Tiedonsiirto

(HUOMAUTUS: Tämä oppitunti sisältää A‑ ja B-osan. Oppimistavoitteiden mukainen sisältö käsitellään kattavasti, kun molemmat osat suoritetaan. Jos aikaa on rajoitetusti, valitse osista oppilaittesi tarpeita vastaavat sisällöt.)

Tämän oppitunnin tärkeimpänä tavoitteena on vertailla eri tapoja lähettää viestejä koodikielen avulla. Rakennelman avulla oppilaat voivat testata ja vertailla keksimiään koodikieliä hauskalla ja käytännönläheisellä tavalla. Kannusta oppilaita keksimään omia koodikieliä ja rakentamaan laite viestien lähettämiseen. Muistuta, että ei ole vain yhtä oikeaa rakennelmaa.

• Taustatietoa – Tiedonsiirto:
  • Tutustu esimerkkeihin Työskentele-osiossa, jonka tehtävissä oppilaat lähettävät viestejä valolohkojen ja/tai äänilohkojen avulla.
  • Molemmissa esimerkeissä jokaista kirjainta vastaa tietty numero, joka esitetään valon välähdysten tai äänimerkkien lukumääränä (A = 1, B = 2 jne.).
  • Oppilaiden on määritettävä kriteerit ja rajoitukset, jotka tukevat testaamista. Nämä voidaan määrittää Keskustele-osiossa.
• Kokoa aiemmin opittuja tietoja – Tiedonsiirto: Kertaa aiemmin opittuja tietoja oppimateriaalin, kuvien ja käsitteiden avulla.
  • Koodi tarkoittaa sääntöä, jolla viesti voidaan muuttaa kirjainten, äänten, valojen tai symbolien sarjoiksi. Esimerkiksi morseaakkosissa jokaista kirjainta vastaa pitkä tai lyhyt valo tai ääni.
  • Eri aikakausina ihmiset ovat käyttäneet erilaisia malleja ja järjestelmiä, joilla tietoa on koodattu ennen sen lähettämistä.
  • Nykyisin tietoja siirretään sähköisesti paikasta toiseen useimmiten binäärijärjestelmän avulla, jonka luvuilla 1 ja 0 voidaan muodostaa tekstiä, ääniä ja kuvia. Numerokoodit puretaan esimerkiksi puhelimien kaltaisilla laitteilla ihmisen ymmärtämälle kielelle.
  • Kriteerit tarkoittavat vaatimuksia, joiden on täytyttävä, jotta toiminnon suorittaminen onnistuu. Kriteereitä voivat olla esimerkiksi helppokäyttöisyys ja turvallisuus.
    Rajoitukset ovat toimintoon kohdistuvia rajoitteita, kuten aika tai kustannukset.
  • Keskeinen sanasto: malli, koodi, tiedonsiirto, kriteeri, rajoitukset
• Rakennus‑ ja ohjelmointikokemus: Ehdotukset näet jaksosuunnitelmasta. Muita ideoita tälle oppitunnille:
  • Kannusta oppilaita kokeilemaan Valo‑ ja Värianturi-opetustehtäviä, jotka löytyvät SPIKE‑sovelluksen Aloita-valikosta.
  • Kokeile yhtä tai useampaa luonnontieteiden jaksosuunnitelman oppitunneista, niin oppilaat saavat enemmän rakennuskokemusta ja tutustuvat paremmin SPIKE-sovelluksen sanalohkoihin.
  • Käytä ideoinnin ja rakentelun apuna Viestintä valon ja äänen avulla ‑oppituntia.
• Tarvikkeet: Jaa oppilaille esimerkkejä morsekoodista tulostettuina tai digitaalisina käytettäväksi Keskustele-osiossa.

A-OSA (45 minuuttia)

• Esittele tarinan päähenkilö(t) ja ensimmäinen tehtävä: Maria, Leo, Daniel ja Sofie viestivät keskenään käyttämällä erityistä koodikieltä. Keksi oma koodikieli, jonka avulla viestit ystäviesi kanssa!

• IDEOINTI – Keskustelkaa hetken aikaa yhdessä oppitunnin aiheesta. Voit näyttää oppilaille tarinaan liittyvän kuvan.

