Język Maszyn - nowy przedmiot we wrocławskich szkołach - Akademia Młodych Uczonych i Artystów

Jakub Jernajczyk i Jarosław Drapała autorami programu nauczania w Języku Maszyn – nowym przedmiocie szkolnym.
Język Maszyn to nowy przedmiot sukcesywnie wprowadzany do wrocławskich szkół. W ramach Języka Maszyn uczniowie poznają podstawy programowania.

Idea

Programowanie w obrębie współczesnej wiedzy zajmuje szczególne miejsce. Trudno dziś o taką sferę społeczną, naukową czy artystyczną, w której pewne techniki programistyczne nie odgrywałyby żadnej roli. Swoisty teoretyczno-praktyczny charakter programowania sprawia, że staje się ono ważnym i potrzebnym uzupełnieniem edukacji. Z jednej strony ćwiczy podstawowe umiejętności logiczno-algorytmiczno-matematyczne, z drugiej zaś ma praktyczne zastosowanie w życiu społecznym, gospodarczym i biznesowym; co więcej, poprzez próby odnalezienia twórczych rozwiązań, uczy również samodzielności poznawczej.

Film promujący projekt Język Maszyn (wersja krótsza)

O tym, jak ważną rolę pełnią w naszym świecie maszyny, a w szczególności komputery, nie trzeba nikogo przekonywać, dlatego też w Akademii Młodych Uczonych i Artystów powstał, pilotażowy i w zamiarze przełamujący bariery pomiędzy naukami ścisłymi a humanistyką i sztuką, program nauczania, który będzie przygotowywał dzieci i młodzież do działania w nowoczesnej rzeczywistości.

Umiejętność programowania wzmacnia pozycję człowieka w zmechanizowanym świecie i stawia go w roli nadrzędnej względem maszyn, z którymi na co dzień wchodzi w interakcję. Znajomość języka komputerowego pozwala na świadome uczestniczenie w szybkich przemianach otaczającej człowieka rzeczywistości, a zarazem na przyjmowanie ich naturalnie i bez strachu.

Intencją projektu nie jest przywiązywanie dzieci do komputerów. Idzie o to, żeby wiedziały, jak komputery działają. Maszyny zostały stworzone, aby służyć człowiekowi, ale z czasem zaczęły nad nami panować. Intencją tych zajęć jest poznanie ich języka, żebyśmy znali mechanizmy, według których urządzony jest świat maszyn.

Historia projektu

Inspiracja przyszła od wybitnego artysty, laureata Oscara, Zbigniewa Rybczyńskiego, który zaproponował, aby uczyć programowania w kontekście sztuki, w szczególności w kontekście obrazu i dźwięku. Według Zbigniewa Rybczyńskiego komputer jest dzisiaj narzędziem, dokładnie takim samym, jak kiedyś długopis lub pędzel. Pomysł ten zyskał aprobatę Prezydenta Wrocławia Rafała Dutkiewicza. Koordynacją początkowych prac zajął się Dyrektor Biura ds. z Uczelniami Wyższymi Maciej Litwin. Pomysł dojrzewał. Na wielu spotkaniach przedstawicieli sztuki i nauki z aktywnym udziałem Akademików, rozstrzygały się losy i postać kolejnych etapów projektu. Ostatecznie czterech członków Akademii Młodych Uczonych i Artystów wzięło udział w dalszych pracach:

Jakub Jernajczyk – artysta graﬁk, matematyk. Zainteresowania naukowe: sztuka mediów, programowanie multimediów, związki sztuki z nauką, popularyzacja nauki, badanie zjawisk dyskretnych. Inicjator i główny wykonawca projektu.
Bartłomiej Skowron – filozof, matematyk. Zainteresowania naukowe: ontologia, teoria całości i części, matematyczne modelowanie struktur ﬁlozoﬁcznych, filozofia topologiczna, logika i etyka.
Jarosław Drapała – informatyk, statystyk. Zainteresowania naukowe: modelowanie matematyczne, systemy złożone, metody numeryczne, sieci neuronowe, systemy wspomagania decyzji. Drugi główny wykonawca projektu.
Radosław Rudek – informatyk. Zainteresowania naukowe: szeregowanie zadań, rozdział zasobów, optymalizacja kombinatoryczna, teoria złożoności obliczeniowej, konstrukcja algorytmów, algorytmy metaheurystyczne, sztuczna inteligencja.

