Actividades de conceptos de computación

Introducción

Esta información está basada en csunplugged.

“La Ciencia de la Computación no tiene que ver con las computadoras más que la Astronomía con los telescopios”. Edsger Dijkstra

Tal y como hemos visto, el pensamiento computacional trata sobre cómo poder enfrentarnos a un reto complejo. Es una manera de gestionar la información y una serie de habilidades humanas lo que ponemos en marcha a la hora de hacer funcionar un ordenador. No trata sobre cómo piensa un ordenador. El ordenador no piensa.

La ciencia de la computación es la ciencia del procesamiento de la información. El ordenador es una herramienta, como los telescopios lo son para la astronomía.

Ahora haremos una serie de actividades para llevar al aula, sin ordenador, para entender el procesamiento de la información y ver cómo funciona esta herramienta. 

Al llevar a cabo las actividades en el aula es fundamental dejar tiempo para que el alumnado sea capaz de generar alguna respuesta. Recordemos que estamos en la fase de instrucción.

Pautas recomendadas:

• No dar respuestas preparadas
• Jugar con preguntas
• Darles la oportunidad de encontrar soluciones por sí mismos/as

Información adicional a las actividades

Código binario

Imagina que quieres comunicarte con alguien, pero no puedes hablar ni escribir en letras y palabras como lo estamos haciendo ahora. En su lugar, puedes usar un lenguaje especial llamado código binario. Este lenguaje está compuesto únicamente por dos números: el 0 y el 1.

El código binario se basa en el sistema de numeración posicional, al igual que el sistema decimal que usamos normalmente, pero en lugar de tener 10 dígitos (0 al 9), el código binario solo tiene dos dígitos: 0 y 1. Estos dígitos se llaman "bits".

Cada número o carácter que queremos representar se traduce a una secuencia de ceros y unos. Por ejemplo, el número 5 en binario se representa como 101. Esto significa que tenemos un 1 en el lugar de las unidades, un 0 en el lugar de las decenas y un 1 en el lugar de las centenas.

De esta manera, usando combinaciones de ceros y unos, podemos representar cualquier número, que queramos en código binario.

El código binario es muy importante en informática porque los ordenadores entienden y procesan la información en forma de ceros y unos, la corriente eléctrica pasa o no pasa. Todos los programas y datos en un ordenador se almacenan y procesan utilizando el código binario.

Contenidos relacionados:

Matemáticas-números:

• Explorando números en otras bases
• Representando números en base dos

Matemáticas-álgebra:

• Siguiendo un patrón secuencial y describiendo una regla para ese patrón
• Patrones y relaciones en potencia de dos

Destrezas:

• Contar
• Comparar
• Secuenciar

Edades:

A partir de 7 años

Materiales:

Cartulinas, rotuladores

Codificar texto

Hemos entendido cómo representar cualquier número, en esta ocasión aprenderemos cómo se almacenan y transmiten los textos.

Para esta tarea representaremos cada letra con un código binario y a partir de ahí podremos codificar un texto entero. Necesitamos un acuerdo previo, una equivalencia común de número y letra.

Como actividad para clase no usaremos la correspondencia estándar ( ASCII), sino una simplificada.

Contenidos relacionados:

Matemáticas-números:

• Explorando números en otras bases
• Representando números en base dos

Matemáticas-álgebra:

• Siguiendo un patrón secuencial y describiendo una regla para ese patrón
• Patrones y relaciones en potencia de dos

Destrezas:

• Contar
• Comparar
• Secuenciar

Edades:

A partir de 7 años

Materiales:

• Pepel, cartulinas, rotuladores

Codificar y comprimir imágenes

Además de números y letras, las imágenes son otra información importante que procesan los ordenadores. Aprenderemos cómo almacenar y transmitir imágenes de una manera eficiente.

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Para el trabajo en el aula nos limitaremos a la codificación en blanco y negro ya que es fácilmente representable.

Las imágenes en blanco y negro están compuestas por una serie de puntos llamados píxeles. Cada píxel puede ser de dos colores: blanco o negro. La codificación en código binario se basa en representar cada píxel como un bit, que puede ser 0 o 1.

Imaginemos que tenemos una imagen en blanco y negro de 8 píxeles de ancho por 8 píxeles de alto. Esto significa que hay un total de 64 píxeles en la imagen. Para codificarla, necesitaríamos 64 bits (unos y ceros).

Por ejemplo, si tenemos un píxel blanco, lo representamos con el número 0 en binario, y si tenemos un píxel negro, lo representamos con el número 1 en binario.

Así, si tuviéramos una imagen en blanco y negro completamente blanca, la codificación binaria sería una secuencia de 64 ceros (00000000...0000).

Si tuviéramos una imagen en blanco y negro completamente negra, la codificación binaria sería una secuencia de 64 unos (11111111...1111).