  • Millä tavalla koodikieltä voidaan hyödyntää tiedonsiirtoon? (Rummuilla tai äänillä tuotetut merkit, pitkiä ja lyhyitä signaaleja hyödyntävä morsetus, lentokentän tai laivan merkkivalot. Anna esimerkkejä morsetuksesta.)
  • Millaisia kriteerejä koodikielen suunnittelu voisi pitää sisällään? (Mallin avulla tieto voidaan koodata, viesti voidaan välittää tarkasti, järjestelmää on helppo ja nopea käyttää.)
  • Millaisia rajoituksia sillä saattaisi olla? (Etäisyys, materiaalit, turvallisuus jne., liian hidas koodi saattaa viivästyttää tärkeän viestin välittämistä.)
  • Auta oppilaita määrittämään kriteerit ja rajoitukset: Kun käytössä on samat kriteerit ja rajoitukset, ryhmien aikaansaannoksia on helpompi vertailla. Eri vaihtoehdot tukevat monimuotoisuutta.

• Jaa jokaiselle ryhmälle SPIKE Essential ‑pakkaus ja laite.

• Oppilaiden työskennellessä voit kertoa seuraavia esimerkkejä ohjelmoinnin tueksi. Muistuta, että ei ole vain yhtä oikeaa rakennelmaa tai ohjelmaa. Muistuta oppilaita, että tällä avoimen projektin oppitunnilla he voivat suunnitella ja toteuttaa millaisen koodikielen ja rakennelman tahansa.

• Anna oppilaille nämä ohjeet:

  • Laadi vähintään kaksi erilaista koodia, joilla voit lähettää (englanninkielisiä) sanoja, joissa on kirjaimia A–E (esim. A = suden ääni, B = linnun ääni, C = kissan ääni).
  • Ala RAKENTAA ja OHJELMOIDA mallia, jolla voit lähettää koodattuja viestejä eri järjestelmien avulla. Näytä, että se helpottaa viestien vaihtoa ystävien kanssa.
  • Testaa koodikieliä pareittain tai muiden ryhmien kanssa käyttämällä aiemmin määritettyjä kriteerejä ja rajoituksia.

• Keksikää ideoita, miten valomatriisin voi ohjelmoida näyttämään kuvio, joka sisältää viestin. Oppilaat voivat esimerkiksi käyttää yhteisiä kriteerejä ja rajoituksia ja testata seuraavia esimerkkejä:

  • Englannin sana BED (sänky) kirjoitettuna valomatriisiin pikselinumeroina, koodi kirjaimille A–E.
  • Englannin sana BEAD (koristehelmi) kirjoitettuna eläinten ääninä, koodi kirjaimille A–E.

• Kun puolet oppitunnista on kulunut, ohjaa oppilaita ideoimaan yhdessä ja päivittämään mallejaan uusien ideoiden pohjalta.

Esimerkkejä ideoista

• Pyydä kaikki oppilaat koolle. 

• Ohjaa jokaista ryhmää esittämään ja kuvailemaan seuraavat asiat rakennelmansa avulla:

  • Miten testatuissa koodikielissä hyödynnetään erilaisia merkkijärjestelmiä tiedon siirtämiseen?
  • Mitä kriteerejä ja rajoituksia ratkaisuissa käytettiin?
  • Mitä kahden erilaisen koodikielen vertailusta kävi ilmi?
  • Oliko koodikielen avulla helppo välittää tietoa? Miksi?

• Ohjaa oppilaita keskustelemaan ja antamaan ehdotuksia, jos ryhmillä on hankaluuksia mallin tiettyjen osien tai ohjelmoinnin kanssa.

Jos haluat jatkaa B-osaan – Ohjeista oppilaita säilyttämään rakennelmat ehjinä tai anna lisäaikaa rakenteluun.

B-OSA (45 minuuttia)

• Kertaa A-osan vaiheet – Selitä tarkemmin, jotta oppilaat osaavat toimia ja ideoida yhdessä sekä ohjelmoida mallejaan eteenpäin.

• Ohjeista oppilaita tutkimaan ja arvioimaan muiden ryhmien ratkaisuja. Jaa oppilaat uusiin ryhmiin tai pyydä oppilaspareja muodostamaan neljän hengen ryhmiä ensin vasemmalla ja sitten oikealla puolella olevan oppilasparin kanssa. Ohjeista oppilaita merkitsemään muistiin kustakin rakennelmasta tehdyt havainnot ja vertailemaan kyseisen ratkaisun nopeutta, tarkkuutta ja helppokäyttöisyyttä oman ratkaisunsa ominaisuuksiin. Kannusta oppilaita merkitsemään muistiin kaikki kokeilemisen arvoiset ideat ja pohtimaan, minkä ratkaisun avulla salaisten viestien lähettäminen ystäville onnistuisi parhaiten.

