4. Activity Design
Three main factors influenced the selection
and the design of the cMinds activities. First, an
attempt was made to tie basic algorithmic techniques
that draw upon problem solving theory to the cMinds
learning activities [27]. The three basic algorithmic
techniques that were selected are: the brute force, the
divide and conquer, and the decrease and conquer
one. Each model/technique exposes learners to a
different way of working with data. Problems,
puzzles, and logical challenges to which a
characteristic solution can be developed based on the
above algorithms were identified for proof-of-concept
implementation that demonstrates the benefits of
engaging young learners in algorithmic thinking [27].
From a wider pool of logical puzzles a final
short list was structured that included problems
solvable with the use of simple serial commands,
conditional statements, switches/cases, and while
loops [27]. Selecting logical puzzles with age
appropriate complexity for the targeted primary
education learners was important for challenging but
not overwhelming learners.
The activities/problems were further selected
among widely known logical puzzles which are often
already used in-class for teaching. This selection
criteria ensures that both teachers and pupils are
already familiar with the problems introduced by the
learning environment and can engage meaningfully in
the process of decomposing each problem to its
components [27].
In a last step the graphical representation of
the components of the activities and the programming
tools were carefully considered. The process
described above led to the selection of the following
problems:
1) The tutorial area: The students are
encouraged to start their educational journey with
cMinds from the tutorial activity. The tutorial aims at
explaining basic programming concepts such as serial
commands, conditional statements, while loops, and
switches/cases. A simple scenario was selected that
introduces a story for attracting learner interest while
at the same time it maintains a simple environment
and presents just enough information for enabling
learners to solve the problem at hand. This allows
learners to focus on the solution and build confidence
on the use of programming concepts in a simplified
simulation of the outside world. Specifically, a robot
is placed close to an apple tree. Several exercises
engage learners to make the robot pick apples with
varying degrees of difficulty in what to pick and how;
for example to pick all apples, pick only apples that
are ripe, throw away rotten apples, etc [28].
2) The ‘Math activity’: This activity aims at
familiarising students with serial commands while
helping them execute basic mathematical operations.
The activity helps learners develop a general
methodology for addressing operations by bringing
together several mathematical concepts including
estimation, approximation, subtraction, and division.
Graphically, a number line graduated to a scale
provides students with a spatial representation of
mathematical concepts allowing them to visualize the
starting conditions and objectives of mathematical
exercises. Learners are asked to instruct the robot to
move from the starting to the target position on the
line with as few steps as possible from pre-defined
increments [28].
59
Fig. 2– The Math activity
3) The ‘Santa Claus’ Socks’: This learning
exercise draws inspiration from classic puzzles that
expose learners to recursive divide-and-conquer and
decrease-and-conquer algorithms. The activity further
introduces learners to the operation of the While-
loop. According to the playful scenario, Santa
mistakenly put his dirty socks into one of the
otherwise identical gift boxes. Learners must instruct
the robot to identify the one heavier box that contains
the socks by cleverly weighing the boxes against each
other. This puzzle can be solved in more than one
ways. A straightforward but suboptimal solution can
involves iteratively weighing two boxes at a time. A
more efficient solution based on divide-and-conquer
principles involves iteratively weighing half of the
boxes against the other half. The first solution is a
good example of loops while the second is
algorithmically sounder. Both implementations are
supported through the cMinds Learning Suite [28].
Fig. 3– The Santa Claus activity
4) The ‘Water Jugs’ is a brute-force exercise
in which learners instruct the robot to fill a water
container with the help of two smaller ones with
specific volumes. Through this activity students
engage in a logical challenge that promotes
mathematical thinking. At the same time they practice
simple serial commands [28].
Fig. 4– The Jugs activity
5) The ‘River Crossing’ puzzle is a typical
rule-driven exercise. It draws inspiration from the
classic puzzle that asks learners to help a wolf, a
sheep, and a cabbage cross a river on a single raft
based on restrictions on leaving any two of the above
unattended on the same river bank. Both this version
of the puzzle as well as a more complex one in which
a group of grown-ups and children must cross a river
taking into account constrains and restrictions have
been implemented. Through this activity students are
encouraged to build a smart and flexible algorithm
using loops and conditional statements [28].
