Wie ich Kindern Python beibringe

Meine Hauptarbeit ist mit Daten und Programmierung verbunden R, aber in diesem Artikel möchte ich über mein Hobby erzählen, das sogar ein gewisses Einkommen generiert. Ich habe immer gerne Freunden, Klassenkameraden und Studienkollegen etwas erzählt und erklärt. Ich hatte auch immer ein gutes Gespür, um mit Kindern ins Gespräch zu kommen, ich weiß nicht, warum. Generell halte ich die Erziehung und Bildung von Kindern für eine der wichtigsten Tätigkeiten überhaupt, und meine Frau ist auch Lehrerin. Vor etwa einem Jahr habe ich eine Anzeige in einer lokalen Facebook-Gruppe aufgegeben, eine Gruppe gegründet und angefangen, einmal pro Woche Scratch und Python zu unterrichten. Jetzt habe ich fünf Gruppen, mein eigenes Klassenzimmer und individuelle Nachhilfestunden. Wie ich dazu gekommen bin und wie genau ich die Kinder unterrichte, werde ich in diesem Artikel erzählen.

Ich lebe in Kanada, in der Stadt Calgary, Provinz Alberta, sodass einige Aspekte mit den örtlichen Gegebenheiten verbunden sein werden.

Raum

Die Verfügbarkeit von Räumlichkeiten für den Unterricht war von Anfang an das Hauptproblem. Ich habe versucht, Büros und Klassenräume stundenweise zu mieten, jedoch ohne großen Erfolg. Unsere Universität und SAIT – das lokale Pendant zum MIT – vermieten Klassenräume sowohl mit als auch ohne Computer. Die Preise waren dort jedoch nicht gerade human, und letztendlich stellte sich heraus, dass die Universität Minderjährige nicht auf das Gelände lässt, und dass SAIT überhaupt nur an seine eigenen Studenten vermietet. Dieser Option fiel somit weg. Es gibt viele Bürozentren, die Besprechungsräume und Büros stundenweise vermieten, es gibt ganze Firmen, die eine Menge Optionen von einem vollwertigen Klassenzimmer bis zu kleinen Räumen für vier Personen anbieten. Ich hatte Hoffnung, da Alberta eine ölreiche Provinz ist, wir seit 2014 eine langwierige Krise haben und viele Gewerbeflächen leer stehen. Umsonst hatte ich gehofft, die Preise waren derartig horrend, dass ich anfangs nicht glauben konnte. Den Eigentümern ist es lieber, auf leeren Büros zu sitzen und ihre Kosten zu tragen, als zu dumpen.

In diesem Moment erinnerte ich mich daran, dass ich brav meine Steuern zahle, und ob es etwas von unserem lieben Staat gibt, genauer gesagt — von der Stadt Calgary. Es stellte sich heraus, dass es tatsächlich sehr viel gibt. Die Stadt hat Arenen für Hockey und andere Eiskunstlaufarten, und in diesen Arenen gibt es Räume, in denen strenge Eiskrieger Strategien für zukünftige Schlachten besprechen. Kurz gesagt, bei jeder Arena gibt es ein paar Räume mit Tischen, Stühlen, einem Whiteboard und sogar einem Waschbecken mit Wasserkocher. Der Preis ist ziemlich human – 25 kanadische Dollar pro Stunde. Ich hatte ursprünglich entschieden, die Unterrichtsstunden anderthalb Stunden lang zu gestalten, deshalb setzte ich den Preis für eine Stunde mit $35 pro Teilnehmer in einer Gruppe von fünf Personen fest, um die Miete zu decken und mir selbst etwas in die Tasche zu stecken. Insgesamt gefiel mir das Arbeiten in den Arenen, das löste eines der Probleme – die meisten Russischsprachigen leben im Süden, und ich lebe im Norden der Stadt, deshalb wählte ich eine Arena etwa in der Mitte. Aber es gab auch Unannehmlichkeiten. Die kanadische Bürokratie ist gut und freundlich, aber, um es vorsichtig auszudrücken, manchmal etwas unbeweglich. Es gibt keine Probleme, wenn man sich an den Rhythmus gewöhnt und im Voraus plant, aber manchmal treten unangenehme Momente auf. Zum Beispiel kann man auf der Webseite der Stadt bequem die Zeit und den Ort auswählen und einen Raum reservieren, aber bezahlen kann man nicht, gar nicht. Sie rufen selbst an und nehmen die Zahlung mit Karte entgegen. Man kann ins Büro fahren und bar bezahlen. Es gab einen amüsanten, aber nicht besonders angenehmen Moment, als ich auf ihren Anruf wartete, um für die zweite Stunde zu bezahlen, aber nicht den Anruf erhielt und am letzten Tag fünfzehn Minuten zu spät ins Büro kam. Ich musste mit dreistem Gesicht zur Sicherheit gehen und lügen, dass der Raum reserviert sei. Wir Kanadier glauben auf Wort, sie ließen mich einfach rein und prüften nichts, aber ich würde so etwas nicht machen, wenn die Leute nicht bereits zu der Stunde unterwegs wären.

