Почему программирование — новая грамотность и зачем учить этому детей

Умение программировать также важно как умение читать. Это требования рынка и нового мира. Разбираем доклад НИУ ВШЭ «Универсальные компетентности и новая грамотность» и рассказываем, зачем и как учить ребенка программированию

Навыки компьютерной грамотности помогают любому человеку решать повседневные и профессиональные задачи. Согласно результатам исследования Открытого университета Израиля, программирование стимулирует креативное мышление и формирует умения учиться. Авторы доклада «Универсальные компетентности и новая грамотность» сравнивают развитие компьютерной грамотности с этапами развития грамотности как умения читать, писать и считать.

В истории грамотности выделяют два этапа:

На первом этапе текст становится частью инфраструктуры. Они занимают центральное место в жизни людей. Текст использовался как инструмент создания законов и разработки стратегий. Особенно это касается земельных законов, которые стали оформлять в виде письменных текстов вместо персональных свидетельств.

На втором этапе текст становится неотъемлемой частью повседневной жизни. Благодаря массовым кампаниям по ликвидации неграмотности, начиная с XIX века, большинство людей освоили навыки письма и чтения. Грамотность помогала получить доступ к информации в газетах с описаниями событий, в буклетах с рекомендациями для фермеров и счетах для отслеживания задолженностей. Чем больше людей осваивали навыки чтения и письма, тем более массовой должна была становиться грамотность.

Сначала компьютеры становятся частью инфраструктуры, когда их использует государство для переписи населения. Университеты, авиакомпании и банковский сектор начали использовать компьютеры c 1950-х годов. Примерно в 1980-х компьютеры стали доступными для большинства людей, а знания о компьютерах начали проникать из областей знаний узких специалистов в жизнь обычных людей. Люди чаще пользовались компьютерами при обращениях в больницы, организации данных о государственном управлении и управлении образованием.

Затем компьютеры становятся частью жизни. Способность написать несложную программу или код постепенно становится базовым навыком. Программирование и вычислительное мышление расширяют возможности и становятся обязательным требованием к любому специалисту — от физика до журналиста. Способность читать и понимать компьютерный код становится более востребованной, поэтому программирование переходит из специального знания в универсальную грамотность. Это грамотность использования современных инструментов общения и работы — компьютеров. И если это аспект грамотности, то развивать его нужно с детства.

Программирование развивает вычислительное мышление. Это набор приемов для решения задач в компьютерных науках, но применимых в любых сферах. Например, вычислительная наука помогает в образовании. Специальная платформа собирает данные об активностях студентах. С помощью данных преподаватель отслеживает неэффективные задания, чтобы составить новую учебную программу.

Вычислительное мышление учит формулировать проблему, искать решение и анализировать его. Программирование — часть вычислительного мышления и самый эффективный способ его освоить. Например, перед программированием мы анализируем и разбиваем задачу на подзадачи. Программирование конкретизирует вычислительное мышление и может стать инструментом получения знаний.

Идеолог конструктивизма в педагогике Жан Пиаже предложил такую идею: дети учатся быстрее, когда сами формируют свои представления об увиденном и делают собственные заключения, а не когда им говорят, как они должны воспринимать мир. Дети оказываются не пассивными получателями знаний, а наоборот, сами их конструируют.

Программист и один из основоположников теории искусственного интеллекта Сеймур Пейперт добавил: эффективное обучение происходит, когда ученик создает значимый для него объект, будь то песочный замок или теория. Конструкционизм объединяет два типа конструирования: дети конструируют вещи в реальном мире и конструируют новые идеи в своей голове. Два типа конструирования создают непрерывную спираль обучения: когда у ребенка появляются новые идеи, он конструирует новые вещи в реальном мире. Программирование помогает детям воплотить эти идеи в жизнь.

Через программирование ребенок развивает вычислительное мышление. Вычислительное мышление помогает детям развивать навыки решения задач, креативное мышление, умение учиться и навыки совместной работы.

