ПОЧЕМУ СТОИТ ОБУЧИТЬ ДЕТЯМ ПРОГРАММИРОВАНИЯ?

  1. Программирование штормами проникает в школы по всему миру. Почему стоит учиться? Должен ли каждый...
  2. ДАЖЕ ДЕТИ МОГУТ ПРОГРАММИРОВАТЬ!
  3. Образовательные языки программирования
  4. Каковы преимущества обучения программированию в школах?
  5. Цифровая грамотность
  6. Развивающие и образовательные преимущества
  7. Вычислительное мышление
  8. Развитие логического мышления
  9. Творческое упражнение
  10. Метод обучения на ошибках
  11. Развитие познавательных способностей
  12. КАК УЧИТЬ ПРОГРАММИРОВАНИЕ?
  13. Инструменты адаптированы к возрасту и способностям студентов
  14. игры
  15. робототехника
  16. С чего начать
  17. РЕЗЮМЕ
  18. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Программирование штормами проникает в школы по всему миру. Почему стоит учиться? Должен ли каждый быть в состоянии программировать? Каковы преимущества обучения программированию? И, наконец, как преподавать программирование с первых лет начальной школы? На эти и другие вопросы вы найдете ответ в нашей статье. И если вы хотите научиться преподавать робототехнику в школе, запишитесь на нашу следующую тренировку ,

Проблемы, стоящие перед современным образованием, никогда не были столь великими в истории. Современный мир развивается и меняется настолько быстро, что традиционные методы обучения, основанные главным образом на непосредственном усвоении знаний, все больше утрачивают свое значение. В быстро меняющейся реальности мы больше не можем предсказать, какая информация понадобится нашим нынешним студентам в будущем. Вехи цивилизации, которые когда-то появлялись с интервалами в несколько поколений, сегодня встречаются гораздо чаще, и нет никаких признаков того, что эта тенденция должна измениться в ближайшем будущем. Не без значения тот факт, что благодаря Интернету и широкой доступности смартфонов знания учебников теперь доступны у вас под рукой практически в любой точке мира - запоминание большого количества информации постепенно теряет смысл.

Изменяющиеся времена привели к новым тенденциям в образовании - в течение многих лет школы старались уделять больше внимания развитию таких компетенций, как творчество, способность логически мыслить, решать проблемы и сотрудничать. Это компетенции, которые не устаревают с меняющейся реальностью и позволяют легко адаптироваться к новой среде.

Одним из наиболее перспективных инструментов, о которых говорят в контексте развития этих компетенций, является обучение программированию.

ПРОГРАММИРОВАНИЕ - ЧТО ЭТО ОЗНАЧАЕТ?

Программирование, также известное как кодирование, сегодня имеет огромное количество приложений. Программы управляют нашими домашними компьютерами, серверами банков и интернет-порталов, планшетами, мобильными телефонами, а также стиральными машинами или лифтами. Программирование можно просто описать как написание инструкций для компьютера. Первые программы были созданы прямо в так называемых машинный код - строка чисел, хранящаяся в двоичной форме, понятной для процессора (то есть с использованием только нулей и единиц). Примерная часть программы, используемая для добавления единицы к числу, хранящемуся в памяти, выглядела так: 0000 0010 0000 0000 0001 0000 0011 0100. Машина выполняла программу без проблем, но для человека - даже квалифицированного специалиста - расшифровать фрагмент кода, сохраненный в этой форме, было очень трудно, или невозможно

Для того чтобы программирование было более эффективным, необходимо было создать языки программирования, то есть наборы команд, основанные на словах, а не на числах, имеющие определенный синтаксис и которые можно однозначно преобразовать в машинный код. Со времени появления первых компьютеров до настоящего времени было создано много (безусловно, более 1000) языков программирования, и каждый год создаются новые. Не существует идеального и универсального языка, подходящего для всего, и развивающиеся технологии заставляют постоянно искать новые, более и более эффективные способы программирования. Несмотря на их множество, разные языки программирования имеют много общего - это интересно иллюстрирует сайт 99 бутылок пива это та же самая программа, написанная на огромном количестве языков программирования.

ДАЖЕ ДЕТИ МОГУТ ПРОГРАММИРОВАТЬ!

