Выполняйте за компьютером только те действия, которые говорит учитель

Обновлено: 21.11.2024

За последнее десятилетие был достигнут значительный прогресс в расширении доступа к школьному обучению для детей и молодежи, но немногие из них овладевают базовыми навыками и компетенциями, необходимыми для их будущего. Столкнувшись с этой проблемой, системы образования в настоящее время все больше укрепляют существующие модели обучения, одновременно переориентируя учащихся на мир, в котором технологии вездесущи.

Эмилиана Вегас

Содиректор - Центр всеобщего образования

Старший научный сотрудник, глобальная экономика и развитие

Брайан Фаулер

Бывший аналитик-исследователь Центра универсального образования

Информатика — важный элемент укрепления существующих моделей образования и подготовки учащихся к будущему. Опираясь на предыдущую работу, мы определяем CS как изучение как аппаратного, так и программного обеспечения компьютера, включая теоретические алгоритмы, искусственный интеллект и программирование (Technopedia). 1 Обучение информатике может также включать в себя элементы вычислительного мышления: подход к решению проблем, включающий декомпозицию, использование алгоритмов, абстракцию и автоматизацию (Wing, 2006). Компьютерная грамотность отличается от компьютерной грамотности тем, что она больше связана с дизайном компьютера, чем с его использованием. Например, программирование — это навык, которому можно научиться на курсе компьютерных наук, а создание документа или презентации в виде слайд-шоу с использованием существующей программы — это навык, которому можно научиться на курсе компьютерной грамотности.

Множество исследований показывают, что обучение компьютерным наукам может помочь учащимся не только в компьютерных технологиях. Образование в области компьютерных наук было связано с более высокими показателями поступления в колледжи и улучшенными способностями к решению проблем (Brown & Brown, 2020; Salehi et al., 2020). Недавнее рандомизированное контрольное исследование также показало, что уроки вычислительного мышления улучшают навыки торможения реакции учащихся, планирования и кодирования (Arfé et al., 2020). Поскольку эти навыки приобретают первостепенное значение в быстро меняющемся 21 веке, образование в области компьютерных наук обещает значительно повысить готовность учащихся к будущему работы и активной гражданской позиции.

Обучение компьютерным наукам расширяется по всему миру, поскольку все больше образовательных систем признают его важность. Тем не менее, большинство стран не спешат его внедрять. Мы провели поиск в Интернете свидетельств школьного обучения информатике и обнаружили, что из 219 стран: 44 (около 20 процентов) требуют, чтобы школы предлагали его в качестве факультативного или обязательного курса; 15 (около 7 процентов) предлагают CS в отдельных школах и некоторых субнациональных юрисдикциях (штатах, провинциях и т. д.); и 160 (73 процента) только проводят пилотные образовательные программы по компьютерным наукам или не имеют доступных данных о школьном обучении информационным технологиям (рис. 1). Немногие страны предлагают обучение компьютерным наукам достаточно долго, чтобы должным образом оценить эффективность их обучения и деятельности по информационным технологиям.

Несмотря на то, что это необходимо для приобретения навыков в 21 веке, качественное образование в области компьютерных наук для учащихся со всего мира – немалый подвиг. Многие страны по-прежнему пытаются обеспечить, чтобы все учащиеся овладевали основами грамотности и счета. Согласно последним оценкам «Тенденции в международном исследовании математики и естественных наук» (TIMMS) и «Прогресс в международном исследовании грамотности чтения» (PIRLS), только 14 процентов учащихся в странах с низким уровнем дохода достигли уровня знаний по математике и менее 5 процентов — по чтению ( Всемирный банк, 2018 г.). В таких условиях предоставление качественного образования по компьютерным наукам учащимся по всему миру остается сложной задачей.

В ответ на эти проблемы внедрения некоторые системы образования:

  • Введены программы квалификации и подготовки учителей;
  • Приложил усилия для повышения интереса и участия учащихся в CS; и
  • Инвестиции в исследования и разработку новых методов обучения информатике.

Несмотря на то, что эти усилия направлены на решение основных проблем, связанных с расширением образования в области компьютерных наук, существует нехватка заслуживающих доверия исследований, в которых бы строго оценивалась эффективность образования в области компьютерных наук. В рамках более крупного текущего исследовательского проекта Центра всеобщего образования в Брукингсе, посвященного глобальным достижениям в области компьютерного образования, в этом аналитическом обзоре рассматриваются различные усилия во всем мире, направленные на улучшение и масштабирование компьютерного образования.

Квалификация и подготовка учителей

Хорошо подготовленный и знающий учитель является наиболее важным фактором в обучении учащихся со стороны школы (Chetty et al., 2005; Chetty, 2014; Rivkin et al., 2005). Это также верно для обучения CS. Тем не менее, несколько недавних исследований показывают, что в системах образования не хватает квалифицированных учителей компьютерных наук.Например, при опросе учителей начальной школы в США только 10% ответили, что понимают концепцию вычислительного мышления (Campbell & Heller, 2019). Другое исследование показало, что 75% учителей в США ошибочно считают «создание документов или презентаций на компьютере» темой, которую они изучают на курсе информатики (Google/Gallup, 2015), демонстрируя плохое понимание различий между компьютерной наукой и информатикой. компьютерная грамотность. Другие тематические исследования, опросы и интервью показали, что учителя в Индии, Саудовской Аравии, Великобритании и Турции сообщают о низкой уверенности в своем понимании CS (Ramen et al., 2015; Alfayez & Lambert, 2019<). /u>; Королевское общество, 2017 г., Гюльбахар и Калелиоглу, 2017 г.). Действительно, во многих мировых системах образования подготовка учителей остается сложной задачей для развития необходимых навыков и уровней уверенности в себе для эффективного преподавания и обучения компьютерным наукам.

Чтобы решить эти проблемы, школьные системы внедрили программы непрерывного профессионального развития (PD), программы сертификации и сертификаты CS, выдаваемые в рамках программ обучения для учителей до начала работы.

