Як я можу навчити інформатику без використання комп’ютерів?

Десь у світі люди зазвичай не мають доступу до комп'ютерів (і, отже, мало знають про них), і навіть якщо вони є, усталене програмне забезпечення та програмне забезпечення застаріли, а використання переживає відключення електроенергії тощо. Доступ до (хороших) книг також не вистачає. Як я можу навчити інформатику за таких обставин?

Я переживаю, що, не маючи змоги робити експерименти та застосовувати те, що вони вивчають, вони взагалі не навчаться (добре), хоча вони неймовірно мотивовані та приділяють більшу частину свого часу цьому хобі. Чи можна навчати CS лише теоретично?

Питання, як можна вивчати інформатику без комп’ютерів, трохи схоже на запитання, як можна вивчати космологію без телескопів. Звичайно, приємно бачити речі, які ти вивчаєш, і часто дуже корисно вміти пограти з речами. Але є чимало, що можна обійтися без доступу до комп’ютера: в екстремісі ви, мабуть, могли б виконати майже весь нижчий курс без комп’ютерів.

Практично кажучи, доступ до комп'ютерів допомагає посилити багато того, що ви дізнаєтесь у курсі інформатики. Курси програмування, очевидно, набагато природніші з доступом до комп'ютера. З іншого боку, змушення писати код на папері спонукає людей задуматися про свій код і переконатися, що він дійсно працює, а не просто запускати його через компілятор знову і знову, поки він не збирається, а потім запускає тривіальні тестові справи знову і знову поки явні помилки не зникнуть.

Математичніші теми були б найбільш природними без комп'ютерів. Вся основна математика, наприклад комбінаторика та ймовірність. Обчислюваність, формальні мови, логіка, теорія складності, дизайн та аналіз алгоритмів, теорія інформації та кодування. Що-небудь робити з квантовими обчисленнями!

Існує очевидне використання паперу та олівця. Коли мене навчали обробці сигналів, спеціальний процесор сигналу нам не був доступний безпосередньо, і ми просто передавали паперові звіти.

Зауважте, великий комп'ютерний вчений Дійкстра, очевидно, не дуже використовував комп’ютери:

Майже всі статті цієї серії, що з’являються після 1972 року, написані від руки. Винайшов велику частину технології програмного забезпечення, Дійкстра упродовж багатьох десятиліть ухилявся від використання комп'ютерів у власній роботі. Навіть після того, як він піддався заохоченню своїх колег з УТ та придбав комп'ютер Macintosh, він використовував його лише для електронної пошти та для перегляду всесвітньої павутини.

^{Цитується з Меморіалу Діжкстри}

Це свідчить про те, що без комп’ютера можна робити чудові інформатики!

Крім паперових та олівцевих проблем з інформатики можна вирішити і «в реальному світі», наприклад, демонстрацію алгоритмів сортування картками або - що незвичніше - з танцями, як це робив університет Сапіентія .

Багато теорій інформатики носять суто теоретичний характер і їх можна вирішити за допомогою ручки (цилі) та паперу. Для отримання інформації про них та передачі їх до навколишнього світу потрібен комп'ютер.

Дивіться http://csunplugged.org/ для отримання чудових ідей. Google є одним із спонсорів.

З сайту:

CS Unplugged - це набір безкоштовних навчальних занять, які навчають інформатики за допомогою захоплюючих ігор та головоломок, у яких використовуються картки, струни, олівці та багато бігу.

Заняття знайомлять студентів з основними поняттями, такими як двійкові числа, алгоритми та стиснення даних, відокремлені від відволікань та технічних деталей, які ми зазвичай бачимо на комп’ютерах.

CS Unplugged підходить людям будь-якого віку, починаючи з початкової школи до літніх людей, а також з багатьох країн та походження. Відключена мережа використовується у всьому світі вже понад двадцять років, у класах, наукових центрах, будинках і навіть для святкових подій у парку!

Можна, цілком очевидно, як би ви це зробили. Я не впевнений, наскільки це було б корисно для людей, але ви можете.

Але я навіть не знаю, як би викладач інформатики, можу запитати, як можна навчити інформатику без комп’ютера.

Тому що, якщо ти можеш навчити інформатику, то ти би знав, як.

Якщо ви знаєте, що -

-Algorithms can be written on pen and paper, and traced on pen and paper.
-Flow charts are written on paper.

Вивчаючи нормалізацію структури таблиць даних для баз даних, можна проводити на ручці та папері. (Я робив це лише на ручці та папері, коли вивчав реляційні бази даних)

У підручниках з інформатики не потрібен комп'ютер.

Якщо ви коли-небудь брали підручник з інформатики та вивчали його в бібліотеці, ви б знали, що вам не потрібен комп'ютер, щоб його зрозуміти.

