Учебная программа начальной загрузки

Bootstrap базируется в Университете Брауна (США) и основывается на проводимых там исследованиях и разработках. Учебная программа Bootstrap состоит из 4 учебных модулей по информатике, основанных на исследованиях, для 6–12 классов. Четыре модуля: Bootstrap:Algebra, Bootstrap:Reactive, Bootstrap:Data Science и Bootstrap:Physics. Материалы Bootstrap закрепляют основные концепции основных предметов, таких как математика, физика и т. д., позволяя преподавателям, не имеющим знания компьютерных наук, применять вводные материалы, одновременно предоставляя строгий и увлекательный контент по информатике, полученный на курсах информатики в таких университетах, как Браун , WPI и Northeastern .

Bootstrap:Algebra — это основная учебная программа для учащихся в возрасте от 12 до 16 лет, обучающая алгебраическим понятиям посредством программирования. К концу учебной программы каждый студент разработал свою собственную видеоигру, используя концепции (например, порядок операций, линейные функции, композиция функций, теорема Пифагора, неравенства на плоскости, кусочные функции и т. д.).

Их миссия — передать интерес учащихся к играм и направить его в сторону математики и компьютерного программирования. Помимо простого расширения интереса учащихся к математике, Bootstrap:Algebra является одной из первых учебных программ, демонстрирующих реальное улучшение успеваемости учащихся по алгебре. ^[1]^[2]

Bootstrap: Алгебра может быть интегрирована в отдельный курс CS или основной математический курс и соответствует национальным и государственным математическим стандартам. А поскольку каждый ребенок изучает алгебру, независимо от пола и происхождения, Bootstrap является одним из крупнейших поставщиков формального образования по информатике для девочек и недостаточно представленных студентов по всей стране.

Другие модули моделируют физику, науку о данных и сложные интерактивные программы и могут быть интегрированы в курсы по общественным наукам, естественным наукам, математике, вводным курсам и даже курсам по принципам AP CS. Преподаватели могут комбинировать контент различных модулей в соответствии со своими потребностями.

Bootstrap работает со школами, округами и организациями по всей территории США, охватывая сотни учителей и десятки тысяч учащихся. ^[3]^[4] с момента его основания в 2006 году. Семинары также проводятся по всей стране, где учителя проходят специальную подготовку для проведения занятий.

Учебный план

Учебная программа Bootstrap состоит из четырех модулей: Bootstrap:Algebra, Bootstrap:Reactive, Bootstrap:Data Science и Bootstrap:Physics.

Бутстрап:Алгебра

Bootstrap:Algebra — это более чем 25-часовой учебный модуль, который применяет математические концепции и строгие принципы программирования для создания простой видеоигры и соответствует национальным и государственным стандартам по математике, а также стандартам CSTA и структурам K12CS. Учащиеся создают простую игру из трех персонажей, в которой участвуют игрок, цель и опасность. Они проектируют внешний вид каждого персонажа и используют алгебраические концепции для обнаружения столкновений, обработки нажатий клавиш и определения того, как они двигаются и взаимодействуют.

Основные рассматриваемые концепции:

Математика

Программирование

Числа, строки и изображения
Определение функций
Модульное тестирование
Булева логика
Функции нескольких входов
Функции смешанного типа

Бутстрап: Реактивный

В Bootstrap:Reactive учащиеся узнают больше о том, как работает игра, которую они разработали в Bootstrap:Algebra. Используя структуры данных, учащиеся анимируют свои игры и разрабатывают структуру мира для создания более сложной игры.

Основные рассматриваемые концепции:

Математика

Программирование

Bootstrap:Наука о данных

В Bootstrap:Data Science студенты сами формулируют вопросы об окружающем мире, анализируют данные с помощью нескольких методов и пишут исследовательскую работу о своих выводах. Модуль охватывает функции, циклы и итерации, визуализацию данных, линейную регрессию и многое другое. Учителя социальных наук, естественных наук и бизнеса могут использовать этот модуль, чтобы помочь учащимся делать выводы на основе данных. Учителя математики могут использовать этот модуль для ознакомления с основополагающими понятиями статистики, и он соответствует стандартам данных в Принципах CS.

Основные рассматриваемые концепции:

Математика

Функции
Гистограммы и круговые диаграммы
Центральная тенденция
Среднее, медиана и мода
Квартили
Таблицы частот
Диаграммы рассеяния
Линия наилучшего соответствия
Линейная регрессия
Корреляция

Программирование

Основные типы данных (числа, строки, логические значения и т. д.) и табличные данные.
Применение функций и методов
Определение функций для базовых типов данных и целых таблиц
Проектирование на основе примеров
Циклы и итерации
Булева логика
Анализ и визуализация данных

Вычислительное моделирование в физике с помощью Bootstrap

Модуль Bootstrap:Physics разработан в сотрудничестве с Американской ассоциацией учителей физики , Американской ассоциацией учителей моделирования и STEM Teachers NYC . Этот модуль помогает студентам понять основные концепции физики, используя компьютерное программирование как один из ключевых инструментов для построения моделей физического мира. Модуль предназначен для девятого класса, года, в котором каждый ученик должен изучать естественные науки. Модуль адаптирован к курсу «Физика прежде всего», что позволяет учителям легко внедрять компьютерное моделирование в свои занятия по физике.

Набор инструментов

Bootstrap:Algebra преподается в учебных подмножествах языка программирования Racket , а Bootstrap:Reactive, Bootstrap: Data Science и Bootstrap:Physics переводят учащихся на Pyret . Оба языка являются функциональными , то есть они ведут себя алгебраически и поэтому хорошо подходят для занятий по математике. Студенты, изучающие Bootstrap, в основном используют облачные среды программирования — WeScheme для Bootstrap:Algebra и code.pyret.org для Bootstrap:Reactive, Bootstraps:Data Science и Bootstrap:Physics. Учителя могут скачать DrRacket для автономного использования на любом языке. ^[5]

История

В 2005 году Эммануэль Шанцер написал первую версию учебной программы Bootstrap, адаптировав многие идеи из знаменитой учебной программы Program by Design для использования в контексте урока математики в 8-м классе, а также изобрел ряд методов обучения (особенно « Круги оценки»). В 2006 году к Bootstrap присоединились Кэти Фислер и Шрирам Кришнамурти , профессора информатики . Пилотный проект был реализован в рамках 10-недельной внеклассной программы, но после первоначального успеха Bootstrap нашел свое применение в стандартных классах математики по всей стране. ^[6]

Прием

За последнее десятилетие Bootstrap сосредоточился на исследованиях результатов обучения, в отличие от других усилий, направленных на пропаганду. В апреле 2015 года Bootstrap получил финансирование от Google совместно с CSNYC. ^[7] В сентябре 2015 года Bootstrap был выбран в качестве математического компонента инициативы CS4All в Нью-Йорке. ^[8] В октябре 2015 года Bootstrap получил грант в размере 1,5 миллиона долларов от Национального научного фонда, который поможет доработать программу и сделать ее еще более широко распространенной в школах по всей стране. ^[9] Code.org использует некоторые элементы Bootstrap в своих учебных программах, а инженеры Google, Apple, Facebook, TripAdvisor и Cisco используют Bootstrap для обучения студентов в своих сообществах.

Ссылки

^ «Витрина Bootstrap (Юта) — TeacherTube» . УчительТьюб . Проверено 16 ноября 2015 г. ^{[ нужна проверка ]}
^ «Волонтеры преподают алгебру посредством компьютерного программирования» . ^{[ нужна проверка ]}
^ «Витрина Bootstrap (Юта) — TeacherTube» . УчительТьюб . Проверено 16 ноября 2015 г.
^ «Волонтеры преподают алгебру посредством компьютерного программирования» .
^ «Материалы для начальной загрузки» . Bootstrap.org . Бутстрап . Проверено 11 августа 2015 г.
^ «Студенты используют алгебру из видеоигр | Новости Брауна» . news.brown.edu . Проверено 16 ноября 2015 г.
^ «CSNYC получает финансирование Google/Tides Foundation для Bootstrap | CSNYC.org» . www.csnyc.org . Проверено 16 ноября 2015 г.
^ Тейлор, Кейт; Миллер, Клэр Кейн (15 сентября 2015 г.). «Де Блазио объявит 10-летний срок предоставления информатики всем студентам» . Нью-Йорк Таймс . ISSN 0362-4331 . Проверено 16 ноября 2015 г.
^ « Учебная программа по математике и информатике «Bootstrap» получила 1,5 миллиона долларов от NSF | Новости от Брауна» . news.brown.edu . Проверено 16 ноября 2015 г.

Внешние ссылки

Бутстрап
Преподавание алгебры посредством функционального программирования: анализ учебной программы Bootstrap , магистерская диссертация BYU по учебной программе начальной загрузки

[1] «Витрина Bootstrap (Юта) — TeacherTube» . УчительТьюб . Проверено 16 ноября 2015 г. ^{[ нужна проверка ]}

[2] «Волонтеры преподают алгебру посредством компьютерного программирования» . ^{[ нужна проверка ]}

[3] «Витрина Bootstrap (Юта) — TeacherTube» . УчительТьюб . Проверено 16 ноября 2015 г.

[4] «Волонтеры преподают алгебру посредством компьютерного программирования» .

[5] «Материалы для начальной загрузки» . Bootstrap.org . Бутстрап . Проверено 11 августа 2015 г.

[6] «Студенты используют алгебру из видеоигр | Новости Брауна» . news.brown.edu . Проверено 16 ноября 2015 г.

[7] «CSNYC получает финансирование Google/Tides Foundation для Bootstrap | CSNYC.org» . www.csnyc.org . Проверено 16 ноября 2015 г.

[8] Тейлор, Кейт; Миллер, Клэр Кейн (15 сентября 2015 г.). «Де Блазио объявит 10-летний срок предоставления информатики всем студентам» . Нью-Йорк Таймс . ISSN 0362-4331 . Проверено 16 ноября 2015 г.

[9] « Учебная программа по математике и информатике «Bootstrap» получила 1,5 миллиона долларов от NSF | Новости от Брауна» . news.brown.edu . Проверено 16 ноября 2015 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]