Unplugged 學運算思維

Unplugged 學運算思維

早前教授了大家快速學運算思維的方法,不少家長表示有建設性,但對於年紀較小(如幼兒及初小學童),以及較活躍的孩子,有家長私底下向小記查詢非運用電腦的方式學習。事實上,此概念也有不少教育及相關工作者將之實現,稱為不插電運算思維( Computer Science Unplugged )。

於講解這次題目前,先為 Computational thinking (本文譯作運算思維,教育局文件稱作計算思維)作清楚的定義。原文於 2006 年由美國周以真教授( Jeannette M. Wing )提出,他指出能運用電腦計算,並可進行問題分解、系統設計等一系列的活動,當中的概念有方法及技能。

Jeannette M. Wing 於 2006 年發表《 Computational thinking 》一文,有說明何謂運算思維。

Jeannette M. Wing 於
2006 年發表《 Computational thinking 》一文,有說明何謂運算思維。

YouTube 上影片「 Design thinking vs Copmutational thinking 」用一圖解釋兩者分別。

YouTube 上影片「 Design thinking vs Copmutational thinking 」用一圖解釋兩者分別。

運算思維理念

事實上,近年也有不少教育工作相關工作者,大致上的實踐是尋找問題,找出可行解決方法,透過測試驗證結果,最後是分享及持續更新。不少人誤以為等同 Design thinking (設計思維),確實兩者有相似之處,但運算思維著重使用電腦運算作基礎,並運用算法作問題解決的規則。

瞭解到上述規則,相信大家也明不是三言兩者能完全說明,但簡單要義坊間常用四點要義來解釋,分別是 Decomposition (拆解)、 Pattern Recognition (分類)、 Abstraction (抽象)和 Algorithm (算法)。即當遇到將問題時,尤其是複雜的問題,將其分解分類為小部份。然後尋找問題之間和內部的相似之處,著重尋求規律,藉著電腦的運算速度以加快速處理事件。

各階段能力不同

除了探究運算思維的本質外,也應注意幼兒或少年的能力。教育局 2017 年所發出的《數學教育-學習領域課程指引》裡,初小(即小一至小三)並沒有代數範疇,最早會在高小才學習。相對於運算思維裡,要初小生,尤其是小一、小二理解變數概念,即抽象等處理就會較困難。

青少年裡尤其是兒童,學習需要循序漸進,而教育局近年所發布的教育指引是其中一種明確的參考。

青少年裡尤其是兒童,學習需要循序漸進,而教育局近年所發布的教育指引是其中一種明確的參考。

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不插電玩具

定義了運算思維,以及理解教育需因應學生能力循序漸進。接著是介紹一些可以玩樂兼學習的玩具,尤其是有動態的玩具,對幼兒及青少年來說較具吸引力。

跳出運算思維

此套產品設計理念很簡單,基本上是防滑墊加上運算思維的元素。不過,孩子們玩起來必然十分開心有趣。設計者建議年幼的孩子,基本上跟住指示可以吸收運算概念;至於年紀稍長就可以跟住指引或創作指引設計「運算遊戲」。

適合 3 歲以上 Code Hopper http://www.mindware.orientaltrading.com

適合 3 歲以上 Code Hopper
http://www.mindware.orientaltrading.com

動手砌樂園

Learning Resources 推出 104 件組件的 Playground Engineering & Design STEM Set ,能讓幼兒親手組裝心愛的遊樂園,加上配有圖文並茂的指引卡,能讓家長有更清晰的觀念。同系列中,新推出的Gears! Gears! Gears! Movin’Monkeys 及 Wacky Wheels 也十分吸引。

適合 5 歲以上的 Playground Engineering & Design STEM Set

適合 5 歲以上的 Playground Engineering & Design STEM Set

偷插電機械玩具

與不插電類似,但此系列輔以少許用電的機械現具以吸引玩家,仍以避免費使用電腦編程。

老鼠愛編程

若覺得上述的玩具看似沒有與編程相關,欠缺實在感, Code & Go Robot Mouse Activity Set 就會較合適。同學可根據卡片組裝地圖,然後利用卡片先進行編程,最後於機械鼠背後輸入步驟,與實質編程相似。

適合 5 歲以上的 Code & Go Robot Mouse Activity Set https://www.learningresources.com

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百變組裝

Coding & Robotics Science Experiment Kit 本身具有高變化及擴展性高,可組裝成動物,也可變成心愛的汽車,適合不同年紀和愛好的兒童。重要的是玩具設計內容詳盡兼真正循序漸進,設計的秘密在底盤是一個掃描硬件,孩子只需組裝上層及排好卡片就能學運算思維,是一套真正將學習化繁為簡的玩具。

適合 5 歲以上的 Coding & Robotics Science Experiment Kit https://www.gigotoys.com

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書棋系列

若是孩子較文靜,閱讀和棋類會是較佳的選擇。

我第一本編程書

坊間上也有些編程書,但說明清晰,圖畫吸引,而且還有些少少習作,推薦這本 My First Coding Book 。另外,還有一本 Lift-the-flap computers and coding 也不錯。

適合 5 歲以上的 My First Coding Book  http://www.prottsman.com

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農場裡學 JAVA

運算思維可以不是程式語言,但學程式語言必定會包括運算思維。亦因此,很多人認為直接學有關程式語言的事物是一個直接方法,但此舉往往趣味性較低。有教育學者就突破此困難,將程式語言與棋結合,推出 codingFarmers 遊戲。方式是遊戲卡上既有常規英語,也有 JAVA 代碼,最終就能用代碼連接遊戲行為。

適合 7 歲以上的 CodingFarmers http://codingfarmers.net

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滑雪兼學 C 語言

一款以滑雪為主題運算思維的遊戲,內裡最神奇的地方是玩遊戲時,運用 IF THEN ELSE 或 SWITCH 等複雜的概念,同時會不知不覺能學習 C 語法。最有趣的是官網有 C-jump Board Game Virtual Tour ,若不介意插電,還可以看看編程結果。

適合 11 歲以上的 C-JUMP http://c-jump.com/

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十年‧運算思維演變

由 2006 年開始提倡的概念,於十年後,周以真教授曾再度探討此問題。從《 Computational thinking, 10 years later 》一文中,可看到框架沒有改變。她表示在十年期間,幸運地世界各地政府及組織均注意到運算思維的重要,但能實踐仍有乃於數學整體概念的配合,她指出數學課程的步伐與運算思維或存在差異。此外,由於新的規則形成,舊的教育制度及人事是壓力之一。筆者十分認同上述觀點,期盼人們能用新觀念去衝破困境。

最後,運算思維是建基於歸類和算法,相信能有效處理大量複雜性的問題。然而,人的可貴之處在於能處理複雜的世界,當歸類將會因應資訊科技數據能被大幅提升時,期望任何系統,也能顧及處理小眾的訊息,相信也將是系統優劣的分別。