demonstruje dzieciom dukaty i kolorowe nitki zostawione przez Czarnoksiężnika. Następnie uczniowie postępują zgodnie ze wskazówkami na mapie.
4. Nauczyciel wybiera chętnych uczniów, którzy za pomocą kolorowych nitek łączą wieże i układają nad nimi odpowiednią liczbę dukatów.
5. Kolejni uczniowie podchodzą do mapy i zbierają dukaty zgodnie z punktem c instrukcji na mapie, aby więc za każdym razem wybierają drogę przy, której jest najmniej dukatów, omijając przy tym drogi, które nie łączą nowych wież.
6. Po wykonaniu zadania nauczyciel prosi uczniów o przeliczanie zdobytych dukatów. Uczniowie przeliczają zdobyte dukaty. Nauczyciel gratuluje im wykonania zadania i wręcza klucz do uwolnienia królewny.
7. Sieci informatyków
Nauczyciel zwraca się do uczniów: Opowiadałem Wam wcześniej o sieciach telefonicznych, próbowaliśmy też znaleźć sieć dróg, dzięki, którym otrzymaliśmy klucz i uwolniliśmy królewnę z rąk Czarnoksiężnika. Zajęło nam to trochę czasu, a wiecie co mogłoby ułatwić nam to zadanie(uczniowie podają propozycje, a nauczyciel podsumowując wypowiedzi uczniów wskazuje, iż dużym ułatwieniem w projektowaniu sieci telefonów, osiedli, dróg są komputery). Informatycy, którzy na nich pracują przedstawiają sieci w formie grafów( nauczyciel odwołuje się do poznanych podczas zajęć edukacji matematycznej grafów, wskazuje jednak, iż są one bardziej rozbudowane). Następnie rysuje na tablicy graf przedstawiający mapę pozostawioną przez Czarnoksiężnika. Pokazuje, w jaki sposób uczniowie pokonywali drogi zgodnie ze wskazówkami. Mówi, iż rozwiązanie można przyrównać do drzewa, które informatycy nazywają minimalnym drzewem rozpinającym. Nawet nie wiedząc o tym wykonywaliście algorytm, a więc najprościej mówiąc wariant rozwiązania jakiegoś problemu, który polega na wykonywaniu kolejnych kroków podobnych do tych, jakie my dzisiaj wykonywaliśmy.
III. Część końcowa
1. Podsumowanie zajęć:
Nauczyciel podsumowuje aktywność dzieci i pyta się co im się podobało na zajęciach. Organizuje również krótki quiz sprawdzający i pyta się kolejno dzieci:
a) Co ułatwia projektowanie sieci?
b) Za pomocą czego informatycy projektują sieci?
c) Do czego można przyrównać rozwiązanie, które dzisiaj uzyskaliśmy?
d) Jak określają to informatycy?
e) Co to jest algorytm?
Bibliografia:
T. Bell, Ian H. Witten, M. Fellows, O informatyce bez komputera. Scenariusze zajęć z dziećmi
Uwagi:

Załącznik nr 1
do scenariusza zajęć
Inscenizacja

Zły czarnoksiężnik w krainie Fantazjokukunamunibęc

W odległej krainie Fantazjokukunamuniubęc żyła wraz z rodzicami księżniczka Gizelda. Pewnego dnia podstępny Czarnoksiężnik Bobek postanowił ją porwać i ukryć w mieście. Król ogłosił nagrodę dla tego, który ją uwolni. Czarnoksiężnik zostawił dla śmiałka nie lada zadanie. Uwolni on królewnę, jeśli zastosuje się do wskazówek na mapie, na której narysował same wieże. Podejdźcie, zatem do mapy, aby się przekonać co dla Was przygotował