Klocki, gry i kod źródłowy - nauka programowania dla najmłodszych

Krótki opis rozwiązania

Wrocław stanowi jeden z najważniejszych ośrodków rozwoju nowych technologii w Polsce, a zapotrzebowanie na wykwalifikowanych pracowników w sektorze wciąż wzrasta¹. W odpowiedzi na potrzeby przedsiębiorców, od kilku lat władze miasta rozwijają szereg projektów mających na celu promocję nauki programowania i rozwijanie predyspozycji dzieci oraz młodzieży zainteresowanych tym obszarem wiedzy. Działania te podyktowane są m.in. rosnącą dysproporcją między metodami nauki na lekcjach informatyki w polskich szkołach, a wymaganiami rynkowymi².

Badania przeprowadzone na potrzeby raportu „Kompetencje Przyszłości – jak je kształtować w elastycznym ekosystemie edukacyjnym” zleconego przez Polski Fundusz Rozwoju wskazują, że jedynie 26% studentów ocenia swoje uczelnie pozytywnie pod względem przygotowania do wykonywania zawodu³.

Dzięki implementacji programu “Wrocław Koduje 2.0”, stolica Dolnego Śląska stała się jednym z trzech miast w Europie⁴, które oferuje swoim mieszkańcom ciągłą i przekrojową ścieżkę edukacyjną w nauce programowania - od szkoły podstawowej, przez szkoły średnie i wyższe aż do zatrudnienia u wrocławskich pracodawców z rynku IT⁵. Projekt podnosi kompetencje uczniów m.in.. poprzez udostępnienie platformy internetowej, gdzie czekają na nich zadania programistyczne, baza wiedzy i automatyczny system oceniania⁶.

Szczegółowy opis rozwiązania

Pilotażowa edycja projektu “Wrocław Koduje rozpoczęła się we wrześniu 2013 roku z inspiracji m.in. Zbigniewa Rybczyńskiego, polskiego laureata Oskara, który zauważył, że naukę i pracę programistyczną można realizować jako narzędzie służące do tworzenia sztuki⁷.

W skład pierwszej edycji programu wchodziły dwa podprojekty:

• Język Maszyn
• i Wrocław Pracuje.

Pierwszy z nich skierowany był do uczniów szkół podstawowych i gimnazjalnych, zakładał etapowe nauczanie podstaw logiki nauk cyfrowych poprzez przejście od zabawy w kodowanie do bardziej zaawansowanych form prawdziwego programowania⁸. Jednym ze szczególnych założeń Języka Maszyn stanowiło opracowanie modelu nauczania, który wyeliminowałby bariery między tradycyjnym podziałem na inklinacje humanistyczne i ścisłe, pozwalając na wykorzystanie nauki programowania do rozwoju talentów wszystkich dzieci, niezależnie od predyspozycji⁹.

Na pierwszym etapie dzieci zapoznawały się z piktograficznym sposobem programowania w aplikacji KoLo, poznając podstawowe terminy i pojęcia, takie jak powtórzenia, pętla czy instrukcja warunkowa. Rozpoczęcie nauki od kodu o obrazkowym charakterze uzasadnione zostało tym, że tzw. myślenie wzrokowe jest podstawowym narzędziem poznawczym każdego człowieka¹⁰.

Drugi etap to wprowadzenie uczniów w świat abstrakcyjnej, literniczej notacji kodu za pomocą ćwiczeń w programie MrówkaGO¹¹, działającym w środowisku Octave - jedną z długoterminowych zalet wyboru tego środowiska jest jego identyczność z językiem MATLAB-a, powszechnie używanym środowiskiem obliczeń inżynierskich¹². W realizacji pilotażu wzięło udział 134 nauczycieli z ponad 60 szkół¹³.

