Odborný článek
Digitalizace ve vzdělávání
Základní informace o miniaturním digitálním zařízení vyvinutém v Británii pro výuku digitální gramotnosti a informatického myšlení, které je možno s výhodou použít i v našich školách.
Poptávka po programování se s rostoucím časem stále zvyšuje. To je nutné reflektovat také ve školách a začleňovat prvky programování již pro žáky nižšího věku. [1] Pokud je cílem učit děti programování a chceme je vést k logickému myšlení, existuje několik způsobů, jak tak učinit.
Lze postupovat klasickou cestou a snažit se žáky učit pracovat přímo se zdrojovým kódem programu v textové podobě. To ale vyžaduje poměrně značné úsilí, neboť práce s kódem je založena na znalosti konstruktů, a především jejich zápisu. Každý si navíc musí najít systém, jak se v textu orientovat. K tomu pomáhají dobré návyky formátování textu, především správného odsazování, jež ale žáci z počátku nemají vybudované a začnou se ztrácet.
Druhým a pro začátečníky jednoznačně lepším způsobem je práce v grafickém blokovém prostředí, kde si uživatel vybírá z palety nástrojů příslušné bloky, které dále skládá, a které do sebe zapadají jako puzzle. Žákovi tak stačí znatelně menší znalosti a první jednodušší algoritmy může začít skládat téměř okamžitě, takřka bez jakýchkoliv předchozích teoretických znalostí o programovacích jazycích, či programování obecně.
Kromě způsobu programování je také vhodné zvolit lákavou platformu pro tvorbu programů. Ty lze spouštět přímo na počítači či mobilním zařízení, nebo lze, podle finančních schopností školy, skončit u nejrůznějších druhů robotů a mikropočítačů. Cena ale není rozhodujícím faktorem, neboť v tomto světě neplatí přímá úměra, a levnější Arduino není nezbytně horší variantou důmyslné robotické stavebnice. Mnohem více záleží na věku žáků, jejich dosavadních zkušenostech a na tom, co by mělo být výstupem jejich aktivit.
Z pohledu uživatelské náročnosti se jako vhodné zařízení jeví micro:bit, na který je možné nahrávat hotové programy – podobně jako na libovolný USB flash disk. Tzn. že se zařízení tváří jako standardní paměť flash, připojená skrze USB, a vytvořené programy stačí uložit přímo z webového prohlížeče na jeho úložiště.
Vývoj programů pro micro:bit je možný i v mnoha alternativních prostředích (například Scratch), z pohledu náročnosti obsluhy se ovšem jako nejvhodnější jeví oficiální webové prostředí MakeCode.
Díky tomu, že je vývojové prostředí dostupné přes prostý webový prohlížeč, a zařízení se chová zcela standardně napříč operačními systémy, není nutné řešit, na jakém zařízení budou žáci programy vytvářet a ke kterému budou micro:bit připojovat. Prostředí MakeCode funguje dokonce i s dotykovými obrazovkami, takže je možné s ním pracovat například na interaktivní tabuli, nebo na tabletu. To je užitečné především pro zapojení celé třídy do společného projektu tak, aby se na něm každý mohl podílet, a žáci nad takovým projektem mohli lépe diskutovat.
Zařízení samo bylo představeno v roce 2015, má otevřenou specifikaci a je postaveno na procesoru ARM. Obsahuje dvě tlačítka pro uživatelskou interakci, matici led diod v počtu 5 x 5 a je možné s ním komunikovat skrze Bluetooth. Součástí je také akcelerometr, magnetometr a teploměr. Je k němu možné připojit i rozšiřující periferie, mezi kterými lze zmínit například reproduktor či motor a další led diody. Obdobně lze použít též vstupní zařízení, například externí teploměr.
Za projektem stojí konsorcium firem, mezi nimiž se nacházejí také známá jména jako Microsoft, Samsung či Cisco. Ty zastřešuje nadace pro vzdělávání Micro:bit v čele s organizací BBC. Micro:bit je specificky určený pro potřeby vzdělávání, přičemž celý projekt původně vznikl v Anglii, jako mechanismus pro rozvoj programovacích schopností žáků. Zařízení bylo nejprve v počtu jednoho milionu kusů zdarma distribuováno do anglických škol, teprve později došlo k jeho komercializaci a zpřístupnění veřejnosti. [2]
Programy, které uživatel do zařízení s užitím MakeCode nahraje, zůstávají v zařízení uloženy, dokud nejsou přepsány jinými. To je užitečné zejména v situaci, kdy je cílem vyzkoušet nahraný program v jiném prostředí či volně mimo počítač. Zařízení je napájeno skrze USB konektor, takže je možné ho připojit jak přímo k počítači, tak například k powerbance či mobilnímu zařízení s podporou OTG (On-The-Go) pomocí redukce. Kromě micro USB konektoru je k dispozici také dedikovaný napájecí konektor, kde je možné připojit například výstup ze dvou tužkových baterií. Příslušný adaptér je součástí některých sad s micro:bitem, případně je možné ho dokoupit samostatně.
Prostředí MakeCode vypadá takto:
Design prostředí, zvláště pak jednotlivých prvků, prošel před nedávnem proměnou, logika aplikace však zůstala stejná. Pro uživatele původní verze by měl být přechod nenáročný.
Výhodou prostředí MakeCode je jeho plná kompatibilita s micro:bitem. To znamená, že dokáže nativně obsloužit všechny jeho standardní periferie. Rovněž je v něm možné plynule přepínat mezi blokovým editorem a editorem kódu. Tato vlastnost je užitečná v případě, že znalost kódu je cílem výuky a žáci se na základě zkušeností s blokovým editorem učí programovat. Zároveň ji ocení také učitelé, pro které je práce s textem příjemnější, například při hledání chyb či kontrole užitých metod v rámci hodnocení prací.
V prostředí je možné pracovat s bloky „po startu“ a s nekonečným cyklem „opakuj dokola“. K dispozici je rozhraní umožňující reagovat na nejrůznější události – stisk tlačítka či změnu vstupních hodnot některých senzorů (natočení, otřes). Přítomny jsou také funkce, které lze využít pro činnosti spouštěné z více míst. Ty jsou pak volány z jiných bloků či funkcí, stejně jako je tomu u klasického programování.
Kromě toho prostředí umožňuje práci s proměnnými, cykly, podmínkami, textem, poli, matematickými funkcemi a rovněž s prvky specifickými pro dané zařízení, tj. obsluhou Bluetooth, displeje a rozšiřitelných vstupů a výstupů.
U složitějších programů však může, i přes relativní komplexnost programového prostředí, nastat problém s předáváním hodnot funkcím a získáváním jejich návratových hodnot, pro něž nejsou k dispozici grafické prvky. Jediným řešením blokového editoru je užít globálních proměnných. Problém může být též s obsluhou tlačítek a dalších událostí, které jsou během vykonávání některé z obsluh pozastaveny, a dále se spouštějí v náhodném pořadí.
Ačkoliv má prostředí své limity, běžní žáci základních a středních škol se s nimi nemusejí potýkat, neboť se u nich nepředpokládají znalosti na takové úrovni, aby je zásadním způsobem omezovaly. A pokud by snad žáci došli do stavu, kdy již užití blokového editoru není vhodné, vždy je možné se poohlédnout po alternativním vývojovém prostředí, nebo rovnou přejít z micro:bitu dále na náročnější zařízení.
Prostředí MakeCode spolu s micro:bitem jsem měl tu čest ověřit na dětech různého věku, v rámci akce projektu PRIM na Katedře informačních technologií a technické výchovy PedF UK. Z vlastních aktivních příprav i pozorování dětí při práci s editorem a zařízením jsem zjistil, že micro:bit jednoznačně není vhodný pro menší děti. Zařízení lze doporučit spíše žákům vyšších tříd základních škol a středoškolákům.
Děti nižšího stupně obyčejně zůstaly u jednoduché aplikace, která dokázala zobrazit symbol či obličej, který si manuálně „vyťukaly“ v bloku pro rozsvícení led diod. Většinou rovněž dokázaly vytvořit reakci led diod při kliknutí na tlačítko, či zatřesením se zařízením. Na druhou stranu starší žáci již v prostředí dokázali vytvářet i náročnější aplikace, které využívaly logiku i matematiku.
Lákadlem byla bezesporu také interaktivní tabule, kde je možné prostředí MakeCode zobrazit a jednotlivé bloky kódu přetahovat prstem. Podobně záživně funguje také mobilní dotekové zařízení. Prostředí se prstem ovládá mnohem přirozeněji než myší, a při spolupráci více osob podporuje také rozvoj komunikačních a sociálních dovedností.
NOONAN, Linda. The Growing Importance of Computer Science [online]. 2016. [cit. 2018-11-28]. Dostupné z: https://www.mbae.org/the-growing-importance-of-computer-science/.
CELLAN-JONES, Rory. Micro Bit computer becomes a commercial product [online]. 2018. [cit. 2018-11-28]. Dostupné z: https://www.bbc.com/news/technology-36416862.
Tento materiál je publikován pod licencí Creative Commons – Uveďte původ – Neužívejte komerčně – Nezpracovávejte 3.0 ČR.