Jak učit informatiku

Učení se vlastní prací

Učebnice vychází z pozorování, že si žáci látku nejlépe osvojí získáním vlastní zkušeností. Výklad učitele obvykle zcela chybí, nebo je poměrně krátký a stručný (detaily si studenti mohou podle zájmu dočíst v učebnici) a maskovaný jako shrnutí v rámci zpětné vazby po výukové aktivitě nebo jako doplnění souvislostí. (Výjimkou jsou zvláště obtížná témata. I v jejich případě se ale učitel snaží vést výklad nikoliv jako monolog, ale jako spolupráci se studenty a mezi studenty. Učitel dění směruje ke zvolenému cíli, na jednotlivých krátkých krocích se ale studenti podílí.)

V typické hodině je studentům představena přiměřeně (ne)realistická situace, se kterou si mají poradit. Jejím postupným prozkoumáváním se seznamují s probíraným konceptem a jeho charakteristikami. Nacházejí pravidelnosti, souvislosti, zkouší různé varianty řešení, osvojují si způsoby jejich použití. Obvykle pracují alespoň ve dvojici, což je nutí myšlenky výslovně formulovat a vzápětí podrobovat kritické analýze a ověřování. V průběhu hodiny se pak situace a zadání podle potřeby upravují (např. lze hledat obecné řešení celé škály problémů s nějakými společnými znaky), tak, aby mohli dojít ke stanovenému cíli.

Studenti tedy tráví většinu hodiny vlastní aktivitou. Za svou práci i postup, který volí přitom do určité míry sami odpovídají. Učitel jim neříká krok za krokem, co mají dělat. Předkládá jim problém a teprve v případě potřeby nabízí obecněji použitelné strategie, jak k řešení přistoupit. Je to střední cesta, kdy učiteli zůstává značná kontrola nad cílem i průběhem hodiny. S přibývajícími zkušenostmi pak učitelé přenáší čím dál více zodpovědnosti za učení a jeho výsledky na žáky (a čím dál méně se opírají o učebnici).

Je třeba počítat s tím, že to je časově náročný přístup k výuce. „Neprobere“ se tolik látky, kolik by bylo možné prostě přímo vyložit. Časová náročnost je vyvážena výsledky. I po měsících je možné se odvolat na danou aktivitu a studenti se rozpomenou, co se v hodině zhruba odehrávalo a k čemu to vedlo. Druhým rozhodujícím důvodem pro tento přístup jsou dovednosti, které studenti získají nad rámec „tématu hodiny“. Je to mj. právě schopnost samostatného řešení problému bez toho, že by byl k dispozici jasný postup.

Dále je třeba počítat s tím, že hodina občas neproběhne podle připraveného plánu. Studenti se mohou někde zastavit, když potřebují více času s konkrétními příklady (nebo se naopak chtějí z vlastního zájmu dopracovat hlouběji, než jsme plánovali). Někdy zase postupují rychleji. Kromě toho se také může ukázat, že je pro dané studenty přirozenější daný princip zkoumat a objevovat z jiné strany, než bylo plánováno, a pomohlo by jim změnit pořadí výukových aktivit. Na takové změny buďme připraveni, nebraňme se jim, z hlediska učení studentů jednoznačně stojí za to.

Otevřené úlohy a hodnocení kvality jejich řešení

Leckdy se jako nejasné jeví i samotné zadání a není k dispozici dost informací k jednoznačnému řešení (nebo je jich naopak tolik, že jsou vlastně matoucí). Schopnost takové situace snášet (a měnit na situace přehledné) je jednak užitečná, jednak pro informatiky charakteristická.

Otevřená a nejednoznačná zadání jsou záměr, který odpovídá běžným životním situacím i praxi v informatice: samozřejmě chceme dosahovat nejlepšího řešení. K tomu je ale třeba dodat (a předtím promyslet), čím přesně se to nejlepší řešení vyznačuje. V informatice se zpravidla snažíme o řešení v nějakém smyslu úsporná (rychlá, levná, jednoduchá...). Dále často řešení spojíme s nějakým dalším kritériem: hledáme trasu poštovního auta, ve které minimalizujeme odbočení doleva, pořadí úloh, trasu vlakem rychlou, ale hlavně bez přestupů, rozložení nákladu v krabicích do co nejmenšího počtu kontejnerů.

