Bootstrap базируется в Университете Брауна (США) и основывается на исследованиях и разработках, проводимых там. Учебная программа Bootstrap состоит из 4 учебных модулей по информатике, основанных на исследованиях, для классов 6-12. 4 модуля: Bootstrap:Algebra, Bootstrap:Reactive, Bootstrap:Data Science и Bootstrap:Physics. Материалы Bootstrap усиливают основные концепции из основных предметов, таких как математика, физика и другие, позволяя учителям, не являющимся специалистами в области вычислительной техники, усваивать вводные материалы, одновременно предоставляя строгий и увлекательный компьютерный контент, взятый из занятий по информатике в таких университетах, как Brown , WPI и Northeastern .
Bootstrap:Algebra — это флагманская программа для учащихся в возрасте 12–16 лет, обучающая алгебраическим концепциям через кодирование. К концу программы каждый ученик разрабатывает собственную видеоигру, используя концепции (например, порядок операций, линейные функции, композиция функций, теорема Пифагора, неравенства на плоскости, кусочные функции и многое другое).
Их миссия — перенести энтузиазм студентов вокруг игр и направить его в сторону математики и компьютерного программирования. Помимо простого расширения интереса студентов к математике, Bootstrap:Algebra является одной из первых программ, которая демонстрирует реальное улучшение успеваемости студентов по алгебре. [1] [2]
Bootstrap:Algebra может быть интегрирована в отдельный курс CS или основной курс математики и соответствует национальным и государственным стандартам математики. И поскольку каждый ребенок изучает алгебру — независимо от пола или происхождения — Bootstrap является одним из крупнейших поставщиков формального образования CS для девочек и недостаточно представленных учеников по всей стране.
Другие модули моделируют физику, науку о данных и сложные интерактивные программы и могут быть интегрированы в курсы «Социология», «Естествознание», «Математика», «Введение» и даже «Принципы AP CS». Преподаватели могут смешивать и подбирать контент из различных модулей в соответствии со своими потребностями.
Bootstrap работает со школами, округами и организациями по всей территории Соединенных Штатов, охватывая сотни учителей и десятки тысяч студентов [3] [4] с момента своего основания в 2006 году. Также по всей стране проводятся семинары, на которых учителя проходят специализированную подготовку для проведения занятий.
Учебная программа Bootstrap состоит из четырех модулей: Bootstrap:Algebra, Bootstrap:Reactive, Bootstrap:Data Science и Bootstrap:Physics.
Bootstrap:Algebra — это 25-часовой учебный модуль, который применяет математические концепции и строгие принципы программирования для создания простой видеоигры и соответствует национальным и государственным стандартам по математике, а также стандартам CSTA и фреймворкам K12CS. Студенты создают простую игру с тремя персонажами, включающую игрока, цель и опасность. Они проектируют, как выглядит каждый персонаж, и используют алгебраические концепции для обнаружения столкновений, обработки нажатий клавиш и определения того, как они двигаются и взаимодействуют.
Основные рассматриваемые концепции:
Математика
Программирование
В Bootstrap:Reactive студенты узнают больше о том, что заставляет игру, которую они разработали в Bootstrap:Algebra, работать. Используя структуры данных, студенты анимируют свои игры и разрабатывают структуру мира для создания более сложной игры.
Основные рассматриваемые концепции:
Математика
Программирование
В Bootstrap:Data Science студенты формулируют собственные вопросы об окружающем мире, анализируют данные с использованием нескольких методов и пишут исследовательскую работу о своих выводах. Модуль охватывает функции, циклы и итерации, визуализацию данных, линейную регрессию и многое другое. Преподаватели обществознания, естественных наук и бизнеса могут использовать этот модуль, чтобы помочь студентам делать выводы из данных. Преподаватели математики могут использовать этот модуль для введения в основополагающие концепции статистики, и он соответствует стандартам данных в принципах CS.
Основные рассматриваемые концепции:
Математика
Программирование
Модуль Bootstrap:Physics разработан в партнерстве с Американской ассоциацией учителей физики , Американской ассоциацией учителей моделирования и STEM Teachers NYC. Этот модуль помогает учащимся понять основные концепции физики, включая компьютерное программирование как один из ключевых инструментов для построения моделей физического мира. Модуль ориентирован на девятый класс, год, в котором каждый ученик должен изучать науку. Модуль соответствует курсу Physics First, что позволяет учителям легко встраивать вычислительное моделирование в свои уроки физики.
Bootstrap:Algebra преподается в учебных подмножествах языка программирования Racket , а Bootstrap:Reactive, Bootstrap: Data Science и Bootstrap:Physics переводят студентов на Pyret. Оба являются функциональными языками , то есть ведут себя алгебраически и поэтому хорошо подходят для занятий по математике. Студенты Bootstrap в основном используют облачные среды программирования — WeScheme для Bootstrap:Algebra и code.pyret.org для Bootstrap:Reactive, Bootstraps:Data Science и Bootstrap:Physics. Преподаватели могут загрузить DrRacket для автономного использования с любым из этих языков. [5]
В 2005 году Эммануэль Шанцер написал первую версию учебной программы Bootstrap, адаптировав многие идеи из знаменитой учебной программы Program by Design для использования в контексте уроков математики 8-го класса и изобретя ряд методов обучения (в частности, «Круги оценки»). В 2006 году к Bootstrap присоединились Кэти Фислер и Шрирам Кришнамурти , оба профессора компьютерных наук . Она была опробована в рамках 10-недельной внешкольной программы, но после своего первоначального успеха Bootstrap нашел свое применение в стандартных классах математики по всей стране. [6]
За последнее десятилетие Bootstrap сосредоточился на исследовании результатов обучения, в отличие от других усилий, направленных на пропаганду. В апреле 2015 года Bootstrap получил финансирование от Google совместно с CSNYC. [7] В сентябре 2015 года Bootstrap был выбран в качестве математического компонента инициативы CS4All в Нью-Йорке. [8] В октябре 2015 года Bootstrap получил грант в размере 1,5 миллиона долларов от Национального научного фонда, который поможет доработать программу и сделать ее еще более распространенной в школах по всей стране. [9] Code.org использует некоторые элементы Bootstrap в своей собственной учебной программе, а инженеры из Google, Apple, Facebook, TripAdvisor и Cisco использовали Bootstrap для обучения студентов в своих сообществах.