【講師APCS教學經驗分享-這個營隊可以學到甚麼】

前言
電腦技能基金會與淡江大學電機系饒建奇教授帶來的APCS營隊課程,帶領孩子走進生活化科學思維,培養解決問題的素養!
饒教授有25年豐富程式教學經驗,指導無數同學取得APCS觀念題、實作題達4級分,今年指導北部高中有獲得5級分同學。
他帶來經驗分享,學生準備APCS普遍性遇到的問題、困難點如何克服改善?
本篇幅著重同學準備APCS方法論,及解決學習困難點、找到興趣後進步心法。
 
 
資深豐富程式教學經歷
現職:淡江大學電機系副教授。2000年至今每年開設程式設計課程。
程式教學推廣:自國內推動108課綱,強調中小學運算思維,從事Scratch推廣,從澎湖扎根到新北教學。
從APCS檢測開始,全心投入APCS和高中合作計畫。合作過:新店高中、麗山高中、竹崎高中。長期合作的是永慶高中、竹崎高中。台北:中正高中、東山高中。
緣由APCS檢測教學幫助高中生學習,志在推廣縮短城鄉教育差距。架設個人粉專頁,放上講義、題目,希冀有志準備檢測的國高中能就近有學習資源。
學生普遍遇到的準備問題
APCS檢測的程式語言,不論C、C++語言、Python都是屬於文字型,而國高中生有興趣是原學過積木式程式語言。從積木式程式語言變成純文字語言是種障礙,須跨越過,才能撰寫文字式程式。
 
學生準備檢測的普遍困難點
文字式程式語言最大困難是對語意不懂,語意不懂有兩個層面,是對運算思維不懂,和對計算機硬體微妙結合關係關係不懂。
這是最大的困難,如運算思維懂了,也思考基本的計算機結構如何完成指令,再來對文字敘述弄懂,接著自然學習下去。
 
如何克服語意不理解(運算思維、計算機思維) 
方法1:
運算思維這一塊,有些學生代數不夠強,或是代數好。但到了語義敘述,開始打架。從國中數學代數角度來看,X=X+1,在代數來說不合法,但在計算機思維裡,計算機是個離散動作要告訴他,X從記憶體拿出來+1再放回去,不是直覺性代數左右同時完成。
方法2:
了解計算機架構的細微動作,位置概念,是拿到位置還是拿到資料,這是學習文字型程式語言最難理解的地方。
函數的傳遞從記憶體裡是如何形成,如果學生能克服運算思維,也了解計算機硬體,他就打通了任督二脈。
 
如何培養學生APCS檢測學習的樂趣?啟發學程式的點?
教導學生的第一件事是舉例。不舉例他不知道學的東西要應用在哪。
這門課是資訊科學,要從日常生活中找到問題,找日常生活案例,如路上看到那些是AI裝置,是使用程式完成的,有興趣後再引發他運算思維和硬體觀念,引起興趣會才容易有學習意願。
學生會思考他過去所學習的素材,可以解決那些問題。這是啟發學生學習興趣的重點。
從問題中想要學習,不是從學習來解決問題,透過解決問題當作學習素材。資訊科學最重要的是用快又準方法解決人的問題!
 
影像辨識應用車子超速案例
如:上課的AI影像辨識中連續拍兩張照片,看點在二維陣列的哪個地方,就會知道車子是否超速。
 
捷運售票機案例
在程式選擇結構、重複結構時,可用捷運的售票機來看。投錢時從開始地點到目的地用迴圈來累算,累算到相等或大於時就停止,就把票送出。
 
APCS檢測高分學生特質
獲得高分學生的特質,基本就是熟能生巧,當你有興趣的時候,接著是耐心。
這些學生有興趣加上耐心,願意和問題周旋下去的動力。
耐心和每天練習,有毅力每天學會一種解決問題的方法,時間累積下準備APCS檢測就會得心應手。
考高分的學生第一個是興趣,第二是他們每天練習。這是腦力激盪,大腦活化下,會想出1+1大於2解法。今天的大腦刺激會產生新的想法。和昨天的都會不同結果。
APCS的制度,不是考一次,是一年考三次,從高中到推甄開始可以考八次。這是一個時間函數的競賽,每個人的係數不同。
準備APCS檢測的3個重點建議
3個步驟:
步驟1:弄清語法
步驟2:弄懂演算法分類
步驟3:把這些語法套在這些分類上
基本上語法是最重要的,先有語法在去解題目,再將這些結合在一起。解題是解單純觀念題。語法懂了先看簡單觀念題目,再看創新的題目,在看應用(演算法)題目。先把語法弄懂→基本問題弄懂→應用問題(演算法)。
舉例,料理前把食材弄懂,每個食材味道、料理方式,真正去實驗,再創造菜色。
了解食材基本料理,將食材設計新的食譜,最後應用創新產出新的料理。每個廚師最後應用都是五花八門,學生之後懂的問題也是如此。這是較穩當的學習之路,切勿貪一開始解決問題,前提把基本的語法SOP弄懂再去解決問題。
                    
上這門課的收穫-學習用運算思維去解決問題
學程式不僅有數學、物理、化學問題可解決,到了AI時代語文的問題也可以解。當你遇到問題要解的時,可用學過的程式語言,思考我該怎麼去解決。
考APCS檢測是一回事,最重要是學到運算思維素養,因為他未來面對任何問題,都可以用正確的思考方式,去解決他遇到問題。也就是養成他運算思維一種習慣。
這種習慣是計算機硬體可以接受的,就是學生可以控制、訓練機器人,那就是AI。
 
學習進步的心法(心態與方法)
先不預先設定要考幾級分,這樣設定就好像只玩一次。APCS檢測宗旨要找對程式興趣的學生,有興趣怎麼設定只做一次呢?只要求自己不要退步,要設定自己每天進步一點,要每天進步怎麼驗證呢?
最好的方法是多參加比賽,參賽不是拿冠軍拿第幾名,其實是累積經驗值。
經驗值就是明天你要成功資糧,一次你專心地投入比賽,不管成功失敗你會得到很多東西。這些就是你下次的資糧,將這些吸收好,下次的比賽你就會進步變好,累積實力下次就有機會得到第一名。
 
 
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