Βασικές θεωρήσεις αλγοριθμικής και προγραμματισμού στη σχολική διδασκαλία

Το σύγχρονο σχολείο θα πρέπει, μεταξύ άλλων, να προετοιμάσει τον νέο άνθρωπο για μια ζωή σε έναν μεταβαλλόμενο τεχνολογικό κόσμο, και ταυτόχρονα σε έναν κόσμο βασισμένο στους αμετάβλητους νόμους της φύσης. Η ικανότητα να λειτουργεί μέσα στην κοινωνία είναι επίσης πολύ σημαντική. Σε σχέση με τα παραπάνω, θα είναι αναγκαία η ικανότητα επικοινωνίας, συνεργασίας σε μια ομάδα, καθώς και η δυνατότητα περιγραφής των φαινομένων και η ικανότητα επίλυσης προβλημάτων – μεταξύ άλλων μέσω της δημιουργίας και χρήσης μοντέλων.

Σήμερα η πρόσβαση στις πληροφορίες δεν αποτελεί πρόβλημα. Η πανταχού παρούσα τεχνολογία δίνει την ευκαιρία για γρήγορη και αποτελεσματική αναζήτηση πληροφοριών. Το πρόβλημα έγκειται στη δημιουργική εκμετάλλευσή της, στην ικανότητα οικοδόμησης της γνώσης και, συνεπώς, στην ικανότητα να τη χρησιμοποιήσει για την επίλυση προβλημάτων, συμπεριλαμβανομένων των άτυπων, που αποκλίνουν από τα πρότυπα.

Ένας εξαιρετικά σημαντικός σκοπός του σχολείου είναι να αναπτύξει τις μαθησιακές δεξιότητες των μαθητών, τις δεξιότητες δημιουργικής σκέψης, καθώς και να ξεπεράσει το εμπόδιο της “πνευματικής τεμπελιάς”.

Οι νέες τεχνολογίες επιτρέπουν τη χρήση νέων μέσων για την περιγραφή της πραγματικότητας και η πληροφορική παρέχει εργαλεία για την μοντελοποίηση της πραγματικότητας μέσω υπολογιστή και για την επίλυση προβλημάτων. Η γνώση των αλγορίθμων, των βασικών στοιχείων του προγραμματισμού και της γλώσσας προγραμματισμού έχει γίνει σχεδόν εξίσου σημαντική με τη γνώση μιας ξένης γλώσσας.

Στο τρέχον μοντέλο διδασκαλίας, υπάρχουν δύο αντιφατικές επικρατούσες τάσεις: ο συμπεριφορισμός και ο κονστρουκτιβισμός.

Ο δημιουργός του συμπεριφορισμού ήταν ο John B. Watson. Αυτή η τάση κυριάρχησε στις παιδαγωγικές επιστήμες. Πολλές απόψεις των συμπεριφοριστών αποκλίνουν πολύ από τις απαιτήσεις της σημερινής εκπαίδευσης. Ωστόσο, αυτή η τάση δεν μπορεί να αγνοηθεί εντελώς, διότι ορισμένες από τις θεωρήσεις της εξακολουθούν να είναι αποτελεσματικές, βέβαια συχνά σε τροποποιημένη μορφή, επαρκή για την πραγματικότητα του σήμερα. Πάνω απ’ όλα, είναι αμφισβητήσιμο ότι ο συμπεριφορισμός αντιμετωπίζει τον μαθητευόμενο ως ένα λευκό φύλλο χαρτιού, στο οποίο ο δάσκαλος γράφει περιεχόμενο με μια σειρά που έχει προγραμματιστεί από τον ίδιο. Μέσω της κατάλληλης επιλογής των συνεπειών της συμπεριφοράς, δηλαδή των ανταμοιβών και των τιμωριών, ο δάσκαλος ενισχύει ή αποδυναμώνει τη συμπεριφορά του μαθητή. Ως εκ τούτου, η προσέγγιση αυτή οδηγεί σε προγραμματισμένη μάθηση (βασισμένη σε αμετάβλητο, άκαμπτο πρόγραμμα σπουδών) και κατευθυνόμενη διδασκαλία (συχνή χρήση της δοτικής μεθόδου, επικρίνοντας τις αποτυχίες του μαθητή, σύγκριση με τα αρχικά πρότυπα, δίνοντας καθοδήγηση).