Fig. 5– The River Crossing activity
6) The ‘Friezes Activity’ is a pattern
recognition exercise in which learners must discover
series of repeating shapes in a sequence. A ‘frieze’ is
constituted of geometrical shapes of many colours.
The problem introduces students to the way
conditional constructs operate and conditions evaluate
to true or false. Each level of difficulty introduces
additional friezes raising the difficulty level through
more complex sequences [28].
Fig. 6 – The Freezes activity 60
7) The ‘Eggs Activity’ is a pattern recognition
and sorting exercise in which learners categorize
objects based on specific characteristics. According to
the storyline, learners must instruct the robot to pick
an egg from a box, recognize the pattern drawn on the
egg, and put it into a matching destination box. The
problem introduces students to the way
cases/switches and conditional constructs operate
[28].
Fig. 7 – The Easter eggs activity
In the next section, the cMinds Virtual
Environment is presented. The environment brings
together all the learning activities but does not stop
there. It also integrates a range of supporting
resources and facilities for exploration, collaboration,
and communication.
4 .
ออกแบบกิจกรรมปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการคัดเลือก
และการออกแบบของ cminds กิจกรรม แรก ,
ความพยายามที่จะผูกเทคนิคพื้นฐานขั้นตอนวิธี
ที่วาดตามทฤษฎีการแก้ปัญหาใน cminds
กิจกรรมการเรียนรู้ [ 27 ] สามพื้นฐานขั้นตอนวิธี
เทคนิคที่ถูกเลือกคือ : บังคับเดรัจฉาน ,
แบ่งและพิชิตและลดลงและพิชิต
1แต่ละรุ่น / เทคนิคให้ผู้เรียนไป
วิธีที่แตกต่างของการทำงานกับข้อมูล ปัญหา
ปริศนาและความท้าทายตรรกะ ซึ่งเป็นคุณลักษณะที่สามารถพัฒนาโซลูชั่น
ข้างบนตามขั้นตอนวิธีการระบุหลักฐานการแนวคิดที่แสดงให้เห็นถึงประโยชน์ของ
ถูกใจหนุ่มผู้เรียนในขั้นตอนวิธีคิด [ 27 ]
จากสระว่ายน้ำที่กว้างขึ้นของปริศนาสุดท้าย
ตรรกะรายชื่อสั้น ๆเป็นโครงสร้างที่รวมปัญหาแก้ไขได้ด้วยการใช้คำสั่ง
งบแบบง่าย , เงื่อนไข , สวิทช์ / ราย และในขณะที่
ลูป [ 27 ] การเลือกปริศนาตรรกะที่มีอายุที่เหมาะสมสำหรับเป้าหมายหลักของ
การศึกษาผู้เรียนเป็นสิ่งสำคัญสำหรับความท้าทายแต่
ไม่ยุ่งยาก ผู้เรียน
ได้เลือกกิจกรรม / ปัญหาระหว่างที่รู้จักแพร่หลายปริศนาตรรกะซึ่งมักจะ
