Aplicações Informáticas B · 12.º Ano · Algoritmia e Estruturas de Dados · 1o Periodo

Funções e Procedimentos

Os alunos aprendem a modularizar o código através da criação e utilização de funções e procedimentos, promovendo a reutilização.

• Aprendizagens Essenciais
• DGE: Secundário - Algoritmia e Programação

Sobre este tópico

As funções e procedimentos constituem ferramentas essenciais para modularizar o código, permitindo a divisão de programas complexos em blocos reutilizáveis. Neste tópico, os alunos do 12.º ano criam e invocam funções com parâmetros por valor e por referência, analisando como esta abordagem melhora a manutenção e legibilidade do código. Exploram contextos práticos para comparar estes mecanismos de passagem de parâmetros e aprendem a documentar funções de forma clara, facilitando a colaboração em equipa, conforme preconizado nos standards DGE para Algoritmia e Programação.

No âmbito da unidade de Algoritmia e Estruturas de Dados, este conteúdo aprofunda o pensamento computacional avançado, preparando os alunos para projetos reais de programação onde a modularização é crucial. A compreensão destas estruturas fomenta hábitos de codificação profissionais, reduzindo erros e otimizando o tempo de desenvolvimento. Os alunos relacionam estes conceitos com problemas do dia a dia, como simulações ou automações.

O ensino ativo beneficia particularmente este tópico porque as atividades colaborativas, como refatorar código em grupo ou debater documentação, tornam abstratos conceitos concretos e memoráveis. Os alunos testam funções em tempo real, descobrindo impactos na legibilidade através de revisão por pares, o que reforça a aprendizagem profunda e a resolução de problemas autênticos.

Questões-Chave

1. Analise como a modularização do código melhora a sua manutenção e legibilidade.
2. Compare a passagem de parâmetros por valor e por referência em diferentes contextos.
3. Explique a importância de documentar funções para facilitar a colaboração em equipa.

Objetivos de Aprendizagem

• Analisar como a modularização do código, através de funções e procedimentos, afeta a legibilidade e a facilidade de manutenção de um programa.
• Comparar a passagem de parâmetros por valor e por referência, explicando as implicações de cada método em diferentes cenários de programação.
• Criar funções e procedimentos com diferentes tipos de parâmetros para resolver problemas computacionais específicos.
• Explicar a importância da documentação de funções (docstrings) para a colaboração em equipa e a reutilização de código.
• Sintetizar o conceito de reutilização de código através da aplicação de funções e procedimentos em projetos de programação.

Antes de Começar

Variáveis e Tipos de Dados

Porquê: Os alunos precisam de compreender o conceito de variáveis e os diferentes tipos de dados para poderem definir parâmetros e valores de retorno em funções e procedimentos.

Estruturas de Controlo (Condicionais e Ciclos)

Porquê: A capacidade de usar estruturas de controlo é essencial para implementar a lógica dentro de funções e procedimentos, permitindo a resolução de problemas mais complexos.

Conceitos Básicos de Algoritmos

Porquê: Uma compreensão fundamental de como criar e seguir uma sequência de passos para resolver um problema é necessária antes de modularizar essas soluções em funções.

Vocabulário-Chave

Função	Um bloco de código nomeado que realiza uma tarefa específica e pode ser chamado (invocado) a partir de outras partes do programa. Funções podem retornar um valor.
Procedimento	Semelhante a uma função, mas tipicamente não retorna um valor. É usado para executar uma sequência de ações. Em algumas linguagens, funções e procedimentos são tratados de forma unificada.
Modularização	O processo de dividir um programa de computador em partes menores e independentes (módulos), como funções ou procedimentos, para melhorar a organização, a legibilidade e a manutenção.
Passagem por Valor	Um método de passar argumentos para uma função onde uma cópia do valor do argumento é passada. Alterações ao parâmetro dentro da função não afetam a variável original.
Passagem por Referência	Um método de passar argumentos para uma função onde um ponteiro ou referência para a variável original é passada. Alterações ao parâmetro dentro da função afetam a variável original.
Docstring	Uma cadeia de caracteres usada para documentar funções, classes, módulos ou métodos. Explica o propósito, os parâmetros e o que a função retorna, facilitando a compreensão e o uso.

Atenção a estes erros comuns

Erro comum

Funções e procedimentos são a mesma coisa.

O que ensinar em alternativa

Funções retornam valores, procedimentos executam ações sem retorno. Atividades de pair programming ajudam os alunos a criar exemplos distintos e a debater diferenças, clarificando através de testes práticos.