Η βασική υπόθεση του κονστρουκτιβισμού είναι να θεωρήσει τον μαθητή ως ενεργό άτομο το οποίο είναι ο ίδιος δημιουργός της γνώσης του. Η γνώση δεν μπορεί να μεταβιβαστεί στον σπουδαστή (ενώ οι πληροφορίες μπορούν), ο μαθητής πρέπει ο ίδιος να οικοδομήσει τη δική του γνώση. Η δραστηριότητα του μαθητή στη διαδικασία οικοδόμησης της γνώσης του είναι σημαντική. Ο κονστρουκτιβισμός δείχνει ότι ένας μαθητής δεν είναι ένα άδειο βιβλίο, το οποίο είναι γεμάτο με περιεχόμενο από τον δάσκαλο, αλλά ένα άτομο που κατασκευάζει ενεργά τις δικές του γνώσεις.

Ο κονστρουξιονισμός είναι μια από τις τάσεις του κονστρουκτιβισμού (είναι μια στρατηγική εκμάθησης, καθώς και μια εκπαιδευτική στρατηγική). Ο κονστρουξιονισμός θεωρεί ότι στη μαθησιακή διαδικασία, οι μαθητές συμμετέχουν ενεργά στη δημιουργία των δικών τους αντικειμένων, γεγονότων, ιδεών και εννοιών, τα οποία μπορούν να μοιραστούν με άλλους, δημιουργώντας έτσι ένα ενσωματωμένο περιεχόμενο διδασκαλίας για τους σκοπούς κοινής ανάλυσης και προβληματισμού. Για τον κονστρουξιονισμό, η κοινωνική διάσταση είναι σημαντική – η μάθηση μέσα από την ομαδική συνεργασία, τη συζήτηση και την ανταλλαγή απόψεων. Δεδομένου ότι ο κονστρουξιονισμός προβλέπει τη δημιουργία φυσικών και εξωτερικών αναπαραστάσεων της αφηρημένης σκέψης (που υπάρχουν πέρα από συγκεκριμένες συλλογιστικές), είναι ιδιαίτερα σημαντικό ότι η εξωτερική μορφή της εκπροσώπησης της γνώσης, η απόδειξη για την κατανόηση ζητημάτων και φαινομένων, είναι ένα πρόγραμμα υπολογιστή – κατ’ αρχήν ένας αλγόριθμος. Επιπλέον, συμπεριλαμβανομένων των παραπάνω στην αντίστροφη ιεραρχία αιτίας-και-αποτελέσματος, η ίδια η διαδικασία δημιουργίας ενός αλγορίθμου (πρόγραμμα υπολογιστή) απαιτεί εμβάθυνση και κατανόηση του προβλήματος (φαινόμενο). Η διαδικασία δημιουργίας ενός αλγορίθμου (προγράμματος) είναι μια διαδικασία κατά την οποία ένα άτομο που δημιουργεί έναν αλγόριθμο, δημιουργεί επίσης τις γνώσεις του σχετικά με το πρόβλημα που αναλύεται (φαινόμενο) και έτσι μπορούμε να μιλάμε για μάθηση μέσω της δημιουργίας αλγορίθμων, μάθησης μέσω του προγραμματισμού.

Οκτώ μεγάλες ιδέες για τον κονστρουξιονισμό σύμφωνα με τον Seymour Papert, μαθηματικό από τη Νότια Αφρική και επιστήμονα πληροφορικής, μεταξύ άλλων συγγραφέα της γλώσσας προγραμματισμού LOGO:

Η πρώτη μεγάλη ιδέα είναι η μάθηση μέσω της δημιουργίας. Μαθαίνουμε καλύτερα όταν η μάθηση αποτελεί μέρος από κάτι που μας ενδιαφέρει πραγματικά. Μαθαίνουμε πιο αποτελεσματικά όταν μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε όσα μάθαμε, για να ικανοποιήσουμε τις ανάγκες ή τις επιθυμίες μας.

Η δεύτερη μεγάλη ιδέα είναι η τεχνολογία ως υλικό. Με την τεχνολογία μπορείτε να δημιουργήσετε πολύ πιο ενδιαφέροντα πράγματα και, όταν τα δημιουργείτε, μπορείτε να μάθετε πολλά περισσότερα. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για την ψηφιακή τεχνολογία.

