Моя спроба викладання інформатики в школі у Львові

Привіт! Мене звати Олександр Скакунов, Back-end Architect і засновник освітнього шкільного проєкту «Місія на Марс».

В одній зі своїх статей я писав, що в українській школі є величезна проблема з розвитком мислення: тоді вчителька мого сина-третьокласника на уроці літератури дала дітям для аналізу оповідання, у якому дельфіни вивели корабель на правильний курс.

Питання вчительки стосувалися літературного опису кольору неба над морем, назви моря і розташування цього моря на карті світу — але коли єдиний учень підняв руку і поставив критичне запитання: «А звідки дельфіни знали, куди кораблю було потрібно?», вчителька змінила тему і замʼяла питання.

Я все розумію: у вчительки є план. Але ж потім учні виростають і йдуть голосувати за Януковича або поповнюють ряди антивакцинаторів.

Так ось, ця історія змусила мене задуматися: а наскільки складно зробити так, щоб шкільне навчання було й цікавим, й корисним.

На той час (2018 рік) у мене вже були дуже хороші стосунки з ЛАГ — це Львівська академічна гімназія (та, що поруч з Політехнікою), і я запропонував їм дозволити мені провести експериментальні уроки з інформатики в гімназії, на що вони й погодились.

Ця стаття — про те, як це було, і які висновки я зробив.

У чому полягало моє бачення

Мене завжди дивувало, наскільки навчання відірване від реальності: діти неприродно сидять пів дня за партами та запамʼятовують формули. Тобто весь кайф проходить повз них — цікава проблема, пошук варіантів, експерименти, висновки.

Школа дає винятково одне: висновки у готовому вигляді («дельфіни вивели корабель куди треба — і так і мало бути»). Ще приклад: у тій статті, що я проводив вище, вчителька розказувала дітям, скільки звуків видає та чи інша тваринка — замість того, щоб дати почути ці звуки (та хоч в ютубі, якщо не в зоопарку на прогулянці) та зробити висновки самостійно.

Я вже не кажу про такі речі як реальні експерименти, на кшталт зробити газовану воду на хімії або керувати курсором комп`ютера через звук за допомогою ефекта Доплера. Цікаве та практичне. Де це все?!

Але моя ідея пішла далі ніж експерименти якогось каналу типу «Цікава наука».

Мене зачепила тема кодування інформації, яку проходять у восьмому класі — це від QR-кодів до двійкового кодування та таблиці символів Unicode.

На мою думку, це важлива тема, тому що розуміння, що таке «код» відчиняє двері до наступних ідей — від 16-значних кодів кольорів типу #FFFFFF до що таке Primary Key в базах даних (бази даних проходять в девʼятому класі).

У шкільному підручнику ця тема (як і багато інших) подано достатньо сухо: «Людина постійно отримує, шукає, зберігає, опрацьовує й передає повідомлення» (підручник Морзе) або «З метою зберігання, передавання, опрацювання, захисту повідомлень часто змінюють спосіб їх подання» (підручник Ривкінд). Плюс приклади кодування типу штрих-кодів або QR-кодів.

На мою думку, це не той рівень, якій давав би відповідь на питання «Нащо?!» та зацікавлював би дитину. Можливо, цю роботу має виконувати викладач, а не підручник, але досвід показував, що вчителі рідко це роблять.

Я занурився у тему кодування сам, і почав відбирати цікаві факти.

По-перше, я прочитав про те, що кодування, по суті, придумали кроманьйонці (це ми) на відміну від неандертальців (наші попередники). Прямим текстом про це, звісно, ніде не пишуть, але виходить так, що задроти-кроманьйонці могли уявити собі щось таке, чого немає прямо перед носом — тому що в них було абстрактне мислення, а у неандертальців — ні.

І це вони придумали робити символи-коди. Наприклад, для обговорення полювання вони могли намалювати силует бика (тобто закодували реальну тварину її символом), через декілька тисячоліть почали малювати лише бичачу голову, ще через деякий час голова бика стала буквою «алеф» (це так й перекладається — «бик»), а від неї вже зʼявилась буква «альфа» — а від «альфи» вже й «алфавіт».

