Kuidas ma õpetan lastele Pythoni

Minu peamine töö on seotud andmete ja programmeerimisega R, kuid selles artiklis tahan ma rääkida oma hobi kohta, mis isegi toob mingi sissetuleku. Mul on alati olnud huvi rääkida ja selgitada midagi sõpradele, klassikaaslastele ja ülikoolikaaslastele. Samuti olen ma alati leidnud lihtsasti ühist keelt lastega, ei tea, miks. Üldiselt arvan, et laste kasvatamine ja õpetamine on üks kõige olulisemaid tegevusi, ja mu naine on õpetaja. Umbes aasta tagasi panin kohaliku Facebooki grupi kaudu kuulutuse välja, kogusin grupi ja hakkasin õpetama Scratchi ja Pythonit kord nädalas. Praegu on mul viis gruppi, oma klass kodus ja individuaalsed tunnid. Kuidas ma sinna eluteele jõudsin ja kuidas ma lapsi õpetan, räägin ma selles artiklis.

Elan Kanadas, Calgary linnas, Alberta provintsis, nii et mõned hetked võivad olla seotud kohalike eripäradega.

Ruum

Ruumide olemasolu tundus alguses peamiseks probleemiks. Proovisin leida kontoreid ja klasse tunni kaupa üürimiseks, kuid mitte eriti edukalt. Meie ülikool ja SAIT — kohaliku sarnane MIT — pakuvad klasse arvutitega ja ilma. Hinnad osutusid seal mitte just inimlikeks ja lõpuks selgus, et ülikool ei lase alaealisi ning SAIT üürib ainult oma tudengitele. Nii et see variant kukkus läbi. On palju kontorikeskusi, mis üürivad koosolekuruume ja kontoreid tunni kaupa, on terveid ettevõtteid, mis pakuvad palju variante alates täisklassidest kuni nelja inimese tubadeni. Mul oli lootust, kuna Alberta on naftaprovinss, meil on alates 2014. aastast aeglane kriis ja paljud äriruumid seisavad tühjana. Kahjuks olin ma liiga lootusrikas, hinnad osutusid nii kõrgeteks, et ma ei uskunud alguses isegi. Omanikele on lihtsam jätta kontorid tühjaks ja katta kulud, kui et hinnaalandusi teha.

Sel hetkel meenutasin, et maksan korralikult makse, ja kas meie kallil riigil, täpsemalt Calgary linnal, ei ole midagi. Selgus, et on küll. Linnas on hoki- ja iluuisuareene, ning nendes areenides on ruumid, kus karmid jääsõdalased arutavad tulevaste lahingute strateegiaid. Lühidalt öeldes, igas areenis on paar ruumi laudade, toolide, valge tahvli ja isegi kraanikausi ja veekeetjaga. Hind on vägagi mõistlik – 25 Kanada dollarit tunni eest. Otsustasin algselt teha tunde ühe ja poole tunni kaupa, seetõttu seadistasin hind grupi jaoks, kus on viis inimest, $35, et katta üür ja midagi ka enda taskusse panna. Üldiselt meeldis mulle areenidel treenida, see lahendas ühe probleemidest – enamik venekeelseid inimesi elab lõunas, samas kui mina elan linna põhjaosas, seetõttu valisin areeni umbes keset linna. Kuid mugavustega kaasnesid ka ebamugavused. Kanada bürokraatia on hea ja sõbralik, kuid, pehmelt öeldes, võib olla mõningal määral kohmakas. Pole probleemi, kui harjud rütmiga ja planeerid ette, kuid mõnikord tekivad ebameeldivad hetked. Näiteks, linnapea lehelt on mugav valida aega ja kohta, broneerida ruum, kuid maksta ei saa, üldse mitte. Nad helistavad ise telefoniga ja võtavad makse kaardiga. Võib minna kontorisse ja maksta sularahas. Oli naljakas, aga mitte eriti meeldiv hetk, kui ootasin nende kõnet, et maksta teise tunni eest, ei saanud kõnet, ja kontorisse hilinesin viisteist minutit viimasel päeval. Pidin julgelt vaidma turvameestele, et ruum on broneeritud. Me, kanadalased, usume sõna-sõnalt, ning nad lasid mind rahulikult sisse ega hakanud midagi kontrollima, kuid ma ei teeks nii, kui inimesed poleks juba tundidele teel.

Nii ma tegelesin talvel ja kevadel, aga siis tulid muutused, mis olid viimane tilk. Esiteks suleti kontor külastamiseks ja pakuti maksta telefoni teel nurga taga. Ma istusin vähemalt pool tundi koridoris, enne kui sain läbi helistada. Teiseks, kui varem armas tädi võttis minult maksepoolteist tundi, siis nüüd vastas torusse mõni tüdruk ja teatas, et makse on ainult tunni kaupa. Sellel hetkel oli mul grupis kas kolm või kaks inimest, ja need üleliigsed $12.5 polnud sugugi üleliigsed. Olen küll ideaalide inimene, aga kui naine mind tänavale viskab, siis pole kedagi, kes õpetaks. Tol ajal olin ma veel tööhõivevaba.