• Развивает навыки решения задач

Программирование и вычислительное мышление помогают детям учиться сетевым взаимоотношениям: общаться в чатах, видеоконференциях, соцсетях. Решая сложные задачи, дети используют четыре основных компонента вычислительного мышления: декомпозицию, выделение паттернов, автоматизацию и абстрагирование.

Обучать детей программированию нужно не для того, чтобы они в будущем стали программистами. Задача программирования — подготовить детей к вычислительному мышлению, которое поможет им уверенно справляться с комплексными задачами XXI века, которые не имеют однозначного решения.

Дети смогут применять «вычислительные» подходы в разных контекстах и дисциплинах. Если ребенок научился раскладывать большую задачу на маленькие фрагменты, находить сходства в разных элементах, выявлять и устранять незначимые детали, выстраивать фрагменты в единый алгоритм для получения результата, он сможет решить задачи в любой дисциплине.

• Стимулирует креативное мышление

Митч Резник, руководитель исследовательской группы, которая разработала язык программирования Scratch, уверен, что креативность можно поддерживать, подпитывать и стимулировать.

За компьютером дети потребляют информацию, играют в игры и только малую часть времени придумывают и создают что-то свое. Тенденция начала меняться с распространением инструментов программирования для детей, например Scratch, Alice или Kodu. С помощью таких инструментов дети учатся создавать игры, анимацию, истории и художественные элементы. Программирование помогает поддерживать и стимулировать креативность, открывает источники вдохновения, чтобы выражать свои идеи и раскрывать личность.

• Развивает умение учиться

Обучаясь программированию, дети учатся мыслить по-новому. Если написанная программа не работает или работает не так, как ожидал ребенок, ему приходится разбираться и придумывать решение задачи. Ребенок начинает понимать новые идеи и учится учиться.

По сравнению с другими видами учебной деятельности программирование — более щадящий и мягкий процесс. Работа с кодом помогает учиться на своих ошибках и не вызывает дискомфорта, если дети их совершают. Например, ребенок может отменить команду, чтобы исправить ошибку в коде, внести правки и попробовать что-то новое. Благодаря программированию дети перестают бояться ошибок. Вот что рассказывала мать девочки, которая работала на Scratch:

• Вычислительное участие

Ребенок начинает ценить обучение программированию, когда выражает себя через продукт, который может показать другим. Такой подход обозначают понятием «вычислительное участие» (computational participation).

Профессора Кафаи и Берк описали вычислительное участие в книге «Связанный код: почему детям нужно учиться программированию». Они считают, что вычислительное участие — это решение задач и разработка интуитивно понятных систем с другими и для других. Изучение культурной и социальной природы поведения человека с применением понятий, практик и подходов компьютерных наук. Например, работа в группах и использование кодов других людей.

Благодаря совместному программированию, в школе можно создать среду, основанную на сотрудничестве. Запрограммированные игры или истории, которые создает ребенок, могут связывать разных детей друг с другом.

• Стимулирует учебную мотивацию

В традиционном классе учитель дает задания, а ученики их решают. Если у детей есть внутренняя мотивация к учебе, такой подход будет работать, но не для всех. При этом у детей почти не остается времени и ресурсов для самовыражения. Вычислительное участие помогает решить эту проблему за счет персонализации и опоры на внутреннюю мотивацию.

Персонализация. В программировании дети персонализируют проекты, «добавляя в них самих себя». Например, в программе Scratch можно добавить свою фотографию и запись голоса. Персонализация вовлекает в обучение, делает его более интересным и мотивирующим.

Опора на внутреннюю мотивацию и интересы. Через программирование можно задействовать внутреннюю мотивацию ребенка, а не использовать систему внешних вознаграждений. Например, Scratch выбирает отдельные проекты для показа на главной странице, вместо прямого вознаграждения в виде очков, баллов или звездочек. Дети радуются, когда выбирают именно их проект. Идея такого подхода в том, чтобы мотивировать других, подсказывая им новые идеи. В профиле пользователя не говорят, сколько раз его проекты оказывались на главной странице, а лишь над сколькими проектами ребенок работал.

