Informatika Nemzeti Alaptanterv 2020

Részletek Zsakó László INFODIDACT 2015 konferencia cikkéből

Az informatikaoktatás már több éve zsákutcába került (nem csak Magyarországon), egyre kevésbé tudja kielégíteni az ipar, illetve a felsőoktatás igényeit. Ráadásul a legutolsó PISA felmérések szerint – kicsit erősen fogalmazva – az x-, y-, z-generáció zöme digitális írástudatlan. Ebben a cikkben azt próbáljuk áttekinteni, hogy mit tehetünk azért, hogy ez ne így legyen, hogyan lehetünk 2020-ra újra a világ informatika oktatásának élvonalában?

…

Már jelenleg is informatikus (továbbá műszaki és természettudományos) szakember hiány van Európában és Észak-Amerikában. Magyarországon az informatikus szakmákban már most is 10000 fő fölötti hiány van, a közoktatás jelenlegi negatív hatása ezt a helyzetet sokkal súlyosabbá teheti. A felsőoktatás jelentős problémája, hogy nem tud annyi informatikust kibocsátani, amennyire az IT-szektornak akár csak a jelenlegi létszáma fenntartásához szüksége lenne. Egy ideig ezt Nyugat-Európa ázsiai (kínai, koreai, indiai, …) szakemberekkel próbálta pótolni, de már jó ideje megindult ezen szakemberek hazavándorlása.

Az informatikus hiány nem magyarázható azzal, hogy végzésük után keveset keresnének, hiszen az informatikus szakma az egyik legjobban megfizetett a munkaerőpiacon. Egyértelmű ok a motiváció hiánya lehet. Motiválni sok mindennel lehet, de az egyik leghatékonyabb a közoktatás. Ez a jelenség az informatikán is látszik, de sokkal feltűnőbb a közoktatásban sok évvel ezelőtti természettudományos óraszám csökkentés és a néhány évvel később a felsőoktatásba természettudományos szakokra jelentkezők számának csökkenése közötti összefüggés.

…

Európa vezető egyetemeinek és tudományos társaságának közoktatási munkacsoportja egy alapvető fontosságú jelentést fogadott el 2013-ban a közoktatási informatikáról:

Informatics education: Europe cannot afford to miss the boat

Recommendation 1. All students should benefit from education in digital literacy, starting from an early age and mastering the basic concepts by age 12. Digital literacy education should emphasize not only skills but also the principles and practices of using them effectively and ethically.

Recommendation 2. All students should benefit from education in informatics as an independent scientific subject, studied both for its intrinsic intellectual and educational value and for its applications to other disciplines.

Recommendation 3. A large-scale teacher training program should urgently be started. To bootstrap the process in the short term, creative solutions should be developed involving school teachers paired with experts from academia and industry.

Recommendation 4. The definition of informatics curricula should rely on the considerable body of existing work on the topic and the specific recommendations of the present report (section 4).

Ezek az ajánlások alapvetőek Magyarország számára is, nincs más út számunkra sem – Hungary cannot afford to miss the boat!

…

Nemzetközi tapasztalatok alapján a sikeres informatika oktatáshoz megfelelő óraszámra is szükség van, ami 1-6. osztályban heti 1-1, 7-10. osztályban heti 2-2, 11-12. osztályban pedig heti 1-1 órát jelent.

…

Informatika tantervek felépítését az alábbi három témakör köré tervezzük építeni – és e három oldal fontosságát, egymással szoros kölcsönhatásban állását több mint 30 éve hangsúlyozzuk – az informatikának három lábon kell állnia:

• Digitális írástudás: szövegszerkesztés, adat vizualizáció, prezentáció, zeneszerkesztés, honlap-szerkesztés, képszerkesztés, animáció, felhasználói felületek, infokommunikáció, információs társadalmi szolgáltatások, informatikatörténet, jogi, etikai, biztonsági, pszichológiai kérdések, ...
• Számítástudomány: algoritmizálás, adatmodellezés, adatbázis-kezelés, táblázatkezelés, problémamegoldás, programozási nyelvek, architektúra, operációs rendszer, kiszámíthatóság, formális nyelvek és automaták, a számítógépes problémamegoldás lehetőségei és korlátai, ...
• Információtechnológia: nagy adatbázisok, adattáblák ipari és gazdasági alkalmazása, robotika, szimuláció, web- és mobilfejlesztés, térinformatika, pénzügyi alkalmazások, ...

