Концепции в теоретической CS, которые были бы доступны в возрасте 8-14 лет

Угадай, что это маловероятный вопрос, но интересно, видел ли кто-нибудь материал, который был явно сделан для того, чтобы адресовать эту аудиторию осмысленным образом.

Информатика Unplugged адресов детей (и учителей) в начальной школе.

Интересный способ узнать калькуляцию:$\lambda$

... Эта игра представляет нетипизированное лямбда-исчисление. Голодный аллигатор - это лямбда-абстракция, старый аллигатор - круглые скобки, а яйца - переменные. Правило питания соответствует бета-сокращению. Правило цвета соответствует (чрезмерно осторожному) альфа-преобразованию. Правило старости гласит, что если пара скобок содержит один термин, скобки могут быть удалены ....

ссылка на видео

По моему опыту, нетрудно преподавать основные темы по комбинаторике, теории графов, программированию, алгоритмам и аналогичным темам.

Вы можете посмотреть темы, освещаемые в соревнованиях IOI и национальных соревнованиях. Есть летние школы и семинары, связанные с соревнованиями IOI, которые начинаются в довольно раннем возрасте.

Моя личная любимая тема для таких семинаров - теория комбинаторных игр, поскольку ее легко мотивировать, играя в игры с аудиторией.

Также проверьте ACM's K-12 Ресурсы учебного плана CS , в частности, страницы 11 и 12 Типового учебного плана для K – 12 .

некоторые идеи. мне кажется, что у детей, интересующихся информатикой, произошел взрыв качественных, но недорогих вариантов. Обратите внимание на тесную связь с STEM, так называемые науки, технологии, инженерии, математическое образование (Я думал, что, возможно, сторона CS могла бы быть подчеркнута / защищена с помощью нового ключевого слова STEAM, где A обозначает Алгоритмику.)

• попробуйте концепцию булевой логики для представления математических операций. такие вещи, как преобразование двоичного в десятичное, десятичное в двоичное и многоступенчатые сумматоры с переносом из EE. построение произвольных функций из CNF или DNF. Даже маленький ребенок может понять концепцию функциональной полноты с помощью И, ИЛИ, НЕ. некоторые наборы радиошоков для подобных вещей, включая недорогие микроконтроллеры. см. например, базовый комплект штампов Для этого есть симуляторы схем с открытым / открытым исходным кодом. к сожалению, я пока не смог найти какие-либо распространяемые с библиотеками компонентов.Logisim является одним из самых популярных.

• Theres это крутая игра, которая работает на разных системах, включая ПК / PS3 / и т. д. называется Crazy Machines.это может быть использовано для понимания физического моделирования в программном обеспечении и заставить ребенка думать о системах взаимодействующих компонентов и цепных реакциях. Новая версия PS3 имеет множество электрических и логических компонентов, включая переключатели и вентили.

• робототехника. попробуйте Lego Mindstorms робототехники в частности. сложное программное обеспечение, которое позволяет такие вещи, как циклы, условные выражения, подпрограммы. подпрограммы содержатся в графических блоках, то есть это система визуального программирования, которая много лет назад была очень передовой (теперь это игрушка). для вдохновения на youtube есть много видео с роботизированными решателями Rubiks Cube, например, это современный кубестормер II . проекты по крайней мере одного из них находятся в широко доступной книге, например, lego mindstorms nxt думая роботы Даниэля Бенедеттелли. Кроме того, недавно я увидел эту пневматическую роботизированную руку со многими степенями свободы . см. также Первая лига соревнований по робототехнике .

• написание базового кода для простых вещей. например, сортировка. проведение эмпирических исследований различных алгоритмов сортировки и просмотр / отображение результатов (например, график производительности пузырьковой сортировки и qsort для увеличения входных размеров - см., например, анимацию на этой странице википедии для вставки сортировки). сортировать анимацию. аккуратный графический аналог - сортировка колоды карт вместо целых чисел или строк. также много графических или геометрических операций, таких как рисование фигур в коде, являются отличными упражнениями.