แล้วใช้ในชั้นเรียนสำหรับครู การเลือกเกณฑ์นี้เพื่อให้แน่ใจว่าทั้งสอง
แล้วครูและนักเรียนคุ้นเคยกับปัญหาที่แนะนำโดย
สภาพแวดล้อมการเรียนรู้และสามารถมีส่วนร่วมมีความหมายในกระบวนการของแต่ละปัญหา
คอมโพเนนต์ของ [ 27 ]
ในขั้นตอนสุดท้ายการแสดงกราฟิกของ
องค์ประกอบของกิจกรรมและโปรแกรม
เครื่องมือมีการพิจารณาอย่างรอบคอบ กระบวนการ
ที่อธิบายข้างต้นนำไปสู่การของปัญหาต่อไปนี้
:
1 ) พื้นที่กวดวิชา : นักศึกษา
ใจที่จะเริ่มต้นการเดินทางการศึกษาของพวกเขาด้วย
cminds จากกิจกรรมการสอน การสอนมุ่ง
อธิบายแนวคิดการเขียนโปรแกรมพื้นฐาน เช่น คำสั่งหมายเลข
,งบเงื่อนไข , ในขณะที่ลูปและ
สวิตช์ / คดี สถานการณ์ง่าย ๆคือเลือกที่
แนะนำเรื่องราวเพื่อดึงดูดผู้เรียนสนใจในขณะที่
ในเวลาเดียวกันมันรักษาง่าย และนำเสนอ
สภาพแวดล้อมข้อมูลเพียงพอสำหรับเปิด
ผู้เรียนที่จะแก้ปัญหาในมือ นี้จะช่วยให้ผู้เรียนที่มุ่งเน้นโซลูชั่น
และสร้างความมั่นใจในการใช้แนวคิดการเขียนโปรแกรมแบบ
จำลองของโลกภายนอก โดยเฉพาะหุ่นยนต์
วางอยู่ใกล้ต้นไม้แอปเปิ้ล หลายแบบฝึกหัด
ต่อสู้ผู้เรียนให้หุ่นยนต์หยิบแอปเปิ้ลกับองศาที่แตกต่างของความยากอะไร
และจะเลือกอย่างไร ตัวอย่างเช่นการเลือกแอปเปิ้ล , แอปเปิ้ลเลือกเฉพาะที่
สุก ทิ้งเน่าแอปเปิ้ล ฯลฯ [ 28 ]
2 ) ' ' : กิจกรรมคณิตศาสตร์กิจกรรมนี้มุ่ง
familiarising นักเรียนกับคำสั่งต่อเนื่อง ในขณะที่
ช่วยรันปฏิบัติการพื้นฐานทางคณิตศาสตร์ .
กิจกรรมให้ผู้เรียนพัฒนาทั่วไปวิธีการที่อยู่ปฏิบัติงาน โดยนำแนวคิดทางคณิตศาสตร์หลายรวมถึง
ด้วยกันประมาณ ประมาณ ส่วนการลบและ
ภาพกราฟิก หมายเลขบรรทัดจะจบระดับ
นักเรียน มีการแสดงพื้นที่
แนวคิดทางคณิตศาสตร์ที่ช่วยให้พวกเขาเห็นภาพ
เริ่มเงื่อนไขและวัตถุประสงค์ของแบบฝึกหัดคณิตศาสตร์
ผู้เรียนจะต้องสั่งให้หุ่นยนต์
ย้ายจากเริ่มต้นถึงตำแหน่งเป้าหมายบน
เส้นที่มีไม่กี่ขั้นตอนที่เป็นไปได้ จากที่กำหนดไว้ล่วงหน้า
น้อย [ 28 ]
0
รูปที่ 2
) กิจกรรมคณิตศาสตร์3 ) ' ซานตาคลอส ' ถุงเท้า ' : การเรียนรู้
ออกกำลังกายดึงแรงบันดาลใจจากปริศนาคลาสสิกที่
ให้ผู้เรียน วิธีการแบ่งและพิชิตและ
ลดลงและเอาชนะอัลกอริธึม กิจกรรมต่อไป
แนะนำให้ผู้เรียนดำเนินงานในขณะที่ -
วง ตามสถานการณ์ที่ขี้เล่น ซานต้า
ผิดพลาดใส่ถุงเท้าที่สกปรกของเขาเป็นหนึ่งใน
ไม่งั้นเหมือนกล่องของขวัญผู้เรียนต้องสั่ง
หุ่นยนต์เพื่อระบุหนึ่งหนักกล่องที่ประกอบด้วย
ถุงเท้าโดยชาญฉลาดชั่งกล่อง
กับแต่ละอื่น ๆ ปริศนานี้จะสามารถแก้ไขได้ในมากกว่าหนึ่ง