Ja otsustasin minna raamatukokku. Raamatukogud annavad suurepäraseid ruume täiesti tasuta, kuid seal on üks konks – ei tohi tegeleda äritegevusega. IEven heategevusorganisatsioonid ei tohi seal raha koguda. Mulle on öeldud, et seda ei kontrollita eriti, peamine on mitte võtta raha sissepääsu eest otse seal, kuid ma ei armasta reeglite rikkumist. Teine probleem on see, et toad on sageli hõivatud, ja on keeruline korraldada tunde ajakavas ühes ja samas kohas. Olen õpetanud raamatukogudes suvel ja talve alguses, pidin valima need, kus on ruumi, lõpuks vahetasin viis või kuus raamatukogu. Siis hakkasin broneerima kohta kahe kuu ette, ja ikkagi õnnestus seda teha ainult ühes väikeses raamatukogus, teistes oli regulaarselt ruumi puudu õigel ajal. Siis otsustasin teha arvutiklassi kodus. Panin seinale tahvli, ostsin kuulutuse kaudu teise laua ja paar vanaaegset monitori. Töö jaoks ostis firma mulle uue võimsa sülearvuti, sest minu arvutis võttis analüüs peaaegu 24 tundi. Kokku oli mul uus vana arvuti, vana vana arvuti, sülearvuti, kelle ekraani purustas mu pisike, ja iidne netbook, mille ekraan purustasin mina ise. Ühendasin nad kõik monitoridega ja panin igale poole Linux Mint'i, välja arvatud netbook, millele panin väga kerge distributsiooni, paari. Mul on veel üks vana uus sülearvuti, mille ostsin 200 dollari eest, ja ühendasin selle televiisoriga. Veel, mis on märkimisväärne, meie peremees vahetas hiljuti meie aknad ning toas on nüüd koleda ja laguneva jura asemel uued valged raamid. Elutuba, köök ja teine magamistuba on mu naise poolt lasteaiaks muudetud, seega on kogu korrus selgelt pedagoogiline. Nii et nüüd on ruumiga kõik hästi, liikuge otse õpetamise juurde.

Scratch

Alustan programmeerimise aluste õpetamist Scratchi keeles. See keel kasutab valmis blokke, mis loodi kunagi MITis. Enamik lapsi on juba koolis Scratchi näinud, seetõttu õpitakse seda suhteliselt kiiresti. On valmis programme ja tundide plaane, aga need ei meeldi mulle üldse. Ühed on kummalised – loo oma lugu, näiteks. Kogu programm koosneb arvukatest blokktest. ütle '<...>' 2 sekundi jooksulNäib, et selle on loonud väga loomingulised inimesed, kuid sellise lähenemisega on võimalik õpetada kirjutama klassikalist India spagetikoodi. Mina räägin alates algusest D.R.Y. põhimõtetest. Teised ülesande kogumid on küll head, kuid lapsed mõistavad kiiresti sisu ja hakkavad neid nagu automaadist välja kuulutama. Tulemuseks on, et ühe tunni jooksul teevad nad seda, milleks pidid viit tundi kulutama. Ja ülesannete leidmiseks ja valimiseks kulub palju isiklikku aega. Üldiselt meenutab Scratch rohkem IDE-d, kus tuleb lihtsalt meeles pidada, kuhu klõpsata ja kus midagi otsida. Kui õpilased on enam-vähem sisse elanud, püüan ma neid Pythoni viia. Mul on isegi seitsme-aastane tüdruk, kes kirjutab Pythonis lihtsaid programme. Scratchi kasuks näen ma, et seal on mõned põhikäsitused, mis omandatakse mängulisel viisil. Miks kõikide jaoks on äkki nii raske mõista muutuja ideed? Alguses kiirustasin ma selle teemaga ja läksin edasi, kuni kohtusin olukorraga, et nad ei tea üldse, mida sellega teha. Nüüd pööran muutujaitele palju tähelepanu ja tulen pidevalt tagasi nende juurde. Pean tegema tüüpilist pingutust. Muutujad muutuvad ekraanil ja sunnin neid rääkima oma väärtustest. Scratchis on ka kontrollstruktuurid ja väärtuste kontrollimised, nagu while, for või if Pythonis. Need antakse piisavalt kergesti, ainult sisemiste silmadega on probleeme. Püüan anda mitu ülesannet koos sisemise tsükli ja selle tegevuse, et see oleks visuaalselt selge. Pärast seda lähen funktsioonide juurde. Isegi täiskasvanutele on funktsiooni mõiste mõistamatult, laste jaoks veelgi enam. Maru palju seletan, mis on funktsioon, räägin tehase kohta, mis võtab vastu esemeid ja väljastab kaupu, kokast, kes toorainest toitu valmistab. Siis teeme programmi "tee võileib" koostisosadega, ja seejärel teeme sellest funktsiooni, millele koostisosad edastatakse parameetritena. Funktsioonide õppimisega lõpetan Scratchi kasutada.