Zespół (w szczególności Jakub Jernajczyk i Jarosław Drapała) stworzył autorski projekt programu nauczania przedmiotu Język Maszyn. Projekt ten został dobrze przyjęty przez środowiska edukacyjne i akademickie, do pilotażu zgłosiło się ponad 60 wrocławskich szkół. Chęć w pierwszych szkoleniach wyrazili zarówno nauczyciele nauczania początkowego, jak i historycy, poloniści, filolodzy, nauczyciele przedmiotów artystycznych, biolodzy itd. – nie tylko informatycy i matematycy. Udział w pierwszych szkoleniach wzięło 134 nauczycieli. Aktualnie koordynacją projektu, przy wsparciu Departamentu Edukacji miasta Wrocławia, zajmuje się Wrocławskie Centrum Doskonalenia Nauczycieli.

„Język maszyn” nie ma być „informatyką”, ani standardowo ujętym nauczaniem programowania. Już choćby fakt, że nad programem nauczania wspólnie pracowali programista, artysta i filozof, wskazuje nowy kierunek myślenia o edukacji. Uczniowie nie będą rozpoczynać więc od suchej nauki schematów blokowych i algorytmów, to bowiem prowadzi do utwierdzenia podziału na linii ścisłowiec-humanista a zgodnie z duchem Akademii podział ten jest sztuczny i nieprawdziwy.

Jakub Jernajczyk autorem aplikacji KoLo i KoLeS

W programie przewidziana została etapowość nauczania. Jego formuła zapewnia stopniowe przejście od zabawy w programowanie (aplikacja KoLo) do prawdziwego programowania (MrówkaGo w środowisku Octave).

Uczniowie rozpoczynają od intuicyjnego programowania ruchu kółka przy pomocy strzałek. Programy te realizowane są zarówno bez użycia komputera (np. za pomocą mat magnetycznych), jak i przy pomocy dedykowanej aplikacji. Autorem aplikacji KoLo (dla uczniów) oraz KoLeS (dla nauczycieli) jest Jakub Jernajczyk. Aplikacje te są dostępne na stronie: http://www.wroclaw.pl/jezyk-maszyn. Zachęcamy do spróbowania własnych sił!

Oryginalny graficzny język programowania, opiera się o piktogramy – ich wygląd wskazuje na ich działanie. Zatem dużym atutem jest prostota programu i łatwość opanowania jego głównych elementów.

Ten prosty język kółka i strzałek pozwala wprowadzić podstawowe konstrukcje programistyczne, takie jak zmienne, pętle, instrukcje warunkowe, bez potrzeby odwoływania się do abstrakcyjnego formalizmu. Dopiero w trakcie nauki stopniowo wprowadzany jest zapis formalny, który umożliwia rozwiązywanie coraz to trudniejszych problemów. Na pierwszym etapie akcent został położony na „obraz” i tzw. myślenie obrazowe – do tej pory będące raczej domeną sztuki, a nie nauki. Idea myślenia wzrokowego jest jedną z przewodnich idei twórczości Jakuba Jernajczyka.

Jarosław Drapała autorem programu MrówkaGo

Punktem odniesienia ruchu w pierwszej części projektu była scena. Obiekt był przesuwany w górę, w dół, w prawo, w lewo, niczym pionek na szachownicy. Kierunki wyznaczane były w odniesieniu do sceny. Na drugim etapie punktem odniesienia jest obiekt. Wszelkie kierunki określane są przez obiekt, który – niczym osoba patrząca przed siebie – może iść do przodu, obracać się w prawo lub w lewo. Drugim, nowym, elementem jest zmiana notacji. W miejsce dotychczasowych strzałek używane są znaki znajdujące się na klawiaturze komputera i dostępne w podstawowych edytorach tekstu. Zmiana ta jest jednym z etapów łagodnego przeprowadzania uczniów od zapisów intuicyjnych do notacji abstrakcyjnej, stosowanej w prawdziwym programowaniu.

Na tym etapie nauki uczniowie poznają bardziej zaawansowane techniki programistyczne. Jarosław Drapała napisał przeznaczony do tego program MrówkaGo. Dzięki temu programowi uczniowie mają dostęp do prawdziwych narzędzi programistycznych. Program można ściągnąć tutaj. http://www.wroclaw.pl/jezyk-maszyn

