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教授可见的机器

如何在课堂使用

面向可见计算课程的十份实用单元教案、可打印学习单和公开参考答案。每单元包含三课及三个 45 分钟课堂时段。无需账户、班级代码或学生记录。

  1. 课前在学生将使用的设备上打开课程和学习单。试用运行、单步、后退一步、输入队列和挑战。使用较新的浏览器。设备需要网络来载入页面与资源;程序在本地执行。无需安装、账户或班级加入代码。

  2. 每人或每对使用一台设备。首次示范时投影实验室;每项任务后交换操作员与领航员角色。操作员输入指令,领航员预测寄存器和 PC 变化并检查轨迹证据。使用匿名示例值,不使用姓名、联系方式、成绩或密码。

  3. 向学生说明模型:八个寄存器、一个累加器、256 个字节内存单元及小型确定性 CPU。这是教学模型,不是对所有实体 CPU 的精确复刻,也不是完整操作系统。指令使用表情符号或英文助记符;改变界面语言不会改变代码含义。

  4. 运行含 INPUT 的代码前,按顺序将各测试整数加入队列。空 INPUT 等待时不消耗周期。重置会清空输入和状态;重置后重新加入输入。内存测试数据必须在执行前初始化。寄存器保存安全整数,内存写入保留低字节,地址范围为 0–255。

  5. 采用一致调试步骤:说明预期行为;预测下一条指令;执行一步;比较 R0、标志、PC 和相关内存;找出首次不一致;一次改变一个原因;重置并至少重测一个不同案例。阅读诊断和建议,而不是反复按运行。

  6. 进度保存在此浏览器的本地存储。清除网站数据、隐私浏览、共用设备配置或更换设备可能丢失或混合进度。班级记录使用纸面观察或学校现有评估流程。共用设备上开始新会话前,应清除上一位学生的本地进度。

  7. 共享程序链接在 URL 片段中包含源代码。收到链接的人都能读取代码。使用匿名示例程序;剪贴板被禁用时,可选择复制链接。程序、输入、输出和进度留在浏览器中。第一方访问信标遵循浏览器的“请勿追踪”和全球隐私控制,且不包含代码、输入或进度。

  8. 同时提供表情符号和文字助记符、打印轨迹表、结对讨论以及书面或口头解释。Tab 移动焦点;Ctrl/Command+Enter 运行或暂停,Escape 暂停,Ctrl/Command+] 缩进。读取和写入除了颜色还有 R/W 文字标记。语言选择器支持阿拉伯语从右到左显示;课前测试所选设备和输入方式。界面遵循减少动态效果偏好。

  9. 通过推理和多种案例评估理解。测试通过反映机器行为,不证明学生独立编写代码或已掌握全部概念。公开参考答案和测试数据是有意提供的教学支持。

节奏与证据

每单元包含三个 45 分钟课时(共 135 分钟),每课对应一个课时。课程中的课时估计指个人专注活动时间,而非完整课堂。建议分配:5 分钟回顾与预测;8 分钟示范一段轨迹;20 分钟结对试做和挑战;7 分钟比较与调试解释;5 分钟独立完成离堂反馈。

评估证据

收集四类证据:相关状态的预测;多种案例(包括边界)的行为;依据轨迹和状态的解释;对一次不一致作出有理由的修正。使用纸面或学校现有批准流程,将各项记录为初步、需支持或独立完成。挑战通过证明的是机器行为,不证明作者身份或完全掌握。接受等效正确程序;公开答案是示范,并非唯一答案。

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