Alfabetizarea Digitală. De ce predarea informaticii ar fi bine să înceapă devreme

Prolog

Acest articol apare ca o posibilă explicație după articolul Miliardele ignorate si pierdute[1] în care autorul încearcă sumar să explice de ce ar introduce predarea informaticii începând cu școala primară . Autorul nu vrea să impună concluzii ci vrea să prezinte experiența sa personala și modul in care se așază la nivel planetar interacțiunea dintre educație- copilărie și tehnologie.

Astăzi totul este un computer începând de la telefon și terminând cu televizorul, casele vor fi cât de curând controlate de automate programabile, orașele se vor circumscrie strategiilor de smart city etc. Copiii noștri vor trebui să trăiască într-un mediu digital prin excelență.

Sunt conștient că voi deschide cutia Pandorei și vom citi opinii extrem de polarizate : în care de o parte sunt cei care îmi vor reproșa expunerea copiilor la ecran, Internet etc. Însă mă consolez cu cealaltă parte care este convinsă că inițiind copiii într-o lume digitală îi pregătim pentru viață.

2. Dicționar de termeni

Sursa [2]

Informatică (Computer Science)

Știința informaticii are ca obiect studiul proceselor care interacționează cu datele și care pot fi reprezentate ca date sub formă de programe. Permite utilizarea algoritmilor pentru a manipula, stoca și comunica informații digitale. Un informatician studiază teoria calculului și practica proiectării a sistemelor software si hardware

Cibernetică (Cybernetics)

Disciplina care studiază comunicațiile și controlul între diferitele subsisteme constituind un organism viu sau o mașină construită de om. Feedback-ul este principala sa componentă- bucla de reactie

Robotică

Robotica este o ramură interdisciplinară a ingineriei și științei care include ingineria mecanică, ingineria electronică, ingineria informațiilor, știința calculatoarelor și altele. Robotica se ocupă cu proiectarea, construcția, exploatarea și utilizarea roboților, precum și sisteme informatice pentru controlul lor, feedback-ul senzorial și prelucrarea informațiilor.

Gândire algoritmica/ computațională (Computational thinking)

În domeniul educației, gândirea algoritmică/computațională (GA/C) este un set de metode de rezolvare a problemelor care implică exprimarea problemelor și soluțiile lor în moduri pe care un computer le-ar putea executa.

Calculator(Computer/ordinateur)

Un computer este o mașină care poate fi instruită să efectueze automat secvențe de operații aritmetice sau logice prin intermediul programării pe calculator. Calculatoarele moderne au capacitatea de a urma seturi de operații generalizate, numite programe. Aceste programe permit calculatoarelor să efectueze o gamă largă de activități. Un computer “complet”, inclusiv hardware-ul, sistemul de operare (software-ul principal) și echipamentul periferic necesar și utilizat pentru funcționarea “completă” poate fi numit un sistem informatic.

Algoritm

Un algoritm înseamnă în matematică și informatică o metodă sau o procedură de calcul, alcătuită din pașii elementari necesari pentru rezolvarea unei probleme sau categorii de probleme.

Programare/ Coding

Programarea calculatorului este procesul de proiectare și construire a unui program de calculator executabil pentru realizarea unei sarcini de calcul specifice. Programarea implică sarcini precum: analiza, generarea algoritmilor, profilarea cu acuratețe algoritmilor și consumul de resurse și implementarea algoritmilor într-un limbaj de programare ales (denumită în mod obișnuit codificare/ coding)

2. De ce ar trebui sa învățam gândire algoritmica/computațională [GA/C] în școală ?

Noțiunea GA/C

În 1981 am început studierea unui curs de Programarea Calculatoarelor ceea ce pentru cineva angrenat în studierea mecanicii părea să fie la granița SF. Atunci am început studiul plecând natural de la algoritm și schema logică, lucru care îl recomand și astăzi celor care cred că pot sări peste această etapă. Peste ani în 1987 când organizam cercul de informatica la LMDC Cantemir am si postulat:

„Schemele logice sunt logice”

„Câteodată schemele logice pot să nu fie logice”

În fața noastră în informatica stă computerul/ordinatorul/ calculatorul cu care trebuie să vorbim, să îi explicăm care este problema noastră pentru a ne putea ajuta.