• Anna oppilaille nämä ohjeet:

  • (15 min) Jatka RAKENTAMISTA ja OHJELMOINTIA hyödyntämällä keskusteluista saatuja ideoita.
  • (10 min) Kerro ryhmälle valmiin rakennelman avulla suunnitelmasta ja testaamisesta ja vertailkaa yhdessä, miten hyvin erilaiset koodikielet täyttävät nopeuteen, tarkkuuteen ja helppokäyttöisyyteen liittyviä kriteerit. Pyydä oppilaita äänestämään, minkä koodikielen avulla salaisten viestien lähettäminen ystäville onnistuu parhaiten.

• (5 min) Ohjaa oppilaita kertomaan muille tiedoista, ideoista tai taidoista, jotka

  • auttoivat heitä suorittamaan tehtävän
  • he oppivat suunnitellessaan ja ohjelmoidessaan rakennelmiaan.

• Ohjaa oppilaita laittamaan setit paikoilleen ja siivoamaan työpisteet.

• Esitä ohjaavia kysymyksiä, joiden pohjalta oppilaat osaavat pohtia laaja-alaisemmin ideoidessaan, rakentaessaan ja ohjelmoidessaan.

Opettajan havainnot

• Kertaa oppimistavoitteet (Opettajan tuki ‑ruutu).

• Seuraa oppilaiden edistymistä:

  • Oppilaat osaavat suunnitella vähintään kaksi eri koodikieltä tiedon välittämiseen.
  • Oppilaat osaavat määritellä kriteerit (esim. viesti välitetään tarkasti, tiedon koodaukseen käytetään erilaisia merkkejä, järjestelmää on helppo ja nopea käyttää) ja rajoitukset (esim. etäisyys, materiaalit ja turvallisuus) järjestelmän testaamista ja käyttämistä varten.
  • Oppilaat osaavat arvioida eri koodikielien ja ratkaisujen nopeutta, tarkkuutta ja helppokäyttöisyyttä.

Itsearviointi

Ohjaa oppilasta valitsemaan palikka, joka kuvaa parhaiten hänen suoriutumistaan.

• Sininen palikka: Luulen osaavani tehdä ohjelman noudattamalla ohjeita.
• Keltainen palikka: Osaan tehdä ohjelman noudattamalla ohjeita.
• Vihreä palikka: Osaan tehdä ohjelman noudattamalla ohjeita ja pystyn auttamaan siinä myös toisia oppilaita.

Vertaispalaute

Pyydä oppilaita keskustelemaan yhteistyön tekemiseen liittyvistä kokemuksistaan pienryhmissä.
Kannusta heitä käyttämään seuraavia ilmauksia:

• Pidin siitä, kun sinä…
• Haluaisin kuulla enemmän siitä, miten sinä…

Yksinkertaista oppituntia näin:

• Ohjeista oppilaita suunnittelemaan koodikieli, jolla voi vastata yksinkertaisiin kysymyksiin niin, että yksi valon välähdys tarkoittaa ”ei” ja kaksi valon välähdystä tarkoittaa ”kyllä”. Ohjeista vertailemaan malleja kyllä/ei-kysymysten tai vain muutaman kriteerin avulla.

Nosta vaikeustasoa:

• Ohjeista oppilaita kehittämään ratkaisujaan edelleen ja lisäämään niihin muita kirjaimia tietojen välittämiseksi uusien sanojen avulla. (Esimerkkikoodeissa oli vain kirjaimia A–E sisältäviä sanoja.) Ohjeista oppilaita havainnoimaan järjestelmän mahdollisia ongelmia, sillä osa koodeista ei välttämättä toimi toivotulla tavalla.

• Jaa oppimateriaaleja, joissa käsitellään erilaisia tiedonsiirtoon käytettäviä koodeja ja merkkejä. Ota mukaan myös esimerkkejä merkittävistä historiallisista tapahtumista (esim. morsetus, sisällissodan lippukoodit, ensimmäisessä maailmansodassa käytetyt choctawien kieleen perustuvat koodit ja toisen maailmansodan enigma-salauslaitteet tai tee haku hakusanoilla ”historian kuuluisimmat salakielet”). Ohjeista oppilaita tutkimaan yhtä menetelmää, tekemään sen toimintaperiaatetta esittelevä juliste ja kuvailemaan oppimansa asiat julisteen avulla.

Tämä ei kuulu 45 minuutin pituiseen oppituntiin.