Sífellt fleiri sækja í nám á háskólastigi og á Íslandi hefur fjöldi nemenda í háskólum farið úr 2.249 nemendum árið 1977 í 19.183 nemendur árið 2010.  Fjöldi umsókna í nám í tölvunarfræði hefur fylgt þessari þróun að nokkur leyti þó að sveiflur hafi verið á milli ára og líklegast var mestur áhugi nemenda á faginu í kringum aldamótin. Aðsóknin í dag bendir þó til að áhuginn hafi aukist og sé að nálgast það sem mest var fyrir um áratug.

Nám og kennsla í forritun er ein af undirstöðunum í námi í tölvunarfræði og venjulega er forritun með fyrstu námskeiðum sem nýnemar taka. Það skiptir því miklu máli að kennarar ná athygli nýnema og styrki áhuga þeirra til að læra forritun með fjölbreyttum aðferðum. Í gegnum árin hafa kennarar rætt hvernig best sé að kenna nýnemum forritun, t.d. hvað eigi að kenna og hvernig, á hvaða forritunarmáli sé best að byrja, hvernig best sé að styðja við nemendur og hafa hvetjandi áhrif námsvenjur þeirra.

Brottfall

Brottfall nemenda á fyrsta ári í tölvunarfræði er vandamál í flestum háskólum í Evrópu. Sem dæmi má nefna að í Bretlandi var brottfall hæst í tölvunarfræði árið 2007 miðað aðrar greinar. Á Írlandi var brottfallið 25% og í Finnlandi 30-59% á þessum tíma. Ástæður brottfalls eru ólíkar hjá nemendum, t.d. gera nemendur sér oft ekki grein fyrir þeirri vinnu sem þeir þurfa að leggja í námið, sumum finnst þeir ekki passa inn í nemendahópinn og öðrum tekst ekki að afla sér þeirrar þekkingar sem þarf til að leysa verkefni sem lögð eru fyrir. Í nýlegri rannsókn í University of Technology (HUT) voru tvær helstu ástæðurnar fyrir brottfalli taldar vera skortur á tíma og skortur á áhuga en margir þátttakendur gáfu upp fleiri en eina ástæðu fyrir að hafa hætt námi. Svo virðist sem nemendum gangi illa að átta sig á hvernig þeir eiga að byrja að leysa verkefni og þó þeir átti sig á hvernig eigi að leysa vandann þá tekst þeim ekki að koma lausninni yfir í forritskóða. Nám og kennsla í forritun

Í forritunarnámi er afar mikilvægt að læra hvernig forrit virka. Upptökur af fyrirlestrum og leiðbeiningum kennara hafa reynst vel við að útskýra virkni forrita enda geta þessar upptökur oft verði mun ítarlegri en hefðbundnir fyrirlestrar í kennslustofu. Hægt er að sýna virknina skref fyrir skref  og nemandinn getur spilað upptökuna aftur og aftur um leið og hann reynir að leysa verkefnin.

Myndræn framsetning hefur einnig gagnast vel og má hér nefna Alice,  3D forritunarumhverfi, sem hefur reynst vel til að aðstoða nemendur í brottfallshættu. Vélmennið Karel hefur verið vinsælt þegar verið er að kynna hlutbundna forritun þar sem það býður upp á einfalda grafíska framsetningu sem getur hjálpað nemanum að skilja niðurstöður úr keyrslu forrits. Jeliot er forritunarumhverfi sem nýtir myndræna framsetningu Java-kóða og lýsir því vel sem gerist þegar forrit er túlkað.

Gagnvirk dæmi sem sýna grunnaðgerðir hafa verið nýtt við forritunarkennslu og hafa nemendur tekið því vel. Sem dæmi má nefna að útskýra while-lykkju með því að sýna nagla rekinn í spýtu. Hægt er að finna gagnvirk dæmi á vefsíðu Codewitz verkefnisins (codewitz.net).

Miklu máli skiptir að gera sér grein fyrir hvað það er sem nemendum finnst erfitt í forritunarnáminu. Árið 2005 svöruðu nemendur í HR spurningum um hvernig þeim gengi að læra forritun og þar kom fram að nemendur nýttu upptökur kennara og kennslubókina, álitu gagnvirk próf nýtast sér vel og töldu Codewitz efnið vera gagnlegt. Árið 2010 voru nýnemar í forritun spurðir um námsgengi þeirra á mun ítarlegri hátt og þar kom fram að 64% töldu að þeim gengi vel og 77% töldu námsefnið áhugavert. Þegar spurt var um notagildi var vinna við skilaverkefni talin vera gagnlegust sem og upptökur af fyrirlestrum kennara en fast á eftir fylgdu venjulegir fyrirlestrar kennara.  Það sem nemendur töldu vera erfitt var að skipta virkni niður í föll, klasa o.þ.h. og finna villur í eigin forritum. Að skilja uppbyggingu stakra virknihluta forrits, læra málreglur forritunarmáls og skilja hvað ætti að gera í verkefninu var einnig talið erfitt. Nemendur virðast skilja kennslubækur og fyrirlestra kennara en eiga erfiðara með að skrifa eigin forrit og þurfi meiri leiðsögn hvað það varðar.

Að lokum

Miklu máli skiptir að kennarar skoði hvernig þeir geti aðstoða nemendur, hvatt og vakið áhuga þeirra með fjölbreyttum kennsluaðferðum þannig að þeir sjái tengslin milli fyrirhafnar og árangurs. Verkefnin þurfa að vera áhugaverð og reyna á nemendur án þess þó að vera of þung eða of létt. Nemandinn þarf auðvitað að leggja sitt að mörkum, átta sig á markmiðunum með verkefnunum og til hvers er ætlast af honum. Námsumhverfið þarf að styðja nemendur þannig að þeir geti sótt sér fjölbreyttan stuðning en um leið þurfa kennarar að vera opnir fyrir nýjungum og óhræddir við að prófa nýjar leiðir og nýja framsetningu á efninu með hjálp fjölbreyttra aðferða og tækja eins og Alice, Karel og Jeliot.

Höfundur: Ásrún Matthíasdóttir, lektor HR  

Byggt á greinunum

Ásrún Matthíasdóttir og Hrafn J. Geirsson (2011). The Novice Problem in Computer Science. Ráðstefnurit International Conference on Computer Systems and Technologies - CompSysTech’11

Ásrún Matthíasdóttir (2006). How to teach programming languages to novice students? Lecturing or not? Ráðstefnurit International Conference on Computer Systems and Technologies - CompSysTech’06.