Pentru a îndeplini acest lucru trebuie să știm cum gândește, să avem dispozitive de a-i comunica problema, să vorbim într-o limbă cunoscută de către amândoi, să avem dispozitive la care să ne comunice rezultatele, etc.

******

În primul rând noțiunea de GA/C nu este nouă, ea apărând în anii 1970- 1980 în lucrările lui Seymour Papert. Si am sa va fac bucuria de a vă atașa un link de la care puteți descarcă” MINDSTORMS- Children, Computers, and Powerful Ideas” cartea în care apare pentru prima dată conceptul GA/C în relație cu educația copiilor[3].

Noțiunea a fost foarte mult popularizată datorita lucrărilor Jeanette Wing

„Gândirea computațională vă permite să adaptați puterea de calcul la nevoile dvs. Acesta devine noua alfabetizare a secolului XXI. De ce ar trebui să învețe toată lumea câte puțin despre gândirea computațională? „

Să înțelegem însa care sunt trăsăturile GA/C în accepțiunea lui Wing:

• Conceptualizare și nu simplă programare a unui computer . GA/C necesită abilități de a lucra cu nivele complexe de abstractizare
• Abilitate fundamental umană – nu mecanică- e un fel structurat de a aborda rezolvarea problemelor fără nici un pic de mecanică
• O modalitate prin care oamenii gândesc nu computerele- nu încercăm să gândim ca un computer, pentru că gândirea umana e patronată de creativitate
• Polarizează și combină gândirea matematică și inginerească
• Nu orientată către produse ci către idei și concepte
• Pentru toată lumea.

În cartea sa[4] Coding As Playground, Marina Umaschi Bers explică: “Noțiunea de gândire computațională cuprinde un set larg de abilități analitice și de rezolvare a problemelor, dispoziții, obiceiuri și abordări utilizate cel mai des în domeniul informaticii, dar care pot servi pe toată lumea.” Mai simplu, vă puteți gândi la GA/C ca la procesele de gândire implicate în utilizarea algoritmilor pentru rezolvarea problemelor.

Si pentru a putea închide aceasta aserțiune despre GA/C am sa citez cum este introdusă noțiunea pentru profesorii din UK care la rândul lor trebuie sa o predea

Gândirea computațională nu este proprie calculatoarelor. Computerele nu gândesc. Încă nu !

Gândirea computațională se referă la examinarea unei probleme într-un mod în care un computer ne poate ajuta să-l rezolvăm.

Când folosim GA/C folosim următoarele procese:

• Raționament logic : Analiză și predicție
• Algoritmi: pași, reguli, proceduri
• Descompunere: Spargerea problemei mari în părți
• Abstractizarea: Eliminarea detaliilor care nu sunt necesare
• Tipare și Generalizări
• Evaluări

Interesant este că am găsit un articol al unui coleg care foloseste absolut aceeasi structura pentru a introduce notiunile si il citez pe domnul Ciprian Stupinean, [7]

• CSUnplugged

Aminteam și în articolul trecut și o voi spune si astăzi că GA/C se poate învăță fără ore de ecran fără computer…adică unplugged (neconectat).

Am să vă recomand un site cu doua versiuni : modern și clasic

„CS Unplugged este o colecție de activități gratuite de învățare care predau Computer Science prin angajarea de jocuri și puzzle-uri care folosesc cărți, șir, creioane și multe altele.

Activitățile introduc studenții la gândirea computațională prin concepte precum numere binare, algoritmi și compresie de date, separate de distragerile și detaliile tehnice ale utilizării computerelor. Este important că nu este necesară programarea pentru a se angaja în aceste idei!”

Ceea ce mi se pare trist este neimplicarea românilor, cartea nu are o traducere românească.

• Predau viitor

În documentarea mea pentru acest articol am ajuns într-un site care m-a fermecat drept pentru care am sa îl recomand cu căldură. Este vorba de un program românesc care pare destul de matur:

„ MISIUNEA PREDAU VIITOR

Fiecare elev din România să beneficieze de o educație informatică bazată pe proiecte și descoperire, trans-disciplinară și aplicată, facilitată de profesori de informatică conectați cu realitatea și viitorul tehnologiei și pregătiți pedagogic să faciliteze elevilor experiențe de învățare autonomă.

