Az informatika játékos oktatása

Az informatika játékos oktatása
Dr. Farkas Károly
főiskolai docens, Budapesti Műszaki Főiskola
Összefoglalás:
Az emberiség történetében egyes technikai eszközök forradalmi változásokat eredményeztek. Minden eddiginél jelentősebb azonban a számítógép hatása. Ma a számítógépes generáció, több időt tölt a virtuális, mint a való világban! A gyerekek a számítógéppel "lángoló szerelmi viszonyban" 1 vannak! Az általános műveltség, a tudás és ezek függvényében a tanulás módszertana megváltozott. A változás a tanítók számára jelenti a legnagyobb kihívást. Informatikát oktatni célszerű már a képzés-nevelés kezdetén is. Az egyik pedagógiai vezérelv ebben a logo-pedagógia. Papert elveit, életművét a Játékos Informatika (a JIO) tananyag és módszertani rendszer alkalmazza. Lényege az informatikai eszközök felhasználása a hagyományos pedagógiai céljaink megvalósítására. A JIO néhány elemét mutatom be előadásomban.
The playful teaching of the ICT
Károly Farkas
Budapest University of Technology
Single technical devices yielded revolutionary changes in the story humanity. The effect of computers, however, has been the most significant of all. The computerised generation spend more time today in the virtual world than in the natural one! Children are passionately in love with the computer! The methodology of the learning has changed the function of general education, the knowledge and etc. The change means a dramatic challenge to scholl headpersons: teaching ICT usefully already at the beginning of the education. One of the guiding principles of pedagogy in this field is the logo-pedagogy, Paper’s principles. The A curriculum and a methodological system called “Játékos Informatika (JIO)” applies it. Its essence is the use of ICT devices in the realisation of our traditional pedagogic aims. I present some elements of JIO in my lecture.
Key ideas:
PAIZON MH BIA DIDASKE TOUS PAIDAS!
Teach the children throught play, not by force.
(Plato)
Vezérgondolatok
PAIZON MH BIA DIDASKE TOUS PAIDAS!
Pezon mi viá didászke tusz pedász! Játékkal tanítsd a gyermekeket! /Platón/
„A létező szuverén egyéniséget (sovereign subject) alapjaiban rendíti meg folyamatosan fejlődő képességünk, mellyel különböző személyiségeket veszünk fel (to adopt) a virtuális társadalmakban.” (Stanisłav Lem) 1
„A teknőcgeometria oly annyira megfelel Pólya elveinek, hogy azok megértetésére nem is nagyon van jobb módszer.” (Seymour Papert) 2
A számítógép forradalomjelleggel változtatja meg az oktatást
Az emberiség történetében egyes technikai eszközök alkalmazása forradalmi változásokat eredményezett. A szakóca, a tűz, a gőzgép, az atomenergia felhasználása egy-egy ipari forradalom volt, amely a mindennapi életünket, az általános műveltség tartalmát, a képzési rendszerünk egészét alapvetően megváltoztatta. Minden eddiginél jelentősebb azonban a számítógép, az informatika hatása. Az informatika, gondolkodásunkra, szellemi életünkre is forradalom jellegűen hat. Ma a gyerekek, a számítógépes generáció nagy része, több időt tölt a virtuális, mint a való világban! Ma a gyerekek a számítógéppel „lángoló szerelmi viszonyban”3 vannak! Ma a közoktatásban kialakítandó alapképességek összetevői, alkalmazási körülményei, súlyarányai jelentősen megváltoznak!
Az olvasás értelmezése szükségszerűen kitágult. Ezt jelzi a PISA-vizsgálatok olvasás definíciójának változása is. A korábban alkalmazottat: „azoknak az írásbeli formáknak a megértése és használata, amelyekre az egyénnek a társadalmi életben szüksége van, vagy amelyet az egyén értékesnek tart.” (Elley. 1990.), kicserélték: „írott szövegek - és jelképek, ábrák, képek, képsorok - megértésének, használatának és értékelésének képessége, annak érdekében, hogy az egyén képes legyen céljai elérésére, tudásának fejlesztésére, és a társadalmi életben való részvételre” (PISA, 2001). A jövő nemzedékének gyorsolvasni kell megtanulnia. A gyorsolvasást magam így definiáltam:
 az információ felvétel hatékonyabb,
 elsősorban jobb megértést eredményező,
 az olvasás sebességét valamint a figyelem-összpontosítás mértékét és formáját az olvasmányhoz, és az olvasás céljához igazító,
 a hagyományosnál rendszerint gyorsabb,
 különféle olvasási technikák kombinációja,
 általában többszöri olvasás.
