Πως και γιατί να εξηγήσετε τους αλγορίθμους στα παιδιά

(της Αλεξάνδρας Μαξούρας) 

Η λέξη «αλγόριθμος» μπορεί να μην σας φαίνεται σχετική με τα παιδιά, αλλά η αλήθεια είναι ότι οι αλγόριθμοι είναι παντού γύρω μας.  Διέπουν τα πάντα, από τα Μαθηματικά, την τεχνολογία, την Φυσική, την Επιστήμη της Πληροφορικής έως και πολλές αποφάσεις που παίρνουμε καθημερινά, ακόμη και τα παιδιά.

Οι Αλγόριθμοι είναι συναρπαστικοί, αν και μερικοί είναι αρκετά πολύπλοκοι, όμως η ίδια η ιδέα είναι αρκετά απλή. 

Τι είναι αλγόριθμος;

Ένας αλγόριθμος είναι ένα λεπτομερές βήμα-προς-βήμα σύνολο οδηγιών που στόχο έχει την επίλυση ενός προβλήματος για την ολοκλήρωση μιας εργασίας.

Κάθε φορά που μιλάω σε παιδιά της Τεχνολογικής Κατεύθυνσης, το πρώτο παράδειγμα που τους φέρνω είναι «Ας φτιάξουμε έναν καφέ». Αυτό το απλό πρόβλημα, που αρχικά στα παιδιά μοιάζει αστείο, περιέχει μια σειρά από αυστηρά καθορισμένες εντολές μέχρι να φτιαχτεί ο καφές. Πάντα τα παιδιά εντυπωσιάζονται, όταν αντιλαμβάνονται πως για να φτιάξουν έναν καφέ εκτελούν (ή ακολουθούν) έναν πολύ συγκεκριμένο αλγόριθμο από εντολές.

Έτσι συμβαίνει και στα Μαθηματικά. Για να λύσεις ένα μαθηματικό πρόβλημα πρέπει να εφαρμόσεις βήμα-προς-βήμα ένα σύνολο οδηγιών. Φυσικά στην Επιστήμη των υπολογιστών, οι προγραμματιστές γράφουν αλγορίθμους που δίνουν εντολές στoν υπολογιστή για να εκτελέσει μια εργασία.

Όμως αν σκεφτείτε τον αλγόριθμο ως γενική έννοια (όχι μόνο σε ό, τι φορά την Πληροφορική), θα διαπιστώσετε ότι οι αλγόριθμοι είναι πραγματικά παντού. Μια συνταγή μαγειρικής, η μέθοδος για την πρόσθεση με κρατούμενο, ο τρόπος που σιδερώνονται τα πουκάμισα, όταν αλλάζουμε λάστιχο στο αυτοκίνητο, η μέθοδος της διαίρεσης… θα μπορούσα να γράψω εκατομμύρια τέτοια παραδείγματα.

Ακόμα και το πρωινό ξύπνημα είναι ένας αλγόριθμος! Στην πραγματικότητα το πρωινό ξύπνημα ενός παιδιού είναι ένας πολύ καλός τρόπος να καταλάβει το παιδί την έννοια του αλγορίθμου.

Τα παιδιά μπορούν να γράψουν δικούς τους Αλγορίθμους!

Ενθαρρύνετε το παιδί σας να γράψει τον δικό του αλγόριθμο για το πρωινό του ξύπνημα ή τον αλγόριθμο για μια ακόμη απλούστερη εργασία, όπως το βούρτσισμα των δοντιών του ή ποια αυστηρά