Тобто коли ви пишете тег <a> — це прямий наслідок того, що 100500 тисяч років тому кроманьйонці здогадались намалювати антилопу на стіні...

По-друге, я прочитав, як племена Африки передавали інформацію за допомогою двох барабанів — дзвінкого та глухого. А це, по суті, двійкове кодування.

Й ось уся ця цікава інформація в моїй голові перетворилась на такий образ. Львів. Ранок. Туман. Вулицею йдуть два чоловіки. І тут десь над ними в такт гучно гремять десятки барабанів:

— Що це?!

— А, це Скакунов дітей двійковому кодуванню вчить...

Завдання дітям я уявляв собі так: зрозумівши кодування, треба закодувати ноликами та одиничками якесь повідомлення, зайти на дах школи, стати біля барабанів та всім класом відстукати повідомлення у два барабана. Учні сусідньої школи в цей час уважно слухають, записують і потім декодують це повідомлення. А потім так само передають своє. Наприклад, отриманий код — це код від сейфу, повного шоколадок.

Що мене чекало у гімназії

Гімназія зустріла мої новації з радістю. Ми походили школою, подивились, що є і що можна застосувати в навчанні.

Мені довірили п’ятий клас. Оскільки комп’ютерів менше ніж дітей, клас поділено на дві підгрупи, і на інформатику вони ходили по черзі. Це означало, що теоретичну частину мені теж доведеться давати підгрупам.

Дуже швидко я усвідомив неочікувану річ. На відміну від Данії, де перед тим вчився мій син, в Україні дітям не дозволяють бігати (я кажу «в Україні», тому що потім побачив це у всіх школах, з якими стикався). Прям реально вчителі зупиняють дітей, які несуться коридором.

Організувати розрядку на вулиці деякі школи не можуть (немає огородженої території), а деякі просто не розуміють проблему («Нащо?! У нас інших, реальних проблем багато»). Пʼятий клас — це ще діти, в них тупо багато енергії.

Я не дарма сказав «організувати розрядку» — тому що вони як маленькі акумулятори, енергію яких треба кудись подіти. У Данії для цього спеціально їх вигулюють і дозволяють бігати, стрибати і кататись з гірок.

Школярі на перерві в Данії.

А у нас перевантажені енергією діти йдуть... прямо на урок. Бідні наші вчителі!

Перший урок — коди країн світу

Як я й думав, дітям дуже цікаво все, де вони можуть щось зробити самі. Наприклад, коли я попросив дітей по черзі намалювати на дошці будь-які знаки, яки вони знають, вони швидко ввійшли в це і якось перетворили на гру — кожна дитина піднімала руку і просила вийти і намалювати щось своє (я про себе подумав: «Залишити свій слід на стінці печери» — привіт давнім людям!).

Ми швидко пройшлись цікавими знаковими системами різних народів і часів.

На задніх партах сиділа пара вчительок з гімназії, які спостерігали за цим першим уроком (що є добре — я ж, по суті, рандомна людина з вулиці). Потім ми із цими вчительками робили ретроспективний розбір уроку, і їхні спостереження і рекомендації були корисні для мене.

Прихована загроза

Знаки — річ небезпечна. Я подумав, що б я робив, якби дитина намалювала щось не те: наприклад, середній палець або свастику. На мою думку, середньостатистичний сучасний український вчитель «закенселив» би це — наприклад, почав би звинувачувати учня.

Я бачив щось таке, коли учень (в приватній школі у Львові на Сихові) писав сьогоднішню дату на дошці не так, як хотіла вчителька української мови — кожна буква була менша за попередню. І вчителька не пояснювала хлопцю, в чому проблема, а просто казала «переписуй». Це було п’ять разів, вчителька висміювала учня, за нею весь клас, а хлопцю так і не пояснили, що не так.

Якби тут дитина намалювала фак або свастику, це було б насправді цікаво — тому ще це ідеальна навчальна ситуація: можна розібрати з класом (після того, як він насміється), що цей символ означає, як він зʼявився і чому саме він вважається непристойним.