A gyorsolvasás a különféle olvasási módok egyike. Figyelmes, hatékony, sok szempontból hagyományos olvasás, amely során az olvasási sebesség nagyobb 250 szó/perc értéknél, és nem haladja meg a belső beszéd 600 szó/perc értéket, a megértés pedig átlag feletti.
Újfajta írástudásra van szükség. A számítógépes szövegszerkesztés képessége, a gazdasági életben, fontosabb lett a szépírásnál. Ma már az önéletrajzot is általában géppel kérik megszerkeszteni, hiszen a kézírásból levonható (nem jelentéktelen) következtetéseknél fontosabbnak ítélik a szövegszerkesztő használatának tudását igazoló dokumentum létét.
Újfajta matematikára van a jövő nemzedékének szüksége, nem számolni, hanem (a gépet) számoltatni kell. Ezért is változik, változtatandó a matematika-tananyag tartalma. Az általános iskolában a „törtet törttel úgy osztunk, hogy az osztandót szorozzunk az osztó reciprok értékével” ismeret mellett, ma már célszerű azt is tanítani, hogy „az osztót zárójelbe tesszük! Középiskolában a függvénytranszformáció példáit szabad számítógéppel is rajzolni, generálni. A felsőfokú matematika oktatása során a deriválási szabályok megismerése, begyakorlása valamely program (pl. Maple) használatával is történhet. Operációkutatás feladatainak megoldásakor a Szimplex módszer alkalmazása helyett az Excel Solver bővítményét, vagy nehezebb feladatok esetén speciális programcsomagokat (pl. a SAS OR modulját) használjuk. Stb. stb.
Műszaki rajz készítése helyett a művészi ábrázolásra fordíthatjuk a rajzkészség fejlesztésére szánandó időt. A rajzkihúzás, a műszaki rajzoló munkakör gyakorlatilag megszűnt, helyette a tervezést-segítő, tervező programokat használjuk.
Az általános műveltség, a tudás és ezek függvényében a tanulás módszertana megváltozott. Az információk kezelése, a hagyományos (emberi) helyett, másfajta, egyes szempontokból nagyságrendekkel nagyobb kapacitású, gépi. Az interneten szinte minden információt megtalálunk, azokat értelmezni, átrendezni, felhasználni kell megtanulnunk. Igen fontos megtanulnunk az információk kritikus felhasználását. Tudnunk kell, hogy bár a kereső programok a madonna szóra egy énekesnőt találnak meg, e szó mást is jelent. Az Ohm törvénynek a szokásos R U I jelekkel való felírását a helyes forma mellett megtaláljuk fordítva is, tudnunk kell, melyiket fogadjuk el. A döntésnél én magam Leonardo tanácsát is szem előtt tartom, amely szerint azt, hogy a valós dolgokról vélt ismereteid helyesek-e saját munkád alapján döntheted el.
Az információ helyett többet foglalkozhatunk eszmékkel, érzelmekkel, érzésekkel.
Mindez a változás az oktatás-nevelés terén a tanítók számára jelenti a legnagyobb változtatási-változási kihívást, feladatot. Ma már kevesen gondolják, hogy az informatika-felhasználását, oktatását ne volna célszerű a képzés-nevelés kezdetén is alkalmazni. Az egyik lehetséges pedagógiai vezérelv ebben a logo-pedagógia. Papert - sokunk szerint a ma élő pedagógusok legnagyobbika - elveit, életművét hazánkban többek között a Játékos Informatika (a JIO) tananyag és módszertani rendszer 4 alkalmazza. Ennek fő eleme a játék. Lényege az informatikai eszközök felhasználása a hagyományos pedagógiai oktatási céljaink hatékonyabb megvalósítására. Ennek néhány – az informatikai képzés terén használható - elemét mutatom be tanulmányomban.
Számítógép az óvodában?
Az informatika oktatása az óvodában kezdődhet. 5 Természetesen nem kívánom a számítógép elé ültetni az óvodásokat. (Ezt csak igen korlátozottan, nagyon gondosan előkészítve és vezetve, csakis a kisgyermekek számára igényesen elkészített szoftverek esetén javaslom.) Az informatikai kompetencia alakítása (is) elkezdendő már a kisgyermekkorban. Ennek egyik módja a JIO-ban kialakított Robot játék, vagy az Etesd játék egyszerűbb formáinak alkalmazása. 6
Az óvodában is alkalmazható információtechnikai játékeszközök egyike a ROAMER padlóteknőc.
1. ábra. ROAMER padlóteknőc (Saját felvétel a Valiant cég robotjáról)
Az általános iskola első osztályától kezdve használhatjuk a számítógépet az olvasás-írás tanításához, játékos gyakorlásához. Az interaktív tábla megfelelő programmal lehetővé teszi, például a kézírás-tanulást nagyobb méretű betűkkel, az előrajzolás (írás) dinamikus megvalósításával. A táblán pl. egy mozgó objektum (teknőc, vagy fénypont) „vezetheti” a kisgyermek kezét.
A Logo programnyelv
A gondolkodás fejlesztés kiváló eszköze a Logo programnyelv. Segítségével a gyermekek igen sok készségét talán a leghatékonyabb módon fejleszthetjük. Erről számos publikációnkban írtunk (magam és kutatótársaim). Ezek közül az egyik gyűjtemény7 összefoglaló, áttekintő jellegű.
Az alkotás, mozgókép szerkesztés egyik módja lehet, akár már az első osztályokban a Logoval történő képszerkesztés. Az MWLogo (MicroWorlds Ex, a demo változat az internetről letölthető) program alkalmazásának első lépései olyanok is lehetnek, mint amit Törtely Éva, a Logo tanításban való használatának egyik vezető pedagógusa így foglalt össze:
Akvárium – programozás 0. szint - avagy egy óvodás is meg tudja csinálni…
Először gondoljuk át, mi szükséges egy akvárium berendezéséhez. Sóder, növények, víz, halak.
Háttér
A rendelkezésünkre álló, beépített rajzolóprogram segítségével megfestjük a hátteret.
2. ábra. Számítógépes rajz a Logoval
Forrás: saját szerkesztés
Szereplők
Következő lépésként teknőcö(ke)t kell teremtenünk. Az eszköztáron könnyű megtalálni a megfelelő ikont: a tojáshéjas teknőcre, majd a rajzlapra kattintunk.
A teknőcöket hal jelmezbe bújtatjuk. A halra kattintunk a Painting/Clipart ablakban, majd a teknőcre. A „szingli” (Singles) képek - egy virágszálat ábrázoló ikon a Painting/Clipart ablakban - között szebbnél szebb halacskák találhatóak. Mielőtt azonban ezt megtennénk, fordítsuk a teknőcöket is kelet felé, különben érdekes meglepetésben lesz részünk (az egérrel megfogjuk a teknőc fejét, és a kívánt irányba fordítjuk).
Megváltoztathatjuk a halak méretét, hogy kicsit különbözzenek egymástól.
Kattintás a pluszos nagyítóra, majd többszöri kattintás a halra, amíg a kívánt méretet el nem éri. Értelemszerűen a kicsinyítés is hasonlóképpen történik, csak a mellette lévő eszközzel dolgozunk. A munka dandárja ezzel kész, már csak életet kell lehelnünk a figurákba.
3. ábra Képernyő tartalom
Forrás: Saját szerkesztés
Animáció
Kattintsunk jobb egérgombbal az egyik halteknőcre, majd a megjelenő menüből válasszuk ki az Animate menüpontot. A hal mozogni kezd. Ettől a pillanattól kezdve kattintásra megáll, illetve elindul.
(Ezt a példát tehát Törtely Éva tanító készítette, aki Logót elsős gyerekeknek is évtizedek óta tanít. A TLogo a LogoWriter teljesen magyarított változata is az ő munkája. Az abban alkalmazott logo-primitív fordításokat találtuk oktatómunkánkban a kisgyermekek számára a legmegfelelőbbnek. Ezek részben egyeznek, a Comenius Logóval elterjedt magyar megfelelőkkel, részben eltérnek tőlük. Minden tanár, minden felhasználó könnyen „megbeszélheti a teknőcökkel, hogy milyen szavakat értsenek”!)
Mozgó – haladó teknőcök
A szingli képek mellett találjuk az Animation képsorokat. Ha egy teknőcre több jelmezt helyezünk (közbe tartsuk lenyomva a Shift betűváltót) animálás után a teknőc a rárakott jelmezeket sorban váltogatja.
