Jorge valenzuela
Cómo desarrollar pensadores computacionales.

La demanda de ciencias de la computación (CS) en las escuelas tiene muchos maestros que se preguntan qué componentes de CS deberían implementar primero.

Hace un par de años, me hice la misma pregunta, y tuve que recordarme que la creación de un científico informático podría llevar a cabo 25 años! Me sentí aliviado de no ser responsable de desarrollar escuela intermedia Los informáticos en un solo semestre.

Me di cuenta de que lo que tenía que hacer era desarrollar la capacidad de mis alumnos para un aprendizaje más profundo del derecho habilidades - para que pudieran experimentar el éxito, lo que haría nos inspiras. Que sigan estudiando CS después de salir de mi clase.

Experiencia avanzada en ciencias de la computación requiere conocimientos en matemáticas (es decir, matemáticas discretas y álgebra lineal) e la resolución de problemas, y hay un montón de Fundamentos de CS para elegir.

En mi puesto anterior en las Escuelas Públicas de Richmond, elegimos bucear con Pensamiento computacional, programación y codificación. (sí, en ese orden). Porque pensamiento computacional (CT) es el orden más alto de resolución de problemas, es un habilidad interdisciplinaria, y es comprensible tanto para las máquinas como para los humanos, recomiendo desarrollar la capacidad de los estudiantes en CT desarrollando su versatilidad para reconocer y aplicar los cuatro elementos de CT a problemas / situaciones familiares.

Element 1: Descomposición

Enfrentar problemas grandes y complejos a menudo desalentará y desacoplar Los estudiantes que no están completamente equipados para comenzar el proceso de deconstrucción. Descomposición (como el factorización) desarrolla la habilidad de descomponer problemas complejos en partes más pequeñas y manejables, lo que hace que incluso la tarea o el problema más complicado sea más fácil de entender y resolver.

A introduce a tus alumnos a la descomposición, comience haciendo que rompan una tarea simple que hacen todo el tiempo, como lavarse los dientes, hacer una torta, hacer un emparedado o atar cordones de los zapatos. Esto les ayudará a centrarse más en su capacidad para analizar y sintetizar información familiar.

A continuación, presénteles problemas / escenarios más complejos que no son tan familiares ni lo suficientemente atractivos como para obligarlos a descomponerlos, como investigar una escena del crimen, enfrentar el problema. secuelas de desastres naturales or plantando un huerto escolar.

Los maestros que no están enseñando las clases tradicionales de CS pueden ayudar a los alumnos a desarrollar sus habilidades de descomposición en sus propias áreas temáticas haciendo que apliquen el concepto a mejorando su escritura, creando líneas de tiempo, factoring cuadráticas o comprensión organismos vivos. Los maestros de CS pueden comenzar a desarrollar la capacidad de los estudiantes para descomponerse con esto Lección de tomografía computarizada por Code.org. En esta lección, los estudiantes asumen el papel de jugadores imaginarios y descubren cómo jugar un juego sin instrucciones dadas.

Elemento 2: Reconocimiento de patrones

Reconocimiento de patrones es una habilidad que involucra el mapeo de similitudes y diferencias o patrones entre problemas pequeños (descompuestos), y es esencial para ayudar a resolver problemas complejos. Los estudiantes que son capaces de reconocer patrones pueden hacer predicciones, trabajar más eficientemente y establecer una base sólida para algoritmos de diseño.

Puede introducir reconocimiento de patrones Presentando una diapositiva con imágenes de tipos similares de animales o alimentos, como la pizza o postres.

Luego, haga que los alumnos hagan un mapa y expliquen las similitudes / diferencias o patrones. La belleza de esta técnica es que una vez que los estudiantes pueden describir una categoría (animal o postre), podrán explicar las otras siguiendo los patrones.

Por ejemplo, las características generales de los postres son que todos son dulces; Pueden ser frutas, natillas, pudines o congelados; y por lo general se sirven al final de una comida. Uno o más postres pueden ser rosados, tener frutas y servir fríos, mientras que otro tipo puede ser amarillo, tener chispas y no usar frutas.

Luego, pida a los alumnos que dibujen o hagan un collage de sus postres favoritos utilizando los patrones que identificaron (como en los ejemplos anteriores) para ayudarlos. Además, pídales que reflexionen sobre cómo deberían comenzar desde cero, ya sea creando o encontrando cada instancia de un postre si no hubieran identificado primero los patrones esenciales (clasificación, color, textura, ingredientes).

El objetivo principal aquí es lograr que comprendan que encontrar patrones ayuda a simplificar las tareas porque las mismas técnicas de resolución de problemas se pueden aplicar cuando los problemas comparten patrones (el reconocimiento de patrones también se usa en matemáticas, musica y literatura, Inteligencia humana, historia, tiempo, etc.).