Компьютеры изменились и постоянно меняют мир вокруг нас, и разработчики по-прежнему необходимы. Я сам познакомился с Фортраном и из первых рук знаю, что программирование многих из нас пугает, хотя и не должно. Программирование стало намного доступнее для преподавателей и студентов, и нашей стране нужно больше.

Рэнди Вайнгартен,
Президент Американской федерации учителей

Программирование часто рассматривается как навык, принадлежащий нескольким профессионалам с соответствующим направленным образованием, которые обладают достаточными знаниями и возможностями для создания чего-то с нуля с помощью клавиатуры и компилятора. Именно они создают технологии. Для остальных из нас программирование остается «черной магией», хотя каждый день мы используем продукты этой технологии - программы, веб-сайты или приложения. Тем не менее, это не должно быть так. Сегодняшние реалии требуют, чтобы новые поколения получателей пассивных технологий стали его участниками и создателями. Задача воспитания в них этих компетенций лежит на нас, и это не тривиальная задача. К счастью, исследования, которые ведутся в течение многих лет, способствовали созданию многочисленных инструментов для обучения кодированию с самых ранних школьных лет.

Исследование возможностей использования программирования в качестве учебного пособия было начато во второй половине 1960-х годов математиком Сеймуром Папертом. Вдохновленный новаторской теорией когнитивного развития Жана Пиаже, Паперт разработал первый образовательный язык программирования Logo, который использовался для обучения информатике и математике. Многолетние исследования исследователя, умершего в 2016 году, прямо или косвенно вдохновили практически все последующие достижения в этой области. Прорыв роботизированного набора LEGO Mindstorms стал результатом сотрудничества между группой LEGO и исследовательской группой Paperta в MIT Media Lab. Этот набор даже заимствовал название из книги «Mindstorms: Дети, Компьютеры и Мощные идеи», опубликованной в 1980 году Пейпертом. Влияние Пейперта также признано создателями знаменитого графического языка Scratch (также MIT Media Lab). Благодаря деятельности этих и многих других учреждений, программирование стало гораздо более доступным навыком, и преподавание программирования может проводиться учителями, которые до сих пор мало занимались программированием.

Образовательные языки программирования

Образовательные языки программирования

Образовательные языки программирования преимущественно графические или текстово-графические. Для программирования мы используем в них ограниченное количество инструкций, которые выбираем из доступной библиотеки и располагаем в логической последовательности для создания программы. Перетаскивание инструкций происходит в интуитивно понятной формуле перетаскивания (drag-and-drop), а сами инструкции имеют форму цветных блоков или блоков, которые различаются с помощью значков или надписей. Эта форма обучения облегчает программирование не только благодаря привлекательной форме, но и устраняет синтаксические ошибки, которые часто появляются при обучении программированию на текстовых языках. Некоторые среды также частично устраняют логические ошибки самого алгоритма - блоки будут прилипать друг к другу, создавая программу, только если соединение имеет смысл.

Каковы преимущества обучения программированию в школах?

Преимущество на рынке труда

Наша стратегия буквально состоит в том, чтобы нанять как можно больше талантливых инженеров. Просто слишком мало обученных людей, которые имеют эти навыки.

Марк Цукерберг
Основатель Facebook

Давайте начнем с самого легко измеримого вопроса. По многочисленным оценкам, в нашем все более технологически ориентированном мире на рынке труда будет нуждаться во все большем количестве подготовленных специалистов в области ИКТ (информационно-коммуникационные технологии). Сектор цифровой экономики в настоящее время развивается быстрее всего в мире, в семь раз выше, чем в среднем по экономике в целом. Поэтому мы заботимся о том, чтобы ранний интерес детей и молодежи к кодированию перешел на количество специалистов в этой области. Согласно документу «Цифровая повестка дня для Европы», выпущенному Европейской комиссией в 2014 году, уже к 2020 году 900 000 специалистов в области ИКТ могут отсутствовать на европейском рынке. [1]

Однако преимущество на рынке труда распространяется не только на отрасль ИКТ. Все больше профессий требуют умения работать с кодом в таких задачах, как создание и редактирование простых сайтов, приложений и блогов, работа интернет-магазинов и т. Д.