Це є вплив, це є навчання. Не робити вигляд, що цього не існує, а розібратись, що із цим робити. Ну й це цінний діагностичний матеріал: учень намалював би не те, що очікує вчитель, а те, що реально турбує або цікавить учнів.

Хороший вчитель — це той, хто може будь з чого зробити навчальну ситуацію.

Проблема української освіти (на мою думку) в тому, що вона навіть з ідеальних навчальних ситуацій робить сумну штамповану профанацію. Уроки біології кажуть, що погано — це паління, а уроки історії — що комунізм та фашизм. Але чому вони привабливі настільки, що до них вдаються мільйони людей, — ми чомусь уникаємо розбиратись.

Я вам серйозно кажу: до мене пару разів підходили вчительки математики, які жалілись, що учні питали, нащо їм тригонометрія. Учительки плакали, але не знали, що відповісти. Ці вчительки хоча б висловились, що проблема існує...

Гейміфікація

Я захотів зробити уроки максимально цікавими, тому вирішив додати гейміфікацію.

Свій курс «Кодування інформації» я задумав як вісім повʼязаних уроків у кожної з двох підгруп класу. У кінці кожного уроку кожна «команда» (підгрупа) отримувала б частинку пазла.

Якщо скласти всі вісім частинок пазла разом, вийде одна координата. Дві підгрупи кладуть координати разом, виходить широта та довгота, і це координати на карті, де схована піца або тортик, і всі відсвяткували б закінчення навчального експерименту.

Я вже казав, що гімназія розташована біля Львівської політехніки. Там біля входу є такий круглий газон, який легко знайти. Ідея полягала в тому, що перед тим, як учні на останньому уроці побіжать туди за координатами, там уже стоятиме вчитель або хтось із батьків із цією самою піцою.

Місце, де буде чекати піца (карта).

На місцевості це виглядає ось так — не промахнешся:

Місце, де буде чекати піца.

Я взяв координати цієї точки, купив картон і почав готувати координати у вигляді пазла.

Вийшов такий картонний пазл з координатами. Кожну частинку пазлу підгрупа отримувала в кінці уроків і тримала до кінця.

Але все пішло не за планом 😀

По-перше, кожен учень спочатку хотів таку ачівку власне собі.

По-друге, таке враження, що в пʼятому класі в дітей ніби немає довготривалої памʼяті — можливо, це прояв кліпового мислення. Тобто вони не особливо зрозуміли, що ці картонки треба десь зберігати. Кожен хотів отримати таку ачівку собі, але як тільки це відбувалося, вони ставали нецікаві. Дуже швидко пазли почали губитись...

Весь план швидко пішов псу під хвіст.

Другий урок — шифр Цезаря

Я прочитав в одному з підручників про шифр Цезаря і вирішив теж його використати. Уявіть, що нам треба закодувати фразу «акробатка». Беремо український алфавіт і робимо зсув кожної букви з повідомлення на якусь константу, наприклад, на +1 — «а» стає «б», «к» стає «л», «р» стає «с» і так далі: «акробатка» перетворюється на «блспвбулб».

За легендою, це шифрування використовували в часи Римської імперії разом з камуфлюванням — брали раба, брили, робили на голові татуювання зашифрованого повідомлення, чекали поки відросте волосся і потім відправляли раба в дорогу.

Звісно, й оповідання «Чоловічки в танці» про Шерлока Холмса, й звичайна математика показали статистичний спосіб взламувати такий шифр, але зараз це просто цікавий приклад шифрування.

До речі, зараз я би це забрав з курсу кодування, тому що це фактично неправильно: треба відрізняти кодування від шифрування. Кодування — це відкрите перетворення повідомлення для більш зручної передачі та обробки, а шифрування — це спроба закрити повідомлення від розуміння іншими отримувачами.

Зараз шифр Цезаря вивчається на курсі кодування в підручнику Ривкінда, і хоча це цікаво, але, на мою думку, є фактичною помилкою.

Так чи інакше, я зробив просту вебсторінку на HTML+JavaScript, щоб діти могли бавитись зі своїх телефонів.

Вебсторінка для шифру Цезаря.

Перша задача учнів в парах була така: закодувати якесь слово, передати зашифроване слово партнеру разом зі значенням зсуву (наприклад, «зсув на чотири літери»), і партнер мав ввести це зашифроване слово на своєму телефоні в апку й отримати вихідне слово.