Streszczenie raportu z pilotażu w roku 2013/2014

Język maszyn stanowi próbę umasowienia umiejętności programowania. Istotą projektu jest wyrobienie podstawowych intuicji programistycznych, które pozwolą uczniom w przyszłości twórczo wykorzystywać maszyny w różnych dziedzinach życia.
Pilotaż służył sprawdzeniu i doskonaleniu potencjalnego programu nauczania Język maszyn. Wzięli w nim udział uczniowie szkół trzech etapów edukacyjnych. Pozwoliło to na obserwacje przebiegu zajęć w trzech różnych grupach wiekowych: młodszej i starszej w szkołach podstawowych oraz w grupie uczniów gimnazjów.
W pilotażu uczestniczyło ponad 1000 uczniów i ponad 100 nauczycieli ze szkół podstawowych i gimnazjów we Wrocławiu.
Zorganizowano wsparcie metodyczne dla nauczycieli prowadzących zajęcia z Języka maszyn w postaci szkoleń i konsultacji oraz dostarczania materiałów. Do zbierania informacji o osiągnięciach uczniów przygotowano zestawy zadań diagnozujących.
Tempo pracy w poszczególnych grupach wiekowych było różne. Dzieci z najmłodszej grupy wiekowej dobrze radziły sobie programując ruch kółka na planszach. Dzieci z drugiej grupy wiekowej z powodzeniem stosowały aplikacje KoLo i KoLes. Gimnazjaliści szybko opanowali umiejętności związane z programowaniem ruchu kółka na planszy i zadowalająco opanowali umiejętności programowania w aplikacji MrówkaGo.
Do oceny zajęć z Języka maszyn służyły ankiety ewaluacyjne dla uczniów, rodziców, nauczycieli i dyrektorów szkół uczestniczących w realizacji projektu.
Większość respondentów pozytywnie oceniła Język maszyn: dla 72,5% uczniów zajęcia były atrakcyjne, jako interesujący oceniało projekt 82% rodziców i 89,7% nauczycieli. Negatywne oceny podało 16,4% uczniów, 5,7% rodziców oraz 6,9% nauczycieli. Pozostali wybrali odpowiedź „Nie mam zdania”.
Za kontynuacją projektu opowiedziało się 66,3% uczniów, 77,4% rodziców, 56,9% nauczycieli oraz 66,7% ankietowanych dyrektorów. Nie chce kontynuacji 20,8% uczniów, 5,7% rodziców, 20,7% nauczycieli oraz 16,7% dyrektorów. Pozostali wybrali odpowiedź „Nie mam zdania”.
Wpływ Języka maszyn na rozwój zainteresowań dzieci dostrzegło 72,6% rodziców, natomiast 8,5% takiego wpływu nie dostrzegło oraz 18,9% wybrało odpowiedź „Nie mam zdania”.
Powyżej 62% nauczycieli oceniło pozytywnie wpływ Języka maszyn na rozwój umiejętności uczniów oraz jego przydatność na innych przedmiotach.
Podsumowując, należy powiedzieć, że Język maszyn spotkał się z pozytywnym i życzliwym przyjęciem, zarówno wśród nauczycieli, dyrektorów szkół, rodziców, jak i samych uczniów. Na podstawie pozytywnych ewaluacji można stwierdzić, że po uwzględnieniu niewielkich poprawek, Język maszyn powinien być kontynuowany w oryginalnej formie.

Opinie o projekcie

„Zajęcia pomagają mi w poznawaniu komputera, zajęcia są ciekawe i fajne, ćwiczenia są podobne do gier a więc przez zabawę mogę się czegoś nauczyć.”
Hania
„KoLo to bardzo fajny program i jest bardzo, bardzo ciekawy. Uwielbiam Język maszyn!!!”
Marcelinka
„Język maszyn jest ulubionym i co tydzień wyczekiwanym zajęciem pozalekcyjnym. Jest to bardzo przyjemna nauka przez zabawę. Zadania, łamigłówki są ciekawie i bardzo dobrze tłumaczone.”
rodzic
„Dziecko z chęcią chodzi na język maszyn, uważa zajęcia za interesujące i rozwijające logiczne myślenie.”
rodzic
„Idea projektu jest bardzo dobra, na pewno umiejętności, które kształci są potrzebne. W swojej grupie mam kilkoro uczniów, którzy z programowaniem mieli już do czynienia i całkiem nieźle sobie poczynają oraz takich, którzy spotkali się z tym pierwszy raz. Dla tych pierwszych Kolo był zbyt łatwy, bardzo szybko rozwiązywali zadania, a ich realizacja na komputerze nie zrobiła wrażenia. Natomiast ta druga grupa pracowała znacznie wolniej i podobała im się praca z komputerem. Są osoby, które bardzo szybko chwytają sposób myślenia, a inni potrzebują na to dużo więcej czasu. Pracę z Octave zaczęłam niedawno. Na razie wrażenia są lepsze niż z Kolo.”
nauczyciel