Вычислительное мышление в начальном образовании, почему и как?

Вычислительное мышление в начальном образовании, почему и как?

Вычислительное мышление - одно из тех новых модных словечек 21 века, которое привлекло все больше внимания за последние несколько лет. Некоторые люди утверждают, что это должно стать важным аспектом начального образования, некоторые не осознают дополнительную ценность этого навыка, а другие никогда раньше даже не слышали о термине «вычислительное мышление». Итак, что же такое вычислительное мышление и почему важно включить этот навык в программу начального образования?

Что такое вычислительное мышление?

Вычислительное мышление (КМ) означает не что иное, как понимание того, как компьютер «думает» и как вы должны с ним работать, чтобы достичь желаемой цели. Компьютеры - очень умные и быстрые машины, которые могут делать гораздо более сложные вещи, чем когда-либо могли бы люди. Однако, если мы не скажем этим машинам, что им делать, они просто перестанут работать и выдадут надоедливый список ошибок. Это можно проиллюстрировать на очень простом примере. Допустим, мы хотим, чтобы какая-то программа на компьютере нарисовала красивый дом. Заманчивый способ сделать это, особенно для детей, - это сказать: ну, компьютер, нарисуй мне красивый дом. Однако дом - это не общая форма, которую все воспринимают одинаково, поэтому компьютер не знает, что делать с этой неопределенной командой. Вместо этого мы могли бы, например, сказать компьютеру нарисовать желтый квадрат внизу холста и нарисовать красный прямоугольник поверх него. Эти формы можно легко описать математическими формулами, поэтому компьютер знает, что делать с этими командами. Чем точнее мы укажем характеристики квадрата и треугольника, тем эстетичнее будет окончательное изображение. Итак, навыки программиста влияют на производительность компьютера. Вот что такое вычислительное мышление и почему оно так важно.

Вычислительное мышление включает в себя множество различных навыков. Самый важный из них - это умение разбить сложную проблему на более мелкие и понятные шаги. Это также проиллюстрировано в приведенном выше примере, поскольку мы разбили задачу рисования дома на более мелкие задачи: рисование общеизвестной формы определенного размера и цвета в определенном месте. В приведенном ниже списке показаны некоторые навыки, которые можно отнести к категории вычислительного мышления:

• Разбиение сложной проблемы на более мелкие и понятные шаги
• Творческое решение проблем
• Отладка
• Логическое мышление
• Условные (если это, то то)
• Распознавание закономерностей

В этом списке показано множество ценных навыков, связанных с вычислительным мышлением, и все они высоко ценятся работодателями в области ИКТ. Однако до сих пор не ясно, должны ли мы учить этому маленьких детей. Итак, давайте углубимся еще немного.

Почему КТ так важна?

Итак, теперь мы знаем, что такое вычислительное мышление, но почему оно так важно? Как упоминалось ранее, навыки программиста влияют на производительность компьютера. Следовательно, важно сосредоточиться на методе мышления, которым является CT, стоящим за программированием, прежде чем начинать собственно написание кода. Это заставляет людей узнать, какая последовательность шагов наиболее эффективна для решения определенной проблемы, насколько конкретными должны быть их инструкции для достижения желаемой цели и как решать неожиданные ошибки путем эффективной отладки и творческого решения проблем. Это приведет к появлению более эффективных программистов и, следовательно, к более чистому коду, написанному за более короткий период времени, чем это было бы без овладения CT. Кроме того, овладение навыками вычислительного мышления позволяет людям решать более сложные задачи, предлагая множество возможностей для технологий будущего. Кроме того, CT полезен не только для написания кода, но и во многих других сферах жизни. Когда люди овладевают навыком разбиения сложных проблем на более мелкие и понятные шаги, они могут применять это в любой другой ситуации. Подумайте о решении сложных математических задач, написании гигантского отчета или испечении вкусного торта. Поначалу эти задачи могут показаться сложными, но как только вы сможете разбить эти сложные проблемы на более мелкие, простые и понятные шаги, добиться успеха станет намного легче.

«Вычислительное мышление помогает делать большие задачи маленькими, а сложные решения - простыми».

Зачем нам учить детей?

Прежде всего, очень важно научить новое поколение соискателей работы тому, как жить в современном технологическом обществе, и подготовить их к работе в мире ИКТ. Обучение детей вычислительному мышлению даст им фору в растущей отрасли ИКТ. Конечная цель - вызвать у детей энтузиазм по поводу технологий с другой точки зрения, нежели то, к чему они привыкли в настоящее время.