วิธี เป็นตรงไปตรงมา แต่ suboptimal โซลูชั่น
เกี่ยวข้องกับซ้ำหนักสองกล่องในเวลา เป็นโซลูชั่นที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นตาม
แบ่งและพิชิตหลักการที่เกี่ยวข้องกับซ้ำหนักครึ่งหนึ่งของ
กล่องกับอีกครึ่ง วิธีแรก คือตัวอย่างที่ดีของลูปในขณะที่
2
algorithmically เสียง . ซึ่งมีทั้งได้รับการสนับสนุนผ่าน cminds
การเรียนรู้แต่งงาน [ 28 ]
รูปที่ 3 –ซานตาคลอสกิจกรรม
4 ) ' ' น้ำเหยือกเป็นพละกำลังออกกำลังกาย
ซึ่งผู้เรียนสั่งให้หุ่นยนต์ที่จะเติมน้ำ
ภาชนะด้วยความช่วยเหลือของขนาดเล็กสองตัว
ไดรฟ์ที่เฉพาะเจาะจง ผ่านกิจกรรมนี้ นักเรียนมีส่วนร่วมในการท้าทาย
ความคิดทางคณิตศาสตร์ที่ส่งเสริม . ในเวลาเดียวกัน พวกเขาได้ฝึก
คำสั่งอนุกรมง่ายๆ [ 28 ]
รูปที่ 4 – jugs กิจกรรม
5 ) ปริศนา ' ข้ามแม่น้ำเป็นปกติ
กฎขับเคลื่อนการออกกําลังกายมันดึงแรงบันดาลใจจาก
ปริศนาคลาสสิกที่ถามผู้เรียนช่วยหมาป่า ,
แกะและกะหล่ำปลีข้ามแม่น้ำบนแพเดียว
ตามข้อ จำกัด ในไปสองข้างบน
เอาไว้บนฝั่งแม่น้ำเหมือนกัน ทั้งสองรุ่นนี้
ของปริศนาเช่นเดียวกับที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งหนึ่งในกลุ่มผู้ใหญ่และเด็ก
ต้องข้ามแม่น้ำถ่ายลงในบัญชีจำกัดและข้อจำกัดมี
ถูกนำมาใช้ ผ่านกิจกรรมนี้นักเรียน
สนับสนุนให้สร้างสมาร์ทและยืดหยุ่นขั้นตอนวิธี
ใช้ลูปและเงื่อนไขงบ [ 28 ]
รูปที่ 5 ) ข้ามแม่น้ำกิจกรรม
6 ) ' ' เป็นลวดลายสลักเสลากิจกรรมการออกกำลังกายที่ผู้เรียนต้องรู้
ชุดของการค้นพบรูปร่างเป็นลำดับ' บัว '
constituted ของรูปทรงเรขาคณิตสีมากมาย
ปัญหาแนะนํานักเรียนวิธีสร้างเงื่อนไขการใช้งานและเงื่อนไขการประเมิน
เป็นจริงหรือเท็จ แต่ละระดับความยากแนะนำ
สลักเสลาเพิ่มเติมเพิ่มระดับความยากโดย
ลำดับที่ซับซ้อนมากขึ้น [ 28 ]
รูปที่ 6 ) กิจกรรม 60
ไม่ตอบสนอง7 ) ' ไข่กิจกรรม ' เป็นรูปแบบและการออกกำลังกายที่ผู้เรียนจัด
วัตถุตามคุณลักษณะเฉพาะการเรียงลำดับ
เรื่องราวตาม ผู้เรียนต้องสั่งให้หุ่นยนต์หยิบ
ไข่จากกล่องรู้จักรูปแบบวาดบน
ไข่ และใส่ลงในกล่องที่ตรงกับปลายทาง .
ปัญหาแนะนํานักเรียนทางกรณี / สวิตช์ และสร้างเงื่อนไขการใช้งาน
[ 28 ]
รูปที่ 7 - ไข่อีสเตอร์กิจกรรม
ในส่วนถัดไป , cminds เสมือน
สิ่งแวดล้อมเสนอ สิ่งแวดล้อมทำให้
ด้วยกันกิจกรรมการเรียนรู้ทั้งหมด แต่ไม่ได้หยุด
ที่นั่น มันยังรวมช่วงของทรัพยากรและสิ่งอำนวยความสะดวกเพื่อสนับสนุน
สํารวจร่วมกัน , และการสื่อสาร
การแปล กรุณารอสักครู่..
![](//thimg.ilovetranslation.com/pic/loading_3.gif?v=b9814dd30c1d7c59_8619)