Jorge valenzuela
Un maestro ayuda a los estudiantes con el pensamiento computacional.

La demanda de informática (CS) en las escuelas hace que muchos profesores se pregunten qué componentes de CS deberían implementar primero. Hace un par de años, me hice la misma pregunta, y tuve que recordarme a mí mismo que crear un informático podría llevar hasta 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 inspirar que sigan estudiando informática mucho después de que dejen mi clase.

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

La diferencia entre la informática y el pensamiento computacional

CS es parte de la educación informática y es la base de TODA la informática. Entonces, en esencia, CS es el estudio de las computadoras y los procesos de diseño algorítmico tanto en hardware como en software: su aplicación e impacto general en la sociedad. Por otro lado, la TC es una habilidad de resolución de problemas que implica descomposición, abstracción, reconocimiento de patrones y diseño de algoritmos.

En mi puesto anterior en las Escuelas Públicas de Richmond, decidimos sumergirnos en pensamiento computacional, programación y codificación (sí, en ese orden). Porque de pensamiento computacional (CT) es el orden más alto de resolución de problemas, es un habilidad transversal, y es comprensible tanto para las máquinas como para los humanos, recomiendo desarrollar la competencia en CT de los estudiantes 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 dividir problemas complejos en partes más pequeñas y manejables, lo que hace que incluso la tarea o problema más complicado sea más fácil de entender y resolver.

A presenta a tus alumnos la descomposición, comience pidiéndoles que analicen una tarea sencilla que hacen todo el tiempo, como lavarse los dientes, hornear un pastel, hacer un sándwich o atarse los cordones de los zapatos. Esto les ayudará a concentrarse más en su capacidad para analizar y sintetizar información familiar.

A continuación, presénteles problemas / escenarios más complejos que sean desconocidos y lo suficientemente atractivos como para obligarlos a descomponerlos, como investigar la escena de un crimen, hacer frente al problema. secuelas de desastres naturales or plantar un huerto escolar.  

Los maestros que no imparten clases tradicionales de informática pueden ayudar a los alumnos a desarrollar sus habilidades de descomposición en sus propias áreas temáticas al hacer que apliquen el concepto a mejorando su escritura, creando líneas de tiempo, factoring cuadráticas o comprensión organismos vivos. Los profesores de informática pueden comenzar a desarrollar la capacidad de descomposición de los estudiantes con este 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.

ISTE U - Pensamiento computacional edtech PD

Elemento 2: Reconocimiento de patrones

Reconocimiento de formas es una habilidad que implica mapear 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 diseñar algoritmos.

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

A continuación, haga que los alumnos mapeen y expliquen las similitudes / diferencias o patrones. La belleza de esta técnica es que una vez que los estudiantes puedan describir una categoría (animal o postre), podrán explicar las otras siguiendo patrones.

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

Luego, asigne a los estudiantes la tarea de dibujar o hacer un collage de sus postres favoritos utilizando los patrones que identificaron (como en los ejemplos anteriores) para ayudarlos. Además, pídales que reflexionen sobre cómo tendrían que comenzar desde cero 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 hacer 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 del reconocimiento de patrones en medicina forense, ciencias médicas, identificación con foto o patrones de comportamiento como navegación web y gastos con tarjetas de crédito.

Una vez que los estudiantes sepan qué hacer, pídales que mapeen los patrones en algunos de los problemas descompuestos descritos anteriormente en el Elemento 1. Los maestros de CS deberán 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 deben aprender cómo el uso del reconocimiento de patrones ayuda a encontrar los puntos en común 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, lo que esencialmente hace 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 , solamente Lo importante las variables.

Como los valores de las variables a menudo cambian y pueden depender de otras, es importante que los estudiantes introducido a la abstracción en relación con los patrones. En el elemento anterior, notamos características comunes de los postres. Haga que los estudiantes hagan un dibujo simple de un postre enfocándose en las características importantes / comunes (como clasificaciones) y abstrayendo el resto (textura, fruta, chispas). 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 las rocas, 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 abstraídas para representar con precisión un problema. También necesitan comprender cómo se construyen las abstracciones con un propósito y pueden representar una clase de objetos similares. Los estudiantes de informática pueden convertirse en excelentes codificadores utilizando la abstracción. Utilizar Esta lección para ayudarlos a comenzar.  

Elemento 4: diseño de algoritmo

Diseño de algoritmo es determinar los pasos apropiados a seguir y organizarlos 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 a los estudiantes y pídales que creen pequeños planes usando sus habilidades de CT recién aprendidas, nuevamente usando funciones simples como cepillarse los dientes, hornear un pastel, hacer un sándwich, atarse los cordones de los zapatos. Cada algoritmo debe tener un punto de partida, un punto final y un conjunto de instrucciones bien definidas en el medio.

Los profesores de informática también deberán ayudar a los estudiantes a comprender que el diseño de algoritmos se basa en los tres elementos anteriores, lo que hace que un problema pase de la fase de modelado a la fase de operación. Los estudiantes también deberán aprender a diseñar algoritmos que sean a la vez eficiente y permitir automatización mediante el uso de computadoras.

Además, aprendiendo matemáticas discretas Y cómo crear diagramas de flujo, los estudiantes pueden practicar y adquirir experiencia en pensamiento y diseño algorítmicos a lo largo del tiempo. Aquí hay una gran compilación de lecciones por 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:

Recuerde, ¡el aprendizaje no tiene meta!

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

Creo que estas palabras se pueden aplicar al aprendizaje de CT (y cualquier concepto o práctica nuevos) a medida que ayudamos a nuestros estudiantes a usar lo que ya saben para desarrollar su Superpoderes de CS!

Jorge Valenzuela es un entrenador, autor y defensor de la educación. Tiene años de experiencia como profesor en el aula y en línea, especialista en planes de estudios y consultor. Su trabajo se centra en mejorar la preparación de los maestros en el aprendizaje basado en proyectos, el pensamiento computacional y la integración de las ciencias de la computación, la educación STEM y las prácticas restaurativas basadas en la equidad. Jorge es profesor adjunto en Old Dominion University y entrenador principal en Lifelong Learning Defined. Su libro Rev Up Robotics: pensamiento computacional del mundo real en el aula K – 8 está disponible de ISTE.

Esta es una versión actualizada de una publicación que se publicó originalmente en febrero 22, 2018.