Ha a teknőcre ló álruhákat teszünk, a paci ügetve fog haladni (ne feledjük a teknőcöt keleti irányba fordítani, hacsak nem repülő lovat akarunk!)
A ló elé tehetünk a képernyő jobb szélén egy fát. (Teknőc nélkül helyezzük oda az álruhát majd jobb egérgomb, Stamp) Ha a fa (törzsének) színéhez hozzárendelünk egy parancsot – jobb egérklikk a törzsre, rt 180 – a színhez érve a teknőc-ló irányt vált és hátrálva mozog tovább.
Szuperpozíció
A mozgások szuperponálásával bonyolult matematikai görbéket generálhatunk. Például a körözés az előrelépés és a fordulás váltakozó alkalmazása. A spirál a keringés és a sugárirányú haladás eredője. Cikloisokat keringés és egyenes vonalú mozgás szuperponálásával kapunk. A szinuszt előállíthatjuk körmozgás y koordinátáinak átvétele és erre merőleges haladómozgás eredőjeként. Az ellipszis két harmonikus rezgőmozgás (kör-vetületének) eredője, stb. A tangens generálásához egy bólogató teknőcöt használtam, amellyel farkasszemet néz, a vele szemben mindenkor egy függőlegesen szaladgáló teknőc. Ennek a teknőcnek az y koordinátája adja a tangens értékeket. Ezen gondolatsort példázzák a Logoval kapcsolatos közelmúltbeli publikációim, például a szuperpozícióval előállított görbék között a tangens generálására alkottunk originális algoritmust.8 A modell egyik alkalmazása a „Káin utánozza Ádámot és Évát” modellrendszerünknek.
4. ábra Tangens görbe genezise
Forrás: saját szerkesztés
Lucifer forog (vagy bólogat), a Kígyó mindenkor Lucifert fixálja, (hozzá kötöttük) s nem hagyja el a függőleges vonalat, Éva Kígyótól átveszi az y koordinátát, Ádám vízszintesen halad. Káin utánozza Évát és Ádámot. (A szivacs feliratú képernyőgomb a rajz törlésére szolgáló objektum.)
Következtetés
A vázolt példáink alapján látható, hogy a Logo programnyelv alkalmazható az óvodától a felsőfokú képzésig. Legnagyobb értéke a gondolkodás intenzív fejlesztése. A Logo episztemológiai (ismeretelméleti) szempontból értékes. A szintonikus (beleélhetőség) hatása miatt teheti a konstruktív (építő), saját tapasztalatokra alapozó tanulást szemléletessé, érthetővé, játékossá.
A JIO paradigma hazánkban az első tudományosan igazolt rendszer az informatika általános iskolai oktatására. Elveiből, példáiból az újabb koncepciók sokat átvettek, fejlesztettek, alkalmaznak.
Jegyzetek
1. Lem, Stanisłav (2007) Sex Wars, Tipotex, Budapest, p. 139.
2. Papert, Seymour (1993): Mindstorms. Children, Computers, and Powerful Ideas, Basic Books, New York, p. 57.
3. Papert jellemzi így a kapcsolatot.
4. Farkas Károly (1993, 1996): Játékos Informatika. Kandidátusi disszertáció D17799 I–II, 1993, Appendix 1996.
5. Farkas Károly (2005): Számítógépet az óvodába? In: Iskolakultúra (XV.), 11., p. 67-79.
6. Farkas Károly (1993, 1996): i. m.
7. Farkas Károly szerk. (2005): HungaroLogo Tíz, NJSZT, Budapest.
8. Farkas Károly: Logo programnyelv a felsőoktatásban. In.: A GAMF Közleményei. (XXI.), p. 57.
Irodalomjegyzék
Farkas Károly (2005): Számítógépet az óvodába? In: Iskolakultúra (XV.), 11., p. 67-79.
Farkas Károly: Logo programnyelv a felsőoktatásban. In.: A GAMF Közleményei. (XXI.), p. 57-74.
Farkas Károly szerk. (2005) HungaroLogo Tíz. NJSZT, Budapest. 197 p.
Farkas Károly: (1993, 1996) Játékos informatika. Kandidátusi disszertáció. D17799 I–II, 1993, 169 p., Appendix 1996. 55 p.
Lem, Stanisław (2007): Sex Wars, Tipotex, Budapest.
Papert, Seymour (1993): Mindstorms. Children, Computers, and Powerful Ideas, Basic Books, New York.