Η τρίτη ιδέα είναι η ιδέα της “σκληρής διασκέδασης“. Μαθαίνουμε και δουλεύουμε καλύτερα όταν το απολαμβάνουμε. Αλλά η αίσθηση ότι «είμαστε χαρούμενοι» δεν σημαίνει ότι «είναι εύκολο». Η μεγαλύτερη ικανοποίηση προέρχεται από “σκληρή διασκέδαση”. Οι ηρωικοί αθλητές μας εργάζονται πολύ σκληρά για να είναι οι καλύτεροι στον κλάδο τους. Ο καλύτερος ξυλουργός βρίσκει χαρά στην ξυλουργική. Ο πιο αποτελεσματικός επιχειρηματίας απολαμβάνει τις δύσκολες επιχειρηματικές διαπραγματεύσεις.

Η τέταρτη μεγάλη ιδέα είναι η ιδέα της εκμάθησης του πώς να μαθαίνουμε. Πολλοί μαθητές πιστεύουν ότι ο μόνος τρόπος για να μάθουν είναι όταν κάποιος τους διδάσκει. Αυτή η λανθασμένη πεποίθηση είναι και ο λόγος που αποτυγχάνουμε στο σχολείο και στη ζωή. Κανείς δεν μπορεί να σε διδάξει όλα όσα πρέπει να γνωρίζεις. Πρέπει να αναλάβεις την ευθύνη να μάθεις και μόνος σου.

Η πέμπτη μεγάλη ιδέα – δώστε στον εαυτό σας αρκετό χρόνο για να κάνετε τη δουλειά. Πολλοί μαθητές, λόγω σχολικών συνηθειών, έχουν συνηθίσει στο γεγονός ότι κάποιος τους δίνει οδηγίες κάθε πέντε λεπτά ή ανά ώρα για το τι πρέπει να κάνουν. Αν κάποιος δεν τους υπαγορεύει τι να κάνουν, οι μαθητές αυτοί βαριούνται. Στη ζωή είναι εντελώς διαφορετικό, για να δημιουργήσετε κάτι πραγματικά σημαντικό, πρέπει να μάθετε πώς να διαχειριστείτε το δικό σας χρόνο. Αυτό είναι ένα δύσκολο μάθημα για πολλούς μαθητές.

Η έκτη ιδέα είναι η πιο σημαντική από όλες: δεν υπάρχει επιτυχία χωρίς αποτυχίες. Τίποτα πραγματικά σημαντικό δεν λειτουργεί με την πρώτη. Ο μόνος δρόμος προς την επιτυχία είναι να αναλύσουμε προσεκτικά τι και γιατί δεν λειτουργεί σωστά. Για να επιτύχετε, πρέπει να απελευθερώσετε τον εαυτό σας από το φόβο των λαθών.

Η έβδομη μεγάλη ιδέα – κάνε πρακτική στον εαυτό σου, αυτό που δίνεις στους μαθητές σου να κάνουν. Η μάθηση είναι μια δια βίου διαδικασία. Παρόλο που έχουμε μεγάλη εμπειρία από την εργασία σε έργα, ο καθένας είναι διαφορετικός και, όταν υλοποιούμε ένα νέο έργο, δεν μπορούμε να προβλέψουμε όλες τις λεπτομέρειες εκ των προτέρων. Απολαμβάνουμε ό, τι κάνουμε, αλλά ξέρουμε ότι μας περιμένει σκληρή δουλειά. Κάθε δυσκολία είναι μια ευκαιρία για μάθηση. Το καλύτερο μάθημα που μπορούμε να δώσουμε στους μαθητές μας είναι να τους διδάξουμε πώς μαθαίνουμε εμείς οι ίδιοι.

Η όγδοη μεγάλη ιδέα: μπαίνουμε σε έναν ψηφιακό κόσμο στον οποίο η γνώση της ψηφιακής τεχνολογίας είναι εξίσου σημαντική με την ανάγνωση και τη γραφή. Ως εκ τούτου, η μάθηση σχετικά με τους υπολογιστές είναι ζωτικής σημασίας για το μέλλον των μαθητών μας. Αλλά ο πρωταρχικός στόχος είναι να τους χρησιμοποιήσουμε ΤΩΡΑ για να μάθουμε άλλα πράγματα.» (Walat, 2007b)

Η χρήση αλγορίθμων στη διδασκαλία αναμφίβολα ταιριάζει με την κονστρουξιονιστική εκπαιδευτική στρατηγική. Ο ίδιος ο αλγόριθμος συνδέεται άρρηκτα με την τεχνολογία, καθώς επίσης διεγείρει τη δημιουργική σκέψη και την ανάγκη αναζήτησης βέλτιστων λύσεων.