Erro comum

Passagem por valor e referência funcionam igual.

O que ensinar em alternativa

Por valor copia dados, por referência altera o original. Desafios em small groups com listas revelam diferenças, pois alunos observam mutações inesperadas e ajustam código colaborativamente.

Erro comum

Documentação é opcional se o código é claro.

O que ensinar em alternativa

Documentação facilita colaboração e manutenção futura. Revisões por pares em whole class mostram como comentários ausentes causam confusões, incentivando hábitos profissionais.

Ideias de aprendizagem ativa

Pair Programming: Criar Função Modular

Os pares definem uma função para calcular estatísticas de uma lista, passando parâmetros por valor. Testam com dados variados e refatoram para incluir referência. Discutem melhorias na legibilidade.

30 min·Pares

Small Groups: Refatorar Código Existente

Grupos recebem código monolítico e o dividem em funções e procedimentos documentados. Comparar versões antes/depois em termos de manutenção. Apresentam alterações à turma.

45 min·Pequenos grupos

Whole Class: Desafio de Colaboração

Turma constrói um programa coletivo: cada grupo cria uma função documentada e partilha. Integram num script principal, testando passagem por referência. Debatem erros comuns.

50 min·Turma inteira

Individual: Documentar e Testar

Cada aluno documenta funções existentes e cria testes unitários. Partilham repositórios para revisão por pares, focando em legibilidade.

20 min·Individual

Ligações ao Mundo Real

• Desenvolvimento de Software: Programadores em empresas como a Farfetch ou a OutSystems utilizam extensivamente funções e procedimentos para construir aplicações complexas. A modularização permite que equipas trabalhem em diferentes partes de um sistema (como a interface de utilizador ou a lógica de negócio) de forma independente, garantindo que o código seja mais fácil de gerir e atualizar.
• Engenharia de Sistemas: Na criação de sistemas de controlo para a indústria automóvel ou aeroespacial, como os utilizados pela Embraer, a decomposição de tarefas em funções reutilizáveis é fundamental. Isto assegura que componentes específicos (por exemplo, controlo de voo, gestão de motores) possam ser testados e validados isoladamente antes de serem integrados no sistema completo, aumentando a fiabilidade e a segurança.

Ideias de Avaliação

Bilhete de Saída

Entregue a cada aluno um pequeno trecho de código com uma função. Peça-lhes para escreverem: 1) Uma frase explicando o que a função faz. 2) Uma frase comparando a passagem por valor e por referência no contexto dessa função específica, assumindo que os parâmetros poderiam ser passados de ambas as formas. 3) Uma sugestão de melhoria na documentação, se aplicável.

Questão para Discussão

Apresente aos alunos dois exemplos de funções que realizam a mesma tarefa: uma bem documentada e outra sem documentação. Coloque as seguintes questões para discussão em pequenos grupos: 'Qual função é mais fácil de entender e reutilizar? Porquê? Que informações adicionais seriam úteis na função menos documentada para facilitar a colaboração?'

Verificação Rápida

Durante a aula, apresente um problema simples que pode ser resolvido com uma função. Peça aos alunos para, individualmente, escreverem o protótipo da função (nome, parâmetros, tipo de retorno) e uma breve descrição do seu propósito. Em seguida, peça a alguns alunos para partilharem as suas respostas e justificar as suas escolhas de design.

Perguntas frequentes

Como a modularização melhora a manutenção do código?

A modularização divide o código em funções reutilizáveis, facilitando deteção e correção de erros isolados. Alterações num módulo não afetam outros, reduzindo tempo de depuração. Nos standards DGE, esta prática promove código legível, essencial para projetos em equipa no 12.º ano.

Qual a diferença entre passagem por valor e por referência?

Passagem por valor cria cópias, preservando o original; por referência passa o endereço, permitindo alterações. Em contextos como listas, referência otimiza memória. Atividades práticas ajudam alunos a comparar impactos em simulações reais.

Como o ensino ativo ajuda a compreender funções e procedimentos?

O ensino ativo, como pair programming e refatoração em grupos, permite testar funções em tempo real e debater documentação. Alunos descobrem melhorias na legibilidade através de revisão por pares, tornando conceitos abstratos tangíveis. Esta abordagem reforça colaboração e resolução de problemas, alinhada ao currículo de pensamento computacional.

Porquê documentar funções para trabalho em equipa?

Documentação explica parâmetros, retornos e propósito, evitando mal-entendidos em equipas. Facilita integração de código partilhado e manutenção futura. Desafios colaborativos mostram como falta dela causa erros, promovendo standards profissionais.