Jocuri de Masa în sprijinul GA/C

Sunt extrem de multe jocuri de masa care folosesc conceptele algoritmilor și gândirii algoritmice GA/C. Am să prezint doar două:Robot Turtle

„Robot Turtles este un joc de masă pentru copii de 3-8 ani. Este nevoie de câteva secunde pentru a învăța, minute pentru a juca și ore întregi de joacă. Copiii nu vor fi conștienți, dar în timp ce ei joacă, învață fundamentele programării.

Bits and Bytes

Cum ajuta Bits and Bytes copilul tău?

Bits and Bytes ajută la predarea gândirii computaționale copiilor. Jocul este o combinație de rezolvare a problemelor, logică, algoritmi și multe altele. Copiii învață cum să descompună problemele în cei mai mici pași necesari pentru a obține o soluție (algoritmi).

3. De ce ar trebui să învățăm programare în scoală de timpuriu?

De ce credeți ca este important pentru copii să învețe sa programeze?

Dar ce înseamnă sa programezi?

Așa cum am stabilit calculatorul are un mod propriu de a gândi foarte riguros în pași bine definiți, finiți. Pentru a ne putea ajuta în rezolvarea problemelor trebuie să îi livram informația într-un limbaj pe care îl înțelege. Transpunerea instrucțiunilor în acest limbaj se numește coding/codificare sau programare. Algoritmul găsit prin procesul de GA/C va fi codificat devenind astfel program.

In primul rând vreau sa recomand încă o data începerea activității cu faza prealabilă de descoperire a algoritmului care ne rezolvă problema. Și iar repet faza inițială este bine să înceapă ne-conectat și prin joc

Motive pentru care copiii ar trebui sa înceapă de timpuriu programarea :

• .Programarea îi ajută pe copii să își însușească abilități de rezolvare a problemelor. Dezvoltând programe pentru rezolvarea problemelor lor vor vedea cum matematica îi ajută. Însăși matematica va fi mai ușor de stăpânit prin prezentarea sa algoritmică (adunare, înmulțire, împărțire cu rest, etc.) A învăța de timpuriu aceste noțiuni vor crea un avantaj copilului.
• Programarea îl învață pe copil să gândească. „Un computer este ca o bicicleta pentru mintea ta.” Steve Jobs A reuși să găsești soluția unei probleme prin examinarea tuturor posibilităților, prin descompunere sau secvențiere, iar aceasta înseamnă raționament logic iar copiii își vor dezvolta mai rapid gândirea.
• Creativitatea copilului va crește. A rezolva o problema în felul lor deschide oportunități nebănuite, deschide fereastra creativității. Văzând rezolvarea în mod direct copiii se vor auto-motiva și vor fi satisfăcuți datorită faptului că au rezultate într-un mod creativ.
• Programarea reprezintă viitorul. Chiar daca mii de bătrânei morocănoși (Muppets Show) vor încerca să vă convingă de contrariu programarea este strict legata de viitor. Un copil care știe sa programeze pleacă în viață cu un avantaj competitiv, e mai bine pregătit sa facă fata provocărilor, știe ceva fundamental. Si nu e vorba despre programare in sine, este vorba ca nici o profesie nu se poate lipsi de ajutorul dat de digitalizare.
• Deși pare saturata industria digitala este într-o cerere continua de abilitați. Copiii noștri vor veni mult mai proaspeți și lipsiți de prejudecați într-o lume care are nevoie de ei.
• A programa înseamnă sa fii prieten cu matematica. Câți dintre dumneavoastră nu ați avut disconfort în a învăța noțiuni care veneau fără nici o noimă. A învăța matematica pentru că ai nevoie de ea poate fi iarăși unul din avantajele competitive.
• Programarea este însoțită de distracție. Programarea poate fi învățată ca un joc, poate fi folosită în a crea jocuri. Si așa ajungem sa facem ceva care ne place și ne dezvoltă în același timp

Întrebarea pe care o veți pune este când ar trebui să înceapă să învețe. În opinia mea o data cu intrarea în clasa pregătitoare copiii pot începe GA/C si Programare

4, Ce se întâmplă in lume ?