Це зайшло доволі легко для пʼятого класу.

Друге завдання було трохи складніше. Підібрати значення зсуву можна простим перебором (brute force). Учням треба було передати одне одному тільки зашифроване повідомлення, а знайти зсув та розшифрувати повідомлення вони мали перебором.

І це теж зайшло дітям нормально, але з меншим ентузіазмом: хтось хотів бігати, а хтось не хотів робити нудний перебір вручну.

Цікаво відмітити, що, на мою думку, телефони в учнів можна не забирати, якщо ця техніка застосовується у навчальному процесі. Менше примусу, більше зацікавленості.

Наприкінці другого уроку учні отримали другу частину пазла, і тут виявилось, що першу частину вже загубили. Так... Реальність, на яку я не розраховував.

Третій урок — двійкова система

Оскільки я реально все ще хотів, щоб учні передавали двійкові повідомлення через барабан, треба було пояснити їм двійкове кодування.

Для цього я не брав стандартну ASCII-таблицю кодування, тому що там 8 бітів на символ, а створив свою 6-бітну (якщо обмежитись тільки буквами, то вистачило б й пʼяти).

Схоже на попередній урок, діти кодували фрази, передавали партнерам, ті перекодовували.

Я вже не став давати дітям третій пазл з координатою, а ми домовились складати їх у коробку в кабінеті інформатики.

Російська мова у Львові

Тут сталось неочікуване. Мене покликали до директора, і ду-у-уже вибачаючись, вчителі повідомили мені, що батькам не подобається один аспект цього експерименту — те, що я веду його російською мовою (я сам із Севастополя).

Учителям було дуже незручно повідомляти цю новину, і я прям уявив собі бурю, яка пронеслась над ними під час батьківських зборів.

Нагадую, що це було у 2018 році, і перехід на українську ще не став мейнстримом. Це зараз ми всі такі свідомі — тоді в Києві на касі вокзалу (!) мене не зрозуміли, коли я запитав, де «камера схову» — довелось перекладати для неї, що це «камера хранения».

Скажу чесно, я зробив два висновки.

По-перше, я вже пару років жив у Львові (після повернення з Данії). Я планував далі жити в Україні й тому сам дійшов висновку, що пора нормально вивчити мову — цей час настав. Зрештою цю статтю я пишу українською сам.

По-друге, якщо чесно, в мене опустились руки. Це була цікава авторська розробка (це раз), яку я викладав безкоштовно (це два). Неприємно, коли вкладаєш душу, витрачаєш свій недешевий час, а тобі кажуть, що головне — це не форма або зміст, а головне — це мова.

Тобто батькам неважливо, що їхні діти отримають якісь корисні знання, що це буде інноваційний навчальний підхід, що це волонтерський проєкт. До школи питань немає, питання в мене були до батьків, які зробили це настільки безпардонно — це було не прохання, а вимога.

Що ще цікаво, таке враження, що мешканці регіонів, де всі говорять українською, вважають, що російськомовні українці можуть перейти на українську просто на раз два. Типу це питання вибору, просто вони чомусь не хочуть.

Це не так. Я, наприклад, із Севастополя — закритого міста, куди потрапити у пізньому Радянському Союзі можна було тільки за запрошенням, тобто візою, й українську мову почув вперше у 16 років. Тобто я навіть за великим бажанням не міг би «перемкнутися» — українську мову довелось вчити так само, як будь-яку іноземну, майже з нуля.

Це реальність, з якою треба працювати — і замість того, щоб писати гнівні коменти, напишіть ліпше, скільки безкоштовних центрів для вивчення української мови було створено у вашому регіоні до повномасштабного вторгнення...

(Для порівняння: в Данії тобі оплачуються мовні курси, перші пʼять років комуна платить за тебе повну ціну, десь $1000 за кожен з пʼяти модулей, тому що вони розуміють справжню важливість мови та єдності громадян — а не просто кажуть «розмовляй данською»).

Так чи інакше, я вирішив зробити так: вести зайняття з тим багажем української, який у мене вже був за два роки, але це наступне заняття буде останнім.

