html5-img
1 / 78

Razmišljajmo po računalniško

Razmišljajmo po računalniško. Reševanje problemov za vsak razred. Vsebina. Kaj je računalniško razmišljanje ? Zakaj je pomembno, da o njem razmišljamo ? V čem se razlikuje od tega, kar vemo ? Kako lahko izboljša učenje dijakov (študentov) ? Kako lahko to implementiramo v razredu ?.

lucie
Télécharger la présentation

Razmišljajmo po računalniško

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Razmišljajmo po računalniško Reševanje problemov za vsak razred

  2. Vsebina • Kaj je računalniško razmišljanje? • Zakaj je pomembno, da o njem razmišljamo? • V čem se razlikuje od tega, kar vemo? • Kako lahko izboljša učenje dijakov (študentov)? • Kako lahko to implementiramo v razredu?

  3. Znanje je moč Podatki, informacije, znanje, razum, predvidevanje Podatki informacije znanje razum predvidevanje Premikanje proti globljemu razumevanju Podatki: surovi, neobdelana dejstva ali slike, pogosto pridobljeni z meritvami Informacije: Podatki so bili obdelani in strukturirani, dodan je bil kontekst in povečan pomen Znanje: Sposobnost taktične in strateške uporabe informacij s ciljem doseganja določenih ciljev Razum: Sposobnost izbiranja ciljev, ki so konsistentni s splošno množico vrednot (na primer človeških vrednot) in jih podpirajo Predvidevanje: Sposobnost natančnega napovedovanja rezultatov predlaganih odločitev in akcij nekoga

  4. Albert Einstein • Računalniško razmišljanje vključuje uporabo zmožnosti človeških možganov in zmožnosti računalnikovih „možganov“ za predstavitev in reševanje problemov in izvajanje nalog. • Izobraževanje za računalniško razmišljanje vključuje učenje za bolj učinkovito uporabo teh dveh tipov možganov.

  5. Kaj je računalniško razmišljanje? • Je načinrazmišljanja o problemih, ki se je razvil s širitvijo računalniških metodv aktivnostih vseh vrst • Koristi pri razumevanju, zakajje računalništvo postalo tako uporabno

  6. Kaj je računalniško razmišljanje? • Vprašanje: Kaj je moč in kje omejitev človeške in računalniške inteligence? • Vprašanje: Kako težek je problem? • Vprašanje: Kako ga lahko rešimo? • Vprašanje: Kako lahko pri tem uporabimo tehnologijo? • Vprašanje: Katere računalniške strategije bi lahko uporabili?

  7. Kaj NI računalniško razmišljanje • To NI le več tehničnih podrobnosti za uporabo programov • To NI razmišljanje kot računalnik • To NI (nujno) programiranje • To NE zahteva vedno računalnika • To NI še ena stvar, ki bi jo morali dodati v predmetnik

  8. Najboljši uporabniki IKT so novi učenci Posamezniki, ki prekoračujejo meje tradicionalnega učenja, demografske ali tehnološke meje s stalno uporabo, souporabo, tvorbo, in spreminjanjem informacij na kreativne, inovativne oziroma nenameravane načine tako, da postanejo pomembni multiplikatorji v njihovem lastnem okolju.

  9. Računalniško razmišljanje Uporabiti tak pristop za reševanje problemov, načrtovanje sistemov in razumevanje človekovega obnašanja, ki temelji na konceptih, osnovnih v računalniških znanostih. Zajema računalniške: • Koncepte • Metode • Modele • Algoritme • Orodja (Jeannette M. Wing)

  10. Razmišljajmo kot računalniški znanstvenik • Poenostavljanje • Vgrajevanje • Transformacije • Simulacija Uporaba abstrakcije in dekompozicije pri reševanju kompleksne naloge

  11. Zakaj je računalniško razmišljanje pomembno?

  12. Zakaj je računalniško razmišljanje pomembno? • Globalna ekonomija znanja • Ekonomski imperativ: Ključ za uspeh sta kreativnost in inovativnost • Dvig nad vihar, ki se zbira • Vizija kibernetske infrastrukture za odkrivanje v 21. stoletju • Kibernetsko podprto odkrivanje in inovativnost

  13. Na kratko “Svet postaja zapisan v digitalni, atomarni in genetski kodi. Informacijske tehnologije, nanotehnologije in biotehnologije obetajo, da bodo nove ideje, izumi in inovacije tvorili nove, še neznane industrije. Inovacijska prednost pomeni stalne tako znanstvene kot tehnološke inovacije in tvorbo kompetitivne razlike, ki lahko koncentrira investicije v državi.”

  14. Zakaj je računalniško razmišljanje pomembno? • Premakne študente preko tehnološke pismenosti • Tvori reševalce problemov namesto programskih tehnikov • Poudarja tvorbo znanja namesto uporabe informacij • Predstavlja neskončne možnosti za kreativno reševanje problemov • Izboljša tehnike reševanja problemov, ki jih sicer poznamo

  15. Kaj se dogaja? “Računalniško...” je postalo del • ...matematike in statistike • ...kakršnekoli znanosti • biologije • fizike • nanotehnologije • kemije • ...ekonomije • ...umetnosti in rekreacije • ...inženirstva in načrtovanja

  16. Tako imamo? Računalniško.. .... fiziko .... biologijo .... kemijo .... matematiko .... računalništvo .... pravosodje .... ekonomijo .... aeronavtiko .... izobraževanje

  17. Pojmi računalniškega razmišljanja • Algoritem—vodilni pojem • Podatki—spremenljivke, podatkovne baze, vrste • Abstrakcija —Konceptualizacija, modularizacija • Povpraševanje—iskanje, pogojevanje, boolova algebra • Občutenje in odziv—robotika, • Iteracije— zanke, rekurzija • Sistemi

  18. Nekaj primerov • Analiziranje podatkov • Simulacije • Modeliranje • Rokovanje s podatki • Digital manipulatives & Virtual manipulatives(digitalna rokovala)

  19. Razvoj tekmovalnosti • Na mejah inženirstva in znanosti je napredno računalništvo postalo tretji steber raziskovalnih orodij (teorija, poizkusi) • Računalniško modeliranje in simulacija dramatično pospešita hitrost inovacij in omogočata novo znanje in vpoglede. • Pospešen je razvoj novih proizvodov • Z virtualnimi prototipi se krajša čas do prihoda na trg • Fleksibilnost in učinkovitost dobave je povečana

  20. Kako izgleda računalniško razmišljanje v akciji?

  21. (Re)defincija učnih načrtov o računalništvu z (re)defincijo računalništva Računalništvo Kontekstno usmerjeni računalnikarji Računalnikarji Kdorkoli Isabel et al, 2009

  22. Čisti računalnikarji So specialisti na posameznih področjih računalniških znanosti, kot je na primer programsko inženirstvo, računalniško inženirstvo, informatika, multimedijsko računalništvo. Pri teh je računalništvo v žarišču. (Isabel et al, 2009)

  23. Kontekstno usmerjeni računalnikarji Potrebujejo poglobljeno znanje in razumevanje določenih vidikov računalništva, vendar aplicirano na določeno domeno. Na primer bioinformatika, računalniška ekonomija, tehnično upravljanje. (Isabel et al, 2009)

  24. Človek z računalniškim razmišljanjem Predstavlja, modelira, dela abstrakcije in overuje procese (pogosto s pomočjo računalnikov) s ciljem, da bi reševal probleme, načrtoval proizvode, avtomatiziral sisteme, izboljševal razumevanje. (EDC, 2010)

  25. Razmišljanje, temelječe na računalniških principih – cevovod (pipeline) Cevovod • Oprati, posušiti in zlikati moramo 5 kupov perila. Imamo le en pralni stroj, en sušilni in en likalnik. Za pranje enega kupa perila potrebujemo 90 minnut. • Kako bi vse perilo oprali v manj kot 450 minutah? • Uporabimo princip cevovoda. Ko je prvi kup perila opran in ga začnemo sušiti, začnemo prati drug kup perila. • Kateri je najkrajši celoten čas pranja perilo z uporabo ideje cevovoda? (Wing, Henderson, Hazzan, Cortina, 2007)

  26. Analogija: računalniški cevovod

  27. Računalniško razmišljanje- ponovna uporaba kode • Tvorba programov s komponentami, kot so na primer razredi, ki bi jih lahko uporabili pri drugih programih.

  28. Računalniško razmišljanje in družba (Wing, 2007) • Medicina • Robotska kirurgija • Simulacije minimalno invazivnih operacij • Elektronski zdravstveni zapisi zahtevajo tehnologije zasebnosti • Znanstvena vizualizacija omogoča virtualno kolonoskopijo in endoskopijo

  29. Računalniško razmišljanje in družba(Wing, 2007) • Biologija • Algoritem „Shotgun“pospešuje sekvenčenje človeškega genoma • Proteinske strukture lahko modeliremo kot vozle • Poglobljeno razumevanje delovanje celic DNK z vizualizacijo zlaganja proteinov • Veda o možganih • Vid kot povratna zanka

  30. Računalniško razmišljanje in družba(Wing, 2007) • Ekonomija • E-poslovanje temelji na avtomatiziranih mehanizmih, • Kvantitativna analiza na borzah • Socialne znanosti • Socialna omrežja razlagajo pojave, kot so MySpace, YouTube • Statistično strojno učenje je uporabno za priporočila in mnenjske storitve (reputation services)

  31. Računalniško razmišljanje– Algoritmi(recepti v računalniški znanosti) Dijaki na tem nivoju raziskujejo relacije med spremenljivkami, ki se se konstantno spreminjajo (funkcije). Rišejo tabele, ki predstavljajo take odvisnosti. Iz tabel tvorijo enačbe, ki podajajo odvisnost dveh veličin in rišejo diagrame. Algoritmično razmišljanje na tem nivoju se zgodi, ko se dijaki premikajo od ene do druge predstavitve. Pri tvorbi skupine točk na diagramu dijaki mislijo na funkcije kot na pravila, ki delujejo na vhodnih vrednostih in generirajo izhodne vrednosti v skladu z določenim funkcijskim pravilom.

  32. Primeri računalniškega razmišljanja na 3 področjih Lee et al, 2010

  33. Kaj so osnove računalniškega razmišljanja v šoli in vpliv na poučevanje in učenje?

  34. Primeri matematičnega znanja in veščin • Uporaba osnovnih aritmetičnih operacij – seštevanje, odštevanje, množenje in deljenje • Uporaba relacijskih (enak, neenak, velji kot, manjši kot,…) in logičnih operatorjev v logičnih izrazih • Razumevanje relacij med podatki in meritvami glede na problem • Tvorba matematičnih formul, izrazov in zaporedij korakov reševanja danega problema • Analiziranje problema glede na manjkajoče in nepomembne podatke, glede na ocenjene in natančne vrednosti ter glede na nekonsistentne parametre • Tvorba tabel in diagramov iz funkcij in podatkov • Opis tehnik reševanja problemov (zaporedni približki, poskusi in napake….)

  35. Primeri znanstvenega znanja in veščin • Analiza(vrednotenje zaključkov, konfliktnih podatkov, inferenc in omejitev, vprašanj, virov napak, spremenljivk) • Aplikacija in uporaba znanstvenih metod pri kvantitativni in kvalitativni analizi, zbiranju podatkov, neposrednem in posrednem opazovanju, napovedih, identifikaciji problemov

  36. Project GUTS (Growing Up Thinking Scientifically) Primeri: Tvorba modelov ekosistemov

  37. Razgradnja in razumevanje modela rib in planktona Uporabljen je program StarLogo OSMOZA Ribe in plankton

  38. Projekt Programiranje izobraževalnih mikrokrmilnikov (podobno kot Lego MaindStorm) WEB

  39. Globaloria in računalniško razmišljanje

  40. Globaloria WEB

  41. Primeri reševanja problemov in kritičnega razmišljanja • Vodenje procesa na določenem področju (postavljanje ciljev, nadzor/naravnanje ciljev) • Reševanje problemov, kjer je možnih več rešitev • Ponovna uporaba strategij reševanja problema za reševanje novih problemov

  42. Primer: Krmiljenje ravnotežja invertiranega nihala WEB1 WEB2

  43. Primeri invertiranega nihala

  44. Otroci preskušajo in razmišljajo o situacijah pri nadzoru ravnotežja

  45. Preprosta pravila IF-THEN If angle < 0 [ setpower 8] If angle > 0 [ setpower -8]

  46. Ugotovitve dijakov Voziček se je pomikal prepočasi Voziček je preveč “poskakoval”

  47. Pravila IF-THEN z gradientom If angle > 10 and angle < 15 [ setpower 6] If angle > 5 and angle < 10 [ setpower 4] If angle > 0 and angle < 5 [ setpower 2] If angle > -15 and angle < -10 [ setpower -6] If angle > -10 and angle < -5 [ setpower -4] If angle > -5 and angle < 0 [ setpower -2]

  48. Uvedba zamisli s predvidevanjem

  49. Opazovanje gibanja telesa Ali se to kdaj zgodi? ? WEB1 WEB2

  50. Opazovanje gibanja telesa • Opazovanje akcij v živo • Pregledovanje video posnetkov • Pregledovanje zapisanih podatkov o senzorjih

More Related