टीचिंग हाई स्कूल TCS - मौजूदा कार्यक्रम

Question

मुझे एक उपन्यास टीसीएस हाई स्कूल कार्यक्रम सिखाने की पेशकश की गई थी, जिसमें एक पाठ्यक्रम के निर्माण की आवश्यकता होती है। मैं इस बारे में राय और सुझाव सुनना बहुत पसंद करूंगा।

सबसे पहले, क्या किसी को उच्च विद्यालयों के बारे में पता है जहां एक टीसीएस कार्यक्रम सफलतापूर्वक पढ़ाया गया है (या असफल)?

यह विचार 3-वर्षीय कार्यक्रम (10 वीं -12 वीं कक्षा, 16-18 वर्ष की आयु), लगभग 8 साप्ताहिक घंटे, चयनित उत्कृष्ट छात्रों के लिए है, जिसका अर्थ है कि यह और मांग की जानी चाहिए। मानक "कंप्यूटर" प्रोग्राम के विपरीत, इस कार्यक्रम को प्रोग्रामिंग पर ध्यान केंद्रित नहीं करना चाहिए, बल्कि सीएस में चयनित विषयों पर, ज्यादातर टीसीएस में। अब तक हमारे मन में जो विषय हैं, वे हैं:

• स्पर्शोन्मुख विश्लेषण
• बुनियादी डेटा संरचनाएं और एल्गोरिदम (सूची, सरणियाँ)
• ग्राफ एल्गोरिदम, गतिशील प्रोग्रामिंग बनाम लालची एल्गोरिदम के प्रदर्शन के रूप में भी।
• अन्य एल्गोरिदम (उदाहरण के लिए)
• कम्प्यूटेबिलिटी - एक टीएम की अवधारणा, कमी, पतनशीलता।
• जटिलता - एनपी, पी, शायद PSPACE और एनएल। पूर्णता।
• ऑटोमेटा सिद्धांत

मूल रूप से, यह CS में B.Sc के पहले दो वर्षों के TCS भाग को शामिल करता है। हालांकि, हमें यह ध्यान रखना चाहिए कि इन छात्रों को इस सामग्री के लिए आवश्यक गणितीय आधार की कमी है। विशेष रूप से, हाई स्कूल (दुर्भाग्य से) में सेट थ्योरी, कॉम्बिनेटरिक्स, प्रायिकता और मॉड्यूलर आर्टिहिमेटिक जैसी चीजें नहीं सिखाई जाती हैं।

योग करने के लिए, और सटीक प्रश्न देने के लिए:

1. क्या किसी को कहीं भी एक समान कार्यक्रम का पता है?
2. क्या ठोस / सामान्य विषयों के लिए सुझाव हैं, जो आपको लगता है और उपरोक्त विषयों के बजाय इसके अलावा / सिखाया जाना चाहिए, जबकि कार्यक्रम को दिलचस्प और सीधे प्रासंगिक रखना (जैसे समूह सिद्धांत महत्वपूर्ण और दिलचस्प है, लेकिन पर्याप्त प्रासंगिक नहीं है) उस समय को सही ठहराने के लिए)
3. मुझे मशीन-लर्निंग को किसी न किसी रूप में पेश करने में खुशी होगी, क्योंकि यह आजकल एक बहुत ही हॉट विषय है। माप-एकाग्रता प्रमेय जैसे उपकरण के बिना मशीन लर्निंग कैसे प्रस्तुत की जा सकती है, इसका कोई भी स्वागत है।

Comments

ऐसा लगता है कि आप एक विचार के बाद अंत में ऑटोमेटा सिद्धांत को सूचीबद्ध करते हैं। मैं ऑटोमेटा सिद्धांत को केंद्रीय और एकीकृत विषय बनाने की वकालत करूंगा। यह बिना किसी विशिष्ट गणितीय पृष्ठभूमि के छात्रों को औपचारिक गणितीय तर्क से परिचित करा सकता है। इसमें तेज बिना शर्त प्रमेय हैं जो कि मूलभूत हैं लेकिन साबित करने के लिए अपेक्षाकृत सरल हैं। इसे सीधे मशीन लर्निंग से जोड़ा जा सकता है , हालांकि मेरे अनुभव से पहले थ्योरी कोर्स में अंडरग्रेज करना सिखाना मुश्किल है, इसलिए एचएस के साथ अधिक सावधानी बरती जाती है।