Технологии и компьютеры являются основой нашего экономического прогресса. Чтобы быть готовыми к потребностям 21-го века - и иметь возможность воспользоваться открывающимися возможностями - мы должны увеличить число студентов, которые приобретут базовые навыки в области ИТ, независимо от области, в которой они хотят обучаться.

Тодд Парк
Главный советник по технологиям правительства США

Это относится и к нетехническим профессиям. В отчете Европейской комиссии отмечается, что уже 90% всех рабочих мест требуют как минимум базовых ИТ-компетенций. В то же время, несмотря на расширение доступа к технологиям, до 50% сотрудников не имеют достаточных компетенций в этой области. Поэтому у нас есть существенный пробел в компетенции. Восполнение этого пробела в ближайшие годы является одной из важнейших задач современного образования. Наблюдение показывает, что в большинстве систем обучения этот пробел появляется на этапе первых 12 лет обучения - компетенции, разработанные в этот период, не соответствуют тем, которые требуются во время высшего образования или на рынке труда. [1] [2]

Цифровая грамотность

Преимущества обучения программированию выходят далеко за рамки подготовки к карьере. В Эстонии уже с 2012 года начался экспериментальный курс по программированию с первого года обучения в начальной школе. Однако цель этой программы не в том, чтобы создать нацию ИТ-специалистов в ближайшие двадцать лет, а в том, чтобы обучить общество, чье взаимодействие с технологиями, компьютерами и Интернетом будет более мудрым и осознанным.

Эта идея тесно связана с наблюдениями Митча Резничка из MIT Media Lab: «В настоящее время молодые люди имеют большой опыт и много знаний о новых технологиях, но гораздо реже создают новые технологии и реже выражают себя, используя их. Похоже, они могли читать, но не писать новые технологии на языке ». [3]

Таким образом, программирование становится все более важной компетенцией, постепенно входя в каталог базовых навыков - цифровая грамотность (цифровая грамотность) все чаще ставится в один ряд с такими навыками, как чтение и расчет. В мире, в котором мы больше не можем представить жизнь без технологий, трудно отказаться от этих сравнений смысла.

Развивающие и образовательные преимущества

Обучение кодированию позволяет детям самовыражаться, влияет на их творческий потенциал и уверенность в себе. Если мы хотим, чтобы молодые женщины взяли эти качества с собой во взрослую жизнь, они должны быть заранее ознакомлены с программированием.

Сьюзан Войчицки
старший вице-президент, Google

Не все понимают, что преподавание программирования также имеет много преимуществ, которые имеют мало общего с самой технологией. Ряд исследований свидетельствует о том, что это оказывает положительное влияние как на когнитивные способности, так и на социальные навыки учащихся.Дети, которые обучались основам информатики с упором на алгоритмическое мышление и логические конструкции, развивают целый спектр школьных и социальных навыков. Заметный прогресс отмечен в таких областях, как зрительная память, когнитивные способности и языковые навыки. Метакогнитивные способности также улучшаются - учащиеся лучше знают, как учиться, что связано с развитием самоконтроля и самообучения. [4] [5]

Вычислительное мышление

Термин «вычислительное мышление» был впервые использован Сеймуром Папертом в 80-х годах прошлого века. По словам Жанетт Винг, ведущего пропагандиста этой идеи, компьютерное мышление - это мыслительный процесс, в котором проблема и ее решения формулируются понятным и возможным способом с помощью компьютера. Упрощенно, это иногда называют «мышлением как ученый». [6]

Вычислительное мышление развивает целый ряд мягких навыков, которые редко могут быть сформированы в другом контексте, особенно в школе. Программирование учит решению проблем, декомпозиции (деление больших задач на более мелкие), логическому выводу, исправлению ошибок. Это полезные способности в точных предметах (STEM), науке и технике, а также в таких областях, как социальные науки и искусство. [7]

Развитие логического мышления

Вычислительное мышление напрямую связано с пониманием логических конструкций. При выполнении задачи компьютер всегда реализует алгоритм - список представленных ему действий, которые должны выполняться шаг за шагом, чтобы достичь желаемого эффекта. Работа компьютера всегда предсказуема - один и тот же алгоритм, выполненный повторно для одних и тех же данных, всегда даст одинаковые результаты.

