Computational Thinking for the Modern Problem Solver
Hierbij een volledige samenvatting voor de module STEM. Deze samenvatting is gemaakt van het boek Computational Thinking for the Modern Problem Solver. De module wordt aangeboden door het Saxion in je eerste leerjaar als student van Toegepast Psychologie. Vrienden en ik-zelf hebben een goed cijfer ...
H1
De student kan
o Een definitie geven voor het concept van computationeel denken
Computational thinking: een gestructureerde aanpak om een probleem aan te pakken. Het
is een probleem oplossende strategie door problemen te ontrafelen en oplossingen te
formuleren zodat je een computer, of mens, de opdracht kunt geven het probleem effectief
op te lossen. Het is gestructureerd omdat je een aantal stappen doorloopt om het probleem
op te lossen. De uitwerking moet concreet genoeg zijn dat een mens het kan uitvoeren en
dat die het kan vertalen zodat een computer het kan uitvoeren.
Stappen computational thinking:
1. Probleem opdelen in beheersbare brokken (decomposition)
2. Patronen te herkennen in gegevens en deze patronen gebruiken om voorspellingen te
doen of beslissingen te nemen (pattern recognition)
3. Filteren: wat is essentieel en wat is overbodig (abstraction)
4. Stapsgewijs beschrijven hoe de oplossing werkt (algorithm)
Decomposition: Decomposition verwijst naar het proces waarbij een complex probleem
wordt opgesplitst in kleinere, meer beheersbare delen. Dit helpt om het probleem beter te
begrijpen en om gerichte oplossingen te ontwikkelen voor elk afzonderlijk deel van het
probleem.
Abstraction: Abstraction houdt in dat we de belangrijkste kenmerken of eigenschappen van
een probleem of situatie benadrukken en de details weglaten die niet relevant zijn voor ons
doel. Dit helpt om het probleem te vereenvoudigen en ons te concentreren op de
belangrijkste aspecten ervan.
Pattern recognition: Pattern recognition houdt in dat we herhalende patronen of structuren
identificeren in de gegevens of informatie die we hebben. Dit kan ons helpen om inzicht te
krijgen in het probleem en om voorspellingen te doen over toekomstige gebeurtenissen.
Algorithm: Een algorithm is een stappenplan of procedure die gevolgd wordt om een
bepaald doel te bereiken. Dit kan worden gebruikt om een probleem op te lossen of om een
taak uit te voeren op een gestructureerde en systematische manier.
o Het onderscheid maken tussen analoge en digitale
representaties van gegevens
Digitaal: beperkte waarden tot een paar keuzes (digitaal horloge
die uur, minuut en dag aangeeft)
,Analoog: oneindige waarden (continuous, kan alle waarden laten zien dus ook
milliseconden)
o De oorsprong van mechanische berekening onderzoeken met behulp van het telraam
als voorbeeld om gegevens weer te geven, op te slaan en te verwerken
Een belangrijk aspect van computer hardware is de mogelijkheid om berekeningen uit te
voeren. Het vroegst bekende rekenapparaat is het telraam ook wel de abacus.
De Chinese abacus (1300) bestaat uit kralen die aan spindels zijn geregen. Elke spil wordt
ondersteund vanaf de uiteinden. Evenals door een staafverschuiving vanuit het midden. Het
aantal spindels kan per telraam verschillen. Het belangrijkste om te onthouden tijdens het
gebruik van een abacus is dat elke kraal zo ver mogelijk naar het ene uiteinde van de spil of
het andere moet worden geduwd. Met andere woorden mag er nooit een kraal worden
geplaatst om meer dan 1 kale ruimte aan elke kant van de balk.
De kralen hebben waarden die van rechts naar links stijgen, net zoals de waarde van cijfers
in een decimaal getal een stijgende waarde heeft van rechts naar links. De meest rechtse
spindel van kralen onder de balk worden de 1 kralen genoemd omdat elk een waarde heeft
van 1. De meest rechtse kralen boven de balk hebben een waarde van 5. Voor de 2e spil van
rechts onder de balk staan kralen met de waarde 10 en boven de balk een waarde van 50.
De derde spil van rechtsonder heeft kralen van waarde 100 en eronder 500, etc.