Во-вторых, дети быстро учатся, а это значит, что научить их навыкам вычислительного мышления будет относительно легко. Кроме того, овладение навыками вычислительного мышления с раннего возраста принесет максимальную пользу. Некоторые люди могут возражать против того, чтобы беспокоить детей компьютерной томографией, поскольку они считают, что дети не должны проводить все свое время за экранами, а вместо этого должны играть на улице со своими друзьями. Однако навыку вычислительного мышления можно научить и без использования электроники (что определяется как программирование без подключения к сети). Подумайте о сортировке игрушек, о том, чтобы дети записывали свои утренние ритуалы в виде последовательности шагов или о совместном приготовлении печенья. Например, следование рецепту cookie учит детей взаимосвязи между желаемой целью и соответствующей последовательностью шагов, которые необходимо выполнить, точно так же, как они должны это делать при написании кода. Это даже помогает им освоиться с использованием условных выражений, таких как: когда духовка нагревается до 180 градусов, вы можете вставлять печенье или: когда печенье выпекается в течение 20 минут, вы должны вынуть их. Все эти ежедневные веселые и творческие занятия способствуют пониманию детьми вычислительного мышления.

Наконец, как обсуждалось выше, способность разбивать сложные проблемы на более мелкие этапы дает много преимуществ не только в мире ИКТ, но и в повседневной жизни. Это помогает детям осознать, что некоторые задачи сначала могут показаться очень сложными, но на самом деле вполне выполнимы, тем самым улучшая их способности. Кроме того, исследования показали, что «компьютерное программирование может помочь маленьким детям с различными когнитивными навыками, включая чувство чисел, языковые навыки и зрительную память» [1]. Кроме того, это помогает детям научиться расходиться во мнениях; они учатся смотреть на проблему с разных точек зрения, придумывают множество возможных решений и выбирают лучшее решение. Такой образ мышления предлагает много преимуществ на будущее, поскольку он позволяет людям придумывать оригинальные, новаторские идеи.

Как нам учить детей?

Обучение маленьких детей чему-либо сопряжено с множеством проблем, в том числе:

• Маленьким детям сложно сосредоточиться на одной и той же задаче дольше 10 минут.
• В одном классе существует большое разнообразие уровней навыков.
• Некоторые дети, возможно, еще не умеют читать.
• Абстрактное мышление может быть сложной задачей.

Помимо осознания этих проблем, необходимо глубокое понимание того, как дети учатся, если вы хотите эффективно научить детей навыкам вычислительного мышления. Литература по этой теме показывает, что дети учатся лучше всего, когда:

• Работаем вместе [2] [3]
• Учитывая немедленную обратную связь [3]
• Активно занимаются изучением материала [2]

Итак, давайте посмотрим, как мы можем решить перечисленные проблемы, применяя эти методы.

Трудности с концентрацией внимания

Маленьким детям трудно оставаться сосредоточенными на одной и той же задаче в течение более длительного периода времени, что затрудняет эффективное обучение их чему-то новому. Поэтому может быть очень полезно включать в метод небольшие задачи вместо длинных утомительных заданий. Это гарантирует, что в момент, когда дети перестают играть, они выполнили хотя бы одно или два задания и, следовательно, узнали что-то новое. Кроме того, немедленная обратная связь очень эффективна, поскольку позволяет детям связать обратную связь с тем, что они только что сделали. Когда обратная связь поступает в тот момент, когда дети уже потеряли концентрацию, им просто все равно, и они не будут принимать во внимание обратную связь, полученную по их задаче. Наконец, полезно разработать метод обучения, который затрагивает детское воображение. Это можно сделать с помощью ярких цветов, физических элементов или включения сюжета или ролевой игры. Хорошим примером использования ролевой игры является levend programmeren, в котором одни дети играют в роботов, а другие берут на себя роль программистов. Дети будут чувствовать ответственность за правильное выполнение своей роли, что мотивирует их оставаться сосредоточенными на своих задачах.

Разнообразие уровней навыков

Существующее разнообразие уровней навыков детей затрудняет разработку метода обучения, который был бы эффективен для всех. Прежде всего, неплохо было бы попробовать разработать метод с одной конкретной целью, но предлагающий несколько уровней сложности. Подумайте об игре, в которой цель остается той же, но шаги, которые необходимо предпринять для ее достижения, со временем становятся все труднее. Кроме того, разработка метода совместной работы детей будет стимулировать их делиться своими знаниями и учиться друг у друга. Вместе дети могут решать более сложные задачи, чем они могли бы уметь делать самостоятельно.

