Jak se učí LOGO

V lednu 2013 jsem absolvoval pedagogickou praxi na jedné z pražských ZŠ. V průběhu této praxe jsem měl též možnost po dobu jednoho měsíce vyučovat informatiku v šesté třídě, která v té době probírala základy algoritmizace a programování ve výukovém prostředí Imagine LOGO. Měsíční výuka zahrnovala, vzhledem k nízké hodinové dotaci, pouze čtyři vyučovací hodiny. I přesto, že tato práce bude tedy popisovat vybrané momenty z pouhých 180 minut výuky, doufám, že bude alespoň pro některé čtenáře přínosem.

Výuka informatiky probíhala vždy ve specializované učebně a každý žák pracoval u samostatného počítače. V době, kdy jsem začínal, již byli žáci seznámeni s prostředím Imagine LOGO a ovládali základní příkazy pro pohyb s želvičkou. Oproti tomu mé osobní zkušenosti s tímto prostředím byly v té době nulové.

Výuka probíhala s využitím volně dostupných lekcí ZŠ Milady Horákové z Hradce Králové [1]. Jedná se o celkem deset lekcí vytvořených tamním vyučujícím Petrem Pavlem v rámci programu „EU peníze do škol“. V každé je shrnuto několik nových příkazů či postupů, pár cvičných úkolů a většinou také obtížnější bonusový úkol. Lekce jsou připraveny velmi kvalitně a mohu je jedině doporučit.

Tato měsíční zkušenost pro mne byla vcelku významná. Zjistil jsem, co dělá žákům největší potíže a na co je proto třeba se ve výuce zaměřit. Nemohu svoji zkušenost nijak zobecnit a tvrdit, že se týká libovolné třídy. Věřím však, že může být inspirací pro ostatní.

Příkaz repeat

První ze zádrhelů, se kterým jsem se setkal, je využití příkazu „repeat“. Žáci jej znali a chápali, k čemu jej použít, avšak nepoužívali jej. Jeden ze žáků mi na můj dotaz, proč nepoužil příkazu repeat odpověděl, že by to bylo zbytečně složité. A vlastně měl pravdu. V zadaném úkolu měl totiž příkaz repeat využít pro konstrukci čtverce a skutečně je snazší, než použít příkazu repeat, napsat sekvenci příkazů „fd 50 rt 90 fd 50 rt 90 fd 50 rt 90 fd 50“. Tento postup je známý, snadný a především vyzkoušený. Proč tedy přemýšlet o jeho nahrazení jinou sekvencí příkazů s využitím opakování: „repeat 4 [fd 50 rt 90]“? Zvláště vezmeme-li v úvahu, že poloha želvičky na konci opakovaného příkazu je odlišná (želva je otočena o 90°), syntaxe příkazu je obtížnější a obsahuje znaky, které se na klávesnici obtížněji píší. Obtížnější zápis je ještě patrnější, vezmeme-li v úvahu obvyklý nešvar IT pracovníků přepnout před psaním speciálního znaku na anglickou klávesnici namísto využití klávesové zkratky „ALT GR + F“ respektive „ALT GR + G“ z české klávesnice.

Jelikož tento problém se týkal většiny žáků ve třídě, jako vyučující jsem pochopitelně přemýšlel, jak žákům výhody a způsob použití příkazu vysvětlit jinak. Jako první mne napadlo použít příkazu repeat na místě, kde je nutné mnohonásobné opakování. Hodí se to například při konstrukci kružnice, která by bez použití příkazu repeat měla vskutku dlouhý zápis: „repeat 360 [ fd 1 rt 1 ]“, nicméně toto použití je stále poněkud nepraktické, zejména proto, že Imagine LOGO již disponuje příkazem pro vykreslení kružnice. Navíc můj postup je z geometrického hlediska špatně, neboť prezentuje kružnici jako soubor 360 krátkých úseček.

S využitím opakování a kružnice již lze vytvořit složitější obrazce, žákům stačilo ukázat jednoduchou květinku vtvořenou pomocí „repeat 36 [ circle 150 fd 25 rt 10 ]“ a již začali sami zjišťovat, jak květinu vylepšit či jak ji udělat jinak. Někteří dokonce zapojili i svoji dříve vytvořenou proceduru pro vytvoření čtverce. K úloze s květinou jsme se později ještě vrátili, když jsme probírali vlastnosti pera, tedy tloušťku čáry a barvy.

Procedury

Snadné odkázání obsáhlejšího kusu kódu, které lze jednoduše provést zadáním jediného klíčového slova, případně doplněného o volitelný parametr, práci velmi usnadní. V želvím světě je procedura novým slovem, novou dovedností pro želvičku. Přiznejme si na rovinu, že ve chvíli, kdy s želvičkou umíme pohnout vpřed, vzad a otočit ji, skoro není nic dalšího, co bychom ji chtěli naučit. Učitel se musí snažit vymyslet, co dalšího by želvička mohla umět, ale žáky to moc nebaví - alespoň v mém případě to tak bylo. Teprve, když se naučíme pracovat s tloušťkou pera, barvou a dalšími věcmi, situace se zlepší. Je více příkazů, výsledné obrazce mohou být složitější a výhody použití procedur zřejmější.

Byl jsem v situaci, kdy jsem žákům potřeboval vysvětlit, jak používat procedury ve chvíli, kdy znali jen několik základních příkazů - pohybovat želvou a opakovat příkazy. Bylo zřejmé, že již jednou omílané nakreslení čtverce nikoho ze židle nezvedne. Se žáky jsme proto zkusili vytvořit vlastní jednoduchou krajinku pomocí procedur „strom“ a „domek“, přičemž tyto procedury byly tvořeny tak, aby želva začínala vždy v levém dolním rohu obrazu a končila v pravém dolním. Díky tomu pak bylo možno vytvořit si snadno krajinku se stromy a několika domky prostým zadáním příkazů „strom strom strom domek strom domek strom strom domek domek“. Tuto úlohu by teoreticky bylo možno v budoucnu rozšířit o siluety různých domů a více druhů stromů.

Zde si dovolím na chvilku zastavit a věnovat se zmíněné proceduře „domek“. Tato procedura měla nakreslit domek jedním tahem. Jedná se o obvyklou kratochvíli malých dětí, ale pokud jej chceme nakreslit v Imagine, stává se z ní relativně obtížná matematická úloha. Želvičce nelze říci „udělej šikmou čáru asi do prostředka té čáry, cos udělala teď“. Je třeba určit vhodný úhel a vypočítat délku úsečky. Díky tomu se při konstrukci střechy setkáme s výpočtem odvěsny pravoúhlého trojúhelníka na základě znalosti délky jedné strany a úhlu. Hned poté je třeba spočítat velikost třetího úhlu v rovnostranném trojúhelníku. Při konstrukci základny jsme zase postaveni před problém výpočtu délky odvěsny rovnostranného pravoúhlého trojúhelníku. Krom toho musíme celou dobu uvažovat také o otáčení želvy. Zda ji otočit vlevo či vpravo a o kolik stupňů. Logicky zde také vzniká nutnost uvažovat o vnějších a vnitřních úhlech. Pokud se tedy rozhodnete tuto úlohu ve třídě zadat, předem si osvěžte své znalosti z geometrie a konstrukce trojúhelníků.

Příklad špatně realizované procedury domek (chybná práce s vnitřními a vnějšími úhly)

Příkazy strom, domek a ukázka vymodelované "krajiny"

Z obrázků je zřejmé, že procedury se dají dále vylepšovat. Například přidáním parametrů a vykreslováním různě velkých objektů. Domek je na ukázce nakreslen nepřesně, protože byly použity pouze přibližné délky úseček. Do kódu totiž byly zadány vypočítané a zaokrouhlené hodnoty všech úhlů a délek, neboť jsem byl upozorněn, že zápis matematických operací budou žáci probírat až později a zatím je s tím nemám zatěžovat. Zda se k úloze později vrátili a opravili tyto nepřesnosti, mi není známo.

Čitelný kód

Třetím z problémů, na který jsem hojně narážel, byl nečitelný zápis kódu. Syntax si Imagine, stejně jako jiné jazyky, ohlídá sám. Avšak sémantickou čitelnost kódu již musí ohlídat vyučující. V průběhu praxe jsem zjistil, že většina žáků si osvojila některý z nesprávných způsobů zápisu kódu. V tom nejextrémnějším případě byl žák schopen sepsat kód do jednoho jediného řádku. Vzhledem k absenci vodorovného posuvníku v okně pro zápis procedury je pak orientace v kódu spíše otázkou náhody a zásahu prozřetelnosti. Pokud se mne některý z žáků zeptal na chybu ve svém kódu a ukázal mi jediný řádek, řekl jsem, ať dá každý příkaz na samostatný řádek, podívá se na kód znovu a nenajde-li chybu, ať mne zavolá znovu. Obvykle pak žák úkol dokončil a další konzultace nebyla potřebná. Pochopitelně jsem neopomněl několikrát zopakovat všechny výhody přehledně psaného kódu.

Je to poněkud nátlaková metoda, která vedla k tomu, že žáci ve skutečnosti psali příkazy na samostatné řádky pouze proto, že jsem to chtěl já. Nicméně postupem času zjišťovali, že se v kódu lépe orientují a lépe se jim daří vytvářet složitější obrazce. Přesto jsem si vysloužil i negativní reakci, když jsem žáka, který úkol nedokončil, ale systematicky a správně se k dokončení blížil, ohodnotil lépe než žáka, který úkol dokončil, ale z mazaniny v kódu nebylo zřejmé, zda chápe, jak se mu to podařilo.

Ukládání projektů

Smyslem práce s Imagine LOGO je postupně učit želvičku více a více slov a povelů. K tomu je pochopitelně nezbytné si vytvářený projekt ukládat. Jak jsem však zjistil, tak žáci si svoji práci neukládali. Někteří skutečně netušili, jak projekt uložit, jiní jej dokázali uložit, ale již nevěděli kam a jak jej otevřít. Přiznávám, že to byl pro mne docela šok. Předpokládal jsem totiž, že tuto základní dovednost již mají dávno osvojenu. Konec konců jejich vyučující to předpokládal také. Vysvětlili jsme si tedy, jak ukládat projekt a jak vůbec funguje adresářová struktura. Někteří připustili, že se to již učili, ale zapomněli to.

Důvod, proč o ukládání píši, je především ten, že jsem se o tomto problému dozvěděl až v průběhu své poslední hodiny. Při předchozí výuce jsem sice žákům vždy opakoval, aby si projekty uložili a ukládali průběžně, nicméně žáci to nedělali, protože nevěděli jak. Současně se i jim samým zdálo, že tato činnosti s prací v Imagine LOGO nijak nesouvisí a tak se ani neozvali. Pochopitelně je pak škoda všeho toho kódu, který vytvořili a následně zahodili. Dokonce se tím i vysvětlilo, proč nechtěli používat procedury. Přeci proč učit želvičku nový složitý povel, když jej příště stejně nebude umět.

Na závěr si nutně musím položit otázku: Co bych příště dělal jinak? Určitě bych předem lépe zjistil dovednosti žáků, pravděpodobně bych se tím vyhnul nepříjemnostem s neuloženými projekty. Také by byla vhodná lepší domácí příprava, při které bych snad dokázal odhadnout možné záludnosti plánovaného výkladu a nemusel pak narychlo vymýšlet vhodné nové příklady. Zajisté je toho mnohem více, co by se dalo udělat lépe. Znovu zdůrazňuji, že v prostředí Imagine LOGO jsem začátečníkem, a budu jedině rád, když mi poradíte.

Literatura a použité zdroje

PETR, Pavel. Imagine: dětský programovací jazyk [online]. 2013. [cit. 2013-09-13]. Dostupné z: http://www.zshorakhk.cz/tvorba/ucitele/imagine/.