Programmeerimise õpetamine gümnaasiumiastmes 2022/23 sügis

Õppematerjalide loomise keskkonnad

Õppematerjal

Teie enda programmeerimise õpetamine võib olla kursuslaste omast vägagi erinev sihtgrupi, aja, võimaluste jm piires. Seega võib juhtuda, et olemasolevate õppematerjalide hulgast ei leidugi just teile sobivaid õppematerjale. Põhjus võib olla ka selles, et avalike õppematerjalide koostajad sageli meelega koostavad üleküllastunud õppematerjale, et programmeerimise õpetaja (sh ka õpilane) saaks rohkem taustainfot õpetamiseks (sh ka õppimiseks) ning oleks seejuures võimalus ise endale õppematerjalist oluline valik teha. Järgnevalt vaatame erinevaid võimalusi ja soovitusi enda õppematerjali koostamiseks.

Õppematerjalide loomine

Nii nagu teiste ainete puhul, on ka programmeerimise õppimisel olulisel kohal ülesanded, kus õpilased peavad demonstreerima enda omandatud teadmisi ja oskusi. Üldiselt tuleks ülesannete koostamisel esimese asjana mõelda teema peale, mida õpitakse, ning teadmiste ja oskuste peale, mida õpilane peaks valdama pärast teema läbimist. Selliseid kirjeldatud oskusi, mida õpilane peab omandama tunni läbimisel, nimetatakse üldhariduskoolides õpitulemusteks. Selleks, et õpilane oskaks ülesandeid lahendada, oleks vaja kuskilt need teadmised ja oskused saada. Üheks võimaluseks on koostada teema kohta õppematerjal kas siis paberil või digitaalsel kujul näiteks digiõpikuna. Järgnevalt vaatame ADDIE õppidisaini mudelit kursuse planeerimisel ja ülesehitamisel ning Merilli mudelit õppematerjalide peatükkide ülesehitamisel.

Kursuse kavandamise mudel: ADDIE mudel

Ühe kursuse ülesehitamisel on võimalik lähtuda ADDIE mudelist. ADDIE mudel on üks võimalikke õpidisaini mudeleid, mida sobib kasutada eelkõige e-kursuse planeerimisel ja ülesehitamisel, kuid on sobilik ka tavakursuste planeerimisel. ADDIE mudel koosneb viiest etapist:

1. analüüsi etapp (ingl analyse) - toimub vajaduste, sihtrühma (õppijate) ja konteksti analüüs;
2. kavandamise etapp (ingl design) – sõnastatakse õpieesmärgid, valitakse kasutatava meedia tüübid, koostatakse kursuse ja selle sisu struktuur ning õppeprotsessi kava;
3. väljatöötamise etapp (ingl development) – tulemiks on valmis e-kursus, sh täielik valmiskomplekt õppematerjale koos õpijuhisega;
4. läbiviimise etapp (ingl implementation) – tegemist on ADDIE mudeli kõige otsustavama ja võiks öelda ka raskeima osaga. Selles etapis rakendatakse kõike senitehtut reaalses elus reaalsete õppijatega;
5. hindamise etapp (ingl evaluation) – kursuse kvaliteedi tagamise seisukohast oluline etapp. Nimelt ei ole hindamine mitte ühekordne tegevus, vaid kogu ADDIE mudeli ulatuses toimuv protsess. Eraldi etapina on ta välja toodud kõige viimasena, et anda hinnang kogu loodud kursusele.

Täpsemalt võib ADDIE mudelist e-kursuse loomise kontekstis lugeda juhendmaterjalist “Juhend kvaliteetse e-kursuse loomiseks”: https://issuu.com/e-ope.ee/docs/e-kursuse_juhend/

Õppematerjali kavandamise mudel: Merrilli mudel

Õppematerjalid sisu kavandades võib tekkida küsimusi, et millistest osadest üks õppematerjal koosneda võiks. Üheks õppematerjali metoodiliseks aluseks võib võtta D. H. Merrilli ülesandekeskse õppedisaini mudeli (Merrill, 2005). Lisaks Merrilli mudelile on olemas näiteks Reigeluthi mudel ja ka Kelleri mudel. Merrilli mudel koosneb kahest osast (Merrill, 2006):

1. õpetamise põhiprintsiibid ja
2. iteratiivne õppedisaini protsessimudel.

