Costruire un curriculum di matematica per un mondo plasmato dall’informatica

Momento della lettura: 5 minuti

Nel penultimo seminario della nostra serie sull’informatica interdisciplinare, siamo stati lieti di ospitare Conrad Wolfram (co-fondatore europeo/CEO di Wolfram Research).

Corrado Wolfram.
Corrado Wolfram

Conrad è una figura influente nei settori dell’IA, della scienza dei dati e del calcolo da oltre 30 anni. La società che ha co-fondato, Wolfram Research, sviluppa tecnologie computazionali tra cui il linguaggio di programmazione Wolfram, utilizzato dai programmi Mathematica e WolframAlpha. Nel seminario, Conrad ha parlato del suo lavoro sullo sviluppo di un curriculum di matematica “per l’era dell’IA”.

In un'aula di informatica, una ragazza ride di ciò che vede sullo schermo.

L’informatica è ovunque

Nel suo discorso, Conrad ha iniziato parlando dell’ubiquità del calcolo. Ha spiegato come la computazione (cioè un’operazione che segue le condizioni per fornire un output definito) ha trasformato la nostra vita quotidiana e ha portato allo sviluppo di intere nuove sotto-discipline, come la medicina computazionale, il marketing computazionale e persino l’agricoltura computazionale. Ha quindi utilizzato lo strumento WolframAlpha per fornire diversi esempi pratici di applicazione del calcolo di alto livello alla risoluzione di problemi in diverse aree.

Un grafico a linee che confronta la popolazione del Regno Unito con il numero di pecore in Nuova Zelanda.
Sì, ci sono più persone nel Regno Unito che pecore in Nuova Zelanda.

Il potere del calcolo per la matematica

Conrad ha quindi rivolto la sua attenzione alla domanda principale del suo intervento: se la computazione ha cambiato anche la matematica del mondo reale, come dovrebbe rispondere l’insegnamento della matematica a scuola? Ha suggerito che, poiché il calcolo ha avuto un impatto su tutti gli aspetti della nostra vita quotidiana, le materie scolastiche dovrebbero essere riformate per preparare meglio gli studenti alle carriere del futuro.

Un diagramma che indica che il calcolo manuale richiede molto tempo nelle attuali classi di matematica.
I metodi di calcolo manuale richiedono molto tempo.

La sua più grande critica è stata l’uso dei metodi di calcolo manuale nell’insegnamento della matematica. Ha proposto che un curriculum di matematica che “presuppone l’esistenza dei computer” e utilizza i computer (piuttosto che gli esseri umani) per calcolare le risposte sosterrebbe meglio gli studenti a sviluppare una profonda comprensione di concetti e principi matematici. In altre parole, se gli studenti dedicassero meno tempo ai metodi di calcolo manuale, potrebbero dedicare più tempo a problemi più complessi.

Che aspetto ha la risoluzione dei problemi computazionali?

Un aspetto interessante del discorso di Conrad è stato il modo in cui ha modellato il processo di risoluzione dei problemi usando il calcolo. In tutti i problemi di esempio, ha sottolineato che la risoluzione dei problemi computazionali segue lo stesso processo in quattro fasi:

  1. Definisci la domanda: Gli studenti pensano alla portata e ai dettagli del problema e definiscono le domande a cui rispondere da affrontare.
  2. Da astratto a forma calcolabile: Utilizzando le informazioni fornite, gli studenti traducono la domanda in una forma astratta precisa, come un diagramma o un algoritmo, in modo che possa essere risolta da un agente basato su computer.
  3. Risposte del computer: Usando il potere del calcolo, gli studenti risolvono la domanda astratta e risolvono eventuali problemi durante il processo di calcolo.
  4. Interpreta i risultati: Gli studenti reinterpretano e ricontestualizzano la risposta astratta per ricavare risultati utili. Se emergono problemi, gli studenti perfezionano o aggiustano il loro lavoro.