Los proyectos de clase pueden ser más auténticos al enfocar la aplicación de reconocimiento de patrones en ciencias forenses, ciencias médicas, identificación con foto o patrones de comportamiento como navegación web y gastos con tarjetas de crédito.

Una vez que los alumnos sepan qué hacer, pídales que hagan un mapa de los patrones en algunos de los problemas descompuestos descritos anteriormente en el Elemento 1. Los maestros de CS necesitarán ayudar a los estudiantes a comprender cómo las computadoras usan el reconocimiento de patrones Por números, texto e imágenes. Estudiantes usando lenguajes de programación visual También debería aprender cómo el uso del reconocimiento de patrones ayuda a encontrar las características comunes de la repetición en el código para evitar la redundancia, y pueden comenzar a hacerlo con este Code.org lección.

Elemento 3: Abstracción

Abstracción Implica filtrar, o ignorar, detalles sin importancia, que esencialmente hacen que un problema sea más fácil de entender y resolver. Esto permite a los estudiantes desarrollar sus modelos, ecuaciones, una imagen y / o simulaciones para representar -sólo- Lo importante las variables.

Como los valores de las variables a menudo cambian y pueden depender de otra, es importante que los estudiantes estén introducido a la abstracción En relación a los patrones. En el elemento anterior, notamos las características comunes de los postres. Haga que los alumnos hagan un dibujo simple de un postre que se centre en las características importantes / comunes (como las clasificaciones) y abstraiga el resto (textura, fruta, espolvoreado). El proceso de abstracción les ayudará a crear una idea general de qué es un problema y cómo resolverlo eliminando todos los detalles y patrones irrelevantes (la abstracción también se usa en matemáticas y al crear modelos - el ciclo del agua, el ciclo del nitrógeno, el ciclo de la roca, etc.).

Los maestros de CS necesitarán ayudar a los estudiantes a enfocarse en el capas (o niveles) de abstracción querrán en los modelos que desarrollen, junto con las correlaciones entre la abstracción y la generalización de patrones para descubrir las relaciones correctas entre las variables resumidas para representar un problema con precisión. También deben comprender cómo se construyen las abstracciones con un propósito y pueden representar un todo. clase de objetos similares. Los estudiantes de CS pueden convertirse en excelentes programadores utilizando la abstracción. Utilizar Esta lección para ayudarles a comenzar

Elemento 4: diseño de algoritmo

Diseño de algoritmo está determinando los pasos apropiados a seguir y organizándolos en una serie de instrucciones (un plan) para resolver un problema o completar una tarea correctamente. Algoritmos Son importantes porque toman el conocimiento derivado de los tres elementos anteriores para su ejecución.

Mantenlo simple cuando algoritmos de enseñanza Pídales a los alumnos que hagan planes pequeños utilizando sus nuevas destrezas de tomografía computarizada (CT, por sus siglas en inglés), nuevamente con funciones simples como cepillarse los dientes, hacer una torta, hacer un emparedado, atar cordones de los zapatos. Cada algoritmo debe tener un punto de partida, un punto de finalización y un conjunto de instrucciones bien definidas en el medio.

Los maestros de CS también necesitarán ayudar a los alumnos a comprender que el diseño del algoritmo se basa en los tres elementos anteriores, lo que traslada un problema desde la fase de modelado a la etapa de operación. Los estudiantes también necesitarán aprender a diseñar algoritmos que sean ambos eficiente y permitir Automatización mediante el uso de ordenadores..

Además, aprendiendo matemáticas discretas Y cómo crear diagramas de flujoLos estudiantes pueden practicar y adquirir experiencia en pensamiento algorítmico y diseño a lo largo del tiempo. Aquí hay una gran compilación de lecciones para ayudar a los estudiantes a cerrar la brecha entre la comprensión de los algoritmos básicos y la programación real.

Recursos para empezar

Aquí hay una serie de recursos para solicitar ayuda:

Recuerda, ¡el aprendizaje no tiene meta!

Tómate un momento para reflexionar sobre las palabras de Dr. Stephen R. Covey, “Aunque puede encontrar algo de eso como simple sentido común, recuerde, el sentido común no es una práctica común, y le garantizo que si enfoca sus esfuerzos en estas áreas, encontrará que una gran paz y poder entrarán en su vida."

Creo que estas palabras pueden aplicarse al aprendizaje por tomografía computarizada (y a cualquier nuevo concepto o práctica) ya que ayudamos a nuestros estudiantes a usar lo que ya saben para desarrollar su Superpotencias CS!

Jorge Valenzuela es un entrenador educativo y un asistente de posgrado en la Universidad Old Dominion. Él también lo es el consultor principal para Aprendizaje Permanente Definido, Inc,
una facultad nacional del Instituto Buck para la Educación y un instructor nacional de eficacia docente con la Asociación Internacional de Educadores de Tecnología e Ingeniería (ITEEA). Puedes conectarte con Jorge en Twitter @JorgeDoesPBL para continuar la conversación.