Cred că v-am obișnuit ca articolele mele să fie destul de bine documentate, iar cel de față a plecat de la întrebările pe care mi le-am pus ca tată. Și am fost foarte interesat de ceea ce fac ceilalți. Evoluția pătrunderii computerului în educație a respectat în România aceeași curbă de învățare ca și în țările avansate ( cu un defazaj de 5-10 ani) : de la copilul- utilizator de aplicații și programe către copilul programator de azi. Mai mult decât atât și celelalte țări au probleme de dezvoltarea infrastructurii educaționale digitale, profesori specializați, acces la broadband , etc.

Important este că unii au început

• USA

Inițiativa Computer Science for all [11]

„In the coming years, we should build on that progress, by … offering every student the hands-on computer science and math classes that make them job-ready on day one.”- President Obama in his 2016 State of the Union Address

În traducere :

„În următorii ani, trebuie să construim bazat pe acel progres, oferindu-i fiecărui elev cursuri de matematică și informatică care îi fac să fie gata de lucru în prima zi.

” Președintele Obama, în discursul privind Starea Uniunii

• , 2016

Computer Science for all – Informatica pentru toți este noua inițiativă îndrăzneață a președintelui USA de a permite tuturor studenților americani de la grădiniță până la liceu să învețe informatica și să fie echipați cu abilitățile de gândire computațională de care au nevoie pentru a fi creatori în economia digitală și nu doar consumatori și de a fi cetățeni activi în lumea noastră bazată pe tehnologie. Economia noastră se schimbă rapid și atât educatorii, cât și liderii de afaceri recunosc din ce în ce mai mult că informatică (CS) este o abilitate “fundamentală” necesară pentru oportunitățile economice și mobilitatea socială.

Ce a implicat inițiativa :

• 4 miliarde de dolari buget din care 100 milioane direct scolilor districtuale pentru instruire profesori, parteneriate, etc.
• 135 milioane dolari fonduri federale puse la dispozitia ONG-urilor
• Implicarea guvernatorilor, primarilor, etc.
• Implicarea industriei digitale
• Etc.

Spre uimirea mea Președintele Trump a continuat într-o altă notă însă menținând linia Obama ceea ce este o surpriză . Pentru cititorii mei am pus si un articol de analiza a inițiativei Trump.[12],[13]

• UE: UK, Finlanda

Și acum să ajungem în zări de soare pline pe continentul de care aparținem care a făcut de curând o cercetare cu privire la „Developing Computational Thinking in Compulsory Education” . Și recomand lectura pentru cei interesați de fenomen. Poate că în domeniul inventivității și inovatiei Uniunea Europeana e deficitara insa face analize bune. Aș fi citat despre România însă Ministerul Educației din România a ignorat cred (aștept vesti) acest raport.

Concluzii cheie

• O acceptare a faptulului ca GA/C este un proces de gândire independent de tehnologie, GA/C este un tip distinct de rezolvare a problemelor
• In raport cu integrarea GA/C in educatia obligatorie au fost identificate patru arii majore de interes pentru cei care fac politici publice : înțelegere consolidata a GA/C, integrare deplina, răspândire sistemică cât și un rol de sustinere a politicii

Numai prezentarea acestui raport ar necesita un articol și nu este cazul însă este extrem de folositor pentru cei care vor să se așeze în jurul mesei si să facă treabă.

Vă voi prezenta cele mai avansate țări din Uniunea europeană care au introdus GA/C de la inceputul scolii primare:

• UK

Începând cu 2014 în Marea Britanie a trecut la un nou curriculum privind predarea informaticii utilizând conceptele de GA/C începând cu scoala primară care începe la 5 ani.

Cum a abordat UK acest proiect educațional este de asemenea o poveste în sine pe care dacă o vreți vă voi împărtăși (voi reveni)[15],[16],[17],[18].

Autorul sta la dispoziția doritorilor cu elementele necesare cât și cu cadrul organizatoric bazat pe experiența UK care sa asigure posibilitatea ca în 3 ani implementarea la nivelul întregii tari a acestei idei generoase.

