Concetti in CS teorici che sarebbero accessibili da 8 a 14 anni

Indovinare è improbabile una domanda comune, ma chiedersi se qualcuno ha visto materiale che è stato chiaramente fatto per rivolgersi a questo pubblico in modo significativo.

Computer Science Unplugged si rivolge a bambini (e insegnanti) nella scuola elementare.

Modo divertente per imparare -calculus:$\lambda$

... Questo gioco rappresenta il calcolo lambda non tipizzato. Un alligatore affamato è un'astrazione lambda, un vecchio alligatore è tra parentesi e le uova sono variabili. La regola alimentare corrisponde alla riduzione beta. La regola del colore corrisponde alla conversione alfa (troppo cauta). La regola della vecchiaia dice che se una coppia di parentesi contiene un solo termine, le parentesi possono essere rimosse ....

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Nella mia esperienza, non è difficile insegnare argomenti di base in combinatoria, teoria dei grafi, programmazione, algoritmi e argomenti simili.

Potresti voler cercare gli argomenti trattati nelle competizioni IOI e nelle competizioni nazionali. Ci sono scuole estive e seminari relativi alle competizioni IOI che iniziano in tenera età.

Il mio argomento preferito personale per tali seminari è la teoria dei giochi combinatoria poiché è facile motivare giocando con il pubblico.

Controlla anche le risorse del curriculum K-12 CS di ACM , in particolare le pagine 11 e 12 del curriculum modello A per K – 12 .

qualche idea. mi sembra che ci sia stata un'esplosione di opzioni di alta qualità ma a basso costo per i bambini con un interesse per l'informatica. notare il forte legame con lo STEM, la cosiddetta educazione tecnologica in ingegneria scientifica. (Ho pensato che forse la parte CS potrebbe essere enfatizzata / sostenuta con una nuova parola chiave STEAM in cui la A sta per algoritmi.)

• prova il concetto di logica booleana per rappresentare operazioni matematiche. cose come convertire binari in decimali, decimali in binari e adduttori multistadio con carry da EE. creazione di funzioni arbitrarie da CNF o DNF. anche un bambino può comprendere il concetto di completezza funzionale con AND, OR, NOT. alcuni kit per radioshack per cose come questa, inclusi microcontrollori economici. vedere ad es . kit base di timbri. ci sono alcuni simulatori di circuiti liberi / open source per questo scopo. sfortunatamente non sono riuscito a trovare alcun distribuito con librerie di componenti finora. logisim è uno popolare.

• c'è questo fantastico gioco che gira su diversi sistemi incluso PC / ps3 / etc chiamato Crazy Machines. questo può essere usato per comprendere la simulazione fisica nel software e indurre il bambino a pensare a sistemi di componenti interagenti e reazioni a catena. la nuova versione di ps3 ha un sacco di componenti elettrici e logici tra cui interruttori e porte.

• robotica. prova la lego mindstorms in particolare la robotica . software sofisticato che consente cose come loop, condizionali, subroutine. le subroutine sono contenute in blocchi grafici, ovvero è un sistema di programmazione visiva che anni fa era molto all'avanguardia (ora è un giocattolo). per ispirazione, ci sono molti video di risolutore robotico cubo di rubik su YouTube come questo cubestormer II all'avanguardia . i disegni per almeno uno sono in un libro ampiamente disponibile, ad esempio lego mindstorms nxt robot pensanti di Daniele Benedettelli. inoltre, recentemente ho visto questa mano robotica pneumatica a molti gradi di libertà . vedi anche il primo campionato di competizione di robotica .

• scrivere codice di base per alcune cose semplici. ad es. ordinamento. fare studi empirici su diversi algoritmi di ordinamento e guardare / rappresentare graficamente i risultati (ad es. tracciare graficamente le prestazioni di un ordinamento a bolle vs qsort per aumentare le dimensioni di input - vedere ad esempio l' animazione in questa pagina di Wikipedia per l'ordinamento per inserzione). ordina le animazioni. un analogo grafico pulito è quello di ordinare un mazzo di carte invece di numeri interi o stringhe. anche molte operazioni grafiche o geometriche come disegnare figure in codice sono esercizi eccellenti.