Merrilli õpetamise põhiprintsiibid

Merrilli poolt kümnete eri teoreetiliste raamistike ja empiiriliste uuringute meta-analüüsi põhjal tuletatud õpetamise põhiprintsiibid on järgmised:

• näitlikustamisprintsiip: õppimine on tulemuslikum kui õppija saab vaadelda demonstratsiooni õpitava mõiste, protseduuri või reegli rakendamise näite kohta konkreetse elulise juhtumi kontekstis;
• rakendusprintsiip: õppimine on tulemuslikum kui õppija rakendab õpitud teadmisi ja oskusi konkreetse probleemi lahendamiseks;
• aktiveerimisprintsiip: õppimine on tulemuslikum kui õppija aktiveerib selle käigus varem saadud teadmised ja kogemused;
• lõimimisprintsiip: õppimine on tulemuslikum kui õppijad kannavad uued teadmised ja oskused üle oma igapäevase elu konteksti;
• ülesandekeskne printsiip: õppimine on tulemuslikum kui õppeprotsess on rajatud üha kasvava keerukusastmega ülesannetele, millega kaasneb taanduv toestamine.

Merrilli iteratiivne õppedisaini protsessimudel

Õppematerjalis rakendatav Merrilli õppedisaini protsessimudel on iteratiivne (mittelineaarne, tsükliline) ja koosneb järgmistest etappidest:

1. Elulise probleemi/juhtumi määratlemine ja kirjeldamine.
2. Kasvava keerukusega ülesannete jada koostamine.
3. Õppesisu osiste kaardistus: õpitavad faktid, mõisted, protseduurid ja reeglid.
4. Õpetamise strateegiate määratlemine: esitluslik vs. avastuslik, induktiivne vs. deduktiivne.
5. Õppematerjali kujundus.
6. Õppevara tootmine ja õpikeskkonna kohandamine.
7. Õppevara kvaliteedi hindamine.

Merrilli õppesisu osiste ja seonduvate õppestrateegiate valikuid kirjeldab kokkuvõtlikult tabelis 1, kus ridades on toodud õppesisu osised ja veergudes õppestrateegiad. Selgitused esitatakse üldjuhul teksti, harvem video kujul. Näited esitatakse üldjuhul video, pildi, koodinäite või joonise kujul. Kontrollküsimused esitatakse näiteks interaktiivsete enesekontrolli-harjutuste kujul (H5P mallide abil) ja rakendamisülesanded on koostatud tavaliselt sooritamiseks füüsilises õpikeskkonnas, programmeerimiskeskkonnas või õppijate vahelises koostöös sobivas võrgukeskkonnas.

Tabel 1. Õppesisu osiste ja õppestrateegiate tüübid Merrilli järgi.

Merrilli mudeli rakendamise näide

Vaatame Merrilli mudeli rakendamist programmeerimise digiõpiku "Muutujad" osa näitel: https://web.htk.tlu.ee/digitaru/programmeerimine/chapter/muutujad/

Selgitus (ingl tell)

Muutuja teema selgitus on kolmeosaline, mis koosneb sissejuhatusest (vt joonis 1), muutujale nime andmisest ja muutujale väärtuse andmisest. Sissejuhatuses on ka illustreeriv pilt muutuajast.

Joonis 1. Muutuja teema sissejuhatus

Näide (ingl show)

Muutuja teema teiseks osaks on näited. Selleks on lahti seletatud näide poisi ja vanaema vanuste kohta (vt joonis 2). Näiteid võib olla ka rohkem. Ka muutuja peatükis on mitu erinevat näidet. Lisaks näiteprogrammile on lisatud selle programmi näide ka programmis Thonny koos väljundiga ning näitevideo.