• Finlanda

Cum a abordat Finlanda acest proiect educațional este de asemenea o poveste in sine separata de cea engleza.(voi reveni)

În Finlanda, începând cu toamna anului 2016, programarea este o activitate obligatorie, inter-curriculară, care începe de la primul an de învățământ. Programarea devine o altă abilitate de învățare pe care elevii să o utilizeze când este cazul. Nici o altă țară europeană nu a adoptat o abordare avansată a programării.

Autorul sta la dispoziția doritorilor cu elementele necesare cât și cu cadrul organizatoric bazat pe experiența Finlandei care sa asigure posibilitatea ca în 3 ani implementarea la nivelul întregii tari a acestei idei generoase.

• ASIA PACIFIC

„Singapore – Scopul țării de a deveni o națiune smart/inteligentă a determinat 19 școli secundare să ofere programare ca parte a unui nou subiect numit Computing. Aceasta va începe în 2017 la nivelul secundar 3 și va înlocui subiectul studiilor de informatică oferite de 12 școli secundare. Măsura pune în aplicare un apel făcut de prim-ministrul din Singapore în 2015, când a lansat inițiativa “Smart Nation”, pentru ca copiii să fie expuși programării de la o vârstă fragedă. Noul subiect se va concentra pe programare, algoritmi, gestionarea datelor și arhitectura calculatoarelor.

În mod similar, Ministerul Educației, Culturii, Sportului, Științei și Tehnologiei din Japonia a anunțat recent că va face ca programarea pe calculator să devină un subiect obligatoriu în școlile primare din 2020, urmat de școlile medii în 2021 și licee în 2022. Programarea este definită ca crearea programe software care funcționează în modul dorit de programatori” [14]

5, Ce se întâmplă în România. Propunere.

Acesta este începutul pledoariei Uniunii Profesorilor de Informatica din România un apel care a condus la un lucru extrem de pozitiv. Salut UPIR pe aceasta cale si ii invit la discuții. [20]

„Domnului Ministru al Educației, prof. dr. Ing. Adrian Curaj

Suntem un grup de peste 450 de profesori de informatică reprezentați de Uniunea Profesorilor de Informatică din România. Supunem atenției dvs. un aspect important în educația copiilor şi a tinerilor, acela legat de competențele digitale, pe care noi le considerăm insuficient reprezentate în contextul modernizării învățământului. În fapt, dorim să adăugăm competențe legate de structurarea gândirii prin algoritmi şi programare.”

Adevărat este ca inițiativa a fost luata in considerare si in 08.03.2017„Astăzi a fost publicată în Monitorul Oficial și pe site-ul Institutului de Științe ale Educației noua programă școlară pentru disciplina „Informatică și TIC”, clasele a V-a – a VIII-a. „

Programa intră în vigoare începând cu anul școlar 2017 – 2018 și va fi urmată de elevii care vor începe să studieze din toamnă în clasa a V-a, urmând extinderea la clasa a VI-a în anul școlar următor, și tot așa până la nivelul clasei a VIII-a.” prezenta blogul EduApps.

Era un succes aducerea in planul de interes din zona opționalelor in zona trunchiului obligatoriu. Iar modernizarea nu era numai aceasta, programa trecea de la un elev instruit a fi utilizator către un elev programator.

„O noutate constă și în faptul că la actualizarea programei școlară pentru disciplina „Informatică și TIC”, clasele a V-a – a VIII-a, au lucrat împreună profesori de informatică și reprezentanți ai firmelor care activează în domeniul IT (aceștia din urmă au oferit feedback cu privire la conținut). În acest mod, pe termen mediu și lung se va realiza o corelare între abilitățile pe care elevii le pot dobândi pe parcursul studiilor cu abilitățile digitale solicitate pe piața muncii.” subliniază Edu Apps [21][22]

Avem ceea ce ne trebuie : ONG-uri care cunosc situația la firul ierbii, ONG-uri cu penetrare in lumea IT, Corporații IT care privesc cu bunăvoința acest gen de abordări, companii românești interesate etc.

Citeste intreg articolul si coemnteaza pe contributors.ro