איך אני מלמד את Python לילדים?

העבודה העיקרית שלי קשורה לנתונים ותכנות ב R, אבל במאמר זה אני רוצה לדבר על התחביב שלי, שאפילו מביא קצת הכנסה. תמיד התעניינתי לספר ולהסביר דברים לחברים, חברים לכיתה ותלמידים. גם תמיד היה לי קל למצוא שפה משותפת עם ילדים, אני לא יודע למה. באופן כללי, אני מאמין שגידול וללמד ילדים היא אחת הפעילויות החשובות מכולן, ואשתי היא מורה. אז לפני כשנה פרסמתי בקבוצת פייסבוק מקומית, הקמתי קבוצה והתחלתי ללמד Scratch and Python פעם בשבוע. עכשיו יש לי חמש קבוצות, כיתה משלי בבית ושיעורים אישיים. איך הגעתי לחיות כך ואיך בדיוק אני מלמד ילדים, אספר לכם במאמר זה.

אני גר בקלגרי, אלברטה, קנדה, אז כמה דברים יהיו ספציפיים מקומיים.

החדר

זמינות מקום לתרגול הייתה דאגה מרכזית מההתחלה. ניסיתי לחפש משרדים וכיתות להשכרה לפי שעה, אך לא הצלחתי במיוחד. האוניברסיטה שלנו ו-SAIT, המקבילה המקומית של MIT, מציעות שיעורים עם ובלי מחשבים. המחירים שם התבררו כלא אנושיים, ובסופו של דבר התברר שהאוניברסיטה לא מאפשרת קטינים, ו-SAIT בדרך כלל משכירה רק לסטודנטים שלה. אז, אפשרות זו בוטלה. יש הרבה מרכזי משרדים שמשכירים חדרי ישיבות ומשרדים לפי שעה, יש חברות שלמות שמציעות שלל אפשרויות מכיתה מלאה ועד חדר לארבעה אנשים. היו לי תקוות, מאחר שאלברטה היא מחוז נפט, אנחנו במשבר איטי מאז 2014, והרבה שטחים עסקיים ריקים. לא הייתי צריך לקוות; המחירים התבררו כל כך שערורייתיים שאפילו לא האמנתי להם בהתחלה. לבעלים קל יותר לשבת במשרדים ריקים ולשלם עלויות מאשר לזרוק.

באותו רגע נזכרתי שאני משלם את המסים שלי באופן קבוע, והאם למדינה היקרה שלנו, או ליתר דיוק, לעיר קלגרי יש שם משהו. התברר שבאמת יש. בעיר יש זירות לענפי ספורט הוקי ושאר החלקה אמנותית, ובזירות הללו יש חדרים שבהם לוחמי קרח מחוספסים דנים באסטרטגיות לקרבות עתידיים. בקיצור, בכל זירה יש כמה חדרים עם שולחנות, כיסאות, לוח לבן ואפילו כיור עם קומקום. המחיר די אלוהי - 25 טוגריקים קנדיים לשעה. החלטתי בהתחלה לעשות שיעורים של שעה וחצי, אז קבעתי את המחיר לשיעור על 35$ לשיעור בקבוצה של חמישה אנשים, כדי לפצות על שכר הדירה, ולהכניס משהו לכיס. בכלל, אהבתי להתאמן בזירות, זה פתר את אחת הבעיות - רוב דוברי הרוסית גרים בדרום, ואני גר בצפון העיר, אז בחרתי זירה בערך באמצע. אבל היו גם אי נוחות. הביורוקרטיה הקנדית טובה וידידותית, אבל, בלשון המעטה, יכולה להיות מעט מגושמת. אין בעיות כשמתרגלים לקצב ומתכננים מראש, אבל לפעמים מתעוררים רגעים לא נעימים. לדוגמה, באתר העירייה ניתן לבחור זמן ומקום בנוחות ולהזמין חדר, אך לא ניתן לשלם בשום אופן. הם מבצעים את שיחות הטלפון בעצמם ומקבלים תשלומים בכרטיס. ניתן לגשת למשרד ולשלם במזומן. היה רגע מצחיק אבל לא מאוד נעים שחיכיתי לטלפון שלהם לשלם על השיעור השני, זה לא הגיע, וביום האחרון איחרתי בחמש עשרה דקות למשרד. נאלצתי לגשת לביטחון בפרצוף חצוף ולשקר שהחדר הוזמן. אנחנו הקנדים מקבלים את המילה שלי; הם נתנו לי להיכנס ברוגע ולא בדקו כלום, אבל לא הייתי עושה את זה אם אנשים לא היו כבר בדרך לשיעור.