Joonis 2. Muutuja teema näiteprogramm

Enesekontroll (ingl ask)

Selleks, et õpilane saaks kohe pärast selgituse ja näite osa enda teadmisi kontrollida, on muutuja peatükki lisatud H5P enesekontrolliküsimused (vt joonis 3).

Joonis 3. Muutuja teema H5P enesekontrolliküsimus

Rakendamine (ingl do)

Muutuja teema küll ülesandeid ei sisalda, kuid õppetöös võiks õpilastele anda teema omandamiseks ka ülesandeid. Selle õppematerjali juurde pole ülesandeid lisatud, sest üks soove on, et õpetaja ise valiks enda olukorrale sobivad ülesanded. Küll aga sobiks selle teema juurde hästi ülesanne joonisel 4.

Joonis 4. Muutuja ülesande näide

Tehnilised soovitused õppematerjalide keskkondadele

Õppematerjalide koostamisel on lisaks metoodilis-didaktilistele küsimustele, olulisel kohal ka tehnilised küsimused. Siinkohal toome välja mõned tehinilised võimalused, millega võiks veebipõhise õppematerjali koostamisel arvestada:

• PDF ja printimine – kas õppematerjal võimaldab printimist ja pdf-formaati konverteerimist?
• Erinevad mallid – kas õppematerjal võimaldab erinevate lisavidinate nagu näiteks H5P lisamist?
• Märkmete tegemine õpikusse – kas õppematerjal võimaldab märkmete tegemist?
• Teksti vormindamine (koodi) – kas õppematerjal võimaldab teksti erineval moel vormindada? Kas võimaldab ka programmikoodi vormingut?
• Koodi hindamine – kas õppematerjalis on võimalik tagasisidet anda õpilase? Kas on võimalik ka koodi kuidagi hinnata?
• Sõltumatus platvormidest – Kas õppematerjali on võimalik kasutada erineva riistvara ja operatsioonisüsteemidega platvormidelt?
• Dünaamiline veebidisain – kas õppematerjali on hea kasutada eri ekraanisuuruste puhul?
• Brauserite toetus – Kas õppematerjal toetab kõiki uuemaid brausereid?
• Rastergraafika kvaliteet – Kas pildimaterjal (fotod ja illustratsioonid) on vähemalt 12mp lahutusega?
• Vektorgraafika kvaliteet – kas illustratsioonides on eelistatud vektorgraafika (SVG või samaväärne)?
• Videokvaliteet – Kas videomaterjal on esitatud tänapäevase kvaliteediga näiteks kõrgdünaamilises ulatuses (HDR)?
• Erivajadustega arvestamine – kas õppematerjal on loetav tugitehnoloogiate (ekraanilugeja, kõnesüntesaatori, kõnetuvastustarkvara) abil? Kas videod ja kuulamisülesanded on varustatud subtiitritega?

Õppematerjalide loomise keskkonnad

Laias laastus võib õppematerjalide loomise keskkonnad jagada kaheks: avatud ja kinnised.

Avatud keskkonnad

Üldiselt avatud keskkonnad on sellised keskkonnad, mis hoiavad oma õppematerjale avalikult kõigile kasutamiseks (vastava litsentsiga). Põhimõtteliselt on tegemist veebilehtedega. Miks neid eelistada? Avatud õppematerjal näitab avatust maailmale, tõstab õppematerjalide kvaliteeti ja on ka reklaamiks loojatele. Avatud õppematerjalide näideteks on wiki keskkonnad (näiteks courses.cs.ut.ee), Wordpress, Blogger, Google pages jne.

Kinnised keskkonnad

Kinnised keskkonad ei võimalda mugavat ligipääsu külalistele, kuid võimaldavad sellevõrra paremini hallata privaatset infot nagu kasutajate haldamist, ülesannete esitamist, tagasiside, hindeid jne. Sellised keskkonnad on näiteks Moodle, Google Drive jne

Keskkondade kombineerimine

Üks hea moodus on selliseid keskkondi ka kokku integreerida. Näiteks Tartu Ülikooli programmeerimise e-kursustel on õppematerjalid Courses keskkonnas, kuid ülesannete esitamine, arutelud ja hinded on Moodle’is.