Творческое упражнение

Когда [дети] создавали интерактивные открытки ко Дню матери, было очевидно, что они начинают свободно использовать новые технологии. Что это означает бегло? Я имею в виду, они смогли начать выражать себя и свои идеи. Когда человек свободно говорит на языке, он может создать запись в своем дневнике, рассказать шутку или написать письмо другу. Аналогично с новыми технологиями. Написание, создание интерактивных страниц ко Дню матери, эти дети ясно показали, что они свободно владеют новыми технологиями.

Митчел Резник,
MIT Media Lab

Знание даже основ программирования открывает новое поле для творческого самовыражения. По этой причине, при правильном применении, программирование дает ощутимые эффекты в развитии творчества у детей. Подобно кисти и холсту, которые позволяют выражать мысли и чувства в форме рисунка, программирование обеспечивает аналогичное выражение и творческий подход при создании целого ряда работ - анимации, игр, интерактивных изображений или презентаций. [8] Развитие креативности тем более вероятно, что язык программирования будет легче выучить и тем шире он дает возможности. Отличным примером такого языка является Scratch, структура которого была вдохновлена ​​кирпичами LEGO (создатели Scratch ранее сотрудничали с LEGO при разработке набора LEGO Mindstorms). В случае блоков дети интуитивно начинают комбинировать элементы, доступные в наборе, комбинируя и создавая модели, которые вдохновляют их на продолжение работы. Творчество в этом контексте почти органично. Аналогично Scratch, в котором дети интуитивно соединяют блоки для создания простых программ, из которых они черпают вдохновение для создания следующих. Сочетание программирования с интересами других детей, такими как музыка, кино или анимация, оказывает положительное влияние на развитие творчества и творчества. Это позволяет поощрять программирование более широкой группы студентов и дает им дополнительные инструменты для выражения. [9]

Метод обучения на ошибках

При создании программы ошибок не избежать. Некоторые из них разочаровывают - каждый программист часто тратит много часов на поиск пропущенной запятой. Но есть и очень важная категория ошибок, которые фактически составляют сам творческий процесс. Программы предполагаются методом проб и ошибок и требуют постоянного тестирования на каждом этапе. Благодаря этому ошибка имеет образовательную ценность в программировании - в отличие от многих других, метод обучения является проблемой, а не провалом. Эта идея была близка Сеймуру Паперту, который считал, что традиционные методы обучения, клеймящие ошибку как нечто плохое, демотивируют группу студентов, отрицательно влияя на их потенциал. Как он сказал:

Мы должны спросить не о том, что-то правильно или неправильно, а о том, можно ли это исправить. Если такой подход к продуктам интеллектуальной собственности распространится на широко распространенное восприятие знаний и способов их приобретения, наш общий страх перед «ошибками» может быть уменьшен. [7]

Современные средства обучения также поддерживают использование ошибки в качестве инструмента. В графических языках расстраивающие синтаксические ошибки полностью исключаются (трудно говорить о синтаксисе в цветном блоке), и отдельные инструкции объединяются друг с другом в программе, только если их последовательность имеет значение.

Развитие познавательных способностей

Преимущества обучения программированию часто сопоставимы с преимуществами двуязычия. Обучение кодированию во многих отношениях похоже на изучение нового иностранного языка. В раннем детстве умы гораздо более восприимчивы к изучению иностранного языка, особенно если он является частью обычной деятельности в соответствии с возрастом. Исследования, проведенные для определения способности детей изучать основы программирования, показали, что они развиваются в одинаковом возрасте быстрее всего. Точно так же важна форма обучения - оно адаптировано к возрасту, предпочтительно проводится в игровой форме и связано с другими видами деятельности по развитию, такими как искусство, математика или чтение.

КАК УЧИТЬ ПРОГРАММИРОВАНИЕ?

Чтобы обучение программированию эффективно развивало навыки логического и вычислительного мышления, оно должно быть введено как можно раньше. Однако это проблема для учителей, которые хотят познакомить детей с миром программирования на уровне, который будет им понятен.