Не умея читать

Поскольку мы хотим научить маленьких детей навыкам вычислительного мышления, мы должны учитывать, что некоторые еще не умеют читать. Чтобы компенсировать это, метод должен использовать (красочные) символы, блоки или рисунки, чтобы дети могли использовать его без необходимости читать. Итак, визуальный аспект метода обучения очень важен. Хорошим примером использования наглядных пособий для обучения детей программированию является Scratch Jr. Это приложение позволяет детям создавать интерактивные истории и игры, собирая вместе графические программные блоки, чтобы персонажи двигались, прыгали, танцевали и пели. Помимо использования визуальных элементов, метод обучения должен стимулировать активное участие, позволяя детям испытывать, а не читать. В следующем абзаце более подробно рассматривается использование активного взаимодействия.

Абстрактное мышление сложно

Программирование и вычислительное мышление - очень абстрактные идеи, которые затрудняют понимание детьми. Поэтому для эффективного обучения детей этим темам важно сделать их менее абстрактными. Это можно сделать, отключив их от сети и вынув их из экрана в физический мир. Дайте детям что-нибудь, чтобы они держали их руками, например кубики или карточки. Это стимулирует активное участие и позволяет детям прочувствовать материал. Вместо того, чтобы размышлять о том, что пойдет не так, они могут попробовать это сами и испытать последствия определенных действий. Прекрасным примером автономного программирования является робот-сэндвич, в котором детям нужно давать инструкции своему учителю, чтобы достичь желаемой цели.

Подводя итог, вычислительное мышление означает понимание того, как компьютер «думает» и как вы должны с ним работать, чтобы достичь желаемой цели. Все дело в том, чтобы разбить сложные проблемы на более мелкие и понятные шаги. Возможность делать это дает много преимуществ не только в мире ИКТ, но и в повседневной жизни, потому что помогает детям осознать, что некоторые задачи сначала могут показаться очень сложными, но на самом деле вполне выполнимы. Это повысит их уверенность и позволит им улучшить свои способности. Обучение вычислительному мышлению маленьких детей действительно сопряжено с некоторыми проблемами, однако, используя правильные методы обучения, их можно свести к минимуму и определенно не должно быть причиной не обучать этому навыку наше новое поколение новаторов.

TL;DR

• Вычислительное мышление - это разбиение сложных проблем на небольшие, понятные шаги.
• Вычислительное мышление полезно как в мире ИКТ, так и в любой другой повседневной жизненной ситуации, и, следовательно, это очень важный навык, которому нужно овладеть.
• Обучение детей вычислительному мышлению важно, потому что оно дает им фору в растущей отрасли ИКТ, максимизирует преимущества овладения компьютерной техникой и улучшает способности детей. в целом.
• При разработке метода обучения для детей младшего возраста возникают некоторые проблемы, такие как отсутствие у них внимания и большое разнообразие уровней навыков.
• Чтобы разработать эффективный метод обучения, вы должны знать, как дети учатся лучше всего: работая вместе, незамедлительно получая обратную связь и активно взаимодействуя.
• На собственном опыте я узнал, что программирование без подключения к сети - очень хороший способ научить детей абстрактным идеям программирования в увлекательной и эффективной форме.
• Для моей бакалаврской диссертации по креативным технологиям (Университет Твенте) я разработал игру, чтобы научить детей в возрасте от 5 до 7 лет навыкам вычислительного мышления. Не стесняйтесь, свяжитесь со мной, если вы хотите узнать больше об этом проекте!

использованная литература

[1] Д. Клементс. «Дети младшего возраста и технологии», Диалог по науке, математике и технологиям для детей младшего возраста, январь 1998 г.

[2] Ф. Коллинз. «Использование традиционного рассказывания историй в образовании для обучения навыкам грамотности», «Развитие и уход за детьми в раннем возрасте», том. 152, стр. 77–108, 1999.

[3] М. Джереми и др. «Изменение того, как и что дети учатся в школе с помощью компьютерных технологий», «Будущее детей», том. 10, вып. 2, стр. 76–101, 2000.

✉️ Подпишитесь на рассылку еженедельно Email Blast 🐦 Подпишитесь на CodeBurst на Twitter , просмотрите 🗺️ План развития веб-разработчиков на 2018 год и 🕸️ Изучите веб-разработку с полным стеком .