Diskuze o kritériích kvality je nedílnou součástí hodin informatiky a je v pořádku úlohu uzavřít s tím, že např. „obecně budeme asi preferovat řešení X, ale pokud se zaměřujeme na kritérium Y, zvolíme raději řešení Z.“ V některých případech je samotné řešení jednoduché a cílem úlohy je právě rozmyslet různé možnosti, podle čeho a jak přesně řešení hodnotit.

Konkrétní a obecná řešení

Jedním z dalších charakteristických rysů informatiky, který ji také odlišuje od ostatních školních předmětů, je snaha o formulaci obecných řešení. Informatik nechce řešit stejnou úlohu znovu a znovu. Řešení konkrétních případů nám slouží jako nácvik a příležitost ke zkoumání postupu řešení jako takového. Konečným výsledkem je formulace toho postupu tak, aby ho za nás mohl řešit někdo jiný.

Obtížnost studia

Naznačený způsob výuky je pro řadu studentů zpočátku poměrně frustrující. Zvyknout si na odlišný způsob práce a přemýšlení některým trvá i několik měsíců. Vysoké požadavky, které na studenty klademe, jsou nutným předpokladem k tomu, aby jich dosáhli. Neznamená to ale nechat je zcela bez pomoci. Pokud se student hozený do hluboké vody utopí, vzdělávacího cíle jsme nedosáhli. Obtížnost je třeba pečlivě regulovat:

• Cíle výuky je třeba volit uměřeně. Se studenty lze dojít někdy až překvapivě daleko, ale po malých krocích.
  • Ideální je, když mohou úroveň obtížnosti v daném rozsahu studenti sami ovlivnit. Slabší studenti si osahají aspoň základy a co jim chybí, zjistí v závěru od těch, kdo došli dál (a kdo přitom nejsou přibržďováni na společnou rychlost).
• Pocit frustrace se studenti musí naučit zpracovávat. Jednou z cest je odstraňování vnějších příčin, tedy např. složitosti úkolu. Druhou cestou je zjištění, že ten pocit jednak ničemu nepomáhá a jednak jej lze ovládnout. Z hlediska učitele je podstatné, aby se případné nepříjemné pocity nestaly demotivujícími. K tomu může přispět následující:
  • Každý by měl aspoň nějakou úlohu nakonec úspěšně vyřešit a získat (oprávněný!) dojem, že se něco naučil.
  • Pomáhá, když studenti chápou, co děláme a proč.
  • K tomu pomáhá důsledné lpění na přesném zdůvodňování svých výsledků. Což může být pro studenty také zpočátku nepříjemná novinka.
• Studenti mají řešit úlohy samostatně a nikoliv podle předepsaného postupu, ale to neznamená, že mají zůstat zcela bez podpory. Proto mají k dispozici zobrazení nápovědy. Na začátku je nápověda nejkonkrétnější (a blíží se sdělení konkrétního postupu), což se postupně víc a víc omezuje. Nápověda k úloze se postupně stává nápovědou k hledání postupu.
• Studenti jsou různí a ne každému musí naše nápovědy vyhovovat. Princip podpory od učitele je ale stejný. Podporujeme je především v systematickém hledání postupu, méně už přímo v řešení konkrétní úlohy. Obvykle tedy radíme ujasnit si zadání, rozlišit co víme, co máme zjistit či udělat, rozdělit si práci na dílčí kroky, zkusit aplikovat nějaké postupy z dřívějška atd.
  • Aby tohle fungovalo, musí se studenti naučit včas požádat o pomoc. To bude pro mnohé taktéž novinka. Existují studenti, kteří se musí teprve naučit zformulovat, jakou pomoc vlastně potřebují.
• Postupy řešení problémů si studenti většinu času osvojují zdánlivě mimochodem. Je ale důležité s nimi ve výuce explicitně pracovat, např. je zmiňovat při předvádění řešení na tabuli (čili nejen „teď dělám tohle“, nýbrž „teď dělám tohle, protože... a abych ...“).
• Výše uvedené podpůrné mechanismy musí být k dispozici, ale studenti by je samozřejmě měli využívat až potom, co se blíží k mezím vlastních možností. Jinak se mnoho nenaučí.

Předchozí řádky možná vyznívají znepokojivě, není ale potřeba mít strach. Výuka informatiky má svá specifika. Pokud si jich jsou vyučující vědomi a od začátku o nich se studenty otevřeně komunikují, není důvod, aby zařazení informatiky do výuky neproběhlo hladce.