…

A digitális írástudáshoz kapcsolt korábbi területek ismeretei egy részét máshova kellene tenni, egy máshol megjelenő ismereteket pedig a digitális írástudáshoz.

…

Nem az a lényeg ezen a területen, hogy az eszközöket profin tudjuk kezelni (bár az sem árt), hanem az, hogy a segítségükkel értelmes „dokumentumokat” tudjunk létrehozni (A dokumentum szót itt a lehető legáltalánosabban értve), úgy hogy azok felhasználása megkönnyíthesse mindennapi munkánkat, pihenésünket, szórakozásunkat, …

Úgy gondoljuk, hogy a számítógép-használat problémaoldalról való megközelítése a fontos, amelyben egy – az éppen vizsgált – általános célú program problémamegoldásra való felhasználásának lehetősége (s kevésbé annak mikéntje) a kérdés. A tanulóknak először fel kell ismerniük, hogy a probléma, vagy annak egyes részei informatikai eszközökkel megoldhatók. Utána ki kell választaniuk a megoldásra leginkább megfelelő eszközt vagy eszközöket (berendezést, programot, programrendszert). Ha ilyen (szoftver) eszköz nincs, akkor el kell készíteniük (programozási munka). Ha több eszközt használnak, akkor meg kell oldaniuk a közöttük levő információátadás problémáját. Ha a megoldásra szolgáló valamely eszközt nem ismer, akkor a dokumentáció alapján azt használatba kell venniük.

A digitális írástudás akkor ér valamit, ha el tudjuk helyezni a tudásunkat a valós világban, ismernünk kell az információs társadalom múltját, jelenét és várható jövőjét. Ide illik az NJSZT jelmondata: „Megőrizni a múlt értékeit, alkalmazkodni a jelenhez, befolyásolni a jövőt.”.

A számítástudományi alapismeretek elsajátítása nemcsak az informatikus pályára készülőknél (erre motiválandóknál) fontos, hanem mindenki számára elsőrendűen szükséges tudás. Ezek nélkül nem érthetjük a modern, digitális világ működését, nem leszünk „otthon” az információs társadalomban.

Az iskolai és a mindennapi életben lépten-nyomon algoritmusokat hajtunk végre, tevékenységsorozatokat, információáramlási folyamatokat tervezünk, adatstruktúrákat – kérdőíveket, nyomtatványokat – töltünk ki és töltetünk ki másokkal, az adatokból következtetéseket vonunk le, és rajtunk múlik, hogy az így nyert információt mire és hogyan használjuk, s ezt a világot az érti igazán, aki tisztában van ezen tevékenységek alapjaival. A körülöttünk levő világ megértése modellalkotás útján alakul ki. A modellezési készség kifejlődésének, a logikus gondolkodásra szoktatásnak jó eszköze lehet az algoritmizálás, adatmodellezés, programozás. A formalizáltság „kényszere” precíz, szigorú gondolkodást igényel.

Az algoritmizálás először nem számítógépes megvalósításról szól. Az algoritmus végrehajtója – a processzor – sok esetben lehet maga az algoritmust megalkotó, azt értelmező ember. Csak ez után következhet az, hogy a precízen megfogalmazott algoritmus végrehajtását egy automatára, a számítógépre bízzuk. Itt azonban alapvető szemléletváltásra van szükség. Amíg egy algoritmust magam hajtok végre, akkor jellemzően a valós világ objektumait vizsgálom, azokon hajtok végre műveleteket. A számítógépes gondolkodás, számítógépes algoritmus végrehajtás első lépése ezzel szemben a világ dolgai adatokkal leírása (és ezek bejuttatása a számítógépbe). A második lépés, hogy ezekből az adatokból a számítógép kiszámít valamit. A harmadik lépés pedig a kiszámított eredményből a valós világra vonatkozó követeztetések levonása.

Azt gondolom, hogy nem véletlen a Neumann János Számítógép-tudományi Társaság által több mint 30 éve szervezett Nemes Tihamér, illetve Logo programozási versenyek sikere, évenkénti 6-8 ezer résztvevővel.

Ha egy algoritmust számítógépen valósítunk meg, akkor persze szükség van ezt támogató eszközök (pl. programozási nyelvek) ismeretére.

…

A számítógépek műszaki fejlődése rendkívül gyors és egyre mélyebb fizikai ismeretekre van szükség a megértésükhöz. Az elvi működés azonban megérthető, ehhez használhatjuk az automatákkal és formális nyelvekkel kapcsolatos ismereteket, valamint az elvi számítógép, számítógépes rendszerek architektúrákat.

…

A digitális írástudás és a számítástudomány – nem csak informatikai munkaerő-piaci igények miatt – nem elégséges a mai világban. Meg kellene érteni, meg kellene tapasztalni az információs technológiák lehetőségeit, valamint hasznosságukat.

Ehhez három dolog kell: igény, ismeret, infrastruktúra. Közülük a harmadik nem tantervi kérdés, az első kettő viszont igen. Minél korábban fordítunk erre kiemelt figyelmet, annál nagyobb sikereket érhetünk el. Természetesen itt olyan technológiákkal kell foglalkoznunk, amelyek az adott korosztályba tartozó diákokat érdeklik, valamint motiválják az informatika mélyebb megértésére.

Az egyik legfontosabb területnek tartom ezen belül a robotikát, ami az óvodáskorú robotjátékok programozási alkalmazásaiból kiindulva középiskola végére eljuthat az ipari automatizálás, valamint a számítógépes mérés és vezérlés témaköreihez. Először csak vezéreljük a robotot, utána programot írunk neki, majd a programot érzékelők állapotától tesszük függővé. Ezt követheti olyan autonóm robotok programozása, amelyeket döntési helyzetek elé állítunk (pl. merre kerül ki egy akadályt), amit a programjára építve tud megoldani, s végül a robotjaink tanulhatnak is a problémamegoldásuk közben. Bár a robotika újdonságnak tűnik, de tudtunkkal az NJSZT által 1982-ben szervezett Kalmár László Ifjúsági Számítástechnikai Konferencián mondtuk ki először azt, hogy „Kell egy iskolarobot!”. Robotok kapcsán vezethetjük be a fizika- és kémiaórákon való számítógépes méréseket, az emberek által megközelíthetetlen helyeken (mély tengerek, távoli bolygók) használt automaták autonóm vezérlését.

Hasonló szerepet tölthet be a különböző, valós világbeli jelenségek számítógépes szimulációja (egyes tantárgyi szimulációkból kiindulva egészen a gazdasági rendszerek modellezéséig, tudományos szimulációkig). Az informatika fejlődésével a szimulációs modellek olyan területeken is megoldással kecsegtetnek, ahol más eszköz használatára és/vagy közvetlen megfigyelésre nincs mód. A szimuláció az iskolában a tanulást, a valós világ megértését segíti elő, a valós világban pedig sokszor a tervezést, az előrejelzést. A szimuláció alapjainak oktatása az informatika tantárgyon belül is igen régi téma a magyar közoktatásban, az első nemzetközi beszámolók erről 1985-ben jelentek meg.

A diákokat rendkívül érdeklő területek közé tartoznak a web-bel, mobiltelefonnal kapcsolatos alkalmazások, ezek elkészítési módja, technológiája. Jól látszik ugyanis a technológiai fejlődésben egy olyan irányzat, amely jól használható eszközök biztosításával az „utolsó programozási lépést” a felhasználók kezébe adja.

Ugyancsak fontos lenne az informatika lehetőségei kihasználása a gazdasági életben, pénzügyi világban. Az ezekkel való foglalkozás lehetőségét a mai informatikai eszközök biztosítják (pl. az Excel tele van gazdasági, pénzügyi függvényekkel), mégsem használjuk ki hatékonyan őket.

…

Egy új informatika tanterv kialakításához át kell gondolni a jelenlegi informatika tantervi anyagokat, át kell strukturálni a modern tantervelméleti elképzeléseknek, módszertani kutatásoknak megfelelően, továbbá az egyes új tananyagokat, új módszertani koncepciókat ki kell próbálni.

…

Egy új tantárgyban (amely nem rendelkezik több száz éves múlttal) a hagyományos, 10 éve még modern és a világ élvonalát jelentő tanterv nagyon hamar elavulhat, ha nem alakítjuk folyamatosan és nem teszünk mögé megfelelő tudományos alapokat.

Újragondolandók tehát informatikából a NAT, a kerettantervek, az érettségi követelmények, ... a legújabb szakmódszertani tudományos eredmények felhasználásával.

A célunk, hogy 2020-ra Magyarország újra a világ informatika oktatásának élvonalában legyen!