Профессиональное развитие и официальные сети

Учитывая нехватку знающих учителей информатики, несколько систем образования привлекли учителей к ПД. Они варьируются от однонедельных летних семинаров по вычислительной технике, посвященных блочным языкам программирования, до многодневных семинаров, предназначенных для ознакомления учителей с CS и обучения их тому, как помочь учащимся овладеть навыками программирования (Liu et al., 2011). Группы профессионального развития под руководством учителей продемонстрировали потенциал для содействия совместному обучению учителей информатики (Cutts et al., 2017; Alkaria & Alhassan, 2017; Goode et al., 2014). ). Тем не менее, необходима более тщательная оценка, чтобы понять их эффективность.

Сертификация учителей

Схемы сертификации служат двойной цели: проверяют знания преподавателей предметной области и сообщают потенциальным работодателям об их уникальной квалификации. Это, в свою очередь, побуждает учителей продолжать обучение, чтобы установить цикл повышения квалификации преподавателей компьютерных наук.

Спрос на образование в области информатики

Из-за высокого спроса на их навыки специалисты в области компьютерных технологий делают стабильную карьеру с высоким доходом. По данным Бюро статистики труда, средняя годовая заработная плата для профессий CS в 2019 году составила 88 240 долларов, что примерно на 48 000 долларов больше, чем средняя заработная плата для всех профессий в США. Бюро также прогнозирует, что рынок профессионалов CS будет продолжать расти в два раза. скорость остальной части рынка труда в период с 2014 по 2024 год (Национальные академии наук, 2018). Несмотря на эти преимущества, технологическая отрасль не смогла привлечь в свои ряды талантливых специалистов из разных стран.

Чтобы удовлетворить спрос на специалистов по информационным технологиям, государственные и благотворительные организации внедрили программы, знакомящие учащихся с компьютерными технологиями. Повышая осведомленность и интерес учащихся K-12 к профессиям компьютерных наук, можно решить проблему нехватки разнообразия в технологической отрасли (Harrison, 2019; Ioannou, 2018).

Заинтересованность учащихся и родителей в обучении информатике

Несмотря на явный экономический стимул для изучения компьютерных наук, относительно небольшое число учащихся K-12 проявляют интерес к компьютерному образованию. Одной из причин может быть то, что изучение компьютерных наук сопряжено с изрядной социальной стигматизацией студентов. Эта стигматизация может быть связана с широко распространенным мнением о том, что CS — это область, ориентированная на мужчин, которая предполагает социальную изоляцию и акцент на машинах, а не на людях (Cheryan et al. 2015).

Родители положительно относятся к обучению компьютерным наукам, но у них есть неправильное представление о том, кто может этому научиться. Более 80% родителей в США, опрошенных в ходе исследования Google/Gallup в 2016 году, сообщили, что они считают компьютерные науки столь же важными, как и любые другие дисциплины. Тем не менее, те же родители указали, что у них есть предубеждения относительно того, кому следует посещать курсы информатики: 57% опрошенных родителей в США заявили, что нужно быть «очень умным», чтобы изучать информатику (Google, 2015). Распространено ошибочное мнение, что некоторые люди от природы талантливы в CS, иначе известном как «ген гика», в то время как другие от природы неспособны к CS (McCartney, 2017). Это убеждение отпугивает некоторых студентов от развития интереса к CS. Напротив, статистические данные показывают, что учащиеся изучают компьютерные науки, изучая и применяя на практике основные понятия, и, таким образом, «ген гика» — это скорее миф, чем реальность (Patitsas et al. 2019).

Обучение CS для девочек и недостаточно представленных меньшинств (URM)

Вмешательства для повышения интереса учащихся

Также были предприняты попытки реализации трудоемких программ, направленных на повышение интереса учащихся к компьютерным наукам. Например, в американском штате Джорджия в течение шести лет была реализована программа, включающая внеклассные, выходные и летние семинары. В ходе программы в Грузии наблюдался рост участия в экзамене Advanced Placement (AP) CS, особенно среди девочек и URM (Guzdial et al., 2014). Некоторые штаты ввели аналогичные программы, организуя летние лагеря и семинары по выходным в университетах, чтобы помочь старшеклассникам познакомиться с CS (Best College Reviews).

Эти инициативы, будь то разовое знакомство с информационными технологиями или программы, требующие много времени, обычно имеют явную цель поощрения участия в обучении информационным технологиям среди всех учащихся, особенно девочек и URM. Хотя исследования показывают, что «Час кода» и летние лагеря могут повысить энтузиазм учащихся в области компьютерных наук, они не дают строгой оценки воздействия, необходимой для окончательного вывода об их эффективности. Например, в случае с Грузией невозможно подтвердить, можно ли напрямую отнести клубы продленного дня к увеличению числа девочек и УРМ, принимающих CS.

Методы обучения, основные компетенции и исследования

Несмотря на то, что были достигнуты большие успехи в создании увлекательной учебной среды, как и в других обсуждаемых здесь областях, существует недостаток исследований, которые бы достоверно оценивали эффективность различных учебных программ и методов обучения для развития навыков компьютерных наук (Saeli et al., 2011). ; Hubwieser и др., 2013). Действительно, наш обзор фактических данных показывает, что расширение образования в области компьютерных наук во всем мире потребует консенсуса в отношении стратегий оценки понимания учащимися основных компетенций в области компьютерных наук и качественных данных об эффективных учебных программах и методах обучения.

Учебные программы и основные компетенции

Не существует универсальной учебной программы по информатике для всех систем образования, школ и классов. Региональные контексты, школьная инфраструктура, предшествующий доступ и воздействие CS должны учитываться при разработке учебных программ и компетенций CS. Некоторые навыки CS, такие как языки программирования, требуют доступа к компьютерной инфраструктуре, которая может отсутствовать в некоторых контекстах (Lockwood & Cornell, 2013). По мнению участников Международной олимпиады по информатике «Создание международной учебной программы по информатике для начального и старшего школьного образования», при разработке учебных программ следует учитывать конкретные обстоятельства (Ackovska, 2015).

Вместо того, чтобы предписывать учебную программу, K-12 Computer Science Framework рекомендует базовые концепции информатики и компетенции для систем образования. Эта структура позволяет разработчикам учебных программ и преподавателям создавать учебный процесс, выходящий за рамки структуры и учитывающий интересы и способности учащихся.

К основным навыкам, которые учащиеся могут освоить к концу начальной школы, относятся: (1) абстракция (создание модели для решения проблемы); (2) обобщение (ремикширование и повторное использование ранее созданных ресурсов); (3) декомпозиция (разбиение сложной задачи на более простые подзадачи); (4) алгоритмическое мышление (определение ряда шагов для решения, составление инструкций в правильной последовательности и формулирование математических и логических выражений); и (5) отладка (распознавание, когда инструкции не соответствуют действиям, а затем удаление или исправление ошибок) (Angeli, 2016).

Компетенции, которые учащиеся старшего возраста могут освоить на курсах информатики, практикуемых в Польше, включают: (1) логическое и абстрактное мышление; (2) представления данных; (3) решение проблем путем разработки и программирования алгоритмов с использованием цифровых устройств; (4) выполнение расчетов и выполнение программ; (5) сотрудничество; и (6) этические нормы, такие как конфиденциальность и безопасность данных (Syslo & Kwiatkowska, 2015 г.).

Часто используемые методы обучения

В ряде исследований описаны различные методы обучения основным компетенциям компьютерных наук. Интегрированные среды разработки особенно рекомендуются для обучения навыкам кодирования (Florez et al., 2017; Saez-Lopez et al., 2016). 3 Эти среды обучают блочным языкам программирования, которые побуждают начинающих программистов заниматься программированием, частично облегчая учащимся нагрузку на синтаксис (Weintrop & Wilensky, 2017; Repenning, 1993). Другие рекомендовали различные методы обучения, сочетающие компьютеризированные уроки с занятиями в автономном режиме (Тауб и др., 2009; Керзон и др., 2009; Ачковска, 2015). Этот подход предназначен для обучения основным понятиям вычислительного мышления, в то же время поддерживая вовлеченность учащихся в физическую, а также в цифровую среду (Nishida et al., 2009). CS Unplugged, например, предоставляет кинестетические планы уроков. которые включают игры и головоломки, обучающие основным понятиям CS, таким как декомпозиция и алгоритмическое мышление.

В различных исследованиях также предпринимались попытки оценить традиционное лекционное обучение информатике (Alhassan, 2017; Cicek & Taspinar, 2016). 4 Эти исследования, однако, основаны на небольших размерах выборки, где каждая экспериментальная и контрольная группы состояли из отдельных классов. Необходимы более тщательные исследования, чтобы понять эффективность стратегий обучения информатике.

Отсутствие единого мнения по оценке

Несмотря на то, что для оценки знаний учащихся по основным понятиям CS используются различные методы — стандартизированные тесты, цифровая среда, классические когнитивные тесты и тесты активности CS Unplugged, единого мнения относительно наилучшего метода для этого нет (So et al. ., 2019; Джамбонг и Фрейман, 2016). Хотя эти методы широко доступны, по-прежнему не хватает сопоставимых оценок, которые исследователи могли бы использовать для оценки различных учебных программ или методов обучения информатике. Без данных оценки невозможно оценить учебную программу или стратегии обучения в разных классах или школах (Webb et al., 2016; Tew, 2010). Отсутствие результирующих данных, в свою очередь, мешает системам образования улучшать свои программы CS.

Хорошей новостью является то, что все больше организаций разрабатывают стандартизированные тесты по компьютерным наукам и вычислительному мышлению. В Международное исследование компьютерной и информационной грамотности в 2018 году были включены экзамены по вычислительному мышлению, состоявшие из двух 25-минутных модулей, в которых студентов просили разработать последовательность задач в программе, связанной с единой темой (Fraillon et al., 2018). В 2021 году PISA ОЭСР будет включать вопросы для оценки вычислительного мышления. Экзамен AP CS также позволил провести полезные сравнения, которые использовались для оценки программ подготовки учителей (Brown, 2018).

Системы образования во всем мире все чаще обращают внимание на необходимость интеграции компьютерных наук в свои стандартные учебные программы. Тем не менее, появилось много проблем. Во многих системах образования ощущается нехватка квалифицированных учителей, которые разбираются в концепциях и методах обучения информатике. Несмотря на высокий спрос на специалистов по компьютерным наукам, относительно небольшое количество студентов проявляют интерес к компьютерным наукам по сравнению с другими предметами STEM. Разработка основных компетенций, учебных программ и оценок, адаптированных к контексту различных образовательных систем, еще не завершена.

Правительства и некоммерческие организации по-разному решают эти проблемы. Учителя могут участвовать в программах обучения и сертификации, а учащиеся могут участвовать в коротких уроках кодирования, внеклассных клубах и летних лагерях. Педагоги-практики внесли новшества в дизайн методов обучения информатике, начиная от блочного программирования и заканчивая кинестетическими уроками.

Эти мероприятия и программы часто хорошо организованы и могут решить проблемы, для решения которых они предназначены. Тем не менее, Королевское общество (2017 г.) рекомендует проводить более тщательные исследования в области компьютерного образования по следующим приоритетам: педагогика, модели обучения и методы обучения, структура класса и физические ресурсы, языки программирования, вовлечение учащихся и методы оценки. Полученное исследование может помочь образовательным системам инициировать, масштабировать и улучшить свое обучение компьютерным наукам.

Авторы выражают признательность Пэту Йонгпрадиту, Марку Гуздиалу и Бенсону Нитипуди за их комментарии к более ранним вариантам этого аналитического обзора.

The Brookings Institution – некоммерческая организация, занимающаяся независимыми исследованиями и политическими решениями. Его миссия состоит в том, чтобы проводить высококачественные независимые исследования и на основе этих исследований предоставлять новаторские практические рекомендации для политиков и общественности. Выводы и рекомендации любой публикации Brookings принадлежат исключительно ее автору (авторам) и не отражают точку зрения Учреждения, его руководства или других ученых.

Brookings выражает благодарность Amazon, Atlassian Foundation International, Google и Microsoft за поддержку.

Brookings признает, что ее ценность заключается в стремлении к качеству, независимости и влиянию. Мероприятия, поддерживаемые его донорами, отражают это обязательство.

Вы можете пригласить учителей присоединиться к вашему классу, чтобы они помогали координировать деятельность класса. Если вы используете группы Google, вы также можете одновременно пригласить группу соучителей.

Ваш администратор Google Workspace может разрешать присоединяться к курсам только учителям и учащимся из вашей школы. Если вы хотите добавить учителя из другой школы, обратитесь к администратору, чтобы обновить настройки членства в классе вашего домена.

Что могут делать соучителя?

Соучителя могут выполнять те же задачи, что и основной учитель, за исключением того, что они не могут удалить курс, удалить основного учителя или отключить звук другого учителя в классе.

Пригласить других преподавателей

Чтобы пригласить учителей с помощью групп Google, вам не обязательно быть владельцем или участником группы. Однако у вас должна быть возможность просматривать участников группы и адреса электронной почты. Если вы не можете просмотреть список, обратитесь к администратору, чтобы изменить разрешения. Узнайте больше об устранении неполадок с приглашениями.

Пригласить преподавателя для совместного преподавания в вашем классе

Вы можете пригласить отдельных учителей или группу.

Когда вы вводите текст, Класс показывает соответствующие адреса, которые вы можете выбрать.

Принять приглашение на совместное преподавание

Приглашенные преподаватели получают электронное письмо с просьбой совместно преподавать в вашем классе. Чтобы присоединиться к курсу, приглашенный преподаватель должен щелкнуть ссылку в письме или войти в Класс и нажать "Принять" на карточке класса.

Ограничения на размер класса и группы

Ограничение размера класса

Ограничения размера класса зависят от типа учетной записи, которую вы используете в Классе.

  • Максимальное количество учителей в классе – 20. Вы можете пригласить больше, но присоединиться смогут только 20 учителей.
  • Максимальное количество участников (преподавателей и учащихся) – 1 000.
  • Максимальное количество учителей в классе – 20. Вы можете пригласить больше, но присоединиться смогут только 20 учителей.
  • Максимальное количество участников (преподавателей и учащихся) — 250 человек.
  • Преподаватели с личным аккаунтом Google также имеют дополнительные ограничения на действия, такие как создание курсов или приглашение учащихся. Подробнее см. в разделе Ограничения при использовании Класса.

Ограничения для групп Google

Класс использует группы Google для всех учащихся и преподавателей с учетными записями Google Workspace for Education.

Вычислительное мышление — это шаг, предшествующий программированию. Это процесс разбиения проблемы на достаточно простые шаги, понятные даже компьютеру. Все мы знаем, что компьютеры воспринимают инструкции очень буквально, иногда приводя к комическим результатам. Если мы не снабдим компьютеры точными и подробными инструкциями, ваш алгоритм может забыть о жизненно важных действиях, которые большинство людей считают само собой разумеющимися.

Например, рассмотрим простое действие, например чистку зубов. Сначала это кажется достаточно простой задачей, но на самом деле чистка зубов включает в себя множество простых шагов. Во-первых, вам понадобится зубная щетка и зубная паста. Вам понадобится раковина с холодной водой. Вам нужно нанести зубную пасту на щетку. Не забудьте включить воду и провести под ней щеткой. Как видите, такое простое действие на самом деле включает в себя много шагов, и если вы пропустите один шаг или сделаете один из них не по порядку, вы можете получить огромный беспорядок!

Вычислительное мышление помогает учащимся развивать навыки, привлекательные для будущего трудоустройства. Информатика является самым быстрорастущим рынком труда, и студенты, обладающие навыками программирования, пользуются большим спросом у кандидатов на работу. В то время как профессиональные навыки очень важны, именно более мягкие навыки рассуждения и решения проблем работодатели находят действительно привлекательными. Эти навыки для достижения успеха являются ключом к пониманию того, почему вычислительное мышление так ценно.

Несмотря на очевидные преимущества для будущего трудоустройства, именно развитие критического мышления и эмоциональных компетенций настраивает учащихся на долгосрочный успех. Когда дети осваивают навыки вычислительного мышления, это помогает им развивать навыки, важные не только для предметов STEM, но и для социальных наук и словесности. Фактически, недавнее исследование показало, что навыки вычислительного мышления тесно связаны с невербальным показателем интеллекта.

Когда дети развивают вычислительные навыки, они могут сформулировать задачу и логически мыслить. Это помогает им разобраться в проблемах и предсказать, что может произойти в будущем. Это помогает им исследовать причину и следствие и анализировать, как их действия или действия других людей влияют на данную ситуацию. Эти навыки могут оказать сильное влияние на детей и на то, как они управляют своими отношениями с окружающими.

Ключевые навыки вычислительного мышления

Существует четыре ключевых навыка вычислительного мышления:

  • Разложение
  • Распознавание образов
  • Абстракция шаблона
  • Дизайн алгоритма

Разложение

Декомпозиция — это разбиение сложных проблем на более мелкие, более управляемые части. С маленькими детьми вы можете научить их разложению, попросив их научить вас выполнять простую задачу. Подойдет любая простая деятельность, например, чистка зубов, приготовление завтрака или чтение книги. Студенты должны будут разбить задачу на небольшие простые шаги. Обязательно бросьте им вызов и делайте только то, о чем вас просят! Благодаря этому занятию дети быстро поймут, насколько важно давать ТОЧНЫЕ инструкции.

Декомпозиция позволяет учащимся оценить проблему и определить все шаги, необходимые для ее выполнения. Один из способов научить старших школьников навыкам декомпозиции — предложить им построить что-нибудь, показав им только готовый проект. Дайте им необходимые материалы и заставьте их сделать это без инструкций.Учащиеся должны будут определить шаги, необходимые для завершения окончательного проекта.

Декомпозиция – важный жизненный навык в будущем, когда учащимся и взрослым потребуется выполнять более масштабные задачи. Учащиеся узнают, как делегировать полномочия в групповых проектах, и приобретут навыки тайм-менеджмента.

Распознавание образов

Распознавание образов заключается в простом поиске закономерностей в головоломках и определении того, применимы ли какие-либо проблемы или решения, с которыми мы сталкивались в прошлом, здесь? Чему мы научились в прошлом, что может помочь нам разобраться в этой проблеме? Если вы когда-либо собирали мебель ИКЕА, вы поймете важность шаблонов. При сборке комода ИКЕА вам, скорее всего, понадобится гораздо больше времени, чтобы собрать первый ящик, чем четвертый или пятый. Когда мы повторяем шаги в нашей сборке, мы учимся решать инструкции быстрее и учимся на своих ошибках. Кропотливый процесс сборки этой первой детали учит нас тому, как выполнять этот процесс более эффективно в будущем.

С маленькими детьми мы можем использовать примеры из повседневной жизни, чтобы научить их концепции узоров (и циклов, если уж на то пошло). повторение поднесения каждого кусочка ко рту, жевания и глотания.

Существует множество способов обучения распознаванию образов в классе. Младшим школьникам может быть полезно исследовать узоры с помощью музыки или цветных кубиков. Учащиеся старшего возраста могут узнать о закономерностях, просматривая периодическую таблицу или исследуя закономерности, наблюдаемые в таблицах умножения. Учащиеся, которым нравится LEGO, могут использовать свои навыки конструирования для изучения моделей. В наборах LEGO часто повторяются шаблоны для одинаковых частей сборки. Например, для набора LEGO может потребоваться собрать 4 колеса таким же образом. Учителя могут дать учащимся построить объект, состоящий из нескольких повторяющихся шаблонов, и дать инструкции только для первой части.

Обобщение шаблонов и абстракция

Обобщение шаблона помогает учащимся научиться определять детали, которые имеют отношение к решению проблемы, и игнорировать детали, которые не имеют отношения к рассматриваемой проблеме. Выявление важной информации в проблеме и игнорирование нерелевантной информации — одна из самых сложных частей вычислительного обучения.

Квест-комнаты – это пример популярного занятия, которое помогает развивать концепции обобщения шаблонов и абстракции. Участникам предстоит решить серию головоломок, загадок и замков, чтобы выбраться из своей комнаты в рекордно короткие сроки. Квест-комнаты часто имеют множество не относящихся к делу деталей и реквизита, призванных сбить участников с толку. Только лучшие референты смогут разобраться в нужных деталях для решения своей головоломки. Квест в классной комнате – это отличный способ побудить детей использовать свои навыки абстракции, развлекаясь.

Учащимся младшего возраста может быть полезной сборочная деятельность, в ходе которой даются различные дополнительные детали и предметы, не являющиеся частью проекта. Учащиеся должны будут понять, какие элементы важны для дизайна, а какие не имеют значения.

Дизайн алгоритма

Алгоритм определяет шаги и правила, которым необходимо следовать, чтобы каждый раз получать один и тот же желаемый результат. Простой способ научить этому понятию молодых учащихся — дать им задание и попросить записать шаги. Обычный - это шаги по приготовлению бутерброда с арахисовым маслом и желе. Пусть каждый учащийся запишет все шаги, а затем попросит их обменяться мнениями с другим учащимся. Используя только указания, которые лежат перед ними, пусть они приготовят бутерброды. Это комично иллюстрирует важность включения небольших указаний, таких как «использование ножа» или «сложение кусков хлеба вместе», чтобы сформировать бутерброд.

Видео о вычислительном мышлении

Примеры вычислительного мышления в реальной жизни

Вычислительное мышление определяется как процесс формулирования и решения задач путем их разбиения на простые этапы. Это мощная техника решения проблем, которая дает нам возможность решать сложные проблемы в современном мире.

Вычислительное мышление проявляется в том, как люди принимают решения, выполняют простые арифметические действия и решают задачи. В следующих примерах показано, как вычислительное мышление используется для решения реальных задач.

  • Использование алгоритма для поиска наилучшего маршрута между двумя местами с учетом пробок и других факторов, таких как строительство или дорожные заграждения.
  • Учащиеся используют навыки вычислительного мышления, когда решают, планировать ли занятие на основе прогнозов погоды в приложении.
  • Следуя рецепту, чтобы испечь торт, пример алгоритма.
  • Планирование бюджета включает в себя распознавание закономерностей и декомпозицию, когда вы определяете свои привычки расходования средств в каждой категории.

Упражнения и уроки вычислительного мышления

Существует множество ресурсов, которые помогут преподавателям спланировать уроки для учащихся, стремящихся улучшить свои вычислительные навыки, и многие из них бесплатны! Эти ресурсы варьируются от базовых для начинающих (вплоть до дошкольного возраста!) до более продвинутых концепций вычислительного мышления для старших или более продвинутых учащихся.

Рабочие листы по вычислительному мышлению

Мы разработали набор рабочих листов для изучения концепций вычислительного мышления в классе. Рабочие листы познакомят с основными понятиями вычислительного мышления. Включены руководства по ответам.

Другие ресурсы по вычислительному мышлению:

Вычислительное мышление в классе

Начать обучение вычислительному мышлению в классе легко. Вы можете использовать многие из действий и ресурсов, перечисленных выше, чтобы привнести мощь вычислительного мышления в свой класс. Однако, если вы предпочитаете читать более подробно, вот несколько рекомендуемых книг для начала:

Вычислительное мышление важно!

Как видите, вычислительное мышление — важный навык для понимания учащимися. Навыки, которые учащиеся приобретают, «думая как компьютер», настроят их на успех в будущем. Привнесли ли вы вычислительное мышление в свой класс? Я хотел бы услышать, как это было! Дайте мне знать в комментариях ниже.

Часто задаваемые вопросы о вычислительном мышлении

Вычислительное мышление – очень полезный метод решения проблем, который позволяет разбивать задачи на простые этапы.

Существует четыре ключевых навыка вычислительного мышления. Это декомпозиция, распознавание образов, абстракция образов и разработка алгоритмов.

Мы используем вычислительное мышление каждый день! Вы используете вычислительное мышление, когда решаете, по какому маршруту добраться до работы или учебы, основываясь на такой информации, как отчеты о дорожном движении, погоде и строительных работах.

Преподавателям доступен широкий спектр ресурсов, которые помогут им планировать уроки и освещать важные аспекты компьютерного обучения. Многие ресурсы бесплатны! Ознакомьтесь с нашими примерами в разделе ресурсов выше.

В следующий раз, когда вы столкнетесь с задачей или проблемой, помните о четырех принципах вычислительного мышления. Разбейте проблему на более мелкие шаги, ищите закономерности и следуйте алгоритму. Применение этих методов улучшит ваши навыки вычислительного мышления.

Вывод: улучшите навыки своих будущих лидеров, обучив их вычислительному мышлению сейчас

Вычислительное мышление заключается в решении задачи с помощью вычислительных навыков. Этот навык поможет будущим лидерам не только в карьере, но и в повседневной жизни.

Мы должны обучать вычислительному мышлению уже сейчас, чтобы улучшить навыки наших будущих лидеров и позволить им быть более творческими и инновационными, когда они сталкиваются с проблемой или задачей.

Закрепить на потом!

Кэти — мама двух непослушных мальчиков и самопровозглашенная суперботанка. Имея опыт работы в области неврологии, она страстно хочет поделиться своей любовью ко всему, что связано с STEM, со своими детьми. Она любит находить творческие способы обучения детей информатике и увлекаться программированием и математикой.Вы можете найти ее блог в Teach Your Kids Code.

Три минуты. Это все время, которое Лэйни Хиггинс, учительница государственных школ округа Балтимор, провела в течение обычного дня дистанционного обучения в эпоху коронавируса. На экране ее компьютера были ученики средних классов, разбросанные по всему округу, бегающие по своим урокам, а дома 29-летняя Хиггинс пыталась сохранить свою власть над своим классом и своей жизнью. Иногда ее приученный к горшку малыш, отказываясь спать, забредал в кадр, когда ее мужа-предпринимателя не было рядом, чтобы загнать его в угол. Когда она уже просто не могла больше сдерживаться, Хиггинс объявлял трехминутный перерыв. Она оставляла своих учеников пялиться в экран, а сама убегала в туалет или крала время, чтобы просто подумать.

Бесконечный цикл стресса начался задолго до пандемии. За свою короткую преподавательскую карьеру Хиггинс уже сидела в запертом классе, когда полицейские насильно удерживали в коридоре ученика средней школы. Ей пришлось позвонить в Службу защиты детей из-за беспокойства за ученицу, но ей сказали, что ничего нельзя сделать. И она присоединилась к переговорной группе своего профсоюза, чтобы попытаться решить проблему разочарования на рабочем месте у нее и ее коллег-учителей.

Но удаленное обучение разрушило границы между этой суматохой и домом, угрожая здравомыслию Хиггинс и ее жизни. «Я был склонен к самоубийству. Это было сильное давление», — говорит Хиггинс, которая в феврале ушла в отпуск в соответствии с Законом об отпуске по семейным обстоятельствам и болезни, чтобы пройти курс терапии и лечения в связи с экстремальными требованиями ее работы, и уволилась навсегда в мае. «В обучении много травм. Это полезно, но также требует эмоциональной нагрузки. … Я уже имел дело с этим, и пандемия просто сломала меня».

Хиггинс — не единственный учитель, который в последнее время достиг своего предела. Согласно опросу, проведенному в январе и феврале Rand Corp., некоммерческой, беспристрастной исследовательской организацией, каждый четвертый американский учитель сообщил, что подумывает об уходе с работы к концу прошлого учебного года. Это «больше, чем в обычный предпандемический год, и выше, чем у работающих взрослых в стране», — поясняется в отчете. Учителя в целом «чаще сообщали о частом стрессе на работе и симптомах депрессии, чем население в целом». В исследовании также отмечается, что особенно пострадали чернокожие учителя. А опрос Национальной ассоциации образования, в котором приняли участие 2 690 членов, опубликованный в июне, показал, что 32 % респондентов заявили, что из-за пандемии они планировали уйти из профессии раньше, чем предполагалось.

"Преподавание часто травмирует", – говорит Лэйни Хиггинс, работавшая в государственных школах округа Балтимор. "Это вознаграждает, но требует эмоциональных затрат".

Тот, кто сказал «кто не умеет, тот учит», очевидно, никогда не сталкивался с современной системой образования, где учителя делают все. Они больше, чем люди, которые дают уроки математики и естественных наук: они могут оказаться импровизированными социальными работниками для проблемных учеников, суррогатными родителями, проверяющими, едят ли дети, охранниками, разгоняющими драки, и финансирующими самые элементарные школьные принадлежности из их собственных неглубоких карманы.

Учителя — не единственные американские работники, принявшие участие в так называемой "Великой отставке", в результате которой с начала пандемии многие люди во многих отраслях уволились с работы в поисках более высокой оплаты и удовлетворения. Но само количество тех, кто подумывает о выходе из класса, вызывает вопрос: что происходит и почему? Недавно я взял интервью у семи учителей государственных школ со всей страны, уволившихся с марта 2020 года, чтобы понять, с чем они столкнулись. Общее мнение: преподавания и так было слишком много, а с учетом возросшего стресса и требований, вызванных пандемией, им просто было достаточно.

Конкретные причины увольнения различаются. Страх за свое здоровье и здоровье своей семьи. Жонглирование работой и воспитанием детей в буквальном смысле дома. Существующее разочарование в системе образования, которая, казалось, никогда не удовлетворяла потребности своих студентов и сотрудников. Некоторые боролись с дистанционным обучением; другие не хотели возвращаться в класс. Но какими бы ни были их конкретные мотивы, эти бывшие учителя были готовы двигаться дальше. Хотя многие из них были изолированы от своих сверстников в течение последних полутора лет, теперь их объединяет смелое решение уйти.

В разговорах с бывшими учителями часто звучат такие слова, как "разбитое сердце" и "вина".«Я [сказала] своему терапевту, как сильно я чувствую вину за то, что бросила своих учеников, и она сказала: «Они все равно бросят тебя в конце года», — говорит Лэйни Хиггинс. И хотя они сожалеют о том, что бросили работу, которую многие считали призванием, они говорят, что утешаются тем, что знают, что они не одиноки, и что поток учителей, уходящих из школы, является сигналом о том, что нужно что-то менять.

"Мне казалось, что я бросила свою карьеру", – говорит Пегги МакАлун, 50 лет, бывшая учительница начальной школы из Лексингтон-Парка, штат Мэриленд. Она решила не возвращаться в этом учебном году после отпуска. . «Полезно знать, что есть другие люди, которые чувствуют себя подавленными, встревоженными и неуверенными. Там так много крутых учителей. Нам так не все равно».

Жаклин Вульф считает, что убежденность — это то, почему многие люди приходят в класс в первую очередь. «Учителя по своей природе относятся к воспитателям. Мы склонны нести тяжесть всего мира на своих плечах», — говорит бывший учитель из центральной Флориды. Летом 2020 года Вулф изо всех сил пыталась решить, вернется ли она в класс, каждый день ожидая, чтобы увидеть, будет ли ее штат, как она говорит, «поступать правильно» и оставаться виртуальным в разгар пандемии. Прошлой осенью в школах вернулось личное присутствие, а в этом учебном году губернатор Рон ДеСантис продолжил борьбу с требованием ношения масок, дойдя до того, что пригрозил школам, где требуются маски, финансовыми санкциями.

В течение многих лет Вулф чувствовала себя уязвимой в своем классе из-за возможной школьной стрельбы. Она даже обращалась за лечением от посттравматического стрессового расстройства после массовой стрельбы в 2018 году в средней школе Марджори Стоунман Дуглас в Паркленде. Хотя стрельба произошла не в ее школе, она вызвала у Вулф невыразимые страхи. Теперь она считает, что учителя являются «разменной монетой» в стремлении государства вернуть родителей на работу и восстановить экономику.

"Я бы лучше помогала детям и семьям во время пандемии, а не сосредотачивалась на учебе", – говорит Пегги МакАлун, бывшая учительница из Лексингтон-Парка, штат Мэриленд.

«Это просто душераздирающе. Правительство штата заявило, что им не хватает тысяч учителей, и «Что мы можем сделать, чтобы нанять больше учителей?», — объясняет 36-летняя Вулф, которая ушла в отставку перед началом 2020–21 учебного года и в настоящее время обучает своих детей дома. в своем новом доме в Сент-Огастине, на севере Флориды. «Ну, вы делаете все, кроме того, что учителя хотят чувствовать себя в безопасности, от ковида и насилия с применением огнестрельного оружия. Вы не делаете ничего из этого, и вам интересно, что здесь происходит. Я не думаю, что слово «предательство» слишком сильно сказано».

Вулф права насчет нехватки в ее штате. По данным Ассоциации образования Флориды, в августе в августе не хватало почти 9000 классов и персонала, что более чем на 67 % больше, чем годом ранее. Округа по всей стране, включая Техас, Калифорнию и Южную Дакоту, также сообщили о нехватке учителей в начале этого учебного года.

«Государственные школы сталкивались с нехваткой кадров до пандемии, и пандемия только усугубила эту нехватку, — написала Рэнди Вайнгартен, президент Американской федерации учителей, в электронном письме. Истории бывших учителей кажутся Вайнгартену знакомыми: «До пандемии учителя сталкивались с отсутствием уважения на работе, регулярно вынимая деньги из собственного кармана на детские принадлежности, в то же время выплачивая студенческие ссуды и совмещая несколько работ. чтобы свести концы с концами. Теперь они сталкиваются со всем этим, а также с истощением и выгоранием последних нескольких лет».

"Я немного зла", – говорит Трейси О'Рурк, тоже бывшая педагог из Флориды, которая раньше, чем планировала, вышла на пенсию из школьного округа округа Палм-Бич. Как человек с тяжелой астмой, она считала, что риск заражения Covid-19 слишком велик, и не доверяла политике штата в отношении масок. «Я преподавал более 30 лет и собирался преподавать еще 20 лет. Это не счастливая пенсия. Мне грустно, что я бросил это. Мне казалось, что у меня нет выбора».

В этом учебном году школы округа Палм-Бич первоначально предложили разрешить семьям отказаться от ношения масок, а затем ввели 90-дневный приказ, требующий их использования персоналом и учащимися, что мало успокоило 59-летнюю учительницу. О'Рурк говорит, что в группах Facebook она наблюдала, как родители округа заявляли о своем намерении отправить своих детей с коронавирусом в школу, чтобы они сделали заявление. «Для меня это почти как психологический террор каждый день. Представьте, что вы слушаете, как родители ваших собственных учеников пишут: «Я собираюсь отправить своего ребенка в школу больным ковидом»? У меня были приступы паники каждый день», — говорит О’Рурк. «Я знаю, что если бы я заболел, я бы как минимум оказался в больнице». Она официально вышла на пенсию в августе.

Кэти Уорд-Кроссан решила покинуть государственные школы округа Колумбия и уйти из профессии, о которой давно мечтала. В детстве ей было трудно учиться, и она приписывает свои успехи в учебе своим преданным учителям, которые работали с ней один на один. Она хотела заплатить за это вперед как учитель, который научил детей «понимать, что они могут учиться, как бы им ни было трудно».

Осенью 2020 года 29-летняя Уорд-Кроссан, страдающая астмой, узнала, что беременна. Пережив боль от предыдущего выкидыша, она получила письменную рекомендацию от своего врача продолжать преподавать виртуально. Ее просьба была отклонена школой. После того, как медиация не удалась, она подала жалобу в городское управление по правам человека, утверждая, что ей было отказано в разумном приспособлении; в настоящее время жалоба находится на рассмотрении. («DCPS пытался обеспечить, чтобы сотрудники, которые хотели получить виртуальное задание по различным причинам личного здоровья, получили приоритет как таковой», — говорится в заявлении школьной системы. «Если было невозможно удовлетворить все запросы на виртуальное задание во время первоначального возвращения в очное обучение в течение 2020–2021 учебного года, сотрудники были отобраны с помощью системы лотереи для возвращения». Однако школьная система заявила, что не может комментировать конкретные кадровые вопросы.)