Инструменты адаптированы к возрасту и способностям студентов

Поощрять детей к программированию гораздо проще, чем может показаться. Дети вполне естественно принимают такие вызовы, если проекты и темы представлены на соответствующем уровне сложности и связаны с игрой. Рынок образования предлагает множество инструментов, предназначенных для обучения программированию, адаптированных к различным уровням развития и развития студентов. Однако некоторые из них явно отличаются от других и чаще всего рекомендуются экспертами.

игры

Большинство детей знают и любят видеоигры или смартфоны, поэтому, когда мы даем им возможность создавать свои собственные игры, они принимают этот вызов с большим волнением. Мы различаем два разных подхода к использованию игр в обучении программированию.

Развивающие игры ( изучение игрового процесса ) - процесс обучения интегрирован в контекст игры. Студенты выполняют новые задания, зарабатывают очки и переходят на следующие уровни. Эти типы инструментов используются не только в обучении программированию, но и в других школьных предметах. Существует множество приложений, использующих аналогичный механизм - Tynker, Alice, CodeCombat и т. Д.

Дизайн игры - создание через кодирование и обучение через создание. Только здесь дети переходят на другую сторону - они становятся разработчиками игр, программистами, они могут самостоятельно создавать функциональные игры, которые дают им реальные навыки и повышают самооценку. Несомненно, это самый эффективный и самый вдохновляющий из доступных методов обучения - создавая эквиваленты ваших любимых игр, дети чувствуют себя немного волшебниками. Не может быть переоценена. Scratch - отличная среда для программирования простых игр.

робототехника

Робототехника - это еще одна область, которая может фантастически вдохновлять студентов изучать программирование. Физически существующие (предпочтительно, самостоятельно построенные) механизмы делают кодирование более реальным для многих студентов. Гораздо проще понять программный код, когда робот делает это в физическом мире рядом с нами.

Сеймур Паперт знал об этом, когда в 1997 году написал:

Предоставление детям возможности программировать поведение транспортных средств, роботов, динозавров и других конструкций, созданных вручную, создало новую захватывающую перспективу; Многие из тех детей, которые не интересовались графическим программированием, интересовались этой новой перспективой. В то же время многие программные структуры, которые не были отражены автоматически в прежнем контексте, теперь казались очевидными для детей. Из этого следует сделать вывод, что конструкции LEGO лучше изучать программирование, чем графику, а то, что разнообразие дало многим детям больше возможностей связывать больше понятий. [10]

На рынке доступно множество наборов для робототехники, но наиболее ценными являются наборы, созданные LEGO Education - LEGO WeDo и LEGO Mindstorms. Их эффективность основана, среди прочего, на общем детском обожании кирпичей LEGO, но у них также есть ряд других преимуществ. Оснащенные датчиками, двигателями и управляемые дружественными графическими языками программирования (Wedo, мы также можем программировать на пустом месте!), Они являются отличным инструментом для обучения программированию для детей от 6 лет (WeDo) до 99 лет (Mindstorms).

Что касается робототехники, то стоит упомянуть и другие ее образовательные ценности. Работая в физическом мире, роботы преподают физику и механику. Сборка роботов из блоков или элементов формирует заброшенные моторные навыки детей. Выбор соответствующих структур, датчиков или тем также позволяет использовать робототехнику для изучения биологии, химии, а также истории и искусства. Следовательно, это очень междисциплинарная область.

С чего начать

Чтобы ввести программирование в наш класс, стоит сначала рассмотреть несколько основных вопросов, таких как возраст детей, с которыми мы будем работать, их опыт программирования, время занятий и оборудование, которое мы имеем в нашем распоряжении. Стоит также учитывать, сколько времени мы можем посвятить подготовке к занятиям. Основываясь на этих критериях, вы можете выбрать наиболее подходящие инструменты для ваших нужд. Для самых маленьких детей (6-8 лет) лучше всего подойдут программируемые роботы на типичных графических языках, которые еще не требуют навыков эффективного чтения и письма. Это могут быть готовые роботы (например, Dash and Dot) или гораздо более мощные роботизированные сборочные комплекты (LEGO Education WeDo) - последние, однако, требуют немного больше времени для изучения. С детьми старше восьми лет вы уже можете сделать первые шаги в чуть более сложной среде Scratch (в Scratch мы также можем программировать LEGO WeDo) или создать и запрограммировать более продвинутых роботов из LEGO Mindstorms EV3. Подробные статьи об инструментах для обучения робототехнике и программированию, доступных на рынке, скоро появятся в блоге.