— Artem Kaznatcheev

इससे पहले ऐसा नहीं हुआ था! "चयनित" छात्र? इसका मतलब यह भी है कि उन्नत, संभवतः? TCS पर या ऑनलाइन ब्लॉगों [वहाँ कई अच्छे लोगों] पर लोकप्रिय विज्ञान पुस्तकों का खनन करने का प्रयास करें । ट्यूरिंग मशीन, क्वांटम कंप्यूटिंग अन्य प्रमुख / दिलचस्प क्षेत्र। अगर गणित भारी नहीं है और गणितीय तरीके के बजाय वैचारिक रूप से अधिक किया जाता है तो इसे हटा दिया जा सकता है। यह भी साइट edu सवालों में बहुत ऊपर आता है: सीएस अनप्लग्ड । सौभाग्य!

— vzn

मुझे आश्चर्य है कि यदि आप अपना कुछ समय उन गणितीय कौशलों को पढ़ाने के लिए समर्पित करने के लिए सर्वश्रेष्ठ होंगे, जिनका आप उल्लेख करते हैं (जैसे संभावना) ... यह संभवतः आपको अधिक उन्नत विषयों को कवर करने में भी मदद करेगा, लेकिन गणित / सीएस में भविष्य के अध्ययन के लिए छात्रों को तैयार करने में भी मदद करेगा। ।

— usul

@vzn - हाँ, ये उन्नत हैं (मैं कहता हूँ - उपहार में दिए गए छात्र)।

— Shaull

@vzn यह एक बहुत ही दिलचस्प सुझाव है। किसी तरह, टीसीएस अभी तक लोकप्रिय संस्कृति का हिस्सा नहीं है। यही है, यहां तक ​​कि जिज्ञासु छात्र आमतौर पर पी बनाम एनपी जैसे सवालों से अनजान होते हैं। लेकिन हम निश्चित रूप से वर्तमान सीएस छात्रों से सुझाव मांगेंगे, और देखेंगे कि वे क्या लेकर आते हैं। मेरा अनुमान है कि क्रिप्टोग्राफी केंद्रीय होगी।

— शूल

Answer 1

कई देश अपनी IOI टीमों के लिए ग्रीष्मकालीन स्कूलों का आयोजन करते हैं (लगभग 16 IIRC की आयु वाले हाई स्कूल के छात्र शामिल हैं)। ईरान में हमारे पास निम्नलिखित पाठ्यक्रम हैं:

• प्रोग्रामिंग,
• डेटा संरचना और एल्गोरिदम,
• कॉम्बिनेटरिक्स, और
• ग्राफ सिद्धांत।

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मुझे लगता है कि ACM के कंप्यूटर विज्ञान शिक्षक संघ के पाठ्यक्रम पाठ्यक्रम पृष्ठ पर K12 पाठ्यक्रम है, हालांकि यह प्रतिभाशाली किशोरों के लिए शायद बहुत हल्का है।

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मुझे लगता है कि प्रोग्रामिंग निश्चित रूप से पाठ्यक्रम का हिस्सा होना चाहिए । अजगर को सीखने के लिए एक अच्छी पहली भाषा होनी चाहिए।

आप अनुप्रयोगों के साथ कुछ सुलभ विषयों को भी कवर करना चाह सकते हैं (कुछ शांत निर्माण का आनंद उनकी रुचि पर बड़ा प्रभाव डाल सकता है)। मुझे लगता है कि कौरसेरा पर एंड्रयू एनजी का एमएल कोर्स प्रतिभाशाली छात्रों (विशेष रूप से आपके जैसे देशों में जहां अधिक गंभीर के 12 गणित पाठ्यक्रम है) के लिए सुलभ होना चाहिए।

एक अमानवीय विषय जिस पर आप विचार कर सकते हैं, वह है कॉम्बीनेशन गेम थ्योरी, यह 16 साल की उम्र के साथ बहुत दिलचस्प नहीं हो सकता है (मेरे पास इसके लिए अनुभव नहीं है) लेकिन यह मेरे अनुभव में थोड़ा युवा छात्रों के लिए काफी अच्छा काम करता है।

मैं व्यक्तिगत रूप से मध्य और जोड़ने विषय के आसपास हो एल्गोरिदम, मुझे लगता है कि होना चाहिए यह केंद्रीय विषय है और यकीनन एल्गोरिथम परिप्रेक्ष्य के रूप में ऑटोमेटा सिद्धांत की तुलना में बेहतर काम करेगा (मशीनों, ऑटोमेटा, आदि ट्यूरिंग नहीं) है लगता है कंप्यूटर विज्ञान का सार।