Але ви повинні знати, що кожен, хто сидів у класі інформатики, може бачити, що більшість людей не може програмувати, це лише поза ними. Занадто абстрактно для людей. Це навіть вірно на рівні університету.

http://www.eis.mdx.ac.uk/research/PhDArea/saeed/paper1.pdf

Значна меншість студентів провалюється на кожному вступному курсі програмування у кожному університеті Великобританії. Незважаючи на героїчні академічні зусилля, частка зростала, а не зменшувалася з роками. Незважаючи на велику кількість досліджень методів навчання та відповідей учнів, ми не маємо уявлення про причину.

Я додам, що називати це істотною меншиною - це заниження. Це невелика меншість, яка може бути програмою.

Хоча зауважити, причиною занепаду він став свідком. Оскільки комп'ютери стали популярнішими, наприклад, між 2000 та 2010 роками (він писав, що в середині цього десятиліття), більше воллі були зацікавлені у вивченні "інформатики". До цього цікавились лише більш фанатичні люди. А раніше використання комп’ютерів було більш технічним, але оскільки комп'ютери ставали простішими для користування середньою людиною і чим потужнішими в програмах, якими вони могли запускати, то більше воллі використовували їх і більше людей, яких цікавило лише те, що вони могли зробити а не як вони це роблять і як це робити.

БУДЕ можна викладати поняття Інформатика без комп'ютера. Безумовно, без доступу до комп’ютера, що корисного дає насправді вивчення інформатики?

Коли я вивчав комп’ютерні науки в середній школі, наші перші перші класи взагалі не включали комп’ютери. Натомість ми працювали над книгою під назвою Karel ++ , в якій викладалися об'єктно-орієнтовані концепції. Складену мову можна досить легко "запустити" на дошці або дошці, оскільки весь код виконує дії на графіку. Наші перші кілька завдань були написані від руки, і професор продемонстрував би правильне рішення на дошці на початку наступного заняття.

Коли ми почали обговорювати алгоритми, наш професор зателефонував нам до передньої частини кімнати і сказав нам стояти в черзі. Він продемонстрував декілька різних алгоритмів сортування - починаючи з чогось нерозумного, він назвав "сортом мавпи", де він випадковим чином обміняється двома з нас, а потім перевіряє, чи ми сортували кожну ітерацію, але потім виконує сортування міхура та сортування оболонки - за "запустивши" їх на нас.

Він намалював схеми на дошці, пояснивши основи роботи пам'яті комп’ютера та стека. Він продемонстрував змінні та покажчики (це був клас C ++), а звідти на пов'язані списки та дерева ...

Я, мабуть, міг би додати до цього, якби переглянув конспекти, які я зберігав із цього класу, але це все, що я пам’ятаю зараз. Якщо ці пропозиції будуть цікавими, я можу продовжити цю відповідь.

Я зробив ступінь інформатики і вважав, що нас навчали багато програмування (різними мовами), нас також навчали багатьох математичних аспектів (і деяких технічних засобів теж).

Частини математики були важливішими на перший рік - подумайте матричну матрицю, яка важлива для 3d графіки (як ви обчислюєте поверхню, нормальну для освітлення вершини? ). Ми зробили багато статистичних даних - подумайте проаналізацію робочих місць, яку кількість робочих місць ви можете передати в систему, перш ніж вона засмітиться? Це досить важливо для багатьох централізованих систем та мереж.

Ви можете навчити багато алгоритмів, один плакат тут згадує про те, що студентам дається число кожне, а потім отримує їх для сортування за допомогою різних алгоритмів (це активно та інформаційно). Насправді, будь-який алгоритм, який можна описати анімованим зображенням в Інтернеті, можна навчити таким чином. Аналогічно основи обчислень - лічильник програм, акумулятор та регістриможна викладати так само або на папері. Як щодо багатопоточкової роботи на основі студентів - встановіть групі учнів гру з карткою із стеком між кожним із них у класичній вправі з багатопотоковою набором (або з проблемою 1 спільної ложки). Або моделей дизайну, я можу вважати, що архітектура дошки ідеально підходить студентам, щоб дізнатись, як можна реалізувати багатопроцесорне спілкування, або ж n-ярусна архітектура, описана як якась гра китайських шепотів або машин з кінцевим станом, підходить студентам, які виступають як модулі в 'живому комп'ютері'. Ви можете навчити двійковій математиці чи виконувати на стеці (тобто зворотному поліруванню).

Звичайно, якщо у вас є доступ до електроніки, ви можете побудувати аналоговий комп’ютер поза підсилювачами. Вони круті.

На жаль, все це здасться більше математикою, ніж обчислювальною технікою, але значна частина цього буде дотримуватися, і одного разу вони зрозуміють, чому цього вчили (якщо припустити, що вони переходять у обчислювальну галузь). Пам’ятайте, що все, що може зробити комп'ютер, людина може зробити - це просто знадобиться йому набагато більше часу і нудьги, щоб досягти того ж результату. Вам просто потрібно взяти прості приклади, щоб продемонструвати, що зробить комп'ютер, і уяву описати обчислювальні основи менш сухим способом, як мене вчили, назад :)

Питання, як можна вивчати інформатику без комп’ютерів, трохи схоже на запитання, як можна вивчати космологію без телескопів.

Я в основному відповідаю лише на те, щоб відреагувати на це твердження і тому, що я категорично не згоден з іншими відповідями. Правильне порівняння, на мою думку, було б

Питання, як можна вивчати інформатику без комп’ютерів, трохи схоже на запитання, як можна вивчати космологію без космосу .

Інформатика стосується комп’ютерів, а не просто їх використання. Правда, багато інформатики базується на математиці, тому математичні частини можна вивчати без комп’ютерів (таким чином ви потім викладаєте математику) так само, як замість космології ви можете вивчати фізику, що стане в нагоді, коли з’явиться космос (або мати доступ до телескопів), але врешті-решт те, що ти вивчаєш, - це все-таки фізика.

Тепер, що всі роблять у відповідях тут, це зауважити, як інформатика з рівня бакалавра - це здебільшого теоретична і не потребує комп’ютерів, те, що ці люди ІМХО забувають - це те, що ті самі люди широко використовували комп'ютери до цього моменту. Без природного розуміння безпосередньо заглиблення в теоретичні речі просто змусить багатьох студентів або здатись, або мати жахливо невідповідний погляд на інформатику. Тож навчіть деякого програмування, розуміння того, які комп'ютери спочатку і лише після цього, вступайте в теоретичні речі.

Начебто, якщо я навчаю студентів в Африці, які не знають комп’ютера, окрім загального ноу-хау, але які прагнуть вивчити передові інформатики та присвятити більшість свого часу цьому хобі?

Залежить від бюджету:

• Майже немає бюджету Якщо у вас є гроші на поїздку в Африку, захопіть купу клонів ардуїно (є функціональні клони ардуїно за 13 доларів, ознайомтеся, наприклад, з цим списком ), деякі вихідні компоненти (наприклад, світлодіоди) та один ноутбук. Почніть з базового програмування, навчіть їх на папері і введіть його на ноутбуці. Це не найефективніший спосіб, але він навчить їх хоча б базовому базовому розумінню того, якими є комп'ютери.
• Низький бюджет Купіть $ 750 доларів на суму $ 50 смартфонів та клавіатур для Android (клавіатури microusb або клавіатури Bluetooth, перевірте ebay.com або aliexpress.com як для смартфонів, так і для клавіатур). Так, вони мільйони пустотливі, навіть не кажи мені про це. Тим не менше, ви можете вводити дані на них (хоча навіть не розглядайте можливість використання екранні клавіатури), а для Android є прості програми кодування. Майте кілька учнів на смартфон, і це може працювати досить добре.

Тож дозвольте мені бути зрозумілим, я не кажу, що Комп'ютерні науки не можна навчати без комп’ютерів, просто те, що вам потрібно звикнути до комп'ютерів і знати їх досить добре, перш ніж почати розглядати таке.

Інформатика - це алгоритми, а не (суворо) комп'ютери (та електроніка).

Отже, вивчення алгоритмів (навіть елементарної арифметики) може спричинити розуміння інформатики та програмування. Пам’ятайте, що навіть термін «алгоритм» є парафразою автора книги з арифметики ( аль-Хварізмі , близько 9-го століття. Пр . Н.е.).

Вивчення алгоритмів може здійснюватися за допомогою елементарних засобів, але повинно бути висвітлено, чому алгоритм працює, як він виник і як насправді можна продемонструвати, що він працює правильно.

Історію розвитку інформатики та алгоритмів та програмування не варто недооцінювати. Наприклад, калькулятор Беббіджа / Ада, машина Enigma, планкалкуль Конрада Зузе , ENIAC тощо.

Тоді можна запровадити програмування (та мови програмування) як спосіб формалізації алгоритмів. Це також можна зробити (значною мірою) за допомогою елементарних засобів.

Зауважимо , деякі дослідження показали, що програмування навчання «людям» має дві основні труднощі в розумінні (пов’язані з перевантаженням символів, наприклад, тестуванням назначення проти рівності та роботою машини ОЗУ).

1. Контурні конструкції (наприклад, для, а т. Д.) Здаються складними
2. Призначення проти тестування на рівність, здається, також важким.

Тож можна переконатися, що вони чітко зрозуміли і зрозуміли люди.

Крім того, якщо доступ до будь-якого комп’ютера (навіть калькулятор, який можна запрограмувати), це може бути використано для надання прикладів програм та практичного досвіду. В іншому можна використовувати модельований комп'ютер. Це можна зробити різними способами, наприклад, група людей може імітувати частини комп’ютера, а клас може розробити алгоритми для вирішення різних проблем для цього модельованого комп’ютера і побачити, як це відбувається. Це також можна розглядати як гру, будьте креативними та макіяжними.

Тоді деякі (абстрактні) моделі обчислень (наприклад, машини Тюрінга ) можуть бути введені і пов'язані з попереднім матеріалом про алгоритми та формалізацінн мовою (програмування).

Якщо хочеться представити електроніку фактичного комп’ютера, це можна зробити також у двох частинах.

Пам'ятайте, що навіть в університетах деякі курси електроніки та комп'ютерної архітектури є теоретичними (вони насправді не контактують з процесором або розробляються).

Таким чином, можуть бути введені деякі принципи роботи електроніки (і основної фізики), пов'язані з архітектурою комп'ютерів ( напівпровідники , твердотільні енергетичні зони, p-np ворота тощо).

Тоді можна скористатися попереднім матеріалом про програмування та алгоритми та запровадити (сучасні) методики розробки процесорів (та їх опису), які застосовуються в галузі ( логічні ворота , ланцюги Flip-Flops , FPGA , VHDL , CMOS тощо).

Це можна взяти далі до питань архітектури дизайну процесора, таких як паралелізм, конвеєрність, кеш-пам'ять, векторна адресація, мікропрограмування, DMA тощо.

Ну, добре, можливо, це може бути занадто багато, але додано, щоб відповідь була самодостатньою.

Ви хочете навчити програмування?

Коли я був дитиною, ми поїхали на відпочинок додому і я взяв із собою комп’ютерну інструкцію. Мені вдалося написати просту гру за допомогою ручки та паперу.

Напевно, це була моя перша реальна програма, тому було багато навчання. Я знав, що хочу зробити, але було багато помилкових стартів, поки я з'ясовував це. Але врешті-решт я зміг виписати весь код.

Я думаю, що я кажу: почніть з псевдокоду та \ або діаграм потоків, щоб спланувати проект, а потім перевести у код. Мені вдалося налагодити багато свого коду, просто прочитавши його. Тут ви також можете використати експертні огляди.

Наголошуючи на попередніх відповідях: можна багато чого навчитися лише з читання та виконання вправ на ручки та папір. Якщо ви можете вирішити проблему на папері, у вас є складна частина погладити. Однак я також хотів би зазначити існування досить дешевих способів піддавати студентів КС. Ви знайомі з проектом Raspberry Pi ? Навіть якщо декілька людей мають змогу поділитися або ви можете дозволити собі отримати лише 1 або 2 одиниці, все одно варто розглянути як спосіб викрити своїх студентів технологією.

я спробую трохи помахнутися на цьому і "подумати поза коробкою". повноцінні комп'ютери справді дорогі, іноді вимагають ресурсів і складні в обслуговуванні. але є багато недорогих електронних систем, що імітують повнорозмірні комп’ютери, наприклад, з РК-екранами тощо, і які можуть застосовуватися багато основних принципів програмування, багато батарей. також існує тісний зв’язок принципів ЕЕ з обчисленнями, такими як побудова бінарних логічних схем тощо; також сьогодні деякі іграшки мають можливості програмування.

• програмовані калькулятори . деякі з них мають цілі мови програмування (не настільки високого рівня, але більше схожі на мови монтажу). деякі підтримували б передові програми.

• Для цієї мети був розроблений міні-комп’ютер / мікроконтролер Raspberry pi і працює під управлінням linux. менше 40 доларів у багатьох випадках.

• Мікроконтролер комплекту paralax STAMP вимагає з'єднання USB, але, можливо, достатньо було б Raspberry pi. див. також мікроконтролер PIC

• системи робототехніки. Є багато недорогих, які мають певну програмовану логіку. Lego robotics mindstorms / nxt - одна з найкращих і є менш дорогі моделі.

• деякі консольні ігри мають вбудовані принципи програмування. наприклад, у Little Big Planet вбудовані дивовижні функції програмування. Є кілька портативних версій програмованих ігор. для натхнення є багато відео YouTube із складних конструкцій.

• смартфони - це новий світ програмування. у них є браузери, які працюють з JavaScript, і є багато програм, пов’язаних з програмуванням, і можна навіть переглядати сайти програмування з підключенням до Інтернету (включаючи wifi).

також пропонуємо, як у коментарях, будуючи програми TM, наприклад, для додавання тощо та намагаючись дотримуватися їх вручну.