Podprojekt Wrocław Pracuje skupiał się na przeszkoleniu i zatrudnieniu we wrocławskim sektorze IT osób dorosłych o statusie bezrobotnych lub chcących zmienić dotychczasową pracę. Program miał też promować wśród mieszkańców świadomość, że takie przebranżowienie jest możliwe - uczestnicy zaledwie kilkumiesięcznego szkolenia mogli otrzymać pracę np. jako testerzy oprogramowania¹⁴.

Oba projekty powstały dzięki współpracy:

• urzędu miasta (ze szczególną rolą Wrocławskiego Centrum Akademickiego);
• Akademii Młodych Uczonych i Artystów - odpowiedzialnych za stworzenie programu nauczania¹⁵;
• zespołu doradczego prezydenta miasta;
• oraz Wrocławskiego Centrum Doskonalenia Nauczycieli¹⁶.

Pilotaż Języka Maszyn okazał się być sukcesem zarówno wśród uczniów, rodziców jak i nauczycieli - w streszczeniu raportu podsumowującego można znaleźć informacje, że 72,5% uczniów, 82% rodziców i prawie 90% nauczycieli oceniło zajęcia jako interesujące i atrakcyjne¹⁷.

W związku z pozytywną ewaluacją dotychczasowych doświadczeń, po przeprowadzeniu dodatkowego pilotażu w szkołach ponadgimnazjalnych¹⁸ i implementacji poprawek rozpoczęto kolejną, pełną edycję programu - Wrocław Koduje 2.0 wystartował wraz z początkiem roku szkolnego 2016 jako część strategii Smart City Wrocław, w obrębie obszarów działania Smart Education¹⁹ i Smart Society^20,21.

W tej edycji nacisk przeniesiony został na uczniów szkół ponadpodstawowych, a obsługę projektu przejęły wrocławskie Centrum Usług Informatycznych i Fundacja “Liga Niezwykłych Umysłów” - organizacja pozarządowa, która stworzyła darmową, internetową platformę Liga Niezwykłych Umysłów (LNU), będącą sercem programu, do której dostęp mają wszyscy uczniowie szkół średnich we Wrocławiu²².

Działanie platformy polega na propagowaniu systematycznej nauki własnej (w formie e-learningu) poprzez wprowadzenie elementów rywalizacji znanych z gier komputerowych lub sportu - zdobywanie punktów, spadki i awanse uczestników w obrębie tabeli ligowej, a pod koniec sezonu nagrody dla najlepszych uczniów²³.

Uczniowie zdobywają wiedzę z zakresu podstaw programowania w rozpowszechnionych językach C++, Java i SQL oraz myślenia i działania projektowego opartego o manifest Agile - SCRUM²⁴. Platforma dostępna jest z poziomu przeglądarki, nie wymaga instalacji i zawiera bazy wiedzy, ćwiczenia, automatyczny system oceniania, podpowiedzi, udostępnianie i pogląd rozwiązań innych użytkowników, opcje współpracy bądź współzawodnictwa - wszystko dostępne z dowolnego urządzenia obsługującego przeglądarkę i z dostępem do Internetu²⁵.

Przykładem zadania stawianego przed uczestnikami są tzw. challenge, czyli wyzwania programistyczne, oparte na sytuacjach, które mogą wydarzyć się w rzeczywistości - np. awaria oprogramowania systemu sterowania tamami na Odrze, grożąca powodzią w mieście. Użytkownicy otrzymują określony, upływający limit czasu na identyfikację i rozwiązanie problemu, a za “uratowanie” Wrocławia zdobywają punkty, odznaki i awansują w rankingu²⁶.

Ponadto w ramach platformy przewidziano możliwość zdania egzaminów i uzyskania europejskiego certyfikatu e-CF, uznawanego w krajach Unii świadectwa kompetencji cyfrowych²⁷. Uzupełnienie programu stanowi cykl warsztatów dla uczniów oraz nauczycieli, dający możliwość podsumowania zdobytych umiejętności, a także hackathony i gale nagród organizowane dla najzdolniejszych licealistów pod koniec roku szkolnego²⁸.