Comments

प्रोग्रामिंग हिस्सा मानक सीएस कार्यक्रम द्वारा कवर किया गया है, जो वे सभी लेते हैं। ये अतिरिक्त विषय हैं। क्या आपके पास ऐसा समर स्कूल की वेबसाइट के लिए लिंक होना है? एल्गोरिदम पर ध्यान केंद्रित कर के रूप में - जब मैं मानता हूँ कि वे सीएस के लिए केंद्रीय हैं, मुझे लगता है कि कम्प्यूटेबिलिटी और जटिलता समान रूप से कर रहे हैं कंप्यूटर विज्ञान का सार। मुझे याद है कि इस तथ्य से बहुत अधिक प्रभावित हूं कि ऐसी चीजें हैं जिन्हें हम हल नहीं कर सकते हैं, बल्कि चतुर एल्गोरिदम द्वारा। लेकिन दोनों को कवर किया जाएगा, शायद।

— शाऊल

एक तरह से ट्यूरिंग मशीन एल्गोरिदम के बारे में हैं । भी माणिक भी करने के लिए तुलनीय एक शानदार विकल्प है अजगर । उसी सबज पर विकास को सीखने का एक और उत्कृष्ट विकल्प कई कारणों से जावास्क्रिप्ट है जैसे कि ब्राउज़रों में इसका प्रसार, बहुत सारे सार्वजनिक / नमूना कोड, विस्तृत विशेषताएं, उच्च उपयोग, आदि

— vzn

@ शाऊल, उनके पास एक साइट ( यंग स्कॉलर्स क्लब ) है, लेकिन यह फ़ारसी में है और इसमें समर स्कूल में किसी भी तरह से शामिल होने के बारे में बहुत कुछ शामिल नहीं है।

— केवह

@vzn, मुझे नहीं लगता कि आपको हाई स्कूल के छात्रों को TCS पढ़ाने का बहुत अनुभव है और मैंने आपको बहुत स्पष्ट रूप से समझाया है कि मुझे आपकी राय में कोई दिलचस्पी नहीं है । मेरे जवाबों को ट्रोल करना बंद करो।

— केव

k, plz मेरे bkg पर अनुमान नहीं लगाते हैं और वही शिष्टाचार करेंगे। टिप्पणी में मूल रूप से है समर्थन की अपनी राय ... मेटा के लिए एक विषय की तरह लगता है = (

— vzn

Answer 2

उत्सुकता से, कोई है जो यह तर्क देता है कि मशीन सीखना विशिष्ट रूप से फिट हैहाई स्कूल के छात्रों को पढ़ाने के लिए कंप्यूटर विज्ञान विषयों के बीच, क्योंकि माना जाता है कि यह उन कुछ उप-क्षेत्रों में से एक है जहाँ बुनियादी गणित आपको महत्वपूर्ण चुनौतियों की सराहना करने के लिए पर्याप्त समझने के लिए मिल सकता है। मैं इस दावे से असहमत हूं - बुनियादी एल्गोरिदम (खोज के लिए कहते हैं, सॉर्टिंग) को पहेली के रूप में प्रस्तुत किया जा सकता है, और आप बहुत जल्दी राज्य के लिए बहुत ही सरल हो सकते हैं, लेकिन मौलिक खुले समस्याएं जैसे "अनिवार्य रूप से एक ही संख्या में संचालन के साथ गुणा किया जा सकता है। के रूप में ", या रैखिक समय में पूर्णांक, या फैक्टरिंग छँटाई (मुझे लगता है कि primes संख्या की अवधारणा हाई स्कूल के छात्रों के चयनित समूह के लिए नया नहीं होगा?)।" दूसरी ओर, बहुत सारे मशीन लर्निंग को सांख्यिकी और संभाव्यता सिद्धांत के साथ अच्छे स्तर के अनुभव के बिना पकड़ना मुश्किल होगा। फिर भी,

एक शिक्षण कार्यक्रम के संदर्भ में, Drexel में Essinger और Rosen द्वारा अधिक विस्तृत एक है।

इन सब के अलावा, मुझे लगता है कि कोई भी सीखने के सिद्धांत के कुछ उच्च-स्तरीय विचारों को स्केच करने का प्रयास कर सकता है:

• बुनियादी वर्गीकरण समस्या क्या है
• कॉन्सेप्ट क्लास क्या है और कॉन्सेप्ट सीखने का क्या मतलब है
• आप अनपेक्षित नमूनाकरण जटिलता से कम के साथ अप्रतिबंधित अवधारणा वर्ग से अवधारणाओं को सीखने की उम्मीद क्यों नहीं कर सकते (तर्क को गिनने के लिए एक परिचय के रूप में)
• कुलपति-आयाम क्या है

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एक अन्य सुझाव है, सर्किट को पेश करना और शैनन के निचले हिस्से के कुछ स्केच का प्रयास करना। निर्भर करता है कि छात्र गिनती के साथ कितने सहज हैं। यदि यह बहुत भारी है, तो यह तब भी तर्क करने में मदद कर सकता है जब छात्र विश्वास पर सर्किटों की गिनती स्वयं करते हैं। मुझे लगता है कि "अधिकांश समस्याओं के लिए बड़े सर्किट की आवश्यकता होती है क्योंकि बहुत सारी समस्याएं हैं और बहुत कम सर्किट" हड़ताली होंगे। यह विचार जटिलता में महत्वपूर्ण और व्यापक है।

Comments

दोनों सुझाव बहुत अच्छे हैं। धन्यवाद! मुझे लग रहा है कि हाई स्कूल के लिए, बस एक वीसी आयाम सीखने में लगभग 3 महीने लग सकते हैं, जो बहुत अधिक हो सकता है। लेकिन यह निश्चित रूप से विचार करने योग्य है, खासकर जब से विचार पहले से ही डाल दिया गया है।

— शूल

मुझे लगता है कि यह समझने के लिए कि एक अवधारणा को सीखने का क्या मतलब है और कुछ अस्पष्ट विचार होने से पहले कि आप मनमाने ढंग से जटिल चीजें नहीं सीख सकते, इससे पहले कि सूरज जम जाए, जीत होगी।

— साशो निकोलेव

Answer 3

इस पर जाने के लिए एक आशाजनक दिशा का उपयोग करता है। एपी / एनएसएफ ने हाल ही में एक नए हाई स्कूल एडवांस्ड प्लेसमेंट सीएस प्रोग्राम पहल की घोषणा की। इस तरह के कार्यक्रम का उपयोग करने के कई फायदे होंगे जैसे कि एक मानकीकृत पाठ योजना, कॉलेज मान्यता, आदि।

यह वर्तमान में विकास के अधीन है और 2016 के लिए तैयार होने के लिए है। अस्थायी पाठ्यक्रम पाठ्यक्रम और सामग्री ऑनलाइन उपलब्ध हैं। (शैक्षिक विशेषज्ञों के लिए, "सामूहिक बुद्धिमत्ता" प्रकार) के माध्यम से भविष्य की सामग्री को प्रभावित करने के लिए इस बिंदु पर कुछ संभावना भी हो सकती है।)

कॉलेज बोर्ड के एडवांस्ड प्लेसमेंट प्रोग्राम ने गुरुवार को कहा कि वह अपनी कक्षा के प्रसाद में एक नया कंप्यूटर-विज्ञान कार्यक्रम जोड़ने की योजना बना रहा है, जो सात वर्षों में पहला नया परीक्षण है। यह कदम विश्व स्तर पर अमेरिकी अर्थव्यवस्था को अधिक प्रतिस्पर्धी बनाने के लिए एक राष्ट्रीय धक्का के बीच विज्ञान के क्षेत्र में छात्रों के लिए प्रशिक्षण में बढ़ती रुचि को दर्शाता है।

नया प्रोग्राम, एपी कंप्यूटर साइंस प्रिंसिपल्स, कंप्यूटिंग के "रचनात्मक पहलुओं" पर ध्यान केंद्रित करेगा और राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन से $ 5.2 मिलियन अनुदान द्वारा आंशिक रूप से वित्त पोषित किया जाएगा । संघीय एजेंसी का लक्ष्य 2016 तक देश भर में उच्च विद्यालयों के अतिरिक्त 10,000 कंप्यूटर-विज्ञान शिक्षकों को विज्ञान, प्रौद्योगिकी, इंजीनियरिंग और गणित, या एसटीईएम, क्षेत्रों में शिक्षा में सुधार के प्रयास के तहत प्रशिक्षित करना है। कॉलेज बोर्ड शिक्षक सहायता और उपकरणों के लिए लगभग $ 3.5 मिलियन में चिप करेगा ।