Solo hace falta lápiz y papel para codificar una imagen.

El código resultante puede ser muy largo y repetitivo. Gracias a ello tenemos la oportunidad de introducir la compresión de imágenes, y de entender que significa.

Contenidos relacionados:

Matemáticas:

• Formas y ubicación

Tecnología:

• Usar números enteros para representar otros tipos de datos
• Reducir el espacio que se usa para datos repetitivos

Destrezas:

• Contar
• Graficar

Edades:

A partir de 7 años

Materiales:

• Papel cuadriculado, rotuladores

Control del error. Método de verificación

Cuando los datos se almacenan en un disco o se transmiten de un ordenador a otro, generalmente asumimos que los datos no cambian en el proceso. Pero, a veces, las cosas salen mal y los datos se modifican accidentalmente.

Imagina que estás enviando un mensaje muy importante a una amiga, pero durante el proceso de envío, algunos bits cambian.  Esto puede hacer que el mensaje llegue incorrecto o incompleto. Para evitar eso, se utiliza un método llamado control de error o verificación.

El control de error con código binario funciona agregando algunos bits extra al mensaje que se va a enviar. Estos bits extra se llaman bits de paridad. La paridad se refiere a si algo es par o impar.

En esta actividad te presentamos un ejemplo sencillo para llevar al aula de cómo funciona el control de error con código binario utilizando bits de paridad adecuada. Hay otros métodos más complejos y avanzados para detectar y corregir errores en la transmisión de datos, pero la idea principal es utilizar bits extra para verificar si los datos llegaron correctamente.

De esta manera, el control de error con código binario nos ayuda a asegurarnos de que los mensajes que enviamos lleguen sin errores y podamos confiar en la información recibida.

Contenidos relacionados:

Matemáticas-números:

• Exploración de cómputo y estimación.

Matemáticas-Algebra:

• Exploración de patrones y relaciones, buscando un valor que falta

Matemáticas:

• Filas y columnas, coordenadas

Tecnología:

• Validar datos

Destrezas:

• Contar
• Reconocer números pares e impares

Edades:

• A partir de 7 años

Materiales:

• Un conjunto de 36 cartas con imanes y coloreadas de un solo lado
• Una pizarra metálica (un pizarrón blanco funciona muy bien) para la demostración

Red de clasificación

A pesar de que los ordenadores son rápidos existe un límite, en cuanto a la rapidez, con la que pueden resolver problemas.

Una manera de acelerar el proceso consiste en utilizar diversos ordenadores para resolver diferentes partes de un problema.

En esta actividad vamos a utilizar una metodología llamada Redes de Ordenamiento, que realizan diversas comparaciones y ordenamientos al mismo tiempo con el objetivo de agilizar la tarea.

Imagina que tienes una caja llena de juguetes diferentes, y quieres ordenarlos por su tamaño. Una red de clasificación es como un sistema que te ayuda a hacerlo.

En una red de clasificación, tienes varios "nodos" o "cajas" que están conectados entre sí. Cada nodo realiza una tarea, por ejemplo, comparar el tamaño de dos juguetes y decidir cuál es más grande. Estos nodos trabajan juntos para ordenar los juguetes.

El proceso funciona de la siguiente manera: colocas los juguetes en la red y comienzan a pasar de un nodo a otro. Cada nodo compara el tamaño de los juguetes que recibe y los envía al nodo adecuado en función de su tamaño. Por ejemplo, si tienes un nodo que compara juguetes y decide cuál es más grande, enviará el juguete más grande al nodo correspondiente para los juguetes grandes y el juguete más pequeño al nodo para los juguetes pequeños.

A medida que los juguetes pasan de nodo en nodo, se van clasificando y ordenando según su tamaño. Al final del proceso, los juguetes habrán sido colocados en diferentes "cajas" según su tamaño, desde el más grande hasta el más pequeño.

Una red de clasificación se puede utilizar para ordenar diferentes cosas, no solo juguetes. Por ejemplo, se puede usar para ordenar números de menor a mayor o para clasificar objetos en categorías diferentes, como clasificar frutas según su color.

Una red de clasificación puede ser mucho más compleja en la realidad, con muchos más nodos y funciones específicas. Pero la idea básica es que los nodos trabajan juntos para comparar y ordenar los elementos.

Contenidos relacionados:

Matemáticas-números:

• Explorando números: Mayor que y menor que

Matemáticas-álgebra:

• Patrones y secuencias

Destrezas:

• Comparar números y trabajar con rangos
• Deducir
• Desarrollo de Algoritmos
• Cooperación en la solución de problemas

Edades:

A partir de 10 años

Materiales:

• Esta es una actividad grupal y se lleva a cabo al aire libre.
• Tiza
• Papel, rotuladores
• Reloj

Para saber mas: UC Computer Science Education: