Президентский указ о подготовке, наборе и удержании 100 000 отличных преподавателей STEM в течение следующего десятилетия дает значительный толчок к подготовке большего числа студентов с сильным опытом в области естественных наук, технологий, инженерии и математики. Использование практических проектов может помочь заинтересовать учащихся этими темами и показать им, что компьютерные науки не так уж сложны. (Чтобы загрузить эти печатные формы, используйте Руководство по Adobe Printables .)
Проект 1: Программирование на Java
Программирование — это сердце и душа вычислений, и чем раньше учащиеся познакомятся с языками программирования, тем легче им будет освоить концепции. В этом проекте используется простая идея — позволить пользователю ввести три числа, а программа сообщит пользователю, какое число наибольшее, — чтобы приступить к теории программирования. Урок охватывает такие важные понятия, как объектно-ориентированное программирование и синтаксис языка.
Базовая теория Java
Java — это код объектно-ориентированного языка программирования (ООП), что означает, что он является модульным, что позволяет вам использовать и повторно использовать небольшие фрагменты кода по мере необходимости в любой программе. Один из способов для студентов лучше понять ООП — наблюдать за повседневными объектами вокруг них, поскольку эти объекты, как и объекты в компьютерном программировании, имеют состояние и поведение. Например, у их телефона есть состояние (включен, выключен) и поведение (звонок, зарядка), как и у их собаки. Состояние собаки может быть породой, именем или окрасом, а ее поведение может быть лаем, рычанием или бегом.
Синтаксис
Этот урок помогает учащимся понять, как классы используются в программировании на Java. Учащийся может думать о классе как о чертеже объекта. Чтобы помочь им понять эту идею, попросите их прочитать объяснение класса Bicycle от Oracle . Учителя должны объяснить ученику, что при создании класса для целочисленного задания важен синтаксис.
При написании:
- Его состояния, называемые переменными, всегда используют имена в нижнем регистре.
- Поведение, называемое методом, имя должно быть описательным и начинаться с глагола. Например, виляющий хвост .
Советы
Для продвинутых учеников можно использовать урок как есть. Однако для других студентов целью должно быть не написание работающей программы, а скорее способ снять клеймо сложности, связанное с концепциями программирования. Поскольку основная идея, с которой вы хотите, чтобы все студенты ушли, заключается в том, как решать задачи, попросите их написать программу с помощью бумаги и карандаша. Заставляя ученика использовать бумагу и карандаш для написания программы, ученик вынужден сводить цель (найти наибольшее число) к ее различным шагам.
Дополнительные ресурсы
Лучший способ научиться программированию — это программировать. К счастью, в Интернете полно практических возможностей для развития ваших навыков программирования. Три отличных места для начала:
- Учебники по Oracle Java : выберите «тропу» и изучите понятия, связанные с этим предметом. Сайт заполнен практическими уроками и рабочими примерами кода, чтобы помочь учащимся освоить концепции.
- TutorialPoints : этот вводный курс Массачусетского технологического института предназначен для учащихся колледжей и является отличным вариантом для старшеклассников продвинутого уровня.
Проект 2: Создание приложения
Хотя этот проект по-прежнему связан с программированием, он устранил одно из препятствий, которое часто не нравится новым студентам, — изучение синтаксиса. Учащийся не будет смотреть на какой-либо язык программирования, вместо этого он собирает кусочки «головоломки» вместе, чтобы построить свое приложение, в то время как код пишется в фоновом режиме. Сайт является частью движения, поощряющего студентов программировать один час в день .
Этот урок является отличной отправной точкой для многих программистов-первокурсников старшей школы, особенно для тех, кто боится или утомлен написанием кода. На сайте есть отличное видео и письменные инструкции, и хотя программа предназначена для работы с Android-смартфоном человека, онлайн-тренажер отлично работает для студентов без Android-телефона. Создав рабочее приложение для телефона, учащийся познакомится с модульной концепцией программирования.
Основная теория
Поскольку программирование создается за кулисами, этот проект исследует концепцию программирования, заключающуюся в сокращении задачи до ее наименьшей возможной части. В этом задании учащиеся размещают различные модули в своей рабочей области, создают строковые переменные (путем добавления текста к некоторым командам) и завершают приложение, соединяя различные части вместе.
Советы
Как только учащийся освоит приложения для начинающих и освоится в рабочей среде, попробуйте любое из приложений следующего уровня, превратив TalkToMe в Magic 8 Ball или BallBounce в игру в мини-гольф . После создания этих приложений учащийся должен лучше понять концепцию программирования реагирования на событие.
Дополнительные ресурсы
Ваш учащийся может еще больше расширить свое понимание концепций программирования, создавая приложения или игры на любом из этих сайтов:
- Tynker : Этот сайт предназначен для детей всех возрастов и уровней подготовки и пытается привить им любовь к программированию с помощью различных игровых методов.
- TouchDevelop : этот сайт Microsoft, также являющийся частью движения «Час кода», использует облачные технологии, чтобы пользователи могли создавать приложения на iPad, iPhone, Android, ПК, Mac и Windows Phone.
- Неделя образования в области компьютерных наук : если вы ищете практические проекты для самых разных навыков в области компьютерных наук, это отличный ресурс. Студенты могут углубиться в JavaScript, Python или даже в бумажные и карандашные проекты или посмотреть видео, а затем применить концепции.
Дополнительные самостоятельные проекты
Если вы ищете дополнительные интерактивные проекты, на
- Live Code — в Live Code учащиеся могут создавать свои собственные видеоигры.
- Codecademy — отличный выбор для более самостоятельного подхода, особенно для студентов, желающих изучать Python.
- «Программирование на Java для старшеклассников » Марка Хейденри или « Head First Java » Кэти Сьерра — отличные книги для студентов, желающих изучать Java.
- Алиса — это программа, предназначенная для упрощения концепций программирования. В Alice Challenge дети создают свои собственные игры, анимации и многое другое.
- Для продвинутых студентов Coursera предлагает около 100 бесплатных самостоятельных курсов по информатике.
Аппаратные проекты
Хотя эти проекты связаны с программным обеспечением, есть несколько отличных проектов DIY для аппаратного обеспечения, которые можно найти в Интернете.
- Департамент электротехники и вычислительной техники Университета штата Огайо предлагает несколько проектов на своем сайте в рамках своего информационно-пропагандистского отдела.
- В журнале Make с его сайтом для энтузиастов, на котором пользователи и редакторы размещают свои проекты, есть несколько статей, которые должны заинтересовать старшеклассников. Учащиеся могут создать GPS-метку для своего домашнего кота и следить за тем, куда ходит их кошачий друг в течение дня, или создать эргономичную беспроводную мышь для своего компьютера.
Важность компьютерной инженерии
С акцентом на STEM-образование и обучение детей программированию по часу в день компьютерная инженерия быстро станет навыком, доступным каждому. К счастью, создание приложений, программирование игр и других забавных проектов, изучение компьютерной инженерии больше не является сложной задачей.