Pod względem danych statystycznych zebranych podczas dotychczasowych edycji Wrocław Koduje 2.0, uwidaczniające się trendy napawają optymizmem i stanowią doskonałą rekomendację do kontynuacji projektu. W pilotażu wzięło udział 10 szkół ponadgimnazjalnych, 246 uczniów i 14 nauczycieli - 25 uczniów zakończyło kurs C++ egzaminem, a 8 zdobyło certyfikat e-CF²⁹.

W roku szkolnym 2016/2017 do projektu przystąpiły 43 z 65 szkół średnich we Wrocławiu, ok. 800 uczniów³⁰ i 65 nauczycieli, zaś do platformy LNU dołączyły szkoły z innych miejscowości, dając łączny wynik 94 szkół i 2500 uczniów, wśród których było 148 dziewcząt. Uczestnicy rozwiązali ponad 67 tysięcy zadań i problemów programistycznych, 56 osób zdobyło certyfikaty e-CF³¹.

Rok szkolny 2017/2018 przyniósł następne rekordy - we Wrocławiu w programie wzięło udział 75 szkół, 102 nauczycieli i 1127 uczniów³². Całkowite, ogólnopolskie statystyki platformy wykazały, że do Ligi przystąpiły dodatkowe 43 szkoły, podnosząc łączną liczbę uczniów-użytkowników do 4201 osób, z których już 1054 stanowiły dziewczęta. Zdecydowanie wzrosła ilość nauczycieli zaangażowanych w projekt - do 167. Uczestnicy rozwiązali prawie 111 tysięcy zadań, a 68 osób zdobyło certyfikaty e-CF³³.

Obecnie LNU zrzesza 271 szkół, 386 nauczycieli i 7223 uczniów³⁴. Szybki rozwój platformy, a szczególnie wymierne efekty w postaci rosnącej liczby uzyskiwanych przez młodzież europejskich certyfikatów e-CF, stanowiących znaczący atut na rynku pracy, zdają się potwierdzać celowość programu i jego metody.

Idea otwarcia i promocji programistyki wśród kobiet znajduje potwierdzenie w rankingach - już w czasie pierwszej, najbardziej nierównej płciowo edycji programu, 20% miejsc w czołówce rankingu szkół ponadgimnazjalnych zajęły dziewczęta³⁵, zaś podczas gali wręczenia nagród za sezon 2018/2019 okazało się, że pierwsze miejsce we wrocławskim rankingu indywidualnym zajęła uczennica szkoły podstawowej³⁶.

Zasadność drugiego z założeń programu, czyli zatarcie barier pomiędzy predyspozycjami humanistycznymi i “ścisłymi”, znajduje odzwierciedlenie w raporcie “Kompetencje Przyszłości – jak je kształtować w elastycznym ekosystemie edukacyjnym”. Rosnący popyt na innowacje sprawia, że kluczowymi umiejętnościami w sektorze IT będzie zdolność do kreatywnej syntezy rozwiązań cyfrowych z innymi dziedzinami życia, czego nie można efektywnie osiągnąć przy odtwórczym kopiowaniu bądź niewielkiej modyfikacji gotowych rozwiązań programistycznych³⁷.

Na koniec warto wspomnieć, że pomimo przeniesienia nacisku projektu Wrocław Koduje 2.0 na uczniów szkół ponadpodstawowych i dyskontynuacji programu Język Maszyn, uczniowie szkół podstawowych również mogą brać udział w Lidze Niezwykłych Umysłów, a placówki oświatowe, dzięki poprzednim, pozytywnym doświadczeniom inwestują w organizację zajęć kodowania dla dzieci, nawiązują współpracę w zakresie nauki programowania z organizacjami zewnętrznymi³⁸ i wysyłają uczniów na konkursy przedmiotowe w programowaniu (Scratch etc)³⁹. W ten sposób zapewniana jest ciągłość ścieżki edukacyjno-zawodowej od najmłodszych lat aż po znalezienie zatrudnienia.