• programmazione del gioco. questo può essere fatto in alcuni giochi eccellenti. ad esempio Little Big Planet ha alcuni sottosistemi sofisticati in cui i bambini possono effettivamente creare i propri giochi con il complesso sistema di costruzione e componenti integrati. può persino studiare i fenomeni interagenti / emergenti in questo modo. possono essere caricati su Internet e condivisi. un'altra lingua per questo scopo si chiama scratch . quello classico di Papert con molti studi accademici sulla sua efficacia è il Logo

• utilizzando simulatori di macchine da corsa e programmi di costruzione in essi. ci sono alcuni. vengono con alcuni programmi. più grafica, meglio è. alcuni scritti da professori per le lezioni. eccone uno scritto in javascript . in realtà vorrei conoscere i migliori in questo settore [forse un'altra domanda per quello]

Dipende dalla persona a cui stai insegnando e dall'area di quell'intervallo.

Un bambino di 12-14 anni che VOGLIONO dovrebbe essere in grado di gestire praticamente qualsiasi cosa, ma deve tirarlo a suo tempo, non puoi davvero trasmettere concetti complicati ai giovani (o per la maggior parte a nessuno).

Sto ascoltando iWoz a questo punto (che sembra essere mirato a quella fascia d'età e sarebbe piuttosto d'ispirazione), a quell'età stava mettendo insieme dei circuiti piuttosto avanzati - ma suo padre ha sempre e solo risposto alle domande, non gli ha mai consegnato nuovi concetti per i quali non era pronto)

Oppure potrebbe essere completamente disinteressato e non c'è niente che tu possa fare al riguardo.

I bambini possono essere davvero colpiti da qualcosa di semplice però. Se hai trovato un gioco che gli piaceva e lo ha aiutato a ricrearlo (anche a un livello molto superficiale ma comunque graficamente simile) potresti davvero farlo andare avanti.

O, ancora meglio, se hai trovato un gioco open source esistente che potrebbe piacere, lascialo giocare e poi mostragli come apportare piccole modifiche che potresti essere in grado di eccitarlo. (Le modifiche sembrano sempre essere il modo migliore per iniziare)

In realtà ho insegnato in un campo estivo per lo più contenente quarta, quinta elementare, anche se avevo una seconda e una terza elementare (la tua fascia di età target). I campi sono durati una settimana e ho insegnato a XNA mostrando loro le basi di if, else if e una semplice dichiarazione insieme a Photoshop. Il problema con XNA è stato che dovevo aiutarli a programmare un po 'fino alla fine della settimana, gli altri campi che avevamo in corso includevano la lego robotica e GameMaker, entrambi ancora con la teoria CS e i bambini adorano.

Esiste un videogioco chiamato SpaceChem che si basa su principi di programmazione. Puoi leggere di più qui: http://gangles.ca/2011/06/19/programming-in-spacechem/

Penso che Planarity sia un buon gioco. Dà qualche idea sui grafici planari e introduce concetti elementari di teoria dei grafi (come un grafico fatto da nodo e spigoli e grado di nodi, che sono grafici planari, ...)

È sorprendente che nessuno abbia menzionato l'uso della moltiplicazione per spiegare il concetto di intrattabilità computazionale. Affermiamo che la moltiplicazione è facile poiché abbiamo l'algoritmo rapido standard per la moltiplicazione del libro di testo, mentre la funzione inversa di trovare i fattori primi è difficile poiché non ci sono algoritmi veloci noti e l'algoritmo più noto non è significativamente più veloce della ricerca esaustiva.

Una buona fonte di problemi per indurre i giovani a pensare alla teoria in CS e a risolverli da soli è la serie "Computer Science Unplugged" http://csunplugged.org/ . Andiamo a scuola e facciamo le attività con i bambini, oppure vengono a Uni per farle con noi.

È andato avanti per anni e anni, è stato tradotto in molte lingue --- e gli articoli forniscono informazioni su come eseguire le sessioni, quali materiali sono necessari e suggerimenti per le persone che le hanno gestite in precedenza.

Altamente raccomandato!

studio del set di mandelbrot e frattali tramite esplorazioni visive / grafiche. la semplice formula può essere compresa dai bambini che hanno appreso numeri complessi o anche dai bambini che non lo hanno sostituito sostituendola con la formula scritta solo con i reali. anche un altro caso di fenomeni complessi o emergenti derivanti da equazioni semplici.$z \leftarrow z^2 + c$