So habe ich den Winter und den Frühling verbracht, und dann gab es Veränderungen, die das Fass zum Überlaufen brachten. Erstens wurde das Büro für Besucher geschlossen und man schlug vor, die Zahlung telefonisch um die Ecke zu akzeptieren. Ich habe mindestens eine halbe Stunde im Flur gesessen, bevor ich durchgekommen bin. Zweitens, wenn zuvor eine nette Tante die Zahlung für anderthalb Stunden entgegengenommen hat, dann nahm jetzt ein Mädchen ab und erklärte, dass die Zahlung nur für eine Stunde möglich sei. Zu diesem Zeitpunkt hatte ich eine Gruppe mit mal drei, mal zwei Personen, und die zusätzlichen $12,5 waren keineswegs überflüssig. Ich bin natürlich engagiert, aber wenn mich meine Frau auf die Straße setzt, wird niemand mehr unterrichten. Zu diesem Zeitpunkt war ich außerdem arbeitslos.

Und ich habe entschieden, in die Bibliothek zu gehen. Bibliotheken stellen wunderschöne Räume völlig kostenlos zur Verfügung, aber es gibt ein Aber – man darf dort keine kommerziellen Aktivitäten durchführen. Sogar gemeinnützige Organisationen haben dort nicht das Recht, Geld zu sammeln. Man hat mir gesagt, dass das nicht besonders kontrolliert wird, das Wichtigste ist, dort am Eingang kein Geld zu verlangen, aber ich mag es überhaupt nicht, Regeln zu brechen. Ein weiteres Problem ist, dass die Räume oft belegt sind und es schwierig ist, Unterricht nach Zeitplan zur gleichen Zeit am gleichen Ort abzuhalten. Ich habe in Bibliotheken im Sommer und zu Beginn des Winters unterrichtet und musste die Orte wählen, wo Platz vorhanden war; letztendlich habe ich fünf oder sechs Bibliotheken gewechselt. Dann habe ich angefangen, zwei Monate im Voraus zu reservieren, und nur in einer kleinen Bibliothek hat das geklappt; in den anderen war regelmäßig zu der gewünschten Zeit kein Platz. Und dann habe ich beschlossen, einen Computerraum zu Hause einzurichten. Ich habe eine Tafel aufgehängt, habe am Markt einen zweiten Tisch und ein paar alte Monitore gekauft. Für die Arbeit hat mir die Firma einen neuen leistungsstarken Laptop gekauft, da die Analyse auf meinem Computer fast 24 Stunden dauerte. Insgesamt hatte ich einen neuen alten Computer, einen alten alten Computer, ein Laptop, dessen Bildschirm mein Kleiner zerdrückt hat, und ein uraltes Netbook, dessen Bildschirm ich selbst zerstört habe. Ich habe alle an die Monitore angeschlossen und überall Linux Mint installiert, außer auf dem Netbook, auf das ich ein ganz leichtes Betriebssystem installiert habe, glaube ich, Puppylinux. Ich habe auch ein alten neuen Laptop, den ich für 200 $ gekauft habe, an den Fernseher angeschlossen. Und was auch nicht unwichtig ist: Unser Vermieter hat uns kürzlich die Fenster gewechselt, und im Raum gibt es jetzt anstelle des schrecklichen zerfallenen Elends neue weiße Rahmen. Das Wohnzimmer, die Küche und das zweite Schlafzimmer hält meine Frau als Kindergarten, weshalb die gesamte Etage rein pädagogisch geworden ist. So, jetzt ist der Raum gut, lassen Sie uns direkt zum Unterrichten übergehen.