כך עבדתי בחורף ובאביב, ואז חלו שינויים שהיו הקש האחרון. ראשית, המשרד היה סגור למבקרים והם הציעו לקבל תשלומים בטלפון מעבר לפינה. ישבתי במעבר לפחות חצי שעה לפני שעברתי. שנית, אם קודם דודתי היקרה לקחה ממני תשלום עבור שעה וחצי, כעת ענתה לטלפון איזו בחורה ואמרה שהתשלום הוא רק לשעה. באותו זמן, הקבוצה שלי הייתה שלושה או שניים אנשים, והתוספת של 12.5$ לא הייתה מיותרת בכלל. כמובן, אני אידיאולוגי, אבל אם אשתי תעיף אותי לרחוב, אז לא יהיה מי שילמד. אז עדיין הייתי מובטל.

והחלטתי ללכת לספרייה. ספריות משכירות חדרים נפלאים לחלוטין ללא תשלום, אבל יש מלכוד אחד - אי אפשר לנהל פעילויות מסחריות. אפילו לארגוני צדקה אסור לאסוף שם כסף. אמרו לי שזה לא מבוקר במיוחד, העיקר לא לקחת כסף בכניסה, אבל אני ממש לא אוהב לעבור על החוקים. בעיה נוספת היא שהחדרים תפוסים לעיתים קרובות וקשה לקיים שיעורים קבועים בבת אחת במקום אחד. לימדתי בספריות בקיץ ובתחילת החורף, הייתי צריך לבחור באלה עם מקום, ובסוף החלפתי חמש או שש ספריות. אחר כך התחלתי להזמין מקום חודשיים מראש, וגם אז הצלחתי לעשות זאת רק בספרייה קטנה אחת, לשאר לא היו מקומות באופן קבוע בזמן הנדרש. ואז החלטתי לעשות שיעור מחשבים בבית. ניתקתי את הלוח, קניתי שולחן שני וכמה מוניטורים ישנים מהמודעה. בעבודה, החברה קנתה לי מחשב נייד חזק חדש כי הניתוח במחשב שלי ארך כמעט 24 שעות. אז, היה לי מחשב ישן חדש, מחשב ישן ישן, מחשב נייד שעליו הקטנה שלי ריסק את המסך, ו-Netbook עתיק שעליו ריסקתי את המסך בעצמי. חיברתי את כולם לצגים והתקנתי את Linux Mint בכל מקום, חוץ מהנטבוק, עליו התקנתי ערכת הפצה קלה מאוד, כך נראה, פאפי. עדיין יש לי מחשב נייד חדש ישן, קניתי ב-200 דולר, חיברתי אותו לטלוויזיה. מה שחשוב גם הוא שהבעלים שלנו שינה לאחרונה את החלונות שלנו, ובמקום הסבל הנורא והמתפורר בחדר, יש לנו עכשיו מסגרות לבנות חדשות. אשתי שומרת את הסלון, המטבח וחדר השינה השני לגן ילדים, כך שהקומה כולה התבררה כפדגוגית גרידא. אז עכשיו הכל בסדר עם המקום, בואו נעבור להוראה.