मौजूदा कार्यक्रम को एपी कंप्यूटर विज्ञान ए कहा जाता है और नए कार्यक्रम को एपी कंप्यूटर विज्ञान सिद्धांत कहा जाता है। मौजूदा कक्षा कई वर्षों से है और पाठ्यक्रम विकसित करने वाले शिक्षकों के लिए एक मॉडल के रूप में भी सहायक है।

• उन्नत प्लेसमेंट नए कंप्यूटर-विज्ञान परीक्षण WSJ जून 2013 को जोड़ता है
• एपी कंप्यूटर विज्ञान , विकिपीडिया
• एपी कंप्यूटर विज्ञान होम पेज
• एपी छात्रों / कॉलेज बोर्ड कंप्यूटर विज्ञान
• एपी सीएस सिद्धांत
• कॉलेज बोर्ड सीएस सिद्धांतों

Comments

यह भी देखना कैसे सीएस में रुचि रखने वाले एचएस छात्रों पाने के लिए cs.se

— vzn

संयोग से, बेकर फ्रैंके और खुद ने CS प्रिंसिपल पाठ्यक्रम के लिए सिद्धांत को सुलभ बनाने के लिए चर्चा करने के लिए SIGCSE '14 में BOF (बर्ड-ऑफ-द-फिदर) सत्र के लिए एक प्रस्ताव प्रस्तुत किया।

— rahulmehta95 23

@ rahulmehta95 - क्या उस प्रस्ताव का एक लिंक है जिसे मैं पढ़ सकता हूं?

— शाऊल

ये रहा: cs.ucls.uchicago.edu/~rahulmehta/papers/BOF-Theory.pdf । उम्मीद है की यह मदद करेगा!

— rahulmehta95

Answer 4

एक विचार जो मैं हाल ही में मार रहा हूं, वह यह है कि एचएस छात्रों को समस्याओं के बीच कमी की धारणा कैसे सिखाई जाए। मुझे यह सबसे दिलचस्प लेकिन सबसे चुनौतीपूर्ण विषयों में से एक लगता है जब मुझे जटिलता के लिए पेश किया गया था, क्योंकि यह काफी कठिन है (कम से कम शुरू में) इस तथ्य के चारों ओर एक को लपेटने के लिए कि 3-सैट जैसी समस्या "बस के रूप में कठिन" है वर्टेक्स-कवर के रूप में।

मैं उदाहरण के साथ आया था, जो वर्टेक्स कवर (VC) और इंडिपेंडेंट सेट (IND-SET) के बीच कमी थी, निम्नानुसार;

"आप एक संग्रहालय के निदेशक हैं, और हॉलवे की सुरक्षा के लिए उन्हें काम पर रखने का काम सौंपा जाता है। जब हॉलवे के एक चौराहे पर रखा जाता है, तो एक गार्ड उससे सटे सभी हॉलवे पर नज़र रख सकता है। न्यूनतम गार्ड की क्या आवश्यकता है। पूरे संग्रहालय को गश्त करने के लिए? "

"थोड़ा बाद में, कुछ बच्चे संग्रहालय में लुका-छिपी का खेल खेलने का फैसला करते हैं। उनका लक्ष्य ऐसे छिपाना है कि कोई अन्य बच्चा उन्हें नहीं देख सके। हालांकि, गार्ड नहीं चाहते हैं कि वे चारों ओर दौड़ रहे हैं। हॉलवे, इसलिए उन्हें चौराहों में "छिपने" के लिए फिर से आरोपित किया जाता है। बच्चों की सबसे बड़ी संख्या क्या है जो संग्रहालय में एक-दूसरे को देखे बिना छिप सकते हैं? "

$\text{V}C \leq_{P} \text{IND-SET}$

$G=(V,E)$$S \subseteq V$$\iff$ $V \backslash S$$\backslash$

$S$$V\backslash S$$G$

Comments

$CLIQUE\le_p IND-SET$

जहां तक ​​कटौती है, प्रमाण है कि एक सार्वभौमिक ट्यूरिंग मशीन मौजूद है, एक रास्ता है और शायद उन्नत हाई स्कूलर्स द्वारा समझा जा सकता है ... [ध्यान दें कि कई लेगो टीएम वीडियो हैं, कुछ यहां तक ​​कि सीएस शोधकर्ताओं द्वारा भी ...], शायद बदलने tseitin ?

— vzn