• программирование игр. это можно сделать в некоторых отличных играх. Например, Little Big Planet имеет несколько сложных подсистем, где дети могут создавать свои собственные игры со сложной встроенной системой построения и компонентами. может даже изучать взаимодействующие / возникающие явления таким образом. они могут быть загружены в Интернет и опубликованы. другой язык для этой цели называется нуля . классическим из Papert с большим академическим изучением его эффективности является логотип

• использование симуляторов машин Тьюринга и построение в них программ. есть несколько. они идут с некоторыми программами. чем графичнее, тем лучше. некоторые написаны профессорами для занятий. вот один написан на JavaScript . на самом деле хотел бы знать о лучших в этой области [возможно, другой вопрос для этого]

Зависит от человека, которого вы обучаете, и области этого диапазона.

12-14 лет, который ХОЧЕТ, должен быть в состоянии справиться практически со всем, но он должен справиться с этим в свое время, вы не можете толкать сложные концепции для молодых людей (или большей части кого-либо).

Сейчас я слушаю iWoz (который, похоже, нацелен на эту возрастную группу и будет весьма вдохновляющим), к тому времени он собирал довольно продвинутые схемы - но его отец только отвечал на вопросы, никогда не передавал его новые понятия он не был готов к)

Или он может быть совершенно не заинтересован, и вы ничего не сможете с этим поделать.

Дети могут быть действительно впечатлены чем-то простым. Если вы нашли какую-то игру, которая ему понравилась, и помогли ему воссоздать ее (даже на очень поверхностном, но все же графически схожем уровне), вы можете действительно заставить его работать.

Или, что еще лучше, если вы нашли существующую игру с открытым исходным кодом, которая ему может понравиться, позвольте ему поиграть в нее, а затем покажите ему, как вносить небольшие изменения, чтобы вы могли его заинтересовать. (Модификации всегда кажутся лучшим способом начать)

На самом деле я преподавал в летнем лагере, состоящем в основном из 4-5 классов, хотя у меня был один 2 и 3 класс (ваша целевая возрастная группа). Лагеря длились неделю, и я преподавал XNA, показывая им основы если, еще если и простое утверждение вместе с фотошопом. Проблема с XNA заключалась в том, что мне приходилось помогать им программировать до конца недели, другие лагеря, в которых мы участвовали, включали в себя lego robotics и GameMaker, оба по-прежнему придерживались самой базовой теории CS, и детям это нравилось.

Существует видеоигра SpaceChem, основанная на принципах программирования. Вы можете прочитать больше об этом здесь: http://gangles.ca/2011/06/19/programming-in-spacechem/

Я думаю, что Planarity - хорошая игра. Он дает некоторое представление о плоских графах и вводит элементарные понятия теории графов (например, граф, построенный по узлам и ребрам, и степень узлов, что такое плоские графы, ...)

Удивительно, что никто не упомянул использование умножения для объяснения концепции вычислительной сложности. Мы утверждаем, что умножение легко, так как у нас есть стандартный быстрый учебник для умножения, в то время как обратная функция нахождения простых факторов трудна, так как нет известных быстрых алгоритмов и самый известный алгоритм не значительно быстрее, чем исчерпывающий поиск.

Хорошим источником проблем, чтобы заставить детей задуматься над теорией в CS и самостоятельно решить проблемы, является серия "Computer Science Unplugged" http://csunplugged.org/ . Мы ходим в школы и проводим мероприятия с детьми, или они приходят в Uni, чтобы делать их с нами.

Это происходило годами, переводилось на многие языки - и статьи дают информацию о том, как проводить сеансы, какие материалы нужны, и советы от людей, которые их запускали раньше.

Настоятельно рекомендуется!

$z \leftarrow z^2 + c$