آموزش کامپیوتر

از نظر، تمام مطالعات در اشاره به این موضوع  آموزش کامپیوتر موافق هستند که این یک مشکل دشوار با خطر یادگیری بسیار بالا است، همانطور که در بخش بعدی مورد بحث قرار گرفت.

 

رویکردهای قبلی و محدودیت های آنها

بسیاری  آموزش کامپیوتر از رویکردهای مختلف در طول سال‌ها برای تسهیل کار آموزش برنامه‌نویسی رایانه پیشنهاد شده‌اند (Bers et al. 2014; Marín et al. 2018) و تلاش‌هایی در طبقه‌بندی روش‌های مختلف ابزار برای آسان‌تر کردن یادگیری برنامه‌نویسی صورت گرفته است (Kelleher). و پاوش 2005). ما ابتدا به طور خلاصه اشاره می کنیم که روش شناسی برای آموزش کدگذاری را می توان به عنوان نمونه های خاصی از کلاس کلی تر رویکردهای روش شناختی آموزش کامپیوتر  به آموزش دید (گروسمن و همکاران 2009)، از جمله نظریه های کلاسیک رفتارگرایی، شناخت گرایی و ساخت گرایی.

 

به منظور تجزیه و تحلیل ما به ویژه جالب است که سیستم عامل های برنامه نویسی مبتنی بر ربات (به عنوان مثال ، Mindstorms LEGO). ثابت شده است که این موارد کاملاً موفق است ، به خصوص در بین کودکان. در این سیستم عامل ها ، هر دانش آموز دارای یک روبات فیزیکی است که اغلب توسط آموزش کامپیوتر  خودش جمع می شود. با استفاده از یک کامپیوتر شخصی و یک زبان برنامه نویسی بصری، دانش آموزان می توانند دنباله ای از دستورات را برای فعال کردن اعمال ربات صادر کنند (یعنی چرخاندن چرخ ها x درجه، چرخش به سمت چپ درجه y، فعال کردن حسگر مادون قرمز و غیره). و نتایج را ببینید این رویکرد مزیت بزرگی دارد ، یعنی بازخورد فوری. در اصل، دانش آموزان به صورت بصری تأثیر هر دستورالعملی را که به کد خود اضافه می کنند، درک می کنند. به راحتی می توان فهمید که این تفسیر برنامه، یکی از مشکلات اصلی همانطور که در بالا مورد بحث قرار گرفت را بسیار ساده آموزش کامپیوتر  می کند و مانع انتزاعی برای کدنویسی را آسان می کند.

 

موفقیت استفاده از ربات‌های فیزیکی - یعنی سخت‌افزار - برای آموزش کدنویسی، الهام‌بخش دسته‌ای از رویکردهای نرم‌افزاری به نام جهان‌های کوچک بوده است. اینها را می توان به عنوان یک دسته خاص از یک کلاس بزرگتر از محیط های تجسم نرم افزار، که شامل ابزارهای تجسم الگوریتم و ابزارهای تجسم برنامه نیز می شود، در نظر گرفت (Sorva et al. 2013). Microworldها محیط‌های برنامه‌نویسی هستند که حول استعاره‌های مبتنی بر ربات متمرکز شده‌اند (Bers et al. 2014) - به طور گسترده به منظور آشنا کردن کودکان با برنامه‌نویسی استفاده شده‌اند. جهان‌های خرد مبتنی بر تئوری یادگیری ساخت‌گرا هستند، که پیش‌بینی می‌کند یادگیری باید  آموزش برنامه نویسی پیشرفته بر ساختن چیزهایی تکیه کند که ملموس و قابل اشتراک‌گذاری هستند (اکرمن و همکاران 2009). پلتفرم محاسباتی اصلی لگو (هاروی 1997) بر اساس  آموزش کامپیوتر چیزی بیش از یک ربات قابل برنامه ریزی لاک پشت مانند نبود. پروژه cMinds (Tsalapatas et al. 2012)، همچنین از روبات ها برای تجسم الگوریتم ها به دانش آموزان دبستانی استفاده کرده است.

 

هدف ابزارهای تجسم الگوریتم (Hundhausen et al. 2002; Urquiza-Fuentes and Velázquez-Iturbide 2009) ارائه یک نمایش گرافیکی از ساختار درونی یک الگوریتم است، به عنوان مثال، جستجوی دودویی یا انتخاب مرتب سازی. دانش آموزان ممکن است با این نمایش گرافیکی تعامل داشته باشند و آن را دستکاری کنند. در این زمینه، این رویکردها ممکن است به عنوان نمونه ای از نظریه های ساخت گرایی در نظر گرفته شوند. توجه داشته باشید که اکثر پلتفرم‌های اخیر برای آموزش کدنویسی، به عنوان مثال code.orgFootnote1 یا ScratchFootnote2، از ترکیبی از ریزجهان‌ها استفاده می‌کنند، به‌عنوان مثال، وظایف کدنویسی مبتنی بر قیاس ربات قابل برنامه‌ریزی، از موش‌ها و مارپیچ‌ها گرفته تا Angry Birds، و الگوریتم ابزارهای تجسم، تحت فرم یا برنامه نویسی مبتنی بر بلوک. ابزارهای برنامه نویسی مبتنی بر بلوک مانند بلوک های ساختمانی مربوط به سازه های برنامه نویسی اولیه را ارائه می دهند و به دانش آموزان اجازه می دهند تا با کشیدن و رها کردن آنها را جمع آوری کنند.

 

در نهایت، هدف ابزارهای تجسم برنامه (Sorva et al. 2013; Kölling et al. 2003; Moreno et al. 2004) ارائه یک اشکال زداگر گرافیکی ساده شده است که امکان تعامل با اجرای کد را در زمان اجرا فراهم می کند. آنها اغلب در یک محیط توسعه یکپارچه آموزشی سفارشی (IDE) ادغام می شوند و یک محیط کاری کامل را برای برنامه نویس تازه کار فراهم می کنند.

 

اخیراً ابزارهایی برای تسهیل یادگیری برنامه نویسی کامپیوتری با ترکیب برنامه نویسی مبتنی بر بلوک با برنامه نویسی مبتنی بر متن ایجاد شده است. Greenfoot (Kölling 2010) ابزاری است که می تواند نصب شود و اجازه یادگیری برنامه نویسی شی گرا را می دهد. این امکان ایجاد "بازیگران" را فراهم می کند که در "جهانی" زندگی می کنند، مانند ساخت بازی های ویدئویی. این "اشیاء" را می توان از طریق یک رابط کاربری گرافیکی (GUI) ایجاد کرد و سپس با کد واقعی جاوا برنامه ریزی کرد. Code Genie (Jawad et al. 2018) یک ابزار وب است که در آن رابط کاربری گرافیکی برای تقلید از یک IDE کلاسیک توسعه داده شده است. با Code Genie امکان یادگیری جاوا اسکریپت وجود دارد: کاربران یاد می گیرند که چگونه توابع را با پارامترهای مناسب برای نقاشی کردن تصاویر فراخوانی کنند، اما همچنین یاد  آموزش کامپیوتر می گیرند که چگونه از عبارات شرطی و حلقه ها استفاده کنند. رابط کاربری گرافیکی به آنها کمک می کند تا فقط با کلیک بر روی یک دکمه و سپس تغییر پارامترها کد بنویسند یا می توانند مستقیماً کد منبع را بنویسند. Code Genie از یک استراتژی computer education  گیمیفیکیشن مبتنی بر «اشتراک‌گذاری» و «لایک» استفاده می‌کند تا رقابتی واقعی بین کاربران ایجاد کند.

 

 

در میان این رویکردها، ابزارهای مبتنی بر ربات - اعم از سخت افزاری و نرم افزاری - موفق ترین هستند. تلفن تجربه