Mathematica培養計算思維@Torrey Pines 高中
Abby Brown是一位數學老師,在加利福尼亞州圣地亞哥的Torrey Pines高中任教。她熱衷于教學,即使是對于自己的數學課堂之外的學生,她一樣滿懷熱忱,這也正是她創立CT@TP(計算思維@TorreyPines)的原因。CT@TP是一個計算思維俱樂部,旨在培養學生"如何提出問題,如何把問題用計算機可以理解的方式提出以便讓其來解決問題"的能力。
Abby不僅想將計算思維普及到自己的課堂之外,還想將Mathematica——這個自己數學課上使用的主要工具,介紹給高中一年級和二年級的學生。讓學生提前了解他們將在高中三、四年級使用的學習工具,同時培養他們的計算思維,這真是一舉兩得,尤其是與那些自己都沒有時間學習Mathematica的老師相比。
Abby自1992年就是Mathematica用戶了。在2016年Wolfram技術大會上,她親眼目睹了Wolfram語言可用于計算思維的各種創新方式(參見“
Stephen Wolfram 的博客:如何訓練孩子們的計算思維“
),她深受啟發, 創辦了計算思維俱樂部。最初的俱樂部, 稱為Wolfram語言研討會(Wolfram Language Workshops), 大約每月舉行兩次非正式會議, 并使用Stephen Wolfram的《Wolfram語言入門》作為他們在計算世界探索的指南。
但問題來了,不僅是沒有定期安排的會議時間,俱樂部學生領袖的早期高年級倦怠癥也漸漸顯現。Abby發現, 她需要為俱樂部提供比《Wolfram 語言入門》所能提供的更強大的結構和動力。參加Wolfram 語言研討會的學生需要更好地了解計算思維的更大圖景,以便從書里提供的示例中找到靈感。要做到這一點,Abby 實際上需要準備另一門課。
由于這些挑戰,俱樂部一直處于停滯狀態,直到Abby參加了2017年的Wolfram技術會議,她在會上獲得了重啟俱樂部所需的動力和工具。俱樂部重新更名為"CT@TP"。為了避免重蹈覆轍,Abby知道俱樂部必須每周活動一次。她將每周會議歸類為 "活動" 或 "探索"主題,讓新的學生領袖幫助她計劃和組織活動, 并且大力支持新加入俱樂部的學生。
Abby為自己的新活動潛心積慮,并利用公益網站Computational Thinking Initiatives的AI Adventures填寫活動時間表(https://www.computationinitiative.org)。俱樂部通過計算思維對話 (包括機器學習、圖像處理、交互式動畫、文本分析和3D打印等主題) 和實時編碼而蓬勃發展。隨著出席率的提高, 俱樂部成員開始在數學課上使用他們的Mathematica知識。學生們開始邀請朋友加入俱樂部, 兩名俱樂部成員甚至參加了Wolfram高中夏令營, 在暑假期間進一步參與Mathematica的學習和應用。
CT@TP:學生們的故事

上圖從右至左:Abby Brown, Shannon Brownlee 和 Emily Zhang 在2018年Wolfram 技術大會上演講。
Emily Zhang是CT@TP的成員之一, 通過Abby的微積分課認識了Mathematica。她決定在她的畢業課題中運用她在CT@TP中學到的計算思維和 Wolfram 語言技能。
Emily 想在這個課題中運用三重積分。她最終決定模擬山體,創建了圣海倫山、珠穆朗瑪峰和富士山的不同三維模型。
圣海倫山
珠穆朗瑪峰
富士山
Shannon Brownlee最初是Girls Who Code的成員, 但她覺得乏味后來退出了。她在三年級上Abby的數學課時開始學習Mathematica,并決定加入CT@TP來再次學習如何寫代碼。
學習如何用Mathematica寫代碼很順利,Shannon還把它用在了微積分3課程的期末課題上。Shannon沒有用現成的問題,而是自己創造了一個問題來解決。這導致了Mathematica糖果土地的創建。
Shannon Brownlee 的 Candy Land
即使在一學年結束后,Shannon還想繼續學習如何編碼。很明顯, 她已經擺脫了以前俱樂部的低迷狀態。整個夏天, 她繼續通過增強法(Augment)用 Mathematica 編碼。Shannon 現在是CT@TP的學生領袖,并幫助俱樂部開展活動。
Abby、Emily和Shannon的故事殊途同歸:她們每個人都找到了利用計算思維來探索個人興趣的方法,每個人都通過CT@TP獲得了動力。如果你也想開始自己的計算思維俱樂部, 我們的Computational Thinking Initiatives(https://www.computationinitiative.org/)提供的資源可以助你一臂之力,Abby 也共享了她的CT@TP網頁(http://www.abbymath.com/CT)還有數學俱樂部(http://math.sduhsd.net/MathematiClub/)。可以從網頁上下載notebook進行學習。
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