Останній урок — барабани

Нарешті ми дійшли до моменту, заради якого задумувався цей курс — передача закодованого повідомлення на барабанах.

Але реальність стукнула мене пальцем по носу — треба було ретельніше готуватися.

По-перше, я уявляв собі, що це буде чи не цілий оркестр, який разом відбиває в барабани двійковий код. Насправді знайти стільки музичних інструментів виявилось складно.

Учителі школи (яким також був цікавим цей експеримент) допомогли знайти декілька барабанів та тарілок (щоб був однозначно глухий звук та дзвінкий звук), але після тестування ми вирішили не робити це на реальних інструментах. Вирішили взяти барабанну онлайн-апку на телефоні.

По-друге, якщо це апка, її варто було заздалегідь встановити учням на телефони (плюс врахувати, що вона мала бути доступна для різних платформ). Я звик, що вайфаю завжди достатньо, але коли учні почали намагатись скачати апку під час уроку, пів уроку ми просто марно витратили.

Якби підготувався, вийшло б класно. Але це був пілотний проєкт, тому вирішили рухатись з тим, що було.

Учні поділились на пари, закодували свої повідомлення, а потім кожна пара по черзі підходила до столу, де був єдиний смартфон зі встановленню апкою, і одне одному передавали код, натискаючи пальцем на барабан-бочку (якщо нуль) або тарілку-хайхет (якщо одиничка).

Потім мінялись, інша дитина передавала вже своє повідомлення. Далі вони йшли назад і займалися декодуванням за таблицею з минулого уроку.

І знаєте, що виявилось? Учні впоралися із цим дуже легко: у всіх вдалося з першої спроби і без помилок (я думав, сприймати на слух буде складніше).

Це виявилось настільки легко, що я подумав, що якби ми робили це наступного разу, це точно не мало б бути останнє заняття — діти дуже талановиті, їм треба завдання складніше.

Оскільки я вирішив закінчити не на восьмому занятті, а раніше (плюс діти не особливо стежили за збором пазлів, які вели б до позначки на карті з піцою), вчители та батьки запропонували просто сходити комусь й купити піцу в кафе поруч. Що вчителі й організували. Усі були щасливі.

Мої висновки

Головний висновок: вчитель як хірург, він працює з живими людьми, вирізає зайве та додає потрібне. Але в хірурга є інструментарій, асистенти та велика зарплата, а у вчителя всього цього немає.

Я прям відчув, наскільки не вистачає готового дидактичного матеріалу, практик (типу вигулу дітей перед заняттям, щоб трохи втомились і почали слухати) та фреймворку, як з енергійних дикунів зробити ефективних членів суспільства.

Ще я зрозумів, наскільки важлива педагогічна освіта. Навіть те, що треба враховувати, в якому стані діти (хочуть бігати чи хоч трохи вже фізично втомились), було для мене відкриттям — а таких аспектів багато.

Я дуже вдячний вчителям, які давали педагогічні поради, як ліпше достукатись до дітей. Я взагалі дуже вдячний Львівській академічній гімназії за віру в проєкт і бажання допомогти. Директорка та вчителі реально допомагали, радили, шукали ресурси. Їм не байдуже, це тішить!

Прогрес триває, наукова база росте. В освіті є велика проблема — як втиснути більше матеріалу в ті самі 10-12 років навчання. Наприклад, на початку 2000-х я вчив теорію ймовірностей на другому курсі універу, а зараз вона є у шкільній програмі девʼятого класу!

Так ось, після цього експерименту, коли тему з восьмого класу зрозуміли навіть пʼятикласники, я налаштований достатньо оптимістично (свої ідеї на цю тему викладу в окремій статті).

Ну й ще один важливий висновок: нам реально час переписувати підручники на нові, сучасні, які враховують реальність. Ви ж знаєте, що в підручнику з інформатики за восьмий клас все ще згадується телетайп? Скільки з вас його бачило?)

Підручники мають відповідати на питання практичного застосування знань у реальному світі, а вже потім давати формули та визначення — якщо у людини є відповідь на питання «нащо», вона витримає будь-яке «як».