Тем временем Уорд-Кроссан находится дома со своей дочерью, которая родилась в июне. «Я хотела сделать все возможное, чтобы защитить эту беременность», — говорит она. Хотя она надеялась осуществить свою мечту стать матерью и свою мечту стать учителем, в настоящее время это невозможно. «Я очень скучаю по классу», — говорит она.

Жизнь вне класса также важна для преподавателя оркестра Стивена Лейна из округа Калверт, штат Мэриленд, и дистанционное обучение заставило его осознать, что на самом деле у него ее нет. Поддерживать темп удаленно было не только профессиональной задачей («Мне часто задавали вопрос: «Как вы обучаете группу онлайн?», и я отвечал: «Когда вы это поймете, дайте мне знать»), но и личной тоже один.

«Я понял, что настолько стремился добиться успеха для своих учеников, что стал пренебрегать собой. Я построил свою жизнь вокруг этого», — говорит Лейн, который ушел в конце 2020–2021 учебного года. «Когда я был дома… я понял, как много я не был дома, когда преподавал [лично]. Я не осознавал, как много мне не хватает».

«Я так стремился добиться успеха для своих учеников, что стал пренебрегать собой. Я построил свою жизнь вокруг этого», — говорит Стивен Лейн, преподаватель оркестра в округе Калверт, штат Мэриленд.

Пегги МакАлун из Lexington Park говорит, что давно поняла, что чего-то не хватает не в ее жизни, а в жизни ее учеников, которые сталкиваются с препятствиями не по своей вине. И она, как и другие учителя, пыталась восполнить эти пробелы. «Мне всегда было трудно заботиться о ребенке в целом, о детях, которые были голодны, которые не приносили школьные принадлежности, [у которых была] грязная одежда», — говорит она. «Меня тянуло к этим детям, чтобы попытаться установить связь, поднять их и создать для них некоторую стабильность. Практически невозможно учить ребенка, когда он голоден, устал или напуган».

Хотя она благодарна школам и обществу за то, что в последнее время они "уделяют гораздо больше внимания психическому и физическому здоровью учащихся", она говорит, что "педагогам трудно выполнять все обязанности, которые от нас ожидают". Пандемия только добавляла новые шляпы, и, взяв отпуск от преподавания осенью 2019 года, чтобы решить проблемы со здоровьем семьи, она просто не вернулась.

"На данный момент я хотел бы сосредоточиться на психическом здоровье [студентов]. … Я не хочу возвращаться в класс», — говорит МакАлун, который заинтересован в изучении позиций эмоциональной поддержки. "Я лучше помогу детям и семьям во время пандемии, а не сосредотачиваюсь на учебе".

Как и МакАлун, 45-летняя Эйриэле Н. Джонсон считает, что сейчас лучший способ помочь учащимся в классе - это вне школы. За свою 23-летнюю карьеру преподавателя в школах от Флориды до сельских районов Аляски и Сан-Хосе она говорит, что наблюдала лабиринт неравенства в системе государственного образования, который обнажила пандемия.

В апреле этого года после весенних каникул у нее был "воодушевляющий" момент, когда ее учеников начальной школы в Сан-Хосе "приветствовали" стандартными тестами через три дня после их возвращения к очным занятиям. «Это был момент расплаты для меня. Да, нам пришлось их отдать, но я подумал: «Это не то, чем мы должны заниматься».

Что теперь делают бывшие учителя после жизни, посвященной заботе и удовлетворению своего профессионального призвания?О’Рурк, которая преподавала более 30 лет, говорит, что думала о том, чтобы уехать из штата, чтобы преподавать, но «Куда я пойду? Мой дом здесь. У меня есть сертификат преподавателя во Флориде. Куда мне идти, чтобы не было ковида?»

В конце прошлого учебного года Джонсон переехала в другой конец страны, чтобы стать штатным сотрудником проекта педагогического колледжа по чтению и письму в Колумбийском университете в Нью-Йорке, обучая учителей чтению, письму и расовой грамотности. Джонсон считает, что в своей новой роли она помогает искоренять проблемы с нуля. «Во время пандемии велись все эти разговоры о том, что «да, мы признаем существующие различия». … Мы замечаем все эти вещи, и система не работает для всех, не служит всем и должна меняться». Но никаких изменений не произошло», — говорит она. «Все, кто работает в школе, в которой я преподавал, были невероятными, замечательными людьми. Я верю в педагогов, но мы работаем в системе, которая не работает». В конце она говорит: "Мне пришлось жить своей правдой, и моя правда заключалась в том, что я не могу больше сидеть здесь и не делать все, что в моих силах, чтобы повлиять на систему в большей степени".

Чтобы сменить темп и получить шанс на общественную жизнь, бывший преподаватель группы Лейн устроился на должность дизайнера учебных программ, составляющего учебные программы для частной компании. Холостому и 33-летнему, он говорит, что с нетерпением ждет свиданий и, возможно, встречи с кем-то, а также занимается простыми вещами, такими как гриль с друзьями. Он признает, что достаточно молод, «это учение всегда будет рядом».

Но, скорее всего, у Хиггинса и других нет пути назад. «Я разговаривала с другими учителями, которые говорили: «Эй, я тоже уволилась и чувствую себя намного лучше». Или «Я могу пойти в туалет, когда захочу», — говорит она. «Другой сказал, что она может пойти прогуляться, и ее мозг не занят обдумыванием всех планов уроков, которые она должна сделать».

Сейчас Хиггинс сосредотачивается на писательстве и создании комедийной карточной игры под названием Winsults, которую она создала вместе с мужем (ее поддержал не менее чем рэпер 2 Chainz). Впервые в жизни она точно не знает, куда движется ее карьера. Но она совершенно уверена, что это не так. «Я скучаю по нему? Абсолютно», — говорит она. «Вернулся бы я? Наверное, нет».

(Иллюстрация Гиллема Касасуса; фотография-иллюстрация Марсала Вакера)

Обработка фотографий Аннализ Нюрнберг. Дизайн и арт-директор Одри Вальбуэна.

Читайте также: