Za projekt Katarina smo pripravili zelo sodoben pristop k računalniškemu poučevanju, največji poudarek smo dali na interaktivne naloge. Čeprav so dijaki že veliko bolj vešči, se pri računalništvu zelo dobro vidi heterogenost znanja. Projekt Katarina pa je želel zavzeti celotno populacijo, torej tudi tiste, ki so se na projektu prvič srečali z računalništvom. Čeprav je bil naš cilj, da učence opolnomočimo učence z veščinami, ki so ključne za življenje v digitalnem svetu pa smo z Cobie AI želeli še, da se ob tem zabavajo. Da so vse naloge zanimive in interaktivne s hitro povratno informacijo.
Na projektu smo sodelovali v 3 večjih sklopih:
- Programiranje z delčki (block-based programming)
- Razvoj veščin programiranja s Python-om
- Omrežni laboratorij – Osnove računalniških omrežij in interneta
Na projektu je sodelovalo 10 šol:
- Gimnazija Franceta Prešerna, Kranj
- Gimnazija Kranj
- Gimnazija Ledina
- Gimnazija Ormož
- Gimnazija Škofja Loka
- Gimnazija Vič
- I. gimnazija v Celju
- II. gimnazija Maribor
- Šolski center Celje, Srednja šola za kemijo, elektrotehniko in računalništvo
- Šolski center Velenje, Elektro in računalniška šola
Pri projektu Katarina smo sodelovali s sledečimi šolami:
- Gimnazija Kranj
- Gimnazija Vič
- Gimnazija Škofja Loka
Vseeno moramo ob tem poudariti, da smo imeli zelo plodno sodelovanje z gimnazijo Škofja Loka, kjer smo izvedli največ vsebinske dela. Njihovo sodelovanje nam je omogočilo, da smo razvili omrežni laboratorij, ki je sedaj naš osrednji modul za razlago delovanja omrežij in interneta. Hvala Alenka Kolenc Krajnik!
Kako učence navdušiti za računalništvo?
Vsi projekti si zastavijo takšno vprašanje, kako navdušiti učence, dijake, študente za računalništvo? Pri tem je največji izziv, kako navdušiti tiste, ki še ne vidijo prednosti računalništva, prednosti znanja algoritmičnega razmišljanja. Tisti, ki jih računalništvo zanima pravzaprav živijo v zelo dobri dobi, ko je znanje dosegljivo, ko so orodja dostopna vsakomur.
Kaj pa tisti, ki tega še ne vidijo? Sam vidim, da je potrebno ozaveščati. Razložiti jim moramo primer uporabe za čim več poklicev, čim več področij. Potrebno je povedati, da je tam prisotno računalništvo, kako se uporablja, kaj se s takšnim znanjem počne. S tem malo po malo zanimanje raste.
Programiranje z delčki (block-based programming)
Za prve korake smo izbrali programiranje z delčki, ki temelji na vizualnem programiranju. Skozi platformo Cobie AI se učenci naučijo osnov, kot so zanke, pogojni stavki (if-then) in uporabe spremenljivk. Z zabavnimi izzivi, kjer dijaki vodijo junake skozi labirinte, dijaki in dijakinje razvijajo logično razmišljanje in veščine reševanja problemov. S tem razvijamo algoritmično razmišljanje.
Programerski koncepti, ki so jih dijaki spoznali:
- Uvod
- Osnove programiranja in navigacija po labirintih
- Zanke
- Dijaki in dijakinje spoznajo, kako lahko zanke uporabijo, da njihova koda postane bolj učinkovita. Spoznajo tudi, da je lahko zanka postane nujno orodje za rešitev naloge.
- Zanke v zankah
- Dijaki spoznajo, kako lahko ponavljanje izkoristijo, za prehod čez mrežo, ter ponavljanje vzorcev.
- Pogojni stavki
- Tukaj se osredotočimo na odzivanje na dogodke, torej če-potem. Dijaki skozi interaktivne primere spoznajo uporabo senzorjev in kako program reagira na različne situacije v okolju.
- Pogojni stavki in zanke
- V tem poglavju se logični pogoji in ponavljanja združijo. Izzivi postanejo bolj zapleteni in dijaki se učijo, kako lahko programirajo gibanje za neznano okolje, saj so ovire na različnih mestih pri različnih testih.
- Spremenljivke
- Spremenljivke so nepogrešljiv del računalništva, dijaki se spoznajo z uporabo spremenljivk. Spoznajo kako spremenljivke definirajo, kako berejo vrednosti in kako si z njimi olajšajo reševanje nalog.
- Podprogrami in funkcije
- Tako kot pogojni stavki in zanke, nam podprogrami nudijo način, kako naredimo kodo bolj pregledno in učinkovito. V tem poglavju pokažemo prednost funkcij in parametrov.
- Vhod/Izhod
- Tukaj se dijaki spoznajo s podatki, kako lahko uporabimo prejeto znanje prejšnjih poglavij za sestavljanje nizov in izračunavanje vrednosti.
Razvoj veščin programiranja s Python-om
Proti koncu leta smo se lahko z dijaki višjih letnikov, ki so Informatiko že obiskovali, lotili tudi bolj poglobljenega vpogled v svet programiranja. Tokrat s Python-om. Skozi tri module smo jih spoznali z delom z nizi, pokazali smo jim matematične funkcije in se dotaknili upravljanja seznamov. Poleg spoznavanja osnov je tukaj fokus tudi na oblikovanju funkcij, prikazu, zakaj so koristne in kako jih kasneje v kodi uporabimo. S tem so dijaki spoznali tudi delo s podatki. Kaj pomeni, če so podatki dobro pripravljeni in kaj če so v podatkih prisotne napake.
Ključne vsebine, ki smo jih spoznali pri modulu, Fun With Python:
- Osnove programiranja: Konstante, spremenljivke, pravilno poimenovanje (mnemonična imena), tipi podatkov (nizi (string), int, float, boolean-i).
- Logika in krmiljenje: Matematične operacije (PEMDAS), if/else stavki, gnezdenje pogojev, odpravljanje sintaksnih napak.
- Funkcije in modularnost: Definiranje lastnih funkcij, parametri, vračanje vrednosti in uporaba vgrajenih Python knjižnic
Zakaj je Python dobra izbira za učence in dijake?
Imamo dve dobri izbiri: JavaScript in Python. Obe zelo primerni za prve korake v programiranje, saj sta oba jezika zelo prožna in zelo trpežna za prve napake, ki jih bodo učenci storili. JS nudi malo več vizualne podobe, Python pa je boljši za razlago osnovnih pojmov. Prednost pa je, da vse kar potrebujemo so zanimive naloge in nekaj vrstic kode.
Pomembno je, da ob prvih korakih porabimo čim manj časa za vzpostavitev okolja, zato so orodja, ki delujejo v brskalniku zelo dobrodošla in tako smo se lotili tudi mi, z interaktivnimi nalogami, ki jih dijaki poženejo kar v brskalniku, saj nam platforma Cobie AI to omogoča.
Omrežni laboratorij – Osnove računalniških omrežij in interneta
Projekt Katarina ne zajema le pisanja kode, ampak tudi razumevanje omrežij in interneta. Učenci raziskujejo komunikacijo med napravami, delovanje požarnih zidov in varnostne protokole (npr. HTTP vs. HTTPS). S praktičnimi vajami se naučijo diagnostike omrežij in pomena varne povezljivosti, kar jim daje širšo sliko o delovanju sodobne tehnologije.
Omrežni laboratorij predstavlja ključno nadgradnjo Cobie AI za projekt Katarina, kjer abstraktne pojme računalniške infrastrukture spreminjamo v oprijemljivo izkušnjo. Namesto suhoparne teorije dijaki preko platforme vstopajo v vlogo administratorjev, kjer skozi interaktivne izzive raziskujejo komunikacijo med napravami, delovanje požarnih zidov in varnostne protokole.
Cilj ni le učenje sintakse in terminov, temveč razumevanje celotne slike. Kako naprave komunicirajo prek IP naslovov, kakšni podatki se prenašajo in kako lahko na pretok podatkov vplivamo z različnimi nastavitvami.
Praktični del laboratorija temelji na reševanju realnih omrežnih težav, kjer dijaki z uporabo ukazov za diagnostiko, kot so ping in analiza dnevnikov, pridobivajo veščine odpravljanja napak.
Ključne vsebine:
- Osnovni gradniki interneta: Od zgodovine ARPANET-a, do razumevanja, zakaj se sploh povezujemo, kaj so IP naslovi in kako naprave med seboj komunicirajo.
- Praktični ukazi in diagnostika: Dijaki se naučijo uporabljati ključna orodja za preverjanje omrežja, kot so ping (za preverjanje povezljivosti), route_info (prisotnost naprav v okolici),…
- Vizualizacija podatkov: Razumevanje binarnih in heksadecimalnih zapisov poteka preko neposrednega nadzora naprav. Dijaki s pošiljanjem paketov krmilijo LED zaslone, kar jim omogoča neposreden vpogled v to, kako se biti in heksadecimalna števila pretvorijo v ukaz.
- Kibernetska varnost: Skozi delavnice odpiramo pogovore o pasteh interneta, e-pošte in družbenih omrežij ter o tveganjih, ki jih prinašajo aplikacije in umetna inteligenca.
Kakšne so prednosti platforme Cobie AI za projekt Katarina?
Na kratko bi rekli interaktivne naloge. Naloge, ki učence pritegnejo, jih motivirajo pri reševanju in nudijo hitro povratno informacijo. Platforma pa nudi še eno veliko prednost, ponovljivost. Ko so naloge pripravljene jih učitelji lahko uporabijo večkrat, v več razredih, več let. S tem se zmanjša priprava na pouk, pri tem pa je izvedba lažja. Vse naše naloge na projektu so opremljene z opombami za učitelje, ki tako vidijo, kakšna dodatna znanja lahko učencem ponudijo, s tem se povežjo z vsebino, učence pa motivirajo.