A seconda del problema, il processo può essere ripetuto più volte fino a raggiungere la soluzione desiderata. Piuttosto che essere proposto come un elenco statico di risultati, il processo è stato presentato da Conrad come un ciclo iterativo che ricorda una “elica ascendente”:

Un'elica che rappresenta il ciclo iterativo di risoluzione dei problemi computazionali.
Il modello ‘elica’ per la risoluzione dei problemi.

Un curriculum per un mondo con l’IA

Nelle fasi successive del suo discorso, Conrad ha parlato dello sviluppo di un nuovo curriculum computazionale per definire meglio come potrebbe essere un moderno curriculum di matematica. La piattaforma che ospita il curriculum, denominata Computer-Based Math (o CBM), sottolinea la necessità di integrare il pensiero computazionale nella matematica nelle scuole. Ad esempio, uno dei moduli, Quanto velocemente potrei pedalare la fase 7 di An Post Rás?, chiede agli studenti di sviluppare una soluzione computazionale a un problema del mondo reale. Seguendo il processo di risoluzione dei problemi in quattro fasi, gli studenti applicano modelli matematici, strumenti di calcolo e dati del mondo reale per generare una soluzione valida:

Un modulo del curriculum Computer-Based Maths di Wolfram Research.
Modulo di esempio da Computer-Based Math. Clicca per ingrandire.

Alcune sfide future su cui ha osservato includevano come un curriculum di matematica basato su computer potrebbe essere integrato con curricoli o qualifiche esistenti, a che età dovrebbe essere insegnata la matematica computazionale e quale valutazione, formazione e hardware sarebbero necessari per supportare gli insegnanti a fornire tale curriculum.

Conrad ha concluso il discorso sostenendo che l’attuale bisogno di alfabetizzazione computazionale è simile alla necessità di un’alfabetizzazione di massa e riflettendo se il Regno Unito potrebbe guidare la spinta verso un nuovo curriculum computazionale adatto agli studenti che crescono con le tecnologie di intelligenza artificiale. Questo punto ha fornito spunti di riflessione durante la nostra sezione di discussione, in particolare per gli insegnanti interessati a incorporare la computazione nelle loro lezioni e per i ricercatori che hanno pensato all’impatto dell’IA in diversi campi. Siamo grati a Conrad per aver parlato del suo lavoro e della sua missione: che possa continuare a lungo!

Puoi aggiornarti sul discorso di Conrad con le sue diapositive e la registrazione del discorso:

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Altro da esplorare

il libro di Corrado, The Math(s) Fix: un progetto educativo per l’era dell’IAfornisce maggiori dettagli su come, secondo lui, la scienza dei dati, l’intelligenza artificiale e il calcolo potrebbero essere incorporati nel moderno curriculum di matematica.

Puoi anche esplorare il curriculum Computer-Based Maths di Wolfram Research, che offre materiali didattici per aiutare gli insegnanti a incorporare il calcolo nelle loro lezioni di matematica.

Infine, prova gli strumenti di Wolfram per risolvere i problemi quotidiani utilizzando il calcolo. Ad esempio, potresti porre domande ricche di dati a WolframAlpha, che lo strumento converte dall’input di testo in un problema calcolabile utilizzando l’elaborazione del linguaggio naturale. (Due delle mie domande di esempio preferite sono: “Quanti anni aveva Leonardo quando è stata dipinta la Gioconda?” e “Com’era il tempo quando sono nato?”)

Partecipa al nostro prossimo seminario

Nel seminario finale della nostra serie sull’informatica interdisciplinare, diamo il benvenuto alla dott.ssa Tracy Gardner e Rebecca Franks (Raspberry Pi Foundation) per presentare il loro lavoro in corso su educazione informatica in contesti non formali. Iscriviti ora per unirti a noi per questa sessione su Martedì 8 novembre:

A breve annunceremo il tema di una nuovissima serie di seminari di ricerca a partire da gennaio 2023. I seminari si svolgeranno online il primo martedì del mese dalle 17:00 alle 18:30 ora del Regno Unito.

Sito web: LINK

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