שריטה

אני מתחיל ללמד את היסודות של תכנות באמצעות שפת Scratch. זוהי שפה שמשתמשת בלוקים מוכנים, שהומצאו בעת ובעונה אחת ב-MIT. רוב הילדים כבר ראו את Scratch בבית הספר, אז הם קולטים את זה די מהר. יש תוכניות מוכנות ומערכי שיעור, אבל אני לא אוהב אותם בכלל. חלקם מוזרים - צור סיפור משלך, למשל. התוכנית כולה מורכבת מאינספור בלוקים say '<...>' for 2 seconds. ניתן לראות שהוא הומצא על ידי אנשים יצירתיים מאוד, אך בעזרת גישה זו ניתן ללמד כיצד לכתוב קוד ספגטי הודי קלאסי. מההתחלה, אני מדבר על עקרונות כמו DRY. אוספי משימות אחרים די טובים, אבל ילדים קולטים במהירות את המהות ומתחילים לעשות אותם כמו מקלע. כתוצאה מכך, הם עושים בשיעור אחד את מה שהם היו צריכים לעשות בחמישה. וחיפוש ובחירת משימות לוקח הרבה זמן אישי. באופן כללי, Scratch לא מזכיר יותר שפה, אלא IDE, שבו אתה רק צריך לזכור איפה ללחוץ ואיפה לחפש מה. ברגע שלתלמידים פחות או יותר נוח, אני מנסה להעביר אותם לפייתון. אפילו הילדה שלי בת השבע כותבת תוכניות פשוטות בפייתון. מה שאני רואה בתור היתרון של Scratch הוא שהוא מכיל מושגים בסיסיים שנלמדים בצורה שובבה. מסיבה כלשהי, קשה מאוד לכולם, ללא יוצא מן הכלל, להבין את הרעיון של משתנה. בהתחלה רפרפתי מהר על הנושא והמשכתי הלאה עד שהתמודדתי עם העובדה שהם אפילו לא ידעו מה לעשות בנידון. עכשיו אני מבלה הרבה זמן על משתנים וחוזר אליהם כל הזמן. אתה צריך לעשות פטיש מטופש. אני משנה משתנים שונים על המסך וגורם להם לומר את הערכים שלהם. לסקראץ' יש גם מבני בקרה ובדיקות ערך, כגון while, for או if בפיתון. הם די קלים, אבל יש בעיות עם לולאות מקוננות. אני מנסה לתת מספר משימות עם לולאה מקוננת, וכדי שהפעולה שלה תהיה ברורה. אחרי זה אני עובר לפונקציות. גם עבור מבוגרים, מושג התפקוד אינו מובן מאליו, ועוד יותר מכך עבור ילדים. אני ממשיך הרבה זמן על מה זה בכלל פונקציה, אני מדבר על מפעל שמקבל פריטים כתשומה ומנפיק סחורה, על טבח שמכין אוכל מחומרי גלם. אחר כך אנחנו מכינים תוכנית "לכין כריך" עם מוצרים, ואז אנחנו עושים ממנה פונקציה, שאליה מועברים המוצרים כפרמטרים. אני מסיים ללמוד פונקציות עם Scratch.

פייתון

עם פיתון הכל פשוט יותר. יש ספר טוב Python for Kids, שממנו אני מלמד. הכל סטנדרטי שם - קווים, סדר פעולות, print(), input() וכו ' כתוב בשפה קלה, בהומור, ילדים אוהבים את זה. יש לו פגם משותף לספרי תכנות רבים. כמו בבדיחה המפורסמת - איך לצייר ינשוף. סגלגל - עיגול - ינשוף. המעבר ממושגים פשוטים למושגים מורכבים למדי הוא פתאומי מדי. לוקח לי מספר מפגשים לצרף את האובייקט לשיטת הנקודה. מצד שני, אני לא ממהר, אני חוזר על אותו הדבר בדרכים שונות עד שלפחות תמונה כלשהי מתחברת. אני מתחיל עם משתנים ומפציץ אותם שוב, הפעם ב-Python. משתנים הם סוג של קללה.

תלמיד חכם, שלפני כמה חודשים לחץ בזריזות על משתנים ב-Skratch, נראה כמו איל בשער החדש ואינו יכול להוסיף את ה-X עם ה-Y, שכתוב בבירור על הלוח בשורה מעל. אנחנו חוזרים! מה יש למשתנה? שם ומשמעות! מה המשמעות של סימן השוויון? מְשִׁימָה! איך בודקים שוויון? סימן שווה כפול! ואנחנו חוזרים על זה שוב ושוב עד להארה מלאה. לאחר מכן נעבור לפונקציות, שבהן ההסבר על ארגומנטים לוקח הכי הרבה זמן. ארגומנטים בעלי שם, לפי מיקום, כברירת מחדל, וכן הלאה. עדיין לא הגענו לשיעורים באף קבוצה. בנוסף לפייתון, אנו לומדים אלגוריתמים פופולריים מהספר, על כך בהמשך.

בעצם, אימון

השיעור שלי בנוי כך: אני נותן תיאוריה במשך חצי שעה, בודק ידע ומגבש את הנלמד. הגיע הזמן למעבדות. לעתים קרובות אני נסחף ומדבר עד שעה, ואז נותרה חצי שעה לאימון. כשלמדתי פיתון, צפיתי בקורס אלגוריתמים ומבני נתונים קיריאנוב מ-MIPT. מאוד אהבתי את המצגת שלו ואת מבנה ההרצאות שלו. הרעיון שלו הוא כזה: מסגרות, תחביר, ספריות מתיישנות. ארכיטקטורה, עבודת צוות, מערכות בקרת גרסאות - זה עדיין מוקדם. כתוצאה מכך, נותרו אלגוריתמים ומבני נתונים שהיו ידועים מזה זמן רב ותמיד יהיו בצורה דומה. אני עצמי זוכר רק מספרים שלמים מהמכון פסקל. מכיוון שהתלמידים שלי ברובם צעירים, מגיל שבע עד חמש עשרה, אני מאמין שיותר חשוב לעתיד שלהם להניח את היסודות מאשר לכתוב במהירות משחק פלטפורמה בפייתון. למרות שהם רוצים יותר פלטפורמה, ואני מבין אותם. אני נותן להם אלגוריתמים פשוטים - בועה, חיפוש בינארי ברשימה ממוינת, סימון פולני הפוך באמצעות מחסנית, אבל אנחנו מנתחים כל אחד מהם בפירוט רב. התברר שילדים מודרניים לא יודעים באופן עקרוני איך מחשב עובד, אני גם אגיד לך. אני מנסה לקשור כמה מושגים בכל הרצאה. למשל מחשב - זיכרון/אחוז - זיכרון המורכב מתאים (אני אתן לך להחזיק את שבב הזיכרון, נחשו כמה תאים יש) - כל תא הוא כמו נורה - יש שני מצבים - נכון/לא נכון - ו/או - בינארי/עשרוני - 8bit = 1 בייט - בייט = 256 אפשרויות - סוג נתונים לוגי בסיבית אחת - מספרים שלמים על בית אחד - float על שני בתים - string על בית אחד - המספר הגדול ביותר ב-64 סיביות - רשימה וטופל מהסוגים הקודמים. אני מסתייגת שבמחשב אמיתי הכל קצת שונה וכמות הזיכרון לסוגי הנתונים האלה שונה, אבל העיקר שאנחנו בעצמנו בתהליך יוצרים טיפוסי נתונים מורכבים יותר מאלה פשוטים יותר. סוגי נתונים הם אולי הדבר הקשה ביותר לזכור. לכן אני מתחיל כל שיעור בחימום מהיר - תלמיד אחד שם את סוג הנתונים, השני נותן שתי דוגמאות וכן הלאה במעגל. כתוצאה מכך, השגתי שאפילו הילדים הקטנים ביותר צועקים בעליזות - צפים! בוליאני! שבע, חמש! פיצה, מכונית! במהלך הרצאה, אני כל הזמן מושך קודם כל אחד או אחר, אחרת הם מהר מתחילים להרים את האף ולהסתכל על התקרה. וצריך לבדוק מדי פעם את רמת הידע של כולם.

התלמידים שלי לא מפסיקים להדהים אותי, גם בטיפשות וגם באינטליגנציה הבלתי צפויה שלהם. למרבה המזל, לעתים קרובות יותר עם אינטליגנציה.

רציתי לכתוב עוד, אבל התברר שזה רק גיליון. אשמח לענות על כל השאלות. אני מברך על כל ביקורת בכל דרך אפשרית, אני רק מבקש מכם להיות סובלניים יותר אחד כלפי השני בתגובות. זה מאמר טוב.

מקור: www.habr.com