,De moderne computers van tegenwoordig hebben 4 concepten overgenomen van de
abacus:
1) Opslag: de methoden, apparaten en media die door een computer of andere machine
worden gebruikt om data en informatie te bewaren en op te halen
2) Representatie: de manier waarop informatie wordt opgeslagen zodat het door een
computer kan worden begrepen
3) Calculatie: het proces van het oplossen van wiskundige problemen, waarbij rekenregels
worden gebruikt om invoer, zoals getallen, te verwerken tot uitvoer (een uitkomst)
4) User interface: het medium waarmee een gebruiker communiceert met een computer of
softwaretoepassing
o Belangrijke historische gebeurtenissen onderzoeken die hebben bijgedragen aan de
uitvinding van moderne computer hardware en software
Computer hardware bevat alle fysieke apparaten die gezamenlijk het item vormen dat we
beschouwen als een computer of laptop. Zoals toetsenborden, computer geheugen, disc
speler, een muis, processors en een trackpad.
Maar de computer hardware van zelfs de meest geavanceerde computers zou van geen
waarde zijn als het niet voor computersoftware was.
Computer software verwijst naar elke groep computer programma’s. Misschien wel het
belangrijkste verschil tussen een computer en andere machines is het vermogen van de
computer om op instructies te reageren, en de instructies voor het uitvoeren van een
bepaalde taak worden een programma genoemd.
Napier’s bones (1617)
In de volgende stap van de geschiedenis van de computers werden de rekenmachines
programmeerbaar. In plaats van enkel doen waarvoor ze gebouwd waren, kon je zelf
instructies schrijven die de machine nieuwe functionaliteit gaf: de eerste software.
Een echt programmeerbaar apparaat is er een waarin het programma gescheiden is van de
hardware, zodat het op een ander moment kan worden opgeslagen voor hergebruik. Met
andere woorden instrueert het programma het apparaat in hoe het moet presteren.
De eerste software:
› Jacquard loom (1805)
Weefgetouw die kleding kon maken.
Ponskaart is instructieboek (punched card)
De ponskaart is de oudste software die er bestaat het wordt ook gebruikt voor
draaiorgels.
› Analytical Engine (1843)
Calculator software die ook met ponskaart werkt.
Het was een complexe machine die vroeger nog niet gebouwd werd omdat hij te
complex was maar later werd hij aan de hand van een blauwdruk gemaakt.
, o Het opgeslagen programmaconcept uitleggen en de rol die het speelt bij de uitvoering
van software en de manipulatie van gegevens
Computergegevens worden opgeslagen in het geheugen van de computer en worden
gemanipuleerd door de processor van de computer. De processor wordt geïnstrueerd met
specifieke berekeningen doordat de computer software en hardwarecomponenten
samenwerken omdat computerprocessors reageren op bepaalde instructies, ook wel
machine-instructies. Verschillende processors reageren op verschillende machine-
instructies, net zoals verschillende menselijke culturen verschillende natuurlijke talen
gebruiken.
Invoerapparaten kunnen de instructies aan de computer leveren. Een gebruiker die de
instructies kent, kan deze via het toetsenbord invoeren, of de software kan worden
gedownload (invoer) van het internet. Het programma is pas beschikbaar voor de processor
als het in het computergeheugen is geladen (verplaatst). Dit staat bekend als het opgeslagen
programma concept (stored program concept). Het punt is dat computergeheugens
tegenwoordig voor 2 dingen kunnen worden gebruikt: 1) ze slaan gegevens op en 2) ze slaan
de instructies op die die gegevens verwerken. Het opgeslagen programma concept vereist
ook circuits voor de computer om instructies van het geheugen naar de processor over te
brengen, zodat ze kunnen worden uitgevoerd. Doorgaans voert de processor niet alleen de
instructies uit, maar regelt hij ook het ophalen ervan uit het geheugen.
o De basiscomponenten en kenmerken van een moderne computer introduceren
Een algemene definitie van een moderne computer heeft 3 vereisten:
1) Het moet elektronisch zijn en niet uitsluitend mechanisch
2) Het moet digitaal zijn en niet analoog
3) Het moet het opgeslagen programmaconcept gebruiken
Een digitaal systeem is in tegenstelling tot analoge systemen er een waarin er niet oneindig
veel mogelijkheden zijn en verandering niet continu is. In plaats daarvan beperken digitale
systemen waarden tot een van de weinige keuzes. Het is niet mogelijk dat een digitaal iets
het minuutnummer iets weergeeft tussen 9:30 en 9:31.
De meeste van onze autosnelheidsmeters zijn analoog.
Elektronische producten werken met schakelaars die je kan bedienen. Een elektronisch
product gebruikt elektriciteit om het te kunnen gebruiken en een elektrisch product gebruikt
stroom om het om te zetten in iets anders.
Elke moderne computer moet op zijn minst hebben:
1. Input device (muis of toetsenbord, hiermee communiceer je met het apparaat).
2. Output device (functie om iets te laten zien, het scherm).
3. Memory (geheugen om programma’s op te slaan).
4. Processor (voert de programma’s uit).
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller brittmorsink. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $8.65. You're not tied to anything after your purchase.
