på videregående nivå, er core computer science (CS) konsepter og praksis undervist i kurs vanligvis innenfor informasjonsteknologi (IT) career cluster under paraplyen karriere og teknisk utdanning (CTE). IMIDLERTID BLIR CS konsepter og praksis også i økende grad innlemmet i akademikere og også valgfag (og påvirkes av kunst og design).
uansett disiplin, skape beregningsartefakter er en av kjernen CS praksis elevene bør konsekvent oppleve for å bli bedre problemløsere. Computational artefakter kan omfatte bilder, videoer, presentasjoner, lydfiler og dataprogrammer.
Presis og konsekvent praksis i dataprogrammering (CP) vil hjelpe elevene konstruere tverrfaglig kunnskap i tandem med både faglige og CS konsepter og praksis. SOM CP er prosessen med å skrive et program fra start til slutt, får studentene eksponering i sammenslåingen av praksis 3-6 funnet I K-12 Computer Science Framework.
så, hvordan kan vi lykkes engasjere studenter i CP? Her er hvordan vi kan gjøre det i fire store trinn.
Trinn 1: Identifiser problemet
når elevene er nye TIL CP, begynner vi vanligvis å lære DEM å programmere og kode ved hjelp av opplæringsprogrammer. Selv om det ikke er noe galt med det, vil vi ikke beholde dem der.
vanligvis har forfatteren av en opplæring allerede identifisert både problemet og løsningen av programmet. Den beste måten for barna å lære er ved å skrive sine egne problemer og løsninger og lage sine egne programmer. Ellers vil de fokusere mer på å lære å kode bestemte funksjoner på et bestemt språk, noe som generelt ikke er annerledes enn rote memorization, som bør erstattes med utvikling av arbeidsminne.
Å Identifisere (eller definere) problemet er den mest kritiske delen AV CP-prosessen, da studentene må utvikle en konkret plan for hva deres komplette program vil gjøre. Denne prosessen innebærer å identifisere både de kjente inngangene (eller gitte data) og hva som skal oppnås via utganger (resultatet). SELV OM CP ikke er en enkel prosess, vil konsekvent og presis praksis bygge student tillit over tid i å artikulere detaljene om hva slags inngang, behandling og utgang ønsket for sine programmer. For å få elevene i gang med programmering, les denne flotte introen til en leksjon for å bygge og dele apper ved Code.org.
Trinn 2: Finn en løsning
for å finne eller planlegge løsningen på problemet som er identifisert I Trinn 1, kan studentene enten opprette et flytskjema eller skrive pseudokode. Erfarne programmerere kan og vil bruke en av disse metodene for å formidle programutvikling til kunder, lærere, etc.
et flytskjema er en trinnvis løsning på et problem som bruker en billedlig representasjon av programmets retning og består av piler, bokser og andre symboler som representerer handlinger(dvs. inngang/ utgang, prosess, etc.). Pseudokode ligner på engelsk og brukes til å formidle løsningen med mer nøyaktighet enn i vanlig engelsk-men med mindre omhyggelighet som kreves av et formelt programmeringsspråk.
løsningsprosessen gjør det mulig for programmereren å fokusere på programmets logiske flyt uten å måtte følge den faktiske syntaksen som brukes av programmeringsspråket for prosjektet. Sjekk Ut Denne morsomme Technovation-leksjonen for å hjelpe elevene med å planlegge koden sin.
Trinn 3: Kode det
ofte blir koding forvekslet med programmering, men koding er bare en del av programmeringsprosessen. Gode kodere kan lage instruksjoner fra losningene (diskutert I Trinn 2) og skrive dem inn i kode for datamaskinen forst. Det er her de algoritmiske designferdighetene fra beregningstenkning kommer inn i spill.
det hjelper når du tenker på problemet ditt som et matteproblem, ikke fordi du alltid gjør mye matte mens du programmerer, men fordi tankeprosessen er den samme. I matematikk bruker vi ofte algoritmiske sett med instruksjoner som vi følger i en sekvens av trinn for å oppnå et mål. Denne prosessen sammenlignes med både et godt detaljert flytskjema og kode (i et bestemt programmeringsspråk).
Å praktisere koding vil hjelpe elevene til å forstå at koding ikke er komplisert når de lærer å tenke logisk og i trinn. Å få elevene i gang ved å skrive enkle programmer vil lære dem hvordan de skal gi datamaskiner instruksjoner, hvordan datamaskiner faktisk fungerer og at gode kodere ikke er vage og ikke hopper over trinn. De vil også forstå at koden de skriver, blir behandlet (oversatt) av en kompilator til maskinspråk for utførelse.
for barn som er nye i koding, anbefaler jeg å starte med et visuelt programmeringsspråk (VPL), som lar barna beskrive sine algoritmer ved hjelp av illustrasjoner og lar kodere beskrive prosessen i termer som gir mening for dem.
her er noen populære VPLs:
- Scratch, ScratchJr
- Blockly
- Ardublock (blokk programmeringsspråk For Arduino)
- ROBOLAB (PROGRAMMERINGSSPRÅK FOR LEGO Robotikk)
- Robotc (grafisk FOR VEX Robotikk)
- LabVIEW (Nasjonale Instrumenter)
Selv om det er flere måter å få elevene i gang med koding, anbefaler jeg på det sterkeste at hele skolen deltar i En Times Kode og også lærer barna å kode i sammenheng med EN STEM/STEAM design utfordring.
