如何教授计算思维

计算的未来

计算思维将成为未来的一个决定性特征,今天教孩子们是一件极其重要的事情。关于如何教孩子们传统的数学思维,总是有很多讨论(和关注)。徳赢彩票游戏但展望未来,这与教授计算思维的重要性相比相形见绌。对,日常生活中需要一定数量的传统数学思维,在许多职业中。但是到处都需要计算思维。在几乎所有未来的职业生涯中,做好这一点将是成功的关键。

医生,律师,教师,农民,无论什么。所有这些职业的未来都将充满计算思维。不管是传感药物,计算契约,教育分析或计算农业的成功将依赖于能够很好地进行计算思考。

我注意到了一个有趣的趋势。选择任意字段x,从考古学到动物学。要么现在有一个“计算X”,要么很快就会有了。它被广泛视为该领域的未来。

计算思维文字云

在Wolfram开放云中尝试这个博客文章中的示例计算

那么,我们如何让今天的孩子们为未来做好准备呢?我自己也参与了近40年的计算思维,现在正在为它构建技术,在很多地方应用它,研究它的基础科学并试图理解它的原理。在这一点上,我认为我对计算思维有一个清晰的认识。所以现在的问题是如何教育孩子们。徳赢彩票游戏我很高兴地说,我认为我现在有了一个很好的答案,这是基于我花了30年时间为其他目的建造的东西:沃尔夫拉姆语.长期以来,人们一直在教低级编程的技巧,但是,新的和重要的是,徳赢中国由于我们已经在Wolfram语言中构建了所有的知识和自动化,我们终于有了能够直接教授广泛计算思维的技术,即使是孩子。

我个人非常致力于教授计算思维的目标,因为我相信它对我们的未来至关重要。我正在尽我所能用我们的技术来支持这项工作。我们已经拥有沃尔夫拉姆阿尔法多年来在网上免费。但现在我们也推出我们的Wolfram开放云-这样任何人都可以开始学习计算思维Wolfram编程实验室,使用沃尔夫拉姆语.但这只是开始,正如我将在这里讨论的,我认为现在有许多令人兴奋的新事物是可能的。徳赢中国

什么是计算思维?

但首先,让我们试着定义一下我们所说的“计算思维”。就我而言,它的智力核心是以足够清晰的方式来规划事物,徳赢彩票游戏以足够系统的方式,它能告诉计算机怎么做。数学思维就是要把事情规划好,这样人们才能用数学的方徳赢彩票游戏法来处理它们,如果可能的话。计算思维是一个更大更广泛的故事,因为有更多的事情可以通过计算来处理。

但是如何“告诉计算机”任何事情呢?一个人必须有一种语言。最棒的是,今天我们可以用Wolfram语言直接与计算机交流我们所想的事情。徳赢彩票游戏Wolfram语言是基于知识的:它了解世界上的事物,比如城市,徳赢彩票游戏或种,或歌曲,或者我们拍的照片,它知道如何用它们来计算。一旦我们有了计算公式的想法,关键是语言让我们表达它,然后,由于30年的技术发展,我们可以尽可能自动地执行这个想法。

Wolfram语言是一种编程语言。所以当你写的时候,你在做编程。但这是一个徳赢中国新型程序设计.它是一种程序设计,人们尽可能直接表达计算思维,而不是一步一步地告诉计算机它应该做什么低级操作。它是一种程序设计,包括儿童在内的人类提供思想,然后由计算机和Wolfram语言来处理它们如何执行的细节。

编程和编程教育传统上是关于在低水平上告诉计算机该做什么。徳赢彩票游戏但多亏了我们用Wolfram语言构建的所有技术,一个人不必再这样做了。我们可以在更高的层次上表达事物,这样我们就可以专注于计算思维,不仅仅是编程。

对,当然,世界上有一些软件工程师需要编写诸如C++或Java或JavaScript等语言的低级程序,并且可以处理循环和声明的细节。但与需要能够进行计算思考的人数相比,这个数字是很小的。

沃尔夫拉姆语,尤其是以数学软件-已经在世界各地的技术研发中广泛应用了一年多。四分之一世纪,并用它做出了无数的重大发明和发现。这些年来,我们也在逐步实现我最初的设想综合语言在那里每一个可能的知识领域内置和自动化。令人兴奋的是现在我们已经在范围广泛-足以支持各种计算思维,例如,在学校传统教学的所有领域。

七年前我们释放了沃尔夫拉姆阿尔法-哪些孩子(以及许多其他孩子)会一直用时间回答问题。Wolfram Alpha采用纯英语输入,然后使用来自Wolfram语言的复杂计算自动生成结果页面。我认为Wolfram Alpha是儿童和其他什么是可能的用Wolfram语言进行基于知识的计算。但它只适用于快速的“驾车”问题,可以用很少的语言表达,或者是一些符号。

那么更复杂的问题徳赢彩票游戏和其他事情呢?简单的英语不适合这些。为了获得足够的精确性,能够得到明确的结果,我们最终会得到一些非常复杂和难以理解的法律问题。但好消息是,还有另一种选择徳赢中国:专门为表达复杂事物而构建的Wolfram语言,但始终是精确和明确的。

使用Wolfram Alpha不需要任何技能。但是如果你想进一步利用计算的优势,一个人必须学习更多关于如何制定和构建自己想要徳赢彩票游戏的东西的知识。或者,换言之,我们需要学会计算思维。最重要的是,Wolfram语言最终提供了一种可以做到这一点的语言,因为,在我们投入的所有工作中,它超越了单纯的编程,并尽可能直接支持计算思维。

进入Wolfram语言

那么,当孩子们第一次接触到沃尔夫拉姆语是什么感觉呢?作为我努力理解如何教授计算思维的一部分,在过去的几年里,我花了很多时间和孩子们一起使用Wolfram语言。有时候会有很多人,有时和小团体在一起,有时我会注意到一个孩子在我参加的成人活动中,最后,我会拿出我的电脑,花时间和孩子在一起,而不是和大人在一起。我和高中生一起工作,还有中学(11-14岁)的学生。

伊丽莎白·沃尔夫拉姆写代码

如果是一个孩子,或者一个小团体,我会一直坚持让孩子们打字。通常我会从每个人都知道的事情开始。让计算机计算2+2。他们输入,他们可以看到,对,计算机给他们提供了他们知道的结果:

2+2=4

然后他们会经常尝试一些其他的基本算术。Wolfram语言让他们只输入输入是非常重要的,立刻看到它的输出。没有额外的步骤。

在他们做了一些基本的算术之后,我通常建议他们尝试产生更多数字的方法:

12 ^ 123

他们经常会问是否可以,或者如果长的数字不知何故会破坏计算机。我鼓励他们尝试其他例子,他们通常会进行计算,即时生成一页又一页的数字。这些大量的计算是我们几十年来能够做的,但孩子们似乎总是对他们很兴奋。我认为关键是让他们看到,对,计算机真的可以计算非平凡的事情。(想想计算所有这些数字需要多长时间…)

在他们做了一些基本的算术之后,现在是他们尝试其他功能的时候了。最常见的功能是范围

范围〔10〕

范围很好,因为孩子们很容易看到它的作用,而且他们很快就感觉到,对,他们可以让电脑做点什么,它会做到的。范围也很好,因为很容易使用它来产生令人满意的大东西。我经常建议他们试试范围〔1000〕.他们会问是否范围〔10000〕也可以。我叫他们试试看…

范围〔10000〕

我想我对每一个和我打交道的孩子或一群孩子都做些不同的事情。但下一步很常见的是看看如何可视化列表我们已经做了:

列表图[范围[10]]

如果孩子们碰巧喜欢数学,我可以尝试下一次做一个桌子属于素数

表[Prim[n],{n,20 }

然后作图它们:

listprot[表[prime[n],{n,20 } ]

对于那些认为自己不喜欢数学或科技的孩子们,我可以做一些颜色

{红色,绿色,蓝}

也许我们会尝试掺混红色和蓝色变成紫色:

混合[ {红色,蓝}

也许我们会去接当前图像从相机:

电流测量[ ]

我们会找到所有的“边缘”其中:

边缘探测

我们也可能会在颜色上变得更加复杂:

表[色调],{n,0,1,1/20 }

也许我们会朝另一个方向走,得到一个常用词列表用英语(我也会试试另一种语言如果任何一个孩子认识一个:

词表[ ]

如果孩子们喜欢语言艺术,我们可以尝试生成一些随机词

随机词〔10〕

我们可能会看到如何使用斯特林格取每个单词的第一个字母:

StringTake[单词表],1

然后使用文字云要创建单词cloud并查看首字母的相对频率,请执行以下操作:

wordcloud[stringtake[wordlist[],1 ] ]

有些孩子可能会问“前两个字母呢?”.徳赢彩票游戏然后我们就不再尝试了(是的,其中涉及到一些计算思维向上):

wordcloud[stringtake[wordlist[],多达[ 2 ] ]

我们可以讨论一下有多少单词以“un-”等开头。徳赢彩票游戏也许我们会调查其中的一些词。我们可以继续看翻译词:

文字翻译[
事实上,我说了这么多,就这么做几个小时是很容易的。徳赢彩票游戏但让我们看看其他一些例子。Wolfram语言的一大徳赢彩票游戏特点是它知道大量真实数据.我通常会通过一系列的步骤来构建它,但这里有一个例子拼贴旗帜的欧洲国家,每面旗帜的大小由该国现有人口决定:

国家数据[“欧洲”,“flagimage”]“src=”//www.4fcm.com/data/uploads/2016/09/19.png“alt=”imagecollage[countrydata[“欧洲”,“人口”]->CountryData[“欧洲”,“flagimage”]“width=”381“height=”284“/>

既然我们碰巧谈过颜色,徳赢彩票游戏看看里面有什么好玩的色空间旗帜飘扬(显然没有多少“粉红国家”,例如:

色度图

一个大主题是,Wolfram语言让人们不仅抽象计算,但是基于现实知识的计算。沃尔夫拉姆语涵盖了许多领域,从传统的茎状区域到艺术,历史,音乐,体育运动,文学作品,地理等等。孩子们经常喜欢和地图.

我们可以从现在开始(在这里)或者从某个地标上。就像这是一张地图100英里半径圆盘埃菲尔铁塔周围:

地理[geodisk[实体][

下面是一个“10次幂”的图像序列:

表[地理[地理磁盘[实体][

那么历史呢?徳赢彩票游戏例如?Wolfram语言是如何与之结合的?事实上,它充满了历史知识.徳赢彩票游戏关于国家(策划罗马帝国的兴衰)或电影比较电影海报随时间的变化)或者,例如,.下面是过去300年来书籍中“马”和“车”的使用对比:

日期列表图[字频率数据[{

同样的方法也适用于国家名称,或发明,或者什么;总有很多历史需要讨论。

有这么多不同的方向要走。这是另一个:绘图.让我们做一个三维球面

graphics3d[球体[]

孩子们总是很开心,他们可以在3D中制作类似的东西,然后四处移动。如果他们在更复杂的一端,我们可以从100开始建立这样的三维图形随机球具有随机颜色

graphics3d[表[样式[球体[随机实体]10,3)]随机颜色[]100 ] ]

所有年龄的孩子都喜欢做互动的东西.这里有一个简单的“可调节独眼”,你可以很容易地建立到阶段:

操作[graphics[style[disk[0,0 },1,黄样式[磁盘[{ 0,0 },R.黑色] },{0,1 }

我有时做的另一件事是让Wolfram语言发出声音。这里有一个随机序列属于音符

声音[表[声音注释[随机化者[20],0.1,{n,20 } ]

有这么多的路要走。对于初露头角的医务人员,有三维解剖学-你可以挑选出骨骼的几何图形,然后用3D打印出来。等等。

解剖图3d手

但是……徳赢彩票游戏

我从来没有认真尝试过和孩子们一起工作(尽管,对,在开始我最近的计算思维研究之前,我有四个孩子。所以我不知道该期待什么。和我交谈的人似乎对我日常生活中艰难驾驶技术发展的反差有些好笑。徳赢彩票游戏他们不断提出一些他们认为可能会影响到我想做的事情。首先,他们怀疑孩子们是否真的能够用Wolfram语言输入原始代码;他们认为他们只是太困惑了,和语法纠缠在一起等等。第二个问题是,他们不认为孩子们有动机用代码做任何事情,除非它能创造出他们可以玩的游戏。

与孩子一起工作的一个好特点是如果你给他们机会,他们会很快告诉你什么和他们一起工作,什么不工作。那么实际发生了什么?好,事实证明,根据我的经验,人们提出的任何潜在问题最终都不是真正的问题。但原因很有趣,尤其是我所期望的。

徳赢彩票游戏关于输入代码,要认识到的一点是,在当今世界,大多数中学生都很习惯打字,或者至少输入文本。有时,当他们开始输入代码时,他们首先必须查看[]键的位置,甚至在+所在的位置。但是他们在打字方面没有任何基本问题。他们也非常习惯于学习事物如何运作的精确规则(英语拼写中的“I before e…”;数学运算的顺序;等等)。因此,学习一些规则,如“函数使用方括号”或“函数名以大写字母开头”并不是什么大问题。当然,在Wolfram语言中,没有什么能像英语那样存在于自然语言中的所有不规则之处。

当我看着孩子们输入代码时,我们提供的自动提示非常重要(括号是紫色的,直到匹配为止;如果他们在错误的地方,事情就会变红;每件事都建议自动完成;等等)。但归根结底是,尽管成年人有理论上的担忧,实际的孩子们似乎发现用Wolfram语言输入语法正确的代码非常容易。事实上,我很惊讶有多少孩子能“得到它”。只看了几个例子,它们立即概括起来。最重要的是,因为Wolfram语言是以非常一致的方式设计的,他们提出的概括实际上是有效的。作为一名语言设计师,看到这一点让我感到心旷神怡。当然,对孩子们来说,很明显有些东西必须这样或那样工作,他们不认为付出努力这样设计。

好啊,所以孩子们可以输入Wolfram语言代码。但是他们想吗?很多孩子喜欢在电脑上玩游戏,成年人通常认为这就是他们在电脑上创作的全部兴趣。但在我看来,这根本不是真的。对于大多数孩子来说,关于Wolfram语言最重要的一点是他们可以立即用它“做一徳赢彩票游戏些真正的事情”。他们可以键入任何他们想要的代码,立刻让电脑为他们做点什么。它们可以创建图片、声音或文本。他们能做艺术。他们能做科学。他们能探索人类语言。他们可以分析pok_mon(是的,沃尔夫拉姆语有广泛的波克蒙数据)是的,如果他们真的想,他们可以做游戏.

根据我的经验,如果你在孩子们看到Wolfram语言之前问他们在编程中可能有什么有趣的地方,他们通常会说游戏。但一旦他们真正看到了Wolfram语言的可能性,他们会停止谈论游戏,徳赢彩票游戏他们会想做一些“真实”的事情。

螺母和螺栓

Wolfram语言最近才达到我认为它为孩子们学习计算思维提供了一种即时令人信服的方式的程度(基本上需要30年的工作)。事实上,不仅仅是原始语言和它所包含的所有知识是重要的:它也是环境。

第一点是Wolfram笔记本概念我们在近30年前发明的这项技术是孩子们(和其他人)与语言交流的一种很好的方式。笔记本的想法是有一个可以自由混合代码的交互式文档,结果,绘图,文本和其他一切。一个人可以在笔记本上建立一个计算,在文档中输入代码并获取结果。结果可以是动态的,有自己的自动生成的用户界面。可以直接在笔记本上读写解释或说明。几十年来,笔记本的方方面面都经过了打磨。但是现在我们有了一个非常有效和美妙的环境,在这里工作、思考和学习计算思维。

多年来,笔记本和Wolfram语言基本上只能作为桌面软件使用。但是现在,经过大量的软件工程工作,他们也在云中可用,直接在Web浏览器中,或者在移动设备上。这意味着任何一个孩子都可以通过网络浏览器,和立即开始交互使用Wolfram语言创建或编辑笔记本,写他们想要的任何代码。

它需要一个大量的技术使这成为可能。建造它占用了我很大一部分的生命。我们的技术在过去的几年里取得了如此多的领先成就,这是非常令人满意的。现在我真的很高兴看到用它把计算思维传播给下一代有什么可能。

我做决定的时候沃尔夫拉姆阿尔法让它在网络上免费提供给全世界。每天都能看到这么多人特别是孩子们使用它,真是太好了。所以几个月前,当技术成熟时,我还决定免费使用我们的Wolfram语言Wolfram开放云-设置它,让孩子(和其他人)可以在那里学习计算思维。

Wolfram Alpha的设置是为了让任何人都能问它问题,用简单的英语。事实证明,这是一种很好的方法支持教育在很多领域。但是如果你想为未来学习真正的计算思维,那么,你必须超越用简单的英语提问。这就是Wolfram语言的由来。

那么,从Wolfram语言开始最好的方法是什么?计算思维是可能的吗?可能有很多答案,那,除此之外,取决于不同孩子所能获得的环境和资源的细节。我想我个人已经做了一件体面的工作,直接和孩子们一起工作,例如沃尔夫拉姆夏令营对于高中生来说,我看到了通过直接的个人辅导取得的非常好的成绩。

但有“自助式”解决方案也很重要,我做的一件事就是写一本书打电话Wolfram语言简介.这真是一本关于计算思维的书。徳赢彩票游戏它不假定以前有任何编程知识,或者,例如,数学的。但在这本书的过程中,它让人们达到了这样的程度:他们可以经常编写真正的程序来完成他们感兴趣的事情。

这本书是在线免费提供.它也有在云中自动分级的练习。我原本打算把这本书读到高中及以上。但事实证明,最终有相当多的中学生(11岁及以上)热情地努力学习,即使这本书也被用于研究生数学课程,银行培训;教育专业软件开发人员。

有一个基于我的书的(免费)在线课程将很快推出,我知道有相当多的课程正在开发中,使用这本书来教授现代编程和计算思维。

但是,好啊,当一个孩子走向他们的网络浏览器学习计算思维和Wolfram语言时,他们到底能去哪里?几个月前我们推出了Wolfram编程实验室作为对此的回答。有一个版本在Wolfram开放云这是免费的(只要你不想保存你的工作,甚至不需要登录)。

Wolfram编程实验室有两个基本分支。第一个是探索.每一个探索都是一个笔记本,它被设置为包含可以编辑和运行以做一些有趣的事情的代码。在你通过已经存在的代码之后,然后笔记本会建议进一步的方法,独自探索。

探索让您体验到Wolfram语言和计算思维。孩子们通常能在一个小时内读完几本书的基础知识。从某种意义上说,它们就像“沉浸式语言学习”:你从“流利的演讲者”可能会写的代码开始,然后你和它互动。

但是Wolfram编程实验室也提供了第二个分支:一个我的书的交互式版本,让人们一步一步走,从一个非常简单的开始,并逐步创建越来越复杂的代码。

你可以使用Wolfram编程实验室完全通过网络浏览器,在云端。但是也有一个桌面版本,可以在任何标准的电脑上运行,让你得到真正快速的本地互动,如果你愿意的话,也可以让你做更大的计算。如果你有覆盆子皮计算机,的桌面版本Wolfram编程实验室与操作系统捆绑在一起,包括从连接到树莓PI的传感器获取数据的特殊功能。

我想确保Wolfram编程实验室适合任何孩子,任何地方,不管他们是否被嵌入到一个可以支持他们所做的教育环境中。据我们所知,这看起来工作得很好,不过当孩子们有了可以和他们一起工作的真正的人时,这确实有帮助。我们计划建立非正式网络结构来支持这一点,除了使用现有的,非常活跃沃尔夫拉姆社区.但我们也在安排事情,所以Wolfram编程实验室可以很容易地融入现有的,有组织的,教育环境,尤其是通过使用Wolfram语言创建一些世界上最好的教育分析来分析学生的进步。

值得一提的是,我们整个Wolfram云基础设施的一大优点是,它允许任何人(无论是学生还是教师)直接在网徳赢彩票游戏络上发布内容供世界使用。而在Wolfram编程实验室,例如,作为探索的一部分,最终在网络上部署应用程序是一种惯例。

我们仍处于了解实际部署的所有细微差别的早期阶段Wolfram编程实验室在每一个可能的学习环境中,我们都在许多方面稳步前进。不久前,我在韩国的一所学校和一些孩子聊天,然后问他们是否认为他们能够学习沃尔夫拉姆语。其中一个孩子回答说,她认为这看起来很简单,除了必须用函数的名字来读所有的英语。

好,这让我思考。结果我们介绍了多语言代码标题,它用一系列不同的语言来注释代码。您仍然可以使用标准函数名键入wolfram语言代码,但是你可以用你的母语得到一个即时的解释。(顺便说一下,我的书还有多种语言版本。)

计算思维在哪里适合?

好啊,所以我讲了一些关于计算思维教学的机制。徳赢彩票游戏但是,计算思维在标准的教育课程中是如何适应的呢?答案,我想,很简单:到处都是!

有人可能会认为计算思维在某种程度上只与STEM教育有关。但这不是真的。计算思维是相关的整个课程.社会研究。语言艺术。音乐。艺术。即使是运动。人们试图使数学与所有这些领域相关。但是你不能用传统的基于手工计算的数学来实现这一点。但是有了计算和计算思维,情况就完全不同了。在这些领域中的每一个领域,都有非常强大的,并且常常非常清晰的东西可以通过计算和计算思维来完成。最棒的是孩子们都能接触到它。Wolfram语言处理了所有的内部技术,因此我们可以真正关注纯计算思维和理解,没有机械师挡道。

实现这一目标的一个方法是重新定义人们所想象的“数学”教育,这是在基于计算机的数学主动权。但另一种方法是考虑将计算思维直接插入到课程的其他领域。徳赢彩票游戏我注意到,在实践中,特别是在小学阶段,对计算思维教学充满热情的教师可能有或没有明显的技术背景。徳赢彩票游戏就像现在这一代的孩子一样:你不必成为一名技术人员,就可以从事基于知识的编程和计算思维。

过去,使用低级别的计算机语言,如C++和Java,你真的必须要有决心,以工程为导向的人与他们一起教学。但这和沃尔夫拉姆的语言完全不同。对,如果你想学好这门语言,有很多东西要学。但一个是学习一般的计算思维,徳赢彩票游戏不是计算机系统的工程细节。

那么,计算思维应该如何融入学校的课程中呢?我经常听到的一点是,老师们已经很难把他们应该教的每一门课都安排在现有的时间里。那么,如何添加其他内容呢?好,这是我刚刚开始理解的一件令人惊讶的事情:增加计算思维实际上使教授很多东西变得更容易,所以即使花在计算上的时间,总的时间会下降,即使还有更多的东西要学。

怎么会这样?主要的一点是,计算思维提供了一个框架,使事情更透明,更容易理解。当你用计算公式表达某件事时,每个人都可以试试看它是如何工作的。从老师的一些评论中,没有什么可以让学生从中推断出来的。

这里有一个多年前的故事,当沃尔夫拉姆语的形式数学软件-是第一个被用来教微积分的。微积分学生很难理解函数的概念。但教授们告诉我,他们开始注意到,当他们通过数学学习微积分时,不知怎的,没有一个学生最终对函数感到困惑。徳赢彩票游戏其原因是,他们通过计算思维,通过用Wolfram语言明确和计算地看到函数,了解了函徳赢彩票游戏数,而不是像在标准微积分教学中那样更间接、更徳赢彩票游戏抽象地听到它们。

尤其是在过去的几十年里,几乎每一门学科的教科书都有很大的趋势,在解释事情时都要遵循“站在仪式上”的原则,因此,最好的解释往往必须在半非法的大纲出版物中找到。vwin真人视讯但不知何故,像这样的事情数学世界维基百科,一种更直接的信息表达方式已经变得司空见惯,现在的学生已经习以为常了。我把计算思维在各个领域的应用看作是这种趋势的一种戏剧性的延续:采取只能被谈论的事情,把它们变成可以通过计算直接而明确地显示出来的东西。

你谈论一部莎士比亚徳赢彩票游戏的戏剧,试着从中获得一种大致的流畅感。好,通过计算思维,您可以想象创建一个游戏社交网络(谁“知道”谁通过在同一个场景,等等)。很快你就有了一个很好的总结,这是一个开始谈论戏剧及其主题细微差别的地方。徳赢彩票游戏

想象一下你说的是不同的语言家族。徳赢彩票游戏好,你可以用一些词词语翻译把它们翻译成数百种语言。然后你可以做一个树状图为了展示这些单词的形式如何在不同的语言中聚集,您可以发现印欧语系。

你可能是谈艺术风格徳赢彩票游戏-并将大量的名画图像融入到沃尔夫拉姆语言中。然后你可以开始比较不同绘画中颜色的使用,也许可以绘制出一个随时间变化的情节,看看是否能分辨出不同的风格是什么时候出现的。

你可以谈论不同国家的经济,你可以立即创建自徳赢彩票游戏己的信息图表,与学生合作,了解如何最好地展示重要的东西。你可能在谈论历史,徳赢彩票游戏你可以使用历史地图数据用沃尔夫拉姆语来比较亚历山大大帝和朱利叶斯恺撒的征服。或者你可以问问我们的总统,徳赢彩票游戏制定一个时间表来显示他们的管理,并使用经济或文化指标进行比较。

假设你在教英语语法。好,这当然有助于Wolfram语言自动图表句.但是你也可以让学生尝试自己的规则来生成句子,这样他们就可以看到是什么生成了他们认为语法正确的东西,但没有。拼写怎么徳赢彩票游戏样?计算思维能帮上忙吗?我不确定。把英语中所有的常用词都记下来是很容易的,开始尝试不同的规则。发现异常是很有趣的(u是否总是遵循“q”:这在Wolfram语言中是微不足道的)。

这是一个有趣的练习,为不同的科目选择标准的课程,并问“这能通过应用计算思维得到帮助吗?”.有时,人们首先想到的可能是一个花招。但我发现,如果有人真的问课程的重点是什么,最终会有一种计算思维可以帮助的方式,就在地基上。

随着时间的推移,将会有一个越来越大的清单,上面有很多这样的例子。过去,使用Math(非基于计算机的版本),这是相当令人失望的:只是没有那么多的例子起作用。对,像指数增长这样的东西出现在很多地方,但当人们意识到微积分书籍中的例子在许多情况下与18世纪的情况相同时,看起来不太好。而对于标准编程来说,情况并没有那么好:只有这么多的地方可以显示斐波那契序列。但是,使用Wolfram语言进行基于知识的编程,情况完全不同。因为语言直接连接到数据和计算,这些数据和计算基本上是跨每个领域的。

好啊,所以如果要教计算思维,应该如何组织?例如,一个应该有计算思维课吗?在大学一级,我认为计算思维101是个好主意。事实上,它很可能是许多学生学习的最重要的课程。在高中阶段,我觉得应该怎么做不太明显,虽然我肯定不是专家,我倾向于认为计算思维最好插入到不同类中的许多不同模块中。

一个显而易见的问题是:让学生参与计算思维的初创成本是多少?我觉得我们现在拥有的技术,非常低。沃尔夫拉姆阿尔法,它是零。通过对沃尔夫拉姆语的探索,它非常接近于零。使用Wolfram语言的自由格式代码,有一小部分要知道,也许最好是一次教一次,有点像一个微型版本的什么将是“服务数学课程”在大学一级。

值得一提的是,计算思维在整个课程中的适用范围是相当独特的。每个人都希望在一个班上学到的东西能应用到其他班上,但这并不是经常发生的。我已经提到了传统数学的困难。写作的情况好一点,在那里,人们至少希望学生用他们所学的东西来写其他科目的论文。但大多数领域都是在知识库中教授的,一个没有学问,甚至被别人引用。通过计算思维,虽然,有更多的交叉连接。莎士比亚戏剧的社交网络与国际贸易网络涉及相同的计算思想,或者是不同语言单词之间的关系图。经济效益的可视化技术与体育成绩的可视化技术相同。等等。

孩子们能做什么?

每天,许多顶尖的科学家和技术专家都使用Wolfram语言来做许多复杂的事情。但是,当然,最近的一件大事是,沃尔夫拉姆语已经达到了可以被孩子们轻易使用的程度。我不是在说一些水化的玩具版本。徳赢彩票游戏我说的是和那些最有天赋的徳赢彩票游戏专业人士使用的Wolfram语言完全一样的语言。(是的,就像英语中有孩子们通常不会使用的模糊单词一样,所以在Wolfram语言中有一些孩子们通常不会使用的模糊函数。)

是什么让这成为可能?它基本上是我们在过去三十年中嵌入到Wolfram语言中的自动化的层次和层次。目标是尽可能地自动化,以便使用Wolfram语言的人类,不管他们是老练的专业人士还是中学生,只需提供概念和计算思维,然后语言接管并自动完成实际完成工作的细节。

过去,孩子和专业人士总是需要单独的系统来使用。但多亏了这些自动化,他们已经融合了。以前发生过,在其他领域。例如,在视频编辑中。曾经有简单的业余系统和复杂的专业系统,但现在每个人,从孩子到世界上最昂贵电影的制作者,使用相同的系统。

在计算思维和编程中实现这一点可能更困难,但这正是过去30年对Wolfram语言所做的工作,我想,现在终于实现了。

在许多标准课程中,学校里的孩子只能做专业人士做的事情。但说到计算思维,他们现在有了同样的工具,现在做同样专业级别的事情是现实的。

孩子们在学校所做的大部分事情,从某种意义上说,几乎看不见杠杆作用。孩子们花了大量的精力在数学、化学或其他方面得出一个答案。如果孩子们写论文,他们必须把每个字都写出来。但是有了计算思维和Wolfram语言,这是另一回事。一旦一个孩子懂得了如何用计算方法来表达某些东西,以及如何将其写入Wolfram语言,然后,语言接管建立一个潜在的大而复杂的结果。

一个学生可能对历史帝国的成长和衰退有一些了解,徳赢彩票游戏并可以从历史国家的地理区域的时间序列来研究如何形成这一概念。一旦他们用Wolfram语言写下这个想法,语言接管,很快,这个学生就有了精心制作的表格和信息图表,从中他们可以得出各种各样的结论。

但是孩子们从用Wolfram语言写东西中学到了什么?好,首先,他们学习计算思维。计算思维是一种新的思维方式。徳赢中国但它的性格和孩子们做的其他事情有一定的相似之处。喜欢数学,例如,它迫使思维有一定的精确性和清晰性。但就像写作一样,它从根本上讲是关于交流思想。徳赢彩票游戏也喜欢写作,这是一个基本的创造性活动。Wolfram语言中的良好代码,喜欢好的写作,清晰优雅,易于阅读和理解。但与普通写作不同,人类不是唯一的目标受众:它也适用于计算机,告诉他们自动做什么。

当学生在数学、化学或其他科目上有问题时,他们唯一能知道自己是否有正确答案的方法就是让老师告诉他们,或者让他们“在书的后面查一下”。但这是一个完全不同的故事与Wolfram语言代码。因为孩子们自己能判断他们是否在正确的轨道上。该代码被设计成蜂窝状的数组。好,是吗?

创建代码的整个过程与孩子们通常做的任何事情都有些不同。我们正在制定规则,然后进行调试。调试是一项非常有趣的智力练习。在Wolfram语言中,它的机制比以前容易得多,因为Wolfram语言是象征性的,所以任何代码片段都可以自己运行,分别研究。

但调试最终是为了理解,徳赢彩票游戏解决问题。它是生活中许多事情中所产生的一种非常纯粹的形式。但是,特别是在Wolfram语言中,它真正的优徳赢彩票游戏点是即时反馈。你改变了一些东西;有帮助吗?还是你必须潜入水中去想别的办法?

调试的一部分就是获取一段代码来生成一些东西。徳赢彩票游戏但另一部分是理解它是否产生了正确的东西。这真的是莎士比亚戏剧的一个明智的社交网络吗?为什么有很多角色似乎与其他人没有联系?让我们了解我们如何定义“连接性”。这真的有道理吗?有更好的定义吗?

这就是计算思维所涉及的问题。徳赢彩票游戏与其说是编程,还不如说是应该编程的徳赢彩票游戏东西;这是一个整徳赢彩票游戏体的问题,就是如何将事物规划成计算形式。现在有了今天的Wolfram语言,我们就有了一个环境来接受已经制定的方案,把它变成真实的东西。

被孩子们牵着

当我向孩子们展示计算思维和Wolfram语言时,我通常会设法弄清楚孩子们对什么感兴趣。他们喜欢艺术吗?还是科学?还是历史?还是视频游戏?或者什么?这样做对我来说总是很有趣的——我会想出一个与他们兴趣相关的例子。我们会运行它。它会产生一些结果,可能是一些图像或可视化。然后孩子们会看着它,并根据他们已经知道的徳赢彩票游戏来考虑。然后,几乎总是,他们会问问题的。“这是如何延伸到这一点的?”换个办法怎么样?”这就是事情变得非常好的地方。徳赢彩票游戏因为当孩子们问自己的问题时,你可以看出他们正在认真地订婚;他们真的在想发生了什么。徳赢彩票游戏

大多数在学校教的科目都有一定的限制。可以问问题,但它们更像是典型的“技术支持”:帮助我理解现有的特性。他们不像“让我们谈谈新事物”。徳赢中国徳赢彩票游戏有几次我和孩子们一起参加了关于科学的“问我什么”会议。徳赢彩票游戏这是一次有趣的经历。会有一个问题,在哪里,对,这很容易从大学物理中得到解答。另外一个可能需要研究生水平知识的问题。然后会有一个听起来很明显的问题,我知道这个问题根本没有得到回答,即使是最新的前沿研究。或者可能是某个地方,对,我知道答案,但仅仅是因为上个月我碰巧和最近发现的世界专家交谈。在我尝试这些“问我什么”的课程之前,我并不真正理解当孩子问“自由范围”的问题时会有多困难。但现在我明白了为什么除非有一个拥有广泛研究水平知识的教师,否则除了让传统的学校科目受到更严格的约束之外别无选择。

但是有一些新的东西是可以使用Wolfram语徳赢中国言作为工具的。因为有了Wolfram语言,老师不必知道问题的全部答案:他们只需要能够用计算的方式来表达问题,所以Wolfram语言可以计算出答案。对,老师需要一定的技巧才能用Wolfram语言写作。但对于学生和老师来说,一起得到问题的答案是非常有趣和有教育意义的。

我经常做我所说的“活体实验”。我选了一些观众建议的话题,或者我在开始之前想到的,然后我用Wolfram语言来探讨这个话题,看看我能发现什么。徳赢彩票游戏这些年来变得容易多了,随着Wolfram语言的能力和自动化水平的提高。我通常打开我们的沃尔夫拉姆暑期学校通过做某事现场试验.我会在一个小时左右的时间里声称,我们将建立一个笔记本,在那里我们发现了一些新的和有趣的东西,它可能是学术论文或类似的种子。徳赢中国对我来说,这很伤脑筋。但在几乎所有情况下,它的效果都非常好。我认为这是一个有教育意义和有权力的东西看。因为大多数人都没有意识到在一个小时内从零到一个可发表的发现甚至是微乎其微的可能。但这正是现代Wolfram语言所能做到的。虽然这显然有助于我个人在计算思维和发现事物方面有一辈子的经验,对于任何一个拥有良好的计算思维知识和Wolfram语言的人来说,做一个非常令人信服的现场实验都是非常容易的。

我小时候从不喜欢课本上的练习。我一直认为,做很多人已经做过的同样的事情并不令人兴奋。所以我总是试着思考我能探索的不同问题,在那里我可以看到以前没人见过的东西。好,在现代,用沃尔夫拉姆语,做以前从未做过的事情变得非常容易。不是每个孩子都有我一样的动机结构。但是对于许多人来说,能够制造出真正属于他们自己的东西,而不仅仅是对以前制造的东西的重新运行,这是一种额外的满足。在实践层面上,很好,通过Wolfram云,很容易共享所做的,例如创建自己的活动网站或应用程序,你可以向全班展示,朋友,或者世界。

那么,孩子们能在哪里找到新的发现呢?到处都是!即使在技术上,数学等发达地区,有无数的实验数学要做,有发现的地方。在科学方面,还有一个小小的障碍,因为人们通常要处理实际的数据。当然,在Wolfram语言中有很多数据。获得更多数据比以往任何时候都容易。也许你只需要一个摄像头或麦克风,或者,更细致地说,一个传感器通过覆盆子皮阿尔杜诺,或者什么。

那么人文学科呢?徳赢彩票游戏好,这里又需要数据。但是还有很多是建立在Wolfram语言中的(著名艺术品的图像,名著文本,历史国家信息,等等)。在当今世界,变得非常容易在网上查找更多数据-并将其导入到Wolfram语言中。有时会涉及到一些数据管理(这本身很有趣,也很有教育意义)。但在现代,它是多么的容易被发现,例如,甚至几百年前在网络上隐藏的文档。(并且,对,这是真正帮助我的事情之一学习历史的爱好

计算思维是一个真正适合于基于项目的学习的领域。每年为我们的暑期计划,我为孩子们能接触到的项目提出了数百个想法。在一点帮助下,孩子们自己想出了更多。对于我们的暑期课程,我们让孩子们自己做项目,但孩子们也很容易在这些项目上合作。我们通常有一个明确的项目终点:创建一个演示,或者是一个网络应用程序,写下描述,或许可以发布在沃尔夫拉姆社区.(尤其是我们的沃尔夫拉姆示范项目,审查和出版的实际过程往往也是教育性的。)

当然,即使一个特定的项目已经“完成之前”,如果再做一次,通常会有所不同。在最简单的层面上,写代码是一个创造性的过程,不同的人会写不同的代码。如果有可视化或用户界面作为项目的一部分,每个人都可以创造性地发明新的方法来做到这些。徳赢中国

但是,好啊,所有这些创意都很好。但在实践中,许多教育必须以生产线模式进行,在某种意义上,大量学生总是做同样的事情。即使有了这个限制,计算思维很好,徳赢彩票游戏用Wolfram语言编码。数学的一个方便的特点是当人们做练习时,他们得到了明确的答案,很容易检查(嗯,至少在代数表达式的等价性问题上,这基本上需要我们的整个数学技术堆栈才能正确。当人们写论文时,基本上没有选择,只有让实际的人类阅读它们(是的,我们可以通过自然语言处理和机器学习来确定一些事情,但散文的真正意义在于与人类交流,最后,要知道这是否有效,你真的需要人在循环中)。

好,当一个人写一段代码时,这是一种创造性的行为,就像写文章一样。但现在,人们正在制作一种设置为与计算机通信的东西。因此,让计算机阅读并评估它是完全有意义的。这仍然不是一件小事,不过。因为,例如,有人想检查学生是否有效,只是把最后的答案放在他们写的代码中,代码确实表达了,最好是清楚的,计算的想法。科技含量很高,但是通过使用沃尔夫拉姆语言的象征性特征,加上一些自动定理证明和机器学习,在实践中似乎可以很好地解决这个问题。例如,我们可以把自动分级版本我的练习基本介绍网上预订。

在一个层次上,你可以通过观察学生写的最终代码来评估正在发生的事情。即使可能有无数不同的程序,我们可以评估哪些是正确的,哪一个满足特定的效率或优雅标准。但还有很多事情要做。因为不像数学这样的领域,学生们倾向于在草稿纸上思考,在编写程序的过程中,每一步都是在计算机上完成的,每次击键都能被捕获。我自己也一直热衷于个人分析,偶尔,我至少对编写和调试程序的过程做了一些分析。但这在教育上有很大的机会,首先,制作精细的教育分析(Wolfram语言和Wolfram Cloud是完美的匹配)。然后为每个学生的实际行为和学习过程创造深层次的适应方式。

最终,我们大概想要的是每个学生的精确计算模型。并与当前机器学习技术我们用Wolfram语言,我认为我们已经开始有了构建它所需要的东西。考虑到这个模型,我们接下来可能要做的是对如果学生被告知这或那会发生什么进行大量模拟,试图确定最佳解释方法,或最佳的运动给予,在任何给定的时间。

在帮助基础数学等领域,这种个性化使用简单的启发式方法是相当容易的。在帮助编码和计算思维方面,这个问题要复杂得多。但这是一个地方,有了良好的计算思维,以及系统内部复杂的计算,我认为做点好事是可能的。

我可能会提到,总是有一个问题,那就是人们应该评估什么,以确定某人是否真正理解了某件特定的事情。每个学生都有很好的计算模型,对此,我们可以有一个非常复杂的答案。但在某个地方,人们仍然需要发明出练习或测试的类型(好吧,假设一个项目不仅仅是一个可以说是更好的计划,只评估整个项目)。

一种基本的练习基本介绍满是“写一段代码做X”的形式。但也有其他的。一个是“简化这段代码”,或“查找此功能将失败的输入”。当然,有这样的练习:“这段代码将做什么?”.但在某种意义上,像这样的练习似乎很愚蠢:毕竟,你只需运行代码就可以找到答案。

现在,我不得不说,我认为人们做一些“像电脑一样”的事情是有用的。它有助于理解什么是计算,以及计算过程的工作原理。但这不是一件可以做的事。真正的焦点,我想,应该教育人们他们自己真正需要做的事情。徳赢彩票游戏世界上有技术和自动化,随着时间的推移会有更多的变化。教人们做电脑工作毫无意义;你应该教他们做他们能做的,将计算机作为工具和合作伙伴,以最好的方式。

(我听过一些关于教孩子们如何不用计算器来做算徳赢彩票游戏术的争论,就像“如果你在一个没有计算器的荒岛上怎么办?”.我现在可以听到有人在教孩子们如何用手计算程序的问题上也提出了同样的论点。徳赢彩票游戏但是,呃,如果你在没有电脑的荒岛上,你为什么要写代码?[当然,什么时候?代码识字变得更加普遍,可能是另一个故事,因为荒岛上的人类可能正在写代码来读自己…])

好啊,那么,重要的教学内容是什么?计算思维实际上就是思考。徳赢彩票游戏它是关于以徳赢彩票游戏结构化的方式制定想法,那,很方便,在现代世界,可以通过计算机进行通信,它可以做有趣的事情。

有事实和想法要知道。其中一些是关于抽象的计算过程。徳赢彩票游戏但其中一些是关于世界上的事物是如何被系统化徳赢彩票游戏的。颜色是如何表示的?地球上的点是如何指定的?一个人如何代表不同人类语言的象形文字?等等。几年前我们做了一张海报数据系统表示的历史.只有海报的内容才是一门有趣的课程。

但是,好啊,所以如果你知道如何表现事物,徳赢彩票游戏关于计算徳赢彩票游戏过程,一个人应该学些什么来弄清楚?基本目标是达到这样一个程度,即一个人能够接受他想知道或做的事情,并能将其转换成计算形式。

通常是关于“发明一种算法”徳赢彩票游戏,或者“发明启发式的”。比较罗马帝国的发展和蒙古人的传播有什么好方法?什么是正确的计算方法?显示正确的东西?怎样才能判断月球两极附近是否真的有更多的陨石坑?不管怎样,从图像中识别火山口的好方法是什么?

这是类似于这样的事情,它们是在基本上每个“计算X”领域取得进展的核心。而在这些领域中最成功的是那些学会了擅长这些事情的人。在我们公司周围,其中许多“发明了一种算法;发明一种启发式的“每天都能解决各种问题,这是构建Wolfram语言的很大一部分,沃尔夫拉姆阿尔法,这些年来。

对,一旦发明了算法或启发式算法,由计算机来执行。但发明它通常首先是要以一种清晰和结构化的方式来理解所需要的东西,使之能够计算出来。徳赢彩票游戏努力,人们可以发明尽可能抽象的无实体练习。但更常见和有用的是,有一些与外界有关的问题。

即使是一个像“给定一堆x,y对,决定是否应该把它们画成单独的点的好算法是什么?或者用一条线连接起来?”这真是一个取决于思考世界的方式的问题。徳赢彩票游戏从教育的角度来看,计算思维问题的真正好处在于,它们几乎不徳赢彩票游戏可避免地涉及到来自其他知识领域的输入。他们强迫一种广泛的,一般性思维,以及一些常识的应用,这对于人们需要做的事情是非常有价值的。

什么是计算?和编程,反正?

“编码”教学在过去几年里一直是人们谈论的话题。徳赢彩票游戏当然,“编码”与计算思维不同。这有点像笔迹或打字与论文写作的关系。你(通常)需要手写或打字才能真正写出一篇文章,但这不是活动的智力核心。但是,好啊,那么应该如何教“编码”?

好,在Wolfram语言中,我们的想法是,一个人应该能够把想法当作人类用计算思维来表述它们,并尽可能直接地将它们转换成语言中的代码。在一些小的情况下(它们会逐渐变大一些),用英语就可以指定一个人想要什么。但通常情况下,一个人的写作是直接用Wolfram语言。这意味着在某种程度上,你在编码,也称为编程。

这是一种更高级的编程形式,虽然,比大多数程序员习惯的要多。正因为如此,现在更广泛的人可以接触到它,为什么大规模地将其注入教育中是有意义的。

那么,它与“传统”编程教育有什么关系呢?有两种类型的程序设计教育已经被尝试过了:一种可能被称为“高中版”和“小学版”。如今,高中版本主要是关于C++和Java的。徳赢彩票游戏小学版主要是关于商标类刮痕的衍生。徳赢彩票游戏我很震惊,虽然,即使是在美国的高级学校接受过技术教育的孩子,令人惊讶的是,在学校里很少有人学习过大量的编程。

但是当他们真正了解“编程”的时候,徳赢彩票游戏比如在高中,他们实际上学到了什么?通常有很多句法细节,但最重要的概念往往是有条件的,循环和变量。作为一个一生大部分时间都在思考计算的人,徳赢彩票游戏这真令人失望。对,这些概念当然是低级计算机语言的一部分。但它们并不是我们现在广泛理解的计算和计算思维的中心,一般来说,它们是最好的旁白。

什么是重要的?在实践中,可能最重要的一个概念就是一切(文本,图像,网络,用户界面,任何)都可以用计算形式表示。像函数和列表这样的想法也很重要。如果一个人有智慧,通用计算(使软件成为可能)的概念也很重要。

但问题是现在所教的不仅仅是一般的计算思维,它甚至不是一般的编程。条件句,循环和变量是20世纪60年代出现的第一种实用计算机语言的核心。今天的计算机语言,如C++和Java,有很多更好的方法来管理大量的代码。但是它们的底层计算结构与20世纪60年代的语言非常相似。事实上,通常编写少量代码的孩子最终只会像20世纪60年代那样处理计算(尽管可能有一种针对大型代码库的机制,使其更加复杂)。

沃尔夫拉姆语实际上是一种现代语言。在20世纪60年代,它根本就不实用:计算机只是不够大和不够快,而且,没有什么能像云那样维持一个庞大的知识库。(碰巧,甚至在20世纪60年代早期,也有Lisp和Apl这样的语言具有更高层次的思想,使人联想到Wolfram语言,但这些想法在实践中真正应用需要几十年的时间。)

那么循环、条件和变量呢?好,它们都以沃尔夫拉姆语存在。他们只是不是前沿和中心概念。在我的基本介绍书,例如,这是第38章,在我讨论给变量赋值之前,徳赢彩票游戏这发生在我讨论过将复杂的基于知识的应用程序部署到Web之后。

举个例子,假设有人想做一张前10个正方形的桌子。在Wolfram语言中,我们可以非常简单地做到这一点,用:

表[n ^ 2,{n,10 }

但是如果你在C语言中工作,大概是:

国际标准;(n=1);n<10;N+)PrTNF

一个非程序员可能会问:“这些东西到底是什么东西?”好,不是直接说我们想要什么,它所做的就是在低水平上告诉计算机它应该做什么。我们告诉它分配内存来存储n的整数值。我们说从n=1开始,然后继续递增n,直到达到10。然后我们对电脑说,每种情况下,它都应该打印出正方形。有很多细节。(公平地说,在更现代的语言如python或javascript中,有些东西会消失,但在本例中,我们仍然要处理显式循环及其变量。)

现在,关键是循环、条件和变量不是计算的真正点;它们只是一种低级语言中特定实现的细节。我听说有人说,当有明确的循环、条件和变量时,孩子们更容易理解发生了什么。从我的观察来看,这根本不是真的。也许是多年来发生了变化,因为人们在日常生活中更容易接触到计算和计算的思想。但到目前为止,谈论循环、条件和徳赢彩票游戏变量的细节似乎让孩子们更难理解计算的概念。

在某个时刻了解循环、条件和变量是否有用?徳赢彩票游戏一定地。它们是整个计算和计算思维过程的一部分。它们不是最重要的部分,或者第一个要学习的部分。哦,顺便说一下,如果你要开始谈论用图像或网络或其他东西进行计算,徳赢彩票游戏像循环这样的概念实际上根本不是人们想要的。

Wolfram语言的一个重要特征是,在其努力涵盖一般计算思维的过程中,它集成了大量不同的计算范式。有函数式编程。程序设计。以及基于列表的编程。以及符号编程。以及机器学习和基于实例的编程。等等。所以当人们学习Wolfram语言时,他们马上就会接触到广泛的计算思想,方便地将所有产品包装在一起。

但是当学习WordFrm语言编程的人想在C++或Java中做低级编程时会发生什么?我看过几次了,很迷人。他们似乎一点也不难掌握如何用这些低级语言进行良好的编程,但他们对自己必须做的所有奇怪的事情都继续大声呼喊,徳赢彩票游戏所有不起作用的事情。“哦,天哪,实际上我必须自己分配内存”。哇!整数的大小是有限制的”。等等。

从Wolfram语言到低级语言的转换似乎很容易。另一方面,有时会更具挑战性。我必须说,我经常发现教那些对编程一无所知的孩子计算思维更容易:他们很快就学会了概念,徳赢彩票游戏他们不必忘记,一切都必须变成循环和条件等等。

当我开始考虑教孩子们计算思维和Wolfram语言时,我以为大部分都是高中生。但特别是当我介绍书出来了,我很惊讶地发现,各种各样的11岁和12岁的孩子都经历了这一切。我现在的结论是Wolfram编程实验室等等,适合11岁或12岁以下的孩子。徳赢彩票游戏

年轻的孩子徳赢彩票游戏呢?好,在当今世界,他们都在使用电脑或智能手机,并且暴露在各种计算活动中。也许他们正在制作和编辑视频。也许他们在为一个游戏构建资产。所有这些活动都是计算思维的良好前兆。

回到20世纪60年代,一个大胆的实验是以标志的形式开始的。有人告诉我,最初的想法是建造50个“微型世界”,让孩子们可以用电脑进行实验。第一个是一只“乌龟”,它在屏幕上来回移动,半个世纪以来,它进化成了划痕(它有一只橙色的猫,而不是一只乌龟)。不幸的是,然而,其他49个微型世界从未建成。尽管乌龟(或猫)非常可爱(在20世纪60年代是一个令人印象深刻的想法)。从今天对计算的理解和经验来看,这似乎是令人失望的狭隘。

仍然,很多孩子在小学时都会暴露在诸如划痕之类的环境中,即使有时一年中只有一个小时的“代码”。在过去的几年里,有一个很明显的价值就是让年幼的孩子知道他们可以让电脑做他们想做的事情。但是孩子们使用计算和计算思想的其他方式的扩散使得这一点变得不那么重要。是的,在现代,给小学生讲授循环和条件有点奇怪。

我强烈地怀疑,有一些更好的方法可以在年轻时利用我们现在拥有的所有技术和自动化来教授计算思维的思想。像scratch这样的系统的一个特点是,它们的程序是用类似砖块的块进行可视化组装的,而不是必须打字。在实践中,程序的结构通常是线性的。但街区有两件事。第一,它们避免了任何显式语法的需要(相反,它只是“块是否适合?”).第二,通过在屏幕侧面放置一堆可能的块,他们立即记录可能发生的情况。

也许更重要的是:整个设置强制一个人只有一小部分可能的块集合,实际上是一个微观世界。用完整的Wolfram语言,有5000多个内置功能,把他们都变成一个街区是势不可挡和无益的。但关键是要从所有这些可能的函数中选择几个(50?)。微观世界,每个只涉及一小部分函数,但是每一个选择都是为了丰富有趣的事情可以用它们来完成。

利用我们目前的技术,这些微观世界很容易涉及图像计算,或者自然语言理解,或者机器学习,最重要的是,可以立即与现实世界联系起来。我强烈怀疑,通过将这些遥远的20世纪60年代的事情包括在内,我们将能够更直接、更成功地让孩子们接触到有关计算思维的想法,这些想法在他们以后来学习更多东西时,他们将能够接受。徳赢彩票游戏

这一切将如何发生?

教育孩子和世界计算机思维的过程才刚刚开始。徳赢彩票游戏我很兴奋有了Wolfram语言和它周围的系统,我们终于找到了我认为可以解决核心技术问题的工具。但是有很多结构,组织和其他遗留问题。

我在尽我的职责,例如,通过写我的Wolfram语言简介,释放Wolfram编程实验室,创造自由Wolfram开放云.但这只是第一步。需要有很多针对不同人群的书籍和课程。需要定义在线和离线社区和活动。必须有方法向学生传达现在可能的信息。而且需要有方法教老师如何帮助。

我们有很多基本的工作要做。基于基本介绍.一个Wolfram挑战网站的编码和计算思维挑战。更结构化的指导计划对于做项目的学生。我们的特许版本沃尔夫拉姆夏令营.还有更多。其中一些是沃尔夫勒姆研究公司;有些来自钨基金会.我们正在考虑一项更广泛的非营利倡议,以支持提供计算思维教育。我们甚至考虑过创造一个以计算思维为中心的整体学徳赢彩票游戏校,至少展示一个模型来说明它是如何做到的。

但除了我们所做的一切,我最兴奋的是其他人,徳赢彩票游戏以及其他组织,开始向前看,也是。学校里有很多项目,课后课程,暑期节目。各国开始了大规模的项目。

我们自己的公司和基金会都很小。为了能够教育全世界关于计算思维的知识,徳赢彩票游戏许多其他人和组织需要参与进来。由于三十年的工作,我们已经到了拥有技术的地步。但现在我们必须以正确的方式把它送到全世界的孩子们手中。

我认为计算思维可以成功地教给很多人,不管他们的经济资源如何。因为它太新了,徳赢中国教育机构更为复杂的国家或地区,或者更强大的技术实力,在做这件事上,没有什么比别人更大的优势。

最终,世界上大部分人口将能够进行计算思维,并能够与计算机通信就像他们现在可以读写一样使用代码。但今天我们才刚刚开始。我很高兴能够为这项工作贡献更多的技术。我期待着在未来一年左右的时间里看到我所希望的这方面的快速进展,在未来的岁月里。

在Wolfram开放云中尝试这个博客文章中的示例计算»

十二评论.显示全部

  1. 如何组建徳赢彩票游戏一所从一开始就全神贯注于计算思维的学院呢?主要在WL工作?

    乔纳森金莱
  2. 很好的概述。

    史提芬麦克奈特
  3. 史蒂芬的精彩帖子。希望能教给很多孩子母语。不幸的是,我所有的手机都使用ipad,在这个平台上,浏览器版本不起作用——主要是新ipad的苹果键盘盖的文本输入。徳赢中国我们甚至尝试过WolframCloud应用程序,但它也不能与苹果的硬件键盘很好地配合。我已经创建了bug报告,但几个月后都没有更改。你能给我指一个内部联系人把它修好吗?

    约瑟
    • 感谢您的反馈,若泽。由于iOS的限制,在硬件键盘上使用箭头键时出现的一些问题很难解决。但是我们现在有了一个新版本(徳赢中国1.0.1)这应该解决这些问题。如果您仍然遇到问题,请通知我们。

      行政
  4. 用这些方法教育明天的公民,并帮助他们培养计算思维,这无疑是非常重要的。真是一篇好文章。

    罗马斯瓦米
  5. 先生。沃尔夫拉姆我在大学里用了一个学期的数学,然后花了9年的时间在军事实践上。回到工程领域。我们是否首先通过Wolfram语言学习计算思维?然后用C++进行下去?细节的层次是什么?我是不是在读介绍性的书,掌握它,然后与C++并行启动。

    我不是一个好的科学家或工程师,但我对计算和为建筑工程和教育机构工作感兴趣。任何建议都将不胜感激。真诚地,OFL

    欧文龙
  6. 先生,你关于如何教授计算思维的文章给我很大的启发,我决定也写一篇关于这个主题的博客,因为它适用于我的国家尼日利亚。这是链接,它相当业余,因为我没有你那么聪明,但我能做的很少。我最近也在我的博客上发布了一个链接,链接到你当前的帖子。这是链接:
    http://akhenaton42.blogspot.com.ng/2016/09/nigeria-and-computational-future.html

    希望你能从繁忙的日程中抽出一些时间来看看,这会鼓励我很多。谢谢。

  7. 你可能想看看我自己的“上本体论”,我试图通过分组相关的维基百科文章来总结所有知识。在最高层,我把知识分成27个核心领域,每个字母都由古希腊字母表中的一个字母表示。对于每个域,然后我列出了核心(最核心)概念的A-Z(链接到维基百科)。平均而言,我需要大约65个概念(或wiki文章)来有效地浏览每个领域,因此我用(27*60~1800个核心概念)总结了所有知识。

    以下是我所有知识总结的链接:
    http://www.zarzuelazen.com/coreknowledgedomains2.html

    好啊。现在。左列显示了“数学/计算”域,从最抽象到最不抽象(从上到下)。中间一列列出了“物理”域。右栏显示了“心理/社会领域”。

    你可以在我的计划中看到,计算和数学并不是分开的——我认为只有一个阴影——从最抽象到最抽象,纯数学是最抽象的,计算思维是一种更具体(更不抽象)的数学形式。

    我想,用“计算思维”,您所说的抽象级别介于传统编程(抽徳赢彩票游戏象级别最低)之间,和纯数学(抽象的最高层次)。因此,也许“计算思维”应该被认为是纯数学和低级编程之间的“桥梁”。

    传统编程语言适用于我的方案(操作系统,编程和数据建模)。通过“计算思维”,我认为你被提升到了一个抽象的层次,进入了“知识表示”(演绎,诱导和诱拐)由我称之为“数学逻辑”的3个域表示,“概率论”和“概念学习”。

  8. 我相信你走对了。学习编程对很多人来说是一种禁忌,因为一开始就很无聊。只有当我能做一些有用的事情时,我才对它感兴趣,半强力的东西。然后我觉得我有了进展。但这需要很长时间。让学习者接触到计算机的力量,就在开始的时候,绝对是让他们上钩的好方法。一旦他们上钩,然后他们就可以开始关注更细微的细节,徳赢彩票游戏不管怎样,他们都想及时学习。

  9. 在这里看到一些计算机视觉非常有趣。我们已经在Python和C++中用OpenCV教了一些孩子计算机视觉。https://www.kinvert.com网站/但是这些语言不一定像沃尔夫拉姆阿尔法那样直观。

    你有没有办法用WolframAlpha编程机器人?

  10. 这篇文章写得很好,激发了我对数学思维教学立场的思考。

    米歇尔·托普
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