Začíná revoluce ve výuce informatiky. Jak byste obstáli v testu

Osnovy pro informatiku mají do dvou let projít velkou změnou. Podle zjištění Respektu už jsou hotové, v úterý je schválilo vedení ministerstva školství a od příštího týdne se podle nich začne výuka testovat ve vybraných 70 školách. Když testování proběhne bez problémů, do dvou let by měly nové vzdělávací plány pro informatiku závazné pro všechny základní školy.

„V podstatě zavádíme do škol nový předmět,“ řekla Respektu Daniela Růžičková, garantka předmětu Informatika a informační a komunikační technologie v Národním ústavu pro vzdělávání, státní instituci pod ministerstvem školství, která za obsah výuky na školách ručí. „Porada vedení MŠMT i pan ministr dnes schválili všechny náležitosti pokusného ověřování na školách a do konce týdne bude oficiálně vyhlášeno na webu,“ potvrdila v úterý Růžičková. Obsahem změn se podrobně zabývá článek v novém Respektu: Není cesty zpět – Respekt 35/2018.

V rámcových vzdělávacích plánech, jak se osnovám od roku 2004 správně říká, už informatika nebude tolik zaměřena na obsluhu počítačových programů. Výuka „uživatelských dovedností“ by se měla postupně přesouvat do jiných předmětů, kde zapojení technologií dává tak jako tak smysl. V hodinách češtiny by se tím pádem (stejně jako v životě) nemělo už psát jen rukou, v matematice by se děti měly seznámit s Excelem, v zeměpisu s digitálními mapami.

V informatice se tím pádem vytvoří větší prostor na to, čemu pedagogové říkají „informatické myšlení“ – tedy na programování, robotiku a rozvoj logického uvažování potřebného ke komunikaci se stroji. Informatika by také měla časem dostat větší příděl hodin. Následující test ukazuje, na jakou látku se nová informatika bude zaměřovat. Úlohy jsou z archivu soutěže Bobřík informatiky, jejíž autoři se podíleli na tvorbě nových osnov. Zkuste si, jak byste v novém předmětu sami obstáli. První tři úlohy jsou z tištěného čísla, k nim přidáváme dalších sedm.

Mapa, baňky, roboti

Co mají úlohy společného s informatikou: 1. Grafická abstrakce. Graf stručně vystihuje to, co mapa říká, program se v něm orientuje lépe než v mapě. 2. Logické uvažování. Děti musí z dostupných dat vyvodit nové informace.  
3. Pořádek při řazení pokynů. Při psaní programu je třeba dát pozor na sled podmínek.

Správná odpověď:  1–D (V áčku je jen šest států, v béčku je „ostrovní“ stát, který má jen jednoho souseda, přitom v grafu z každého kolečka vedou aspoň dvě spojnice, a v céčku chybí stát se čtyřmi sousedy, přitom v grafu jsou dva.) 2–D (První bobr prodělal tři změny, druzí dva jen dvě, takže pili vodu. Jediná baňka, z které pili oba, je D.)  3–pět. (Stačí škrtat a zatrhávat ve správném sledu.)

Perlový náhrdelník

Princezna si na bál oblékla náhrdelník s černými a bílými perlami. Po bálu náhrdelník rozepnula a uložila do truhly. Další večer si ho chtělo vzít znovu, ale v truhle jich měla víc. Který je ten správný?

Co má úloha společného s informatikou: Náhrdeník je příkladem, jak řadit předměty. Perly jsou uspořádány podle určitého vzoru. Hledání vzorů je při tvorbě a čtení algoritmů užitečnou dovedností.

Správná odpověď je B. Perel je třináct, z toho pět je černých a dvě černé spolu sousedí. A) je špatně, protože černé spolu nesousedí, C) má šest černých perel, D) má celek jen dvanáct perel. Jiný způsob řešení je ten, že správný náhrdelník má tři sousedící bílé perly.

Volba kapitána

V basketbalovém týmu volili kapitána. Osm kandidátů si náhodně z klobouku vylosovalo čísla, podle nichž byli nasazeni do pavouka. V něm rozhodovala tato tři pravidla: 1. Pokud jsou čísla obou kandidátů sudá, postupuje vyšší číslo. 2. Pokud jsou čísla obou kandidátů lichá, postupuje menší číslo. 3. Pokud se střetne sudé a liché číslo, postupuje ten, kdo je blíž číslu 4. Kdo vyhrál?

Co má tato úloha společného s informatikou: Při řešení problémů a tvorbě algoritmů je důležité mít na paměti všechny podmínky, na kterých závisí řešení úlohy. Podmínky se občas překrývají, občas jedna vyplývá z druhé a občas může být použita pouze jedna. Pečlivé sledování a hlídání podmínek je základem správného logického řešení problémů a sestavování efektivních algoritmů.

Správné řešení je 3, do semifinále postoupila osmička s šestkou a trojka s dvojkou.

Stanice metra

Metro má osm stanic a pět tras. Vymožeností této sítě je, že cestující se dostane odkudkoli kamkoli nejvýš s jedním přestupem. Město chce ušetřit a jednu nebo více tras zrušit. Všechny stanice ale musí zůstat dostupné a všechny spoje musí dál fungovat nejvýš s jedním přestupem. Kolik tras lze zrušit?

Co má úloha společného s informatikou: V informatice jsou grafy často používané pro zobrazení komplikovaných problémů a pomáhají s jejich řešením, protože počítače umí s grafy velmi rychle a elegantně počítat. Informatici pak musí umět reálnou situaci pomocí grafu popsat.

Správná odpověď: Lze zrušit dvě tratě, červenou (H–D–E–G) a modrou (D–F–C). Při řešení je třeba vzít v úvahu, že do stanice B vede jen fialová trasa, takže ta určitě musí zůstat zachována. S červenou trasou ale nemá společnou žádnou stanici, takže tu je možné obětovat. Ze zbylých tří tras lze pak vyřadit ještě modrou. Otázkou je, zdali by šlo podmínky splnit i s dvěma trasami. To ale není možné. Fialová trasa musí zůstat otevřená kvůli stanici B, do dvojice k ní by tedy bylo třeba najít takovou trasu, která spojuje všechny stanice mimo ni. To splňuje jen červená trasa, ta ale nemá s fialovou žádnou společnou přestupní stanici.

Nádraží

Zleva přijede do nádraží osm vlaků a až h. Nejdřív najedou na výhybku X1 a pak na další výhybky. Cílem je dostat každý vlak na správnou kolej: vlak a míří na kolej A, vlak b do B, vlak cdo C atd. Každá z výhybek je zpočátku nastavena tak, aby posílala vlaky doleva (na obrázku horní kolej, plné čáry). Když přes výhybku přejede vlak, přepne ji na druhou stranu. V jakém pořadí je třeba navést vlaky na výhybku X1? Vyber jednu z následujících možností:

1) a, g, c, d, b, f, e, h

2) a, c, e, d, f, g, h, b

3) a, d, c, g, b, g, e, h

4) a, e, c, g, b, f, d, h

Co má úloha společného s informatikou: Za pomoci binárních čísel je možné jednoduše vyřešit i poměrně náročné problémy. Zde je možné úlohu vyřešit úvahou, ovšem tu počítače příliš neovládají.

Správná odpověď je 4) a, e, c, g, b, f, d, h. Řešení určuje hned druhý vlak. Po projetí prvního vlaku a se výhybka X1 přehodí a směřuje k výhybce X3. Ta se však nezměnila a v původní poloze je i výhybka X6, takže druhý vlak bude směřovat ke stanici E. Jako druhý v pořadí tedy musí jet vlak e.

Pizzerie

V pizzerii je malá pec, kde lze péci jen několik věcí najednou. Do pece se vejdou buď tři bagety, nebo jedna bageta a velká pizza, nebo dvě bagety a malá pizza. Jedna bageta se peče 20 minut, malá pizza 10 minut a velká pizza 15 minut. Bagety i pizzy musí zůstat v peci, dokud nejsou hotové – pečení nelze přerušovat. Je ale možné upečenou věc vyndat a vložit na její místo jinou. Pizzerie přijímá hodně objednávek, a proto musí šéfkuchař chytře a šikovně naplánovat pečení, aby hosté nečekali dlouho. Dnešní objednávka je na malou pizzu, dvě velké pizzy a čtyři bagety. Jaká je nejmenší možná doba pečení celé objednávky?

Co má úloha společného s informatikou: Při plánování procesů je potřeba využít všechny zdroje naplno. Optimalizace je jedním z hlavních úkolů, o které v informatice jde.

Správná odpověď je 50 minut. Pizzy nelze péci současně, musí tedy do pece postupně za sebou a bagety se k nim doplňují na volné místo.

Bobří svačina

Bobří příbytek má čtyři místnosti spojené chodbami. Skládá se ze tří pokojů (A, B C) a jídelny (F). V pokoji A spí deset bobrů. Když se vzbudí, dostanou hlad a chtějí co nejrychleji do jídelny F. V jedné chodbě může najednou lézt pouze jeden bobr (nikdy ne více bobrů současně) a trvá minutu, než chodbu proleze. Místnosti jsou dostatečně velké, aby pobraly všechny bobry. Za jakou dlouho mohou být bobři v jídelně?

Co má úloha společného s informatikou: Soustava chodeb funguje jako tzv. orientovaný graf, tedy jako síť pospojovaných potrubí, kde každé má určitou kapacitu a úkolem je optimalizovat pohyb. V praxi se tento model hodí například na řešení dopravních problémů.

Správná odpověď je 4 minuty. Je třeba si rozepsat přesuny po jednotlivých minutách a v každém kroku maximálně využít chodby. V první minutě přelezou tři bobři do B a jeden do C. V druhé se stane totéž plus z B a C přeleze jeden a jeden bobr do F a zároveň dva přelezou z B do C atd…

ABCFstart100001. minuta54102. minuta14323. minuta01364. minuta00010

Bludiště

Do bludiště s neprůchodnými zdmi (tlusté čáry) nasadíme robota, který bude hledat cestu ven.  Robot přijímá jen příkazy určující směr (nahoru, dolů, vpravo nebo vlevo). Neumí ale vnímat příkazy na vzdálenost, čili pohybuje se v určeném směru tak dlouho, dokud nenarazí na zeď. Teprve poté může vykonat další příkaz. Robot tak nemůže zastavit jinde než před zdí. Nemůže začít vykonávat další příkaz, dokud nemá před sebou zeď. Například z pozice A se může na jeden příkaz posunout buď o čtyři políčka vpravo, nebo o dvě políčka dolů, ale nemůže se posunout na pozici B. Která z následujících odpovědí je pravdivá?

– Robot může utéci jen z pozice B.

– Robot může utéci jen z pozice A.

– Robot může utéci z pozice A i B.

– Robot nemůže utéci ani z jedné z pozic.

Co má úloha společného s informatikou: Úkolování robotů je dobrým úvodem do programování, protože je možné ihned vidět výsledek a pohyb postavy si lze dobře představit.

Správná odpověď je, že lze utéct jen z pozice B (viz návod na obrázku).