Обычный результат программирования — это проект. Ребенок сразу видит: работает или не работает программа. Если не работает, он старается понять, что нужно узнать для завершения проекта. Ученик мотивирован, ему интересно искать ответы на вопросы, на которые и учитель не знает ответа, но точно может помочь их найти.

Согласно исследованию по развитию компьютерного мышления, формальная обстановка развивает систематическое мышление и подходы, а неформальная помогает детям развивать мотивацию и определить сферу интересов. Идеальная обстановка должна совмещать то и другое. Распространение технологий размывает границы между формальным и неформальным образованием. Учителю больше не нужно «пропускать через себя» все образовательные программы — ученики сами выстраивают новые связи с миром.

Профессора Кафай и Берк создали две среды обучения, чтобы оценить различия между структурированным обучением и внеучебной средой. В каждой из них, ученики создавали цифровые истории с одним и тем же преподавателем на протяжении десяти недель.

Согласно результатам исследования, во внеучебной среде меньше детей закончили свои проекты, но сделали их сложнее и больше. Ученики в клубе использовали больше креативных навыков программирования и вдвое активнее сотрудничали со своими сверстниками. При этом для тех, кто только знакомится с программированием, структурированное занятие будет более эффективным.

Авторы доклада «Универсальные компетентности и новая грамотность» предлагают дополнять занятия в классе мейкингом, мероприятиями по программированию и походами в технопарки.

Мейкинг. Педагоги объединяют детей на внеклассных мероприятиях для создания физических или цифровых проектов — мейкинга. Создание реального продукта дает ученикам стимул учиться, возможность применить знания на практике и понять, что еще нужно освоить.

На базе философии мейкинга можно создавать школы. Например, в 2011 году в Сан-Франциско открыли школу Brightworks для детей от 5 до 15 лет. Для обучения детей там используют полностью проектно-ориентированный подход. На уроках ученики делают проекты, например строят «Детский город».

По всему миру создают клубы программирования для детей. Они основаны на движении CoderDojo, которое поощряет сообщества создавать лагеря программирования свободного доступа — додзё. Например, в России работают два международных бесплатных клуба под руководством волонтеров CoderDojo и Code Club.

Мероприятия по программированию. На таких мероприятиях участникам дают материалы, чтобы самим провести занятия по программированию. Учителю, родителю или ребенку остается собрать других детей вместе и начать учиться. Например, некоммерческая организация Code.org проводит три популярных международных мероприятия, посвященных программированию — Час кода (Hour of Code), Неделя кода в Европе (Code Week EU) и конкурс по информатике «Бобер» (Bebras Challenge).

Час кода — часовая учебная программа, разработанная для всех возрастов на более чем 45 языках. Час кода проводят в 180 странах.

Неделя кода — двухнедельные мероприятия для детей, организованные волонтерами по всему миру. Неделю кода проводят в 50 странах. В 2016 году в Европе приняли участие почти 1 млн человек.

Конкурс «Бобер» проводят каждый год в 38 странах для детей от 8 до 19 лет. По условиям конкурса, каждому участнику дают 45 мин на выполнение 18 заданий в области информационных технологий. Организаторы не требуют специальных навыков программирования, поэтому с заданиями может справиться каждый. Конкурс проводят на базе школ при поддержке учителей. Победители получают сертификаты и призы.

Детские технопарки. Это образовательные площадки для школьников. В технопарках устанавливают высокотехнологичное оборудование, чтобы мотивировать детей учиться проектированию и компьютерным технологиям.

Например, «Кванториум» — сеть детских технопарков в России. Сейчас работают 24 технопарка в 19 регионах страны.

Больше информации и новостей о трендах образования в нашем Telegram-канале. Подписывайтесь.