Trinn 4: Test det
Testing I CP er en kritisk prosess som brukes til å bestemme kvaliteten på et program og finne feil (problemer). Som en college intern, jeg ble først introdusert til testing og debugging Av ActiveX-Kontroller I Visual Basic programmeringsspråk. Selv om testing har ulike nivåer og vil avgjøre om programmer fungerer eller ikke — arbeider for å finne feil for programvareutviklere å korrigere var veldig kraftig i å hjelpe meg å forstå kvaliteten på programmene jeg brukte hver dag, og også viktigheten av å oppdatere dem regelmessig.
Å Kreve at elevene presenterer sitt arbeid offentlig, Er en utmerket teknikk for å engasjere og innpode i dem betydningen av testprosessen for å diskutere OG vise FREM HØYKVALITETS CS-arbeid. Igjen, App Lab (I Trinn 1) er en flott leksjon og prosjekt for å hjelpe barna å lære CP fra start til testing.
CP for ulike klassetrinn
Dataprogrammering kan undervises på alle klassetrinn. Her er noen verktøy å bruke med ulike aldre og nivåer av elever.
Karakterer 3-8: Littlebits Kodesett. Koden kit er utstyrt med elektroniske byggeklosser og en app med koding tutorials, og er et utmerket stillas for å lære elevene begrepene koding, lys, lyd og bevegelse i sammenheng med en design utfordring eller oppfinnelse.
det jeg finner mest kraftfulle om kodesettet er appen fordi det hjelper brukerne å bli jordet i grunnleggende kodingsprinsipper. En god koder, uansett språk eller koding erfaring, må forstå det grunnleggende-som input / output, looper, funksjoner, variabler og også logikk. Suksess er alltid knyttet til å utvikle intern selvbeherskelse av grunnleggende. Som Dr. Stephen R. Covey, forfatter Av The 7 Habits Of Highly Effective People, sa en gang: «Sett første ting først .»
kodesettet fungerer også sammen med alle de pedagogiske ressursene en pedagog trenger, inkludert timeplaner, studentutdelinger og tilpasning Til Neste Generasjons Vitenskapsstandarder. Mange av ressursene ble testet og utviklet av littleBits Lead Educator Cohort of 2017, og som stolt medlem var jeg veldig heldig å ha jobbet og lært med en så talentfull gruppe lærere!
Karakterer 6-8: robotikk. Å få barn i gang med programmering er ganske enkelt. I min tidligere rolle som pensumspesialist brukte Vi Lego Mindstorms-roboten som intro. Dette var trinnene vi tok i å hjelpe barna å forstå sentrale begreper, samt programmering:
- Bygge sine roboter. Nesten hvert barn elsket denne delen.
- Lær det grunnleggende. Gjennom å utforske opplæringsprogrammer lærte de om motorer, sensorer, gir og andre komponenter.
- Lær å programmere. Brick hadde seks innebygde oppdrag, som gjorde det mulig for elevene å se hvordan man får roboten til å bevege seg med motorer og reagere på berøring eller bevegelse med sensorer. Da de ble vant til de innebygde programmene, begynte de å lage egne programmer, ved HJELP AV ROBOLAB programmeringsblokker.
- Koble TIL CS og STEM. Vi fant at dette bidro sterkt til å belyse konseptene og praksisen med både mønstergjenkjenning og algoritmisk design. Og så, selvfølgelig, leksjoner I CS og STEM, som inkluderte koding, kraft og bevegelse, og design og teknologi. VI fant også UT AT VEX IQ-Settet var flott for lignende formål, og vi brukte BÅDE VEX og Lego, basert på de ulike konkurransearrangementene som våre studenter deltok i.
Karakterer 8-12: avansert robotikk. For videregående studenter som allerede har praktisert koding ved HJELP AV EN VPL og enten har eller mestrer grunnleggende programmeringsprinsipper, er neste trinn å få dem til å kode i et ettertraktet programmeringsspråk som JavaScript, Python, Pearl eller C++. Heldigvis programmering en robot som VEX EDR gir høy schoolers en intro til denne verdifulle erfaring. Studenter som programmerer VEX EDR lærer å bruke ROBOTC C-basert programmeringsspråk og kan se effekten av koden de skriver i sanntid ved å løse problemer ved hjelp av engineering design prosessen.
jeg begynte nylig å lære å programmere VEX EDR da jeg deltok i En Engineering Design kursopplæring med International Technology and Engineering Educator ‘ S Association. Det var der jeg møtte Og ble inngått samarbeid Med Tim Oltman-Martha Layne Collins high school lærer av året. Han og stipendiat lærer Shane Ware har betydelig erfaring med å lære barna å programmere roboter for ULIKE VEX robotics konkurransearrangementer og har vunnet en rekke priser I Kentucky.
jeg spurte Tim om hans tanker om hvordan lærere bør fortsette når du flytter barna fra programmering i EN VPL til En C-basert program som FOR VEX, Og han sa: «først, bygge relasjoner med elevene, og deretter lære med dem. La dem se deg prøve og mislykkes, og de vil nyte sliter gjennom prosessen med deg. Til slutt vil de overgå deg og bli lærerne.»
Jorge Valenzuela er en pedagogisk trener og utdannet lærerassistent Ved Old Dominion University. Han er også leder for Livslang Læring Definert, Inc., et nasjonalt fakultet For Buck Institute For Education, en nasjonal lærer effektivitet coach Med International Technology and Engineering Educators Association (ITEEA) og en Del av Ledelsen Pedagog program for littleBits. Du kan koble Til Jorge På Twitter @ JorgeDoesPBL for å fortsette samtalen.