Scratch

Ich beginne, die Grundlagen der Programmierung mit der Sprache Scratch zu lehren. Es handelt sich um eine Sprache, die fertige Blöcke verwendet und zu seiner Zeit am MIT entwickelt wurde. Die meisten Kinder haben Scratch bereits in der Schule gesehen, daher wird es relativ schnell erlernt. Es gibt vorgefertigte Programme und Unterrichtspläne, aber die gefallen mir überhaupt nicht. Einige sind seltsam – erstelle deine eigene Geschichte zum Beispiel. Das gesamte Programm besteht aus unzähligen Blöcken say '' for 2 seconds. Es ist offensichtlich, dass sie von sehr kreativen Persönlichkeiten erfunden wurde, aber mit diesem Ansatz kann man lernen, klassischen indischen Spaghetticode zu schreiben. Ich hingegen erläutere von Anfang an Prinzipien wie D.R.Y. Andere Übungshefte sind durchaus gut, aber die Kinder verstehen schnell den Kern und fangen an, sie wie am Fließband zu erledigen. Am Ende machen sie in einer Stunde das, was sie in fünf Stunden hätten tun sollen. Auch die Suche und Auswahl der Aufgaben kostet viel persönliche Zeit. Im Grunde erinnert Scratch mehr an eine IDE als an eine Programmiersprache, wo man nur lernen muss, wo man klicken und wo man suchen muss. Sobald die Schüler sich einigermaßen eingearbeitet haben, versuche ich, sie auf Python umzustellen. Ich habe sogar ein siebenjähriges Mädchen, das einfache Programme in Python schreibt. Den Nutzen von Scratch sehe ich darin, dass es grundlegende Konzepte vermittelt, die spielerisch erlernt werden. Irgendwie haben alle ohne Ausnahme große Schwierigkeiten, das Konzept einer Variablen zu verstehen. Anfangs bin ich schnell über dieses Thema hinweggegangen und weitergezogen, bis ich merkte, dass sie überhaupt nicht wissen, was sie damit anfangen sollen. Jetzt widme ich den Variablen viel Zeit und gehe ständig darauf zurück. Man muss sich intensiv mit den Grundlagen beschäftigen. Ich ändere verschiedene Variablen auf dem Bildschirm und lasse sie deren Werte aussprechen. Auch in Scratch gibt es Kontrollstrukturen und Wertüberprüfungen, wie while, for oder if in Python. Diese werden relativ leicht vermittelt, nur mit verschachtelten Schleifen gibt es Probleme. Ich versuche, mehrere Aufgaben mit einer verschachtelten Schleife zu stellen, und darauf zu achten, dass die Ausführung anschaulich ist. Danach gehe ich zu den Funktionen über. Selbst für Erwachsene ist das Konzept einer Funktion oft nicht offensichtlich, und für Kinder erst recht nicht. Ich erkläre lange, was eine Funktion überhaupt ist, spreche von einer Fabrik, die Objekte entgegennimmt und Produkte ausgibt, oder von einem Koch, der aus rohen Zutaten Essen zubereitet. Dann erstellen wir das Programm „Mache ein Sandwich“ mit den Zutaten, und danach machen wir daraus eine Funktion, in die die Zutaten als Parameter übergeben werden. Mit dem Studium der Funktionen beende ich die Arbeit mit Scratch.

Python

Mit Python ist alles einfacher. Es gibt ein gutes Buch 'Python for Kids', nach dem ich unterrichte. Dort ist alles standardmäßig – Zeichenfolgen, Reihenfolge der Operationen, print(), input() und so weiter. Es ist in einfacher Sprache, mit Humor verfasst, und Kinder mögen es. Sie hat einen Nachteil, der vielen Programmierbüchern eigen ist. Wie in dem bekannten Witz – wie zeichnet man eine Eule. Oval – Kreis – Eule. Der Übergang von einfachen Konzepten zu ziemlich komplizierten Konzepten ist zu abrupt. Ich brauche mehrere Sitzungen, um zu erklären, dass ein Objekt mit einer Methode durch einen Punkt verbunden ist. Auf der anderen Seite habe ich es nicht eilig, ich wiederhole das Gleiche auf unterschiedliche Weise, bis sich ein gewisses Bild ergibt. Ich beginne mit Variablen und beschäftige mich wieder damit, bereits in Python. Variablen sind ein gewisser Fluch.

Ein aufgeweckter Schüler, der vor ein paar Monaten geschickt mit Variablen in Scratch umging, schaut wie ein Schaf auf neue Tore und kann x und y, die eindeutig eine Zeile höher an der Tafel geschrieben stehen, nicht zusammenbringen. Wiederholen wir! Was hat eine Variable? Name und Wert! Was bedeutet das Gleichheitszeichen? Zuweisung! Und wie überprüfen wir die Gleichheit? Doppeltes Gleichheitszeichen! Und so wiederholen wir es immer wieder, bis zur vollständigen Erleuchtung. Dann gehen wir zu den Funktionen über, wobei die Erklärung der Argumente am längsten dauert. Benannte Argumente, positionale, Standardargumente und so weiter. Zu Klassen sind wir in keiner Gruppe bisher gekommen. Neben Python aus dem Buch lernen wir beliebte Algorithmen, dazu später mehr.

Eigentlich das Lernen

Meine Lektion ist so strukturiert – eine halbe Stunde gebe ich Theorie, überprüfe das Wissen, festige das Gelernte. Eine Stunde – Laborarbeiten. Oft verliere ich mich und rede bis zu einer Stunde, dann bleiben entsprechend nur noch eine halbe Stunde für die Praxis. Als ich Python lernte, habe ich einen Kurs durchgesehen. Algorithmen und Datenstrukturen Khiryjanova von der MFTI. Mir hat seine Präsentation und die Struktur der Vorlesungen sehr gefallen. Seine Idee ist, dass Frameworks, Syntaxe und Bibliotheken veralten. Architektur, Teamarbeit, Versionskontrollsysteme — das ist noch früh. Am Ende bleiben die Algorithmen und Datenstrukturen, die schon lange bekannt sind und immer in ähnlicher Form bleiben werden. Ich erinnere mich aus dem Institutspascal nur an Integers. Da meine Schüler hauptsächlich jung sind, zwischen sieben und fünfzehn Jahren, halte ich es für wichtiger, ihnen Grundlagen zu vermitteln, als schnell ein Plattformspiel in Python zu programmieren. Auch wenn sie mehr ein Plattformspiel möchten, und ich verstehe sie. Algorithmen gebe ich ihnen einfache — Blasensortierung, binäre Suche in einer sortierten Liste, umgekehrte polnische Notation mit einem Stack, aber wir besprechen jedes sehr detailliert. Es stellte sich heraus, dass moderne Kinder im Prinzip nicht wissen, wie ein Computer funktioniert, das erzähle ich ihnen auch. Ich versuche, in jeder Vorlesung mehrere Konzepte miteinander zu verknüpfen. Zum Beispiel: Computer — Speicher/Prozessor — Speicher aus Zellen (ich lasse sie eine Speichermodul halten, schätzen Sie, wie viele Zellen hier sind) — jede Zelle wie eine Glühbirne — es gibt zwei Zustände — true/false — und/oder — binär/dezimal — 8 Bits = 1 Byte — Byte = 256 Möglichkeiten — logischer Datentyp auf einem Bit — ganze Zahlen auf einem Byte — float auf zwei Bytes — string auf einem Byte — die größte Zahl auf 64 Bit — Liste und Tupel aus den vorherigen Typen. Ich weise darauf hin, dass in einem realen Computer alles etwas anders ist und eine andere Speichermenge für diese Datentypen benötigt wird, aber das Wichtige ist, dass wir selbst im Prozess komplexere Datentypen aus einfacheren erstellen. Datentypen sind wohl das Schwierigste, was man sich merken muss. Daher beginne ich jede Einheit mit einem schnellen Aufwärmen — ein Schüler nennt einen Datentyp, der nächste bringt zwei Beispiele, und das geht im Kreis weiter. Am Ende habe ich erreicht, dass selbst die jüngsten Kinder fröhlich rufen — float! boolean! sieben, fünf! pizza, auto! Während der Vorlesung ziehe ich ständig einen Schüler nach dem anderen auf, sonst fangen sie schnell an, in der Nase zu bohren und an die Decke zu starren. Außerdem muss man zwischendurch den Wissensstand jedes Einzelnen überprüfen.

Meine Schüler hören nicht auf, mich sowohl durch ihre Dummheit als auch durch ihre unerwartete Cleverness zu überraschen. Glücklicherweise ist die Cleverness häufiger.

Ich wollte mehr schreiben, aber es ist schon ein langer Text geworden. Ich beantworte gerne alle Fragen. Jede Kritik ist herzlich willkommen, nur die Bitte – seien wir in den Kommentaren einander gegenüber tolerant. Dies ist ein freundlicher Artikel.

Quelle: habr.com