После выбора инструментов и подготовки оборудования стоит подготовить учебный план. В зависимости от временных возможностей, навыков и опыта учителя, вы можете создать его самостоятельно или выбрать один из готовых пакетов уроков, доступных на рынке. Если вы хотите узнать больше о том, как выбрать оборудование для лаборатории робототехники или как начать работать с Scratch, мы приглашаем вас к нам. онлайн обучение , Мы также рекомендуем вам ознакомиться с наше предложение готовые уроки робототехники и программирования с использованием LEGO WeDo, Scratch и LEGO Mindstorms.

РЕЗЮМЕ

Независимо от того, хотите ли вы открыть секреты вселенной или просто достичь профессионального успеха в 21-м веке, вам понадобятся основы программирования.

Стивен Хокинг,
физик-теоретик, космолог и писатель

Развитие технологий и связанные с ними изменения, происходящие в мире, приводят к тому, что программирование из дополнительных классов врывается в учебный канон, чтобы заполнить разрыв в ИТ-компетенциях между выпускниками школ и спросом университетов и рынка труда. В то же время появляются все более убедительные предпосылки, указывающие на неоценимую роль программирования в развитии таких мягких навыков учащихся, как логическое мышление, решение проблем, творчество или сотрудничество, то есть то, что является наиболее ценным в современных реалиях. Быстрое внедрение программирования в школах станет большой проблемой для современного образования. Однако вам не следует этого бояться, потому что исследования, которые проводились в течение многих лет, позволили нам разработать удобные инструменты, которые позволят вам вводить программирование в классы простым и увлекательным способом с первых лет школьного образования. Обучение программированию с использованием игр и роботов может быть очень забавным для детей и в то же время вооружить их инструментами и навыками, урожай которых будет собираться много лет спустя.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. «Цифровая повестка дня для Европы» Европейская Комиссия, 2014.
  2. Валери Барр, Крис Стивенсон, «Внедрение компьютерного мышления в K-12: что вовлечено в образовательное сообщество информатики?» 2011
  3. Митч Резник, «Давайте научим детей кодировать» , TEDxBeaconStreet, 2012.
  4. Марина Умаски Берс, Проектирование цифровых технологий для позитивного развития молодежи: от манежа до детской площадки. Издательство Оксфордского университета, 2012.
  5. Дуглас Клеменс, «Маленькие дети и технологии». Форум по раннему детскому естествознанию, математике и технологическому образованию, 1998.
  6. Жанетт М. Винг, «Вычислительное мышление приносит пользу обществу» Социальные проблемы в вычислительной технике, 2014.
  7. Сеймур Паперт, Mindstorms: дети, компьютеры и мощные идеи , 1980.
  8. Бет Гардинер, «Добавление кодирования в учебную программу» Нью-Йорк Таймс.
  9. Митчел Резник, Джон Малони и др. "Scratch: программирование для всех" ,
  10. Сеймур Паперт, "Образовательные вычисления: как у нас дела?" , 1997.

Вы хотите делать уроки робототехники, но не знаете, как начать?

Запишите свой первый робот с нами! Примите участие в наших бесплатных онлайн-школах. Шаг за шагом мы покажем вам, как организовать семинар по робототехнике в вашей школе. Вы узнаете:

  • организовать семинар по робототехнике в школе как можно дешевле и эффективнее;
  • какое оборудование выбрать и сколько оно стоит;
  • где взять идеи для уроков;
  • и многое другое!

Количество мест ограничено.

Запишитесь на бесплатное обучение: СТАНЬТЕ ПЕРВЫМ РОБОТОМ Почему стоит учиться?
Почему стоит учиться?
Должен ли каждый быть в состоянии программировать?
Каковы преимущества обучения программированию?
И, наконец, как преподавать программирование с первых лет начальной школы?
ПРОГРАММИРОВАНИЕ - ЧТО ЭТО ОЗНАЧАЕТ?
Каковы преимущества обучения программированию в школах?
Что это означает бегло?
КАК УЧИТЬ ПРОГРАММИРОВАНИЕ?