Python

Pythoni on lihtsam kasutada. On hea raamat "Python for Kids", mille järgi õpetan. Seal on kõik standardne - stringid, tehte järjekord, print(), input() jne nõnda. Kirjutatud kergesti, huumoriga, lastele meeldib. Sellel on puudus, mis on paljude programmeerimisraamatute ühine joon. Nagu tuntud naljas — kuidas joonistada öökulli. Ovaal — ring — öökull. Lihtsatest mõistetest on liiga järsk üleminek üsna keerulistele kontseptidele. Mul võtab aega, et selgeks teha, kuidas objekt ühendub meetodiga punktiga; selleks kulub mitu tundi. Teisalt ei kiirusta ma, kordan sama erineval moel, kuni siiski mingi pilt tekib. Alustan muutujatest ja lahkan neid uuesti ja uuesti, juba Pythonis. Muutujad on nagu mingi needus.

Arvestatav üliõpilane, kes paar kuud tagasi osavalt muutujaid skriptis klikkis, vaatab nagu loll uus värav ja ei suuda kokku panna x-i ja y-d, mis on selgelt mustandil kirjutatud. Kordame! Mis on muutuja? Nimi ja väärtus! Mida tähendab võrdusmärk? Omistamine! Kuidas me kontrollime võrdsust? Kahekordne võrdusmärk! Ja nii kordame ikka ja jälle, kuni täieliku arusaamiseni. Siis liigume funktsioonide juurde, kus kõige kauem võtab aega argumentide selgitamine. Nimetatud argumendid, positsioonipõhised, vaikimisi jne. Klassideni pole me veel üheski grupis jõudnud. Lisaks Pythoni raamatu järgi õpime populaarseid algoritme, sellest edasi.

Õpe ise

Minu tund on korraldatud nii — pool tundi annan teooriat, kontrollin teadmisi, kinnitan õpitu. Tund — praktikad. Sageli lähen kaasa ja räägin kuni tunni, siis jääb praktikale vastavalt pool tundi. Kui ma õppisin Pythoni, vaatasin kursuse Algoritmid ja Andmestruktuurid Hirjanov from MIPT. I really liked his presentation and structure of the lectures. His idea is that frameworks, syntax, libraries—become outdated. Architecture, teamwork, version control systems—are still premature. In the end, what remains are algorithms and data structures, which have been known for a long time and will always exist in a similar form. I myself remember only the integers from Pascal at the institute. Since my students are mainly young, aged seven to fifteen, I believe it is more important for their future to lay the foundations than to quickly write a platformer in Python. Although they want the platformer more, and I understand them. I teach them simple algorithms—bubble sort, binary search in a sorted list, reverse Polish notation using a stack, but we analyze each in great detail. It turned out that modern kids do not know how a computer works at all, so I explain that too. I try to connect several concepts together in each lecture. For example, a computer—memory/process—memory made of cells (I let them hold a memory stick, guess how many cells are here)—each cell like a light bulb—has two states—true/false—and/or—binary/decimal—8 bits = 1 byte—byte = 256 variants—logical data type on one bit—integers on one byte— tekst on two bytes— string on one byte—the largest number on 64 bits—a list and a tuple of the previous types. I clarify that in a real computer, everything is somewhat different, and there is a different amount of memory for these data types, but the main point is that we ourselves create more complex data types from simpler ones during the process. Data types are perhaps the most complex thing to remember. Therefore, I start each lesson with a quick warm-up—one student names a data type, the next brings two examples, and so on in a circle. Eventually, I achieved a situation where even the youngest kids cheerfully shout—float! boolean! seven, five! pizza, car! During the lecture, I constantly pick on one or the other; otherwise, they quickly start picking their noses and looking at the ceiling. And the knowledge level of each needs to be checked in the meantime.

My students continue to amaze me both with their stupidity and their unexpected cleverness. Fortunately, cleverness is more frequent.

Soovin rohkem kirjutada, aga nii on juba palju. Vastan hea meelega kõigile küsimustele. Igat kriitikat ootan suure huviga, palun olge kommentaarides üksteise suhtes tolerantsemad. See on positiivne artikkel.

Allikas: habr.com