Depuração e Teste de Algoritmos

Neste tópico, os alunos aprendem a corrigir erros em algoritmos, uma competência que exige prática ativa e reflexão constante. A depuração não é apenas uma tarefa técnica, é um processo de raciocínio lógico que melhora quando os alunos trabalham em colaboração, testando e discutindo soluções uns com os outros.

• 8° Ano
• Inovação Digital e Pensamento Computacional
• 4 atividades
• 30 min–45 min

Objetivos de Aprendizagem

1. Analisar a eficácia de diferentes estratégias de depuração (pontos de paragem, impressão de valores) na identificação de erros lógicos e de sintaxe.
2. Explicar a importância de testar algoritmos com conjuntos de dados diversos, incluindo casos limite e inválidos.
3. Comparar os resultados de um algoritmo com saídas esperadas para diferentes entradas, identificando discrepâncias.
4. Avaliar a robustez de um programa através da análise de um plano de testes e da sua cobertura de cenários de erro.
5. Criar um conjunto de testes representativo para um algoritmo simples, prevendo potenciais falhas.

Resolução Colaborativa de Problemas

⏱ 30 min·Pares

Parceria de Depuração: Caça ao Erro

Divida a turma em pares e forneça códigos com erros intencionais em Scratch. Cada par executa o código, identifica o erro usando pontos de paragem e corrige-o, registando os passos. Partilhem as soluções com a turma no final.

Preparação e detalhes

Analise diferentes técnicas de depuração para identificar a causa de um erro.

Sugestão de Facilitação: Durante a 'Parceria de Depuração: Caça ao Erro', peça aos alunos que troquem os seus códigos entre pares e sigam uma lista de verificação passo a passo para identificar erros lógicos.

Setup: Grupos organizados em mesas com os materiais do problema

Materials: Dossiê do problema, Cartões de funções (facilitador, relator, controlador de tempo, porta-voz), Folha de protocolo de resolução de problemas, Grelha de avaliação da solução

• Aplicar
• Analisar
• Avaliar
• Criar
• Competências Relacionais
• Tomada de Decisão
• Autogestão

Resolução Colaborativa de Problemas

⏱ 45 min·Pequenos grupos

Grupo de Testes: Plano de Casos

Em pequenos grupos, os alunos criam um algoritmo simples para ordenar números e desenvolvem 10 casos de teste, incluindo valores extremos. Executam os testes e ajustam o algoritmo com base nos resultados falhados.

Preparação e detalhes

Explique a importância de testar um algoritmo com diferentes conjuntos de dados.

Sugestão de Facilitação: No 'Grupo de Testes: Plano de Casos', incentive os grupos a discutirem casos limite antes de definirem os seus planos de teste, garantindo que consideram cenários inválidos.

Setup: Grupos organizados em mesas com os materiais do problema

Materials: Dossiê do problema, Cartões de funções (facilitador, relator, controlador de tempo, porta-voz), Folha de protocolo de resolução de problemas, Grelha de avaliação da solução

• Aplicar
• Analisar
• Avaliar
• Criar
• Competências Relacionais
• Tomada de Decisão
• Autogestão

Resolução Colaborativa de Problemas

⏱ 40 min·Pequenos grupos

Rotação de Estações: Técnicas de Debug

Crie estações com diferentes ferramentas de depuração: uma para print debugging, outra para execução passo a passo e outra para análise de pilha. Os grupos rotacionam, testando o mesmo algoritmo em cada estação e comparando resultados.

Preparação e detalhes

Avalie a eficácia de um plano de testes para garantir a robustez de um programa.

Sugestão de Facilitação: Na 'Rotação de Estações: Técnicas de Debug', coloque um erro sintático em cada estação e peça aos alunos que usem impressão de valores intermédios para o encontrar.

Setup: Grupos organizados em mesas com os materiais do problema

Materials: Dossiê do problema, Cartões de funções (facilitador, relator, controlador de tempo, porta-voz), Folha de protocolo de resolução de problemas, Grelha de avaliação da solução

• Aplicar
• Analisar
• Avaliar
• Criar
• Competências Relacionais
• Tomada de Decisão
• Autogestão

Resolução Colaborativa de Problemas

⏱ 35 min·Turma inteira

Classe Toda: Debug Colaborativo

Projete um algoritmo com múltiplos erros na sala. A turma discute hipóteses em conjunto, vota em testes e corrige iterativamente, registando o processo num quadro partilhado.

Preparação e detalhes

Analise diferentes técnicas de depuração para identificar a causa de um erro.

Sugestão de Facilitação: Na 'Classe Toda: Debug Colaborativo', atribua diferentes funções a cada aluno (ex: quem executa o código, quem regista erros, quem sugere correções) para promover a responsabilidade partilhada.

Setup: Grupos organizados em mesas com os materiais do problema

Materials: Dossiê do problema, Cartões de funções (facilitador, relator, controlador de tempo, porta-voz), Folha de protocolo de resolução de problemas, Grelha de avaliação da solução

• Aplicar
• Analisar
• Avaliar
• Criar
• Competências Relacionais
• Tomada de Decisão
• Autogestão

Ensinar Este Tópico

Ensine depuração e teste como um processo cíclico: identificar um erro, criar um plano de teste, executar e refletir sobre os resultados. Evite mostrar soluções prontas e, em vez disso, guie os alunos a descobrirem os erros por si mesmos. A investigação mostra que a aprendizagem ativa nestes tópicos melhora significativamente a retenção de conceitos de lógica e resolução de problemas.

O Que Esperar

No final destas atividades, espera-se que os alunos consigam identificar erros em algoritmos, planear testes exaustivos e justificar as suas correções com base em evidências. Os alunos demonstram compreensão ao explicar como diferentes técnicas de debug contribuem para a robustez do código.

Atenção a estes erros comuns

Erro comum

Durante a 'Parceria de Depuração: Caça ao Erro', alguns alunos podem pensar que todos os erros são óbvios e visíveis na primeira leitura. A correção é: peça aos pares que executem o código com valores específicos e comparem os resultados esperados com os obtidos, destacando que erros lógicos muitas vezes só aparecem nestes testes.

O que ensinar em alternativa

Durante a 'Parceria de Depuração: Caça ao Erro', observe se os alunos estão a focar-se apenas em erros de sintaxe. Reoriente-os para usarem impressão de valores intermédios e execução passo a passo para revelar erros lógicos que não são visíveis a olho nu.

Erro comum

Durante o 'Grupo de Testes: Plano de Casos', é comum os alunos assumirem que testar uma vez é suficiente. A correção é: peça aos grupos que apresentem os seus planos de teste e questione-os sobre a cobertura de casos limite, como valores negativos ou entradas vazias.

O que ensinar em alternativa

Durante o 'Grupo de Testes: Plano de Casos', peça aos alunos que troquem os seus planos entre grupos e avaliem se cobrem casos limite e inválidos, corrigindo a ideia de que um único teste é suficiente.

Erro comum

Durante a 'Rotação de Estações: Técnicas de Debug', alguns alunos podem tentar 'adivinhar' o erro em vez de o isolar metodicamente. A correção é: forneça uma folha de acompanhamento onde os alunos registem cada passo da depuração, desde a impressão de valores até à correção final.

O que ensinar em alternativa

Durante a 'Rotação de Estações: Técnicas de Debug', observe se os alunos estão a saltar passos na depuração. Peça-lhes que preencham uma tabela com os valores impressos e as alterações que fizeram, reforçando a necessidade de um método sistemático.

Ideias de Avaliação

Verificação Rápida

Durante a 'Parceria de Depuração: Caça ao Erro', apresente um pequeno trecho de código com um erro lógico (ex: uma condição `if` que nunca é verdadeira). Peça aos alunos que descrevam, em duas frases, como usariam a impressão de valores intermédios para encontrar o erro.

Bilhete de Saída

Após a 'Classe Toda: Debug Colaborativo', entregue a cada aluno um cartão com um cenário de teste (ex: 'introduzir um número negativo onde se espera um positivo'). Peça-lhes para escreverem qual o tipo de erro que este teste poderia ajudar a detetar e qual seria a saída esperada se o algoritmo funcionasse corretamente.

Questão para Discussão

Durante o 'Grupo de Testes: Plano de Casos', coloque a seguinte questão para discussão em grupo: 'Porque é que testar um algoritmo apenas com dados 'normais' não é suficiente? Que tipos de dados adicionais devemos considerar e porquê?' Peça aos alunos que justifiquem as suas respostas com exemplos.

Extensões e Apoio

• Peça aos alunos que criem um 'diário de depuração' onde registam os erros que encontraram, as técnicas que usaram e os resultados obtidos, para refletirem sobre o seu progresso ao longo do tempo.
• Para alunos com dificuldades, forneça um algoritmo com erros marcados e peça-lhes que identifiquem o tipo de erro (sintaxe, lógica ou semântica) antes de tentarem corrigi-lo.
• Proponha um desafio em que os alunos tenham de depurar um algoritmo que aceita dados em formato inválido (ex: texto em vez de número) e explicar como o tornariam robusto.

Vocabulário-Chave

Depuração (Debugging)	O processo de identificar e remover erros (bugs) num algoritmo ou programa de computador.
Erro de Sintaxe	Um erro na estrutura ou gramática do código que impede a sua execução, como uma palavra-chave mal escrita ou um parêntese em falta.
Erro Lógico	Um erro que faz com que o programa funcione, mas produza resultados incorretos ou inesperados devido a um raciocínio falho no algoritmo.
Ponto de Paragem (Breakpoint)	Um marcador colocado num programa que instrui o depurador a pausar a execução nesse ponto específico para inspeção de variáveis.
Execução Passo a Passo (Stepping)	A capacidade de executar um programa linha a linha ou instrução a instrução para observar o fluxo de controlo e o estado das variáveis.
Caso Limite (Edge Case)	Uma entrada de dados extrema ou incomum que pode causar problemas num algoritmo, como o valor mínimo ou máximo permitido.