Lupa.cz – Co se ve skutečnosti skrývá za „povinným programováním od první třídy“?

Na odborném serveru Lupa.cz vyšel tento zajímavý článek Dana Lessnera: Co se ve skutečnosti skrývá za „povinným programováním od první třídy“?
Autor článku je učitelem informatiky a členem Jednoty školských informatiků. Bloguje na Učíme informatiku a postupně píše učebnici pro gymnázia.

Zamýšlená výuka informatiky je v souladu s výukou ostatních předmětů. „Povinná matematika od první třídy“ přece taky nikoho neděsí.

Nedávno jsem se trochu opotil při čtení článku o přípravě povinného programování ve školách. Vyvolává poněkud nepřesné představy a tím i dobře míněné reakce a názory, které jsou ovšem částečně či úplně mimo mísu. O diskusích pod články ani nemluvě. Protože do realizace těch změn trochu mluvím, rád bych osvětlil některé souvislosti. V tomhle článku se chci soustředit na základní fakta a přispět tak ke kvalitě diskuse, která se často zaměřuje na slaměné panáky, falešná dilemata nebo vlamování do otevřených dveří.

To klíčové prozradím hned na začátku. Podle komentářů pod články je programující prvňák smutná postava. Dočte odstavec o Emě, mámě a mase, spočte tečky na berušce, a pak sedne ke klávesnici a začne vzpomínat, jak se podle paní učitelky správně jmenují proměnné v programu pro výpočet mezd. Záměrně přeháním, ale i z mírnější představy pak vychází neopodstatněné reakce: programování je jen pro zvlášť nadané děti, ostatní ho v životě nebudou potřebovat, a beztak nepotřebujeme generaci samých programátorů.

Ve skutečnosti je cílem učit děti přemýšlet, nikoliv vyvíjet software. Programování jako součást informatiky je ve hře prostě proto, že se k takovému cíli hodí. Že u toho děti lépe porozumí technologiím a udělají si nějaký obrázek o možném budoucím povolání, je užitečný a žádoucí bonus navíc.

Zamýšlená výuka informatiky je tady v souladu s výukou ostatních předmětů. „Povinná matematika od první třídy“ taky nikoho neděsí. Víme totiž, že cílem není populace matematiků. Neprobírá se komutativita, asociativita, důkaz indukcí, ale krokuje se a plní košíky jablky. Stejně tak „programování“ v první třídě může řešit úlohy jako „V jakém pořadí položit sýr, okurku atd., aby vznikl sendvič podle předlohy?“ nebo „Která je nejkratší cesta tímhle bludištěm?“ Prostě se hledají aktivity vhodné pro daný věk, které zároveň budují nějaké základní představy a dovednosti.

Na místě je teď ještě otázka, jak tedy školní programování vypadá, když ne jako Quicksort v céčku. Podívejte se na úlohy z Code.org, a další drobné náměty z codeweek.cz. Delší dobu si vyhrajete třeba se Scratchem (inspirovat se můžete nedávným pásmem webinářů). Nejmladší děti si mohou sáhnout i na hardware, např. při stavbě robotů s LEGO WeDo.

Současný stav

Chceme-li někam dojít, pomůže ujasnit si, odkud jdeme. V ČR máme tzv. dvoustupňové kurikulum („osnovy“). Stát schvaluje „Rámcový vzdělávací program“ (RVP). Školy samy vytváří vlastní „Školní vzdělávací programy“, kde konkrétně popisují, jakým způsobem povedou výuku a žáky, jaké si kladou dílčí vzdělávací cíle atd., aby dosáhly (rámcových) vzdělávacích cílů daných v RVP. Školy si tak do značné míry samy určují co, kdy a jak se bude učit.

Obecným cílem vzdělávání je mj. rozvoj definovaných „klíčových kompetencí“: k řešení problémů, komunikativní, k učení, sociální a personální, občanská, pracovní (na gymnáziích pak k podnikavosti). Možná překvapí, že většina návrhů z diskusí („Ať se místo programování učí raději…“) je v RVP nějakým způsobem obsažena.

Pevnou součástí RVP pro základní školy je také oblast Informační a komunikační technologie. Bohužel je pevnou už od roku 2004. Tehdy mj. ČR vstoupila do EU, teprve byl spuštěn Facebook, YouTube, GMail a česká Wikipedie překonala hranici tří tisíc článků. Prohlíželi jsme ji v šesté verzi Internet Exploreru, jednu stránku v jednom okně. Od té doby se ICT v rámcových programech nezměnilo, a už tehdy bylo nevyhovující a zastaralé (nejen tím, že naprosto chybí jakákoliv algoritmizace nebo jiné přemýšlení).

Děti se učí hledat informace, posílat maily, vytvářet dokumenty a tabulky, tedy používat technologie. Mají na to po jedné vyučovací hodině na každém stupni, čili třeba 45 minut týdně v páté a v osmé třídě. Škola může v rámci svého ŠVP přidat, hodiny, ale není moc odkud brát.

Téměř 70 % učitelů ICT na ZŠ je neaprobovaných (nejvíc ze všech předmětů). Význam, který informatikáři připisují konkrétním tématům, velmi silně souvisí s tím, jak dobře jim sami rozumí. Zastavte se a promyslete, co nám poslední dvě věty říkají. Žáci výuku často popisují jako poněkud málo náročnou a podnětnou.

Situace výuky informatiky má tedy zřejmě k ideálu daleko. Loni se konečně zablesklo na lepší časy.

Strategie digitálního vzdělávání

Vláda v listopadu 2014 schválila dokument Strategie digitálního vzdělávání do roku 2020, v němž se mimo jiné zavázala ke změnám ve školní výuce informatiky. Právě z téhle strategie plyne (přes několik zjednodušení a zkreslení) to “povinné programování od první třídy”. O programování se ovšem strategie zmiňuje v jediné poznámce pod čarou. Ve skutečnosti je cílem rozvoj tzv. informatického myšlení (viz dále). Kromě výuky informatiky se strategie zaměřuje také na rozvoj digitální gramotnosti žáků (přes několik zjednodušení bychom řekli “uživatelské dovednosti”). Potřebných opatření strategie jmenuje širokou škálu, nestačí jen upravit RVP (byť to je samozřejmě nutné), je třeba vyvinout učební materiály, vyškolit učitele atd.

Třetím prioritním cílem (vedle informatického myšlení a digitální gramotnosti) je otevření vzdělávání novým metodám souvisejícím s digitálními technologiemi (představte si Khan Academy, živé webináře či použití tabletů při laborkách). Dokument stojí za nahlédnutí, ve světle nedávného prolomení limitů těžby hnědého uhlí je až neuvěřitelně moderní.

Informatické myšlení

Jedním z cílů strategie a důvodem pro zavádění programování do škol je tedy rozvoj informatického myšlení (z anglického computational thinking). To je pojem, nad jehož přesným významem bádají didaktici informatiky. Jednoduše lze ale říct, že je to schopnost myslet jako informatik při řešení problémů. Definici kruhem cítíte správně, nicméně na Lupě si to, myslím, v zájmu stručnosti můžu dovolit. Když třeba nad nějakým systémem uvažujete v pojmech vstupu, zpracování a výstupu, rozlišujete, který proces algoritmický je a který není (a jaké to má důsledky), když při hledání v něčem seřazeném vesele půlíte, při hledání chyby systematicky vylučujete možné příčiny nebo při práci hledíte, kde si ji ušetřit a vyhýbáte se deadlocku, nejspíš zrovna myslíte informaticky. Všimněte si, že nejde o záležitosti užitečné výlučně pro ajťáky.

Setkáme se i s pojmem algoritmické myšlení, zpravidla chápané jako o něco užší. Samozřejmě nejde o výuku algoritmů nazpaměť. Algoritmy je potřeba umět vytvářet, zapisovat, opravovat, vylepšovat, hodnotit, porovnávat atd. Nemusí být obtížné, ale musí být předmětem té činnosti (což mimochodem ve školách často chybí, většina předmětů prostě pracuje s hotovými postupy).

Spíš než o programování by tedy bylo správnější mluvit o výuce informatiky, nebo ještě lépe o informatickém myšlení. Programování (v kontextu všeobecného vzdělávání) je především parádním prostředkem pro jeho rozvoj. Ono samotné přitom informatiku nenaučí. Rozdíl pomohou ilustrovat úlohy z mezinárodní soutěže Bobřík informatiky: jsou informatické, ale nikoliv nutně algoritmické, natož programovací. Totéž platí pro materiály Computer Science Unplugged. Pro další neprogramovací témata (gymnaziální) informatiky nestydatě odkážu na učebnici, kterou postupně píšu.

Ale proč povinně?

Předně si prosím sami dobře rozmyslete: Proč učíme povinně číst, psát, počítat atd.? Podle jakých kritérií by se mělo rozhodovat při zařazení (nebo naopak nezařazení) určitého vzdělávacího cíle či učiva do povinné výuky? Různí lidé uznávají různé důvody, několik jich okomentuji. 

Málokdo má něco proti tomu, aby se děti ve škole učily přemýšlet. Ti, kdo informatice rozumí, se shodují, že pomáhá rozvíjet myšlení (podobně jako matematika). Přitom daný způsob myšlení je pro informatiku charakteristický v tom smyslu, že se nenabízí žádný jiný předmět, který by zastal stejnou úlohu.

Kromě řešení problémů se děti při výuce informatiky naučí také něco ze samotné informatiky. Bavíme se o úrovni, jaké dosahují např. ve fyzice či biologii: nic hodně hlubokého, ale celkový přehled o oboru dostanou. Není důvod nemít obdobný přehled o informatice. Pokud souhlasíme s tím, aby se žáci základní školy povinně učili o pH a rozkládat mnohočleny, není důvod jim zamlčet existenci while cyklu jako součásti všeobecného rozhledu (pokud s pH a mnohočleny nesouhlasíme, vedeme důležitou, ale jinou diskusi).

Objevují se také argumenty nedostatkem IT expertů a programátorů na pracovním trhu. Ten nedostatek je pravda (v nejbližších letech jich má v Evropě chybět přes 800 000, v USA řádově podobně). Podle někoho má nedostatek odstranit právě zavedení informatiky do škol. Kvalitní výuka informatiky ve školách samozřejmě pomůže, nicméně sama o sobě tenhle problém nevyřeší (natož včas). To argument nutnosti zavedení informatiky ve školách kvůli nevyhovující situaci na trhu práce poněkud oslabuje.

Přínos školní informatiky tady není v tom, že bychom cíleně od dětství vychovávali programátory tak, jako starověká Sparta bojovníky. Není ale v pořádku, když dnešní maturanti ani netuší, čím se informatika jako obor zabývá (nebo že vůbec existuje). Když nedostanou možnost tuhle volbu racionálně zvážit, těžko se jim divit, když se přihlásí jinam. Potřebujeme tedy zajistit, aby se s informatikou během školní docházky každý aspoň na základní úrovni seznámil. Včetně děvčat nebo třeba žáků, jejichž rodiče nemají z čeho zaplatit kroužek.

S pracovním trhem souvisí ještě dva argumenty. Dovednost (nebo aspoň povědomí o možnosti) skriptovat rutinní úlohy pomáhá v mnoha oblastech i daleko mimo IT (třeba datová žurnalistika a skoro každá věda). Pracovníci se základním vhledem do informatiky jsou efektivnější, protože lépe odhadnou, které úlohy automatizovat a jak. Každý čtenář Lupy asi už potkal někoho, kdo si mohl ušetřit nezanedbatelné množství rutinní práce, kdyby ho to napadlo a nechal si poradit.

Na to navazuje poslední bod. Neškodí vědět, jaké druhy úloh stroje přebírají a podle toho směrovat studijní a kariérní volby. K tomu se ale velmi hodí mít i přímou osobní zkušenost s programováním a informatikou.

Hlavním cílem výuky informatiky ve škole z pedagogického hlediska nicméně zůstává rozvoj myšlení (přesto, že to ministerští plánovači potřeb trhu práce mohou vidět i prezentovat jinak).

Rizika

Existuje samozřejmě celá řada možností, jak se může tenhle jinak pěkný záměr pokazit. Martin Malý se správně obává, že se na cestě od ideálů do vyučovacích hodin přemýšlivá a tvořivá informatika změní na formální karikaturu a dětem přibude jen nový druh telefonního seznamu k naučení, tentokrát včetně správného odsazení.

Jednou z cest k minimalizaci toho rizika je pečlivá motivace a vzdělání učitelů. Jako skupina nejsou ani zdaleka tak tupí, jak by se zdálo z příkladů v diskuzích pod články. Jsou mezi nimi mnozí, kteří už nějakou dobu s dětmi úspěšně programují (nebo třeba staví roboty či jiné „hračky“), státu navzdory. Ti podle mého soudu představují nejlepší šanci dostat školní informatiku do správných kolejí a udržet ji tam. Od kolegů s každodenní zkušeností ze třídy se totiž ostatní učitelé poučí mnohem raději než od pracovníků ministerstva či univerzit.

Riziko ztráty smyslu výuky je ve skutečnosti spíš až někde ke konci procesu. Mnohem dřív se může stát, že do realizace strategie někdo s rozhodovací pravomocí prostě hodí vidle, nebo že nějaká spřátelená firma zavětří penězovod. Asi největší současné nebezpečí je, že zájem ministerstva jednoduše vyhasne, nestane se vůbec nic a osnovy budou učitelům dál předepisovat výuku uživatelských dovedností z roku 2004. Napovídá tomu i výsledek (ne)realizace informační kampaně, která má být součástí strategie: diskutujeme tady o nesmyslném programování v první třídě.

Jednou z cest ke zvýšení pravděpodobnosti úspěchu je informovanost učitelů, ale i veřejnosti. I proto jsem sepsal tento článek. Čtenáři Lupy informatice rozumí lépe než průměrný rodič (či učitel). Podívejte se na dnešní možnosti programování a informatiky pro děti. Zajímejte se o to, jak ve škole učí informatiku vaše děti. Pomozte vysvětlovat ostatním, že cílem je rozvoj přemýšlení a kreativity.

Dan Lessner, lupa.cz