Konzepte in der theoretischen CS, die im Alter von 8-14 Jahren zugänglich wären

Ich schätze, es ist unwahrscheinlich, dass es eine häufige Frage ist, aber ich frage mich, ob jemand Material gesehen hat, das eindeutig gemacht wurde, um dieses Publikum auf sinnvolle Weise anzusprechen.

Computer Science Unplugged richtet sich an Kinder (und Lehrer) in der Grundschule.

Unterhaltsame Art und Weise Kalkül zu lernen :$\lambda$

... Dieses Spiel repräsentiert den untypisierten Lambda-Kalkül. Ein hungriger Alligator ist eine Lambda-Abstraktion, ein alter Alligator sind Klammern und Eier sind Variablen. Die Essregel entspricht einer Beta-Reduktion. Die Farbregel entspricht einer (übervorsichtigen) Alpha-Konvertierung. Die Altersregel besagt, dass Klammern entfernt werden können, wenn ein Klammernpaar einen einzelnen Begriff enthält ....

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Nach meiner Erfahrung ist es nicht schwierig, grundlegende Themen in Kombinatorik, Graphentheorie, Programmierung, Algorithmen und ähnlichen Themen zu unterrichten.

Vielleicht möchten Sie nach Themen suchen, die in IOI- Wettbewerben und nationalen Wettbewerben behandelt werden. Es gibt Sommerschulen und Workshops zu IOI-Wettbewerben, die schon in jungen Jahren beginnen.

Mein persönliches Lieblingsthema für solche Workshops ist die kombinatorische Spieltheorie, da es leicht zu motivieren ist, Spiele mit dem Publikum zu spielen.

Weitere Informationen finden Sie in den K-12 CS- Lehrplanressourcen von ACM , insbesondere auf den Seiten 11 und 12 des A-Modell-Lehrplans für K-12 .

einige Ideen. Mir scheint, es hat eine Explosion hochwertiger und dennoch kostengünstiger Optionen für Kinder mit Interesse an Informatik gegeben. Beachten Sie die enge Verbindung mit STEM, der so genannten naturwissenschaftlich-technischen Mathematikausbildung. (Ich habe gedacht, dass vielleicht die CS-Seite mit einem neuen Schlüsselwort STEAM hervorgehoben / befürwortet werden könnte, wobei das A für Algorithmik steht.)

• Versuchen Sie das Konzept der Booleschen Logik, um mathematische Operationen darzustellen. Dinge wie die Konvertierung von Binär in Dezimal, Dezimal in Binär und mehrstufige Addierer mit Übertrag von EE. Aufbau beliebiger Funktionen aus CNF oder DNF. Selbst ein kleines Kind kann das Konzept der funktionalen Vollständigkeit mit AND, OR, NOT verstehen. einige radioshack kits für solche sachen inkl. preiswerter mikrocontroller. siehe zB Grundstempelsatz. Zu diesem Zweck gibt es einige Open-Source-Schaltungssimulatoren. Leider konnte ich bisher keine mit Bibliotheken verteilten Komponenten finden. logisim ist eine beliebte.

• Theres dieses coole Spiel, das auf verschiedenen Systemen einschließlich PC / ps3 / etc namens Crazy Machines läuft . Dies kann verwendet werden, um die Physiksimulation in Software zu verstehen und das Kind dazu zu bringen, sich Systeme mit wechselwirkenden Komponenten und Kettenreaktionen vorzustellen. die neue ps3-version enthält eine reihe von elektrischen und logischen komponenten einschließlich schaltern und toren.

• Robotik. insbesondere lego mindstorms robotics ausprobieren . ausgefeilte Software, die Dinge wie Schleifen, Bedingungen und Unterprogramme ermöglicht. Die Unterprogramme sind in grafischen Blöcken enthalten, dh es handelt sich um ein visuelles Programmiersystem, das vor Jahren auf dem neuesten Stand war (jetzt ist es ein Spielzeug). als inspiration gibt es auf youtube viele rubiks cube robotic solver videos wie diesen topmodernen one cubestormer II . Entwürfe für mindestens einen finden sich in einem weit verbreiteten Buch, z. B. lego mindstorms nxt thinking robots von Daniele Benedettelli. Außerdem habe ich kürzlich diese pneumatische Roboterhand mit vielen Freiheitsgraden gesehen . siehe auch Erste Robotikwettbewerbsliga .

• grundlegenden Code für einige einfache Dinge schreiben. zB Sortieren. empirische studien verschiedener sortierungsalgorithmen durchführen und die ergebnisse beobachten / grafisch darstellen (zb die leistung einer blasensortierung gegen qsort grafisch darstellen, um die eingabegröße zu erhöhen - siehe zb die animation auf dieser wikipedia-seite für die einfügesortierung ). Animationen sortieren. Eine gute grafische Entsprechung besteht darin, ein Kartenspiel anstelle von ganzen Zahlen oder Zeichenfolgen zu sortieren. Auch viele grafische oder geometrische Operationen wie das Zeichnen von Zahlen im Code sind hervorragende Übungen.

• Spielprogrammierung. Dies kann in einigen ausgezeichneten Spielen durchgeführt werden. Zum Beispiel hat Little Big Planet einige ausgeklügelte Subsysteme, in denen Kinder mit den komplexen eingebauten Konstruktionssystemen und Komponenten ihre eigenen Spiele erstellen können. kann auf diese Weise sogar interagierende / emergente Phänomene untersuchen. Sie können ins Internet hochgeladen und geteilt werden. Eine andere Sprache für diesen Zweck heißt Scratch . Der Klassiker von Papert mit vielen akademischen Studien über seine Wirksamkeit ist Logo

• Verwenden von Turing-Maschinensimulatoren und Bauprogrammen. Es gibt ein paar. Sie kommen mit einigen Programmen. je grafischer desto besser. einige von Professoren für den Unterricht geschrieben. Hier ist einer in Javascript geschrieben . Eigentlich würde ich gerne die besten in diesem Bereich kennenlernen [vielleicht eine andere Frage dafür]

Hängt von der Person ab, die Sie unterrichten, und dem Bereich dieses Bereichs.

Ein 12-14-Jähriger, der mit so ziemlich allem fertig werden soll, aber er muss es in seiner Freizeit schaffen, man kann jungen Leuten (oder größtenteils irgendjemandem) keine komplizierten Konzepte aufzwingen.

Zu diesem Zeitpunkt höre ich iWoz (das scheint auf diese Altersgruppe zugeschnitten zu sein und ziemlich inspirierend zu sein). In diesem Alter stellte er einige ziemlich fortgeschrittene Schaltkreise zusammen - aber sein Vater beantwortete immer nur Fragen und reichte ihm diese nie neue Konzepte, für die er nicht bereit war)

Oder er ist völlig desinteressiert und es gibt nichts, was Sie dagegen tun können.

Kinder können jedoch von etwas Einfachem wirklich beeindruckt sein. Wenn Sie ein Spiel gefunden haben, das ihm gefallen hat, und ihm dabei geholfen haben, es neu zu erstellen (selbst auf einer sehr oberflächlichen und dennoch grafisch ähnlichen Ebene), können Sie ihn wirklich zum Laufen bringen.

Oder, noch besser, wenn Sie ein vorhandenes Open-Source-Spiel gefunden haben, das ihm gefallen könnte, lassen Sie es ihn spielen und zeigen Sie ihm, wie er kleine Änderungen vornehmen kann, um ihn möglicherweise zu begeistern. (Änderungen scheinen immer der beste Weg zu sein, um loszulegen)

Ich unterrichtete tatsächlich ein Sommercamp, das hauptsächlich aus 4. und 5. Klassen bestand, obwohl ich eine 2. und eine 3. Klasse hatte (Ihre Alterszielgruppe). Die Camps waren eine Woche lang und ich brachte XNA bei, indem ich ihnen die Grundlagen von if, else if und einer einfachen for-Anweisung zusammen mit Photoshop zeigte. Das Problem mit XNA war, dass ich ihnen bis zum Ende der Woche beim Programmieren helfen musste. Die anderen Camps, die wir durchgeführt hatten, waren Lego Robotics und GameMaker, die beide immer noch die grundlegende CS-Theorie haben und von Kindern geliebt werden.

Es gibt ein Videospiel namens SpaceChem, das auf Prinzipien der Programmierung basiert. Sie können hier mehr darüber lesen: http://gangles.ca/2011/06/19/programming-in-spacechem/

Ich denke Planarity ist ein gutes Spiel. Es vermittelt einen Eindruck über planare Graphen und führt in elementare Konzepte der Graphentheorie ein (wie Graphen, die von Knoten und Kanten erstellt wurden, und Grad der Knoten, was sind planare Graphen, ...).

Es ist überraschend, dass niemand erwähnte, Multiplikation zu verwenden, um das Konzept der rechnerischen Unlösbarkeit zu erklären. Wir stellen fest, dass die Multiplikation einfach ist, da wir den Standard-Lehrbuch-Schnellalgorithmus für die Multiplikation haben, während die umgekehrte Funktion zum Finden von Primfaktoren schwierig ist, da es keine bekannten Schnellalgorithmen gibt und der bekannteste Algorithmus nicht wesentlich schneller ist als eine erschöpfende Suche.

Die "Computer Science Unplugged" -Reihe http://csunplugged.org/ ist eine gute Quelle für Probleme, um Jugendliche zum Nachdenken über Theorie in CS zu bewegen und die Probleme selbst zu lösen . Wir gehen in die Schule und machen die Aktivitäten mit Kindern, oder sie kommen zur Uni, um sie mit uns zu machen.

Es läuft seit Jahren und wurde in viele Sprachen übersetzt - und die Artikel geben Informationen darüber, wie die Sitzungen ablaufen, welche Materialien benötigt werden und geben Tipps von Personen, die sie zuvor ausgeführt haben.

Sehr empfehlenswert!

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