Pojęcia w teoretycznej CS, które byłyby dostępne dla osób w wieku 8-14 lat

Zgadywanie nie jest częstym pytaniem, ale zastanawianie się, czy ktokolwiek widział materiał, który został wyraźnie stworzony, aby przemówić do odbiorców w znaczący sposób.

Informatyka Unplugged skierowana jest do dzieci (i nauczycieli) w szkole podstawowej.

Świetny sposób na naukę -calculus:$\lambda$

... Ta gra reprezentuje nieoznaczony rachunek lambda. Głodny aligator to abstrakcja lambda, stary aligator to nawiasy, a jajka to zmienne. Reguła jedzenia odpowiada redukcji beta. Reguła kolorów odpowiada (nadmiernie ostrożnej) konwersji alfa. Reguła starości mówi, że jeśli para nawiasów zawiera jeden termin, nawiasy można usunąć ...

link do filmu

Z mojego doświadczenia wynika, że ​​nauczenie podstawowych zagadnień z kombinatoryki, teorii grafów, programowania, algorytmów i podobnych tematów nie jest trudne.

Możesz poszukać tematów objętych konkursami IOI i konkursami krajowymi. Istnieją szkoły letnie i warsztaty związane z konkursami IOI rozpoczynającymi się w bardzo młodym wieku.

Moim ulubionym tematem podczas takich warsztatów jest kombinatoryjna teoria gier, ponieważ łatwo jest motywować, grając w gry z publicznością.

Sprawdź także zasoby programu nauczania K-12 CS firmy ACM , w szczególności strony 11 i 12 Modelowego programu nauczania dla K-12 .

jakieś pomysły. wydaje mi się, że nastąpiła eksplozja wysokiej jakości, a jednocześnie tanich opcji dla dzieci zainteresowanych informatyką. zwróć uwagę na silne powiązanie ze STEM, tak zwaną edukacją w zakresie nauk ścisłych i technicznych. (Myślałem, że być może strona CS mogłaby zostać podkreślona / poparta nowym słowem kluczowym STEAM, gdzie A oznacza algorytm.)

• wypróbuj koncepcję logiki logicznej do reprezentowania operacji matematycznych. rzeczy takie jak konwersja binarnych na dziesiętne, dziesiętne na binarne i wielostopniowe sumatory z przeniesieniem z EE. budowanie dowolnych funkcji z CNF lub DNF. nawet małe dziecko może zrozumieć pojęcie funkcjonalnej kompletności za pomocą AND, OR, NOT. niektóre zestawy radioshack do takich rzeczy, w tym niedrogie mikrokontrolery. patrz np. podstawowy zestaw znaczków. istnieją do tego celu niektóre symulatory obwodu wolnego / typu open source. niestety nie mogłem znaleźć żadnej dystrybucji z bibliotekami komponentów. Logisim jest jednym z popularnych.

• jest ta fajna gra, która działa na różnych systemach, w tym na PC / ps3 / etc, zwanych Crazy Machines. można to wykorzystać do zrozumienia symulacji fizyki w oprogramowaniu i skłonić dziecko do myślenia o układach interakcji komponentów i reakcji łańcuchowych. nowa wersja ps3 ma kilka elementów elektrycznych i logicznych, w tym przełączniki i bramki.

• robotyka. spróbuj LEGO Mindstorms robotyki w szczególności. wyrafinowane oprogramowanie, które pozwala na takie rzeczy jak pętle, warunki warunkowe, podprogramy. podprogramy są zawarte w blokach graficznych, tj. jest to wizualny system programowania, który przed laty był bardzo nowatorski (teraz jest zabawką). inspiracją jest wiele filmów z robotami solver z kostkami rubika, takich jak najnowsza gra typu cubestormer II . projekty przynajmniej jednego znajdują się w powszechnie dostępnej książce, np. „ LEGO Mindstorms nxt” - roboty Daniele Benedettelli. ostatnio także widziałem tę robotyczną rękę pneumatyczną o wielu stopniach swobody . patrz także Pierwsza liga zawodów robotyki .

• pisanie podstawowego kodu dla prostych rzeczy. np. sortowanie. robienie badań empirycznych różnych algorytmów sortowania i oglądanie / tworzenie wykresów wyników (np. wykres wydajności sortowania bąbelkowego w porównaniu do qsort w celu zwiększenia rozmiarów wejściowych - patrz np. animacja na tej stronie wikipedii w celu sortowania według wstawiania). sortuj animacje. zgrabnym graficznym analogiem jest sortowanie talii kart zamiast liczb całkowitych lub łańcuchów. również wiele operacji graficznych lub geometrycznych, takich jak rysowanie cyfr w kodzie, to doskonałe ćwiczenia.

• programowanie gier. można to zrobić w niektórych doskonałych grach. na przykład Little Big Planet ma kilka wyrafinowanych podsystemów, w których dzieci mogą tworzyć własne gry dzięki złożonemu wbudowanemu systemowi konstrukcyjnemu i komponentom. może nawet w ten sposób badać zjawiska interakcji / pojawiania się. można je przesyłać do Internetu i udostępniać. inny język do tego celu nazywa się scratch . klasycznym z Papert z dużą ilością akademickich badań nad jego skutecznością jest Logo

• używając w nich symulatorów maszyny Turinga i programów budowlanych. Jest parę. pochodzą z niektórymi programami. im bardziej graficzny, tym lepiej. niektóre napisane przez profesorów na zajęcia. Oto jeden napisany w javascript . tak naprawdę chciałbym wiedzieć o najlepszych w tej dziedzinie [może inne pytanie na ten temat]

Zależy od osoby, której uczysz i obszaru tego zakresu.

12-14 lat, którym chce być w stanie poradzić sobie z wszystkim, ale musi to zrobić w swoim własnym czasie, tak naprawdę nie można forsować skomplikowanych koncepcji wśród młodych ludzi (lub w przeważającej części nikogo).

W tym momencie słucham iWoz (który wydaje się być skierowany do tej grupy wiekowej i byłby dość inspirujący), do tego wieku przygotowywał całkiem zaawansowane obwody - ale jego ojciec tylko odpowiadał na pytania, nigdy go nie wręczał nowe koncepcje, na które nie był gotowy)

Lub może być całkowicie bezinteresowny i nie będziesz w stanie nic z tym zrobić.

Dzieci mogą być jednak pod wrażeniem czegoś prostego. Jeśli znalazłeś jakąś grę, która mu się podobała i pomógł mu ją odtworzyć (nawet na bardzo powierzchownym, ale wciąż podobnym graficznie poziomie), możesz naprawdę go uruchomić.

Lub jeszcze lepiej, jeśli znalazłeś istniejącą grę open source, która może mu się spodobać, pozwól mu w nią zagrać, a następnie pokaż mu, jak wprowadzać niewielkie modyfikacje, które mogą cię podniecić. (Modyfikacje zawsze wydają się najlepszym sposobem na rozpoczęcie pracy)

Tak naprawdę uczyłem obozu letniego, który zawierał głównie klasę czwartą, piątą, chociaż miałem jedną klasę drugą i trzecią (twoja docelowa grupa wiekowa). Obozy trwały tydzień i nauczyłem XNA pokazując podstawy tego, czy, a jeśli tak, a także proste do oświadczenia wraz z Photoshopem. Problem z XNA polegał na tym, że musiałem pomóc im programować całkiem sporo do końca tygodnia, inne obozy, w których prowadziliśmy, obejmowały robotykę Lego i GameMakera, obie wciąż mają podstawową teorię CS i dzieci ją uwielbiają.

Istnieje gra wideo o nazwie SpaceChem, która opiera się na zasadach programowania. Możesz przeczytać więcej na ten temat tutaj: http://gangles.ca/2011/06/19/programming-in-spacechem/

Myślę, że Planarity to dobra gra. Daje pewne wyobrażenie o grafach płaskich i wprowadza podstawowe pojęcia teorii grafów (takie jak wykres wykonany przez węzeł i krawędzie oraz stopień węzłów, czym są wykresy płaskie ...)

Zaskakujące jest to, że nikt nie wspominał o zastosowaniu mnożenia w celu wyjaśnienia koncepcji obliczeniowej trudności. Stwierdzamy, że mnożenie jest łatwe, ponieważ mamy standardowy podręcznikowy algorytm mnożenia, podczas gdy funkcja odwrotna znajdowania czynników pierwszych jest trudna, ponieważ nie ma znanych szybkich algorytmów, a najbardziej znany algorytm nie jest znacznie szybszy niż wyczerpujące wyszukiwanie.

Dobrym źródłem problemów, które skłonią młodzież do myślenia o teorii w CS i do samodzielnego rozwiązywania problemów, jest seria „Computer Science Unplugged” http://csunplugged.org/ . Chodzimy do szkół i robimy zajęcia z dziećmi lub przyjeżdżają do Uni, aby zrobić je z nami.

Trwało to wiele lat, zostało przetłumaczone na wiele języków --- a artykuły zawierają informacje na temat prowadzenia sesji, potrzebnych materiałów i wskazówek od osób, które je wcześniej prowadziły.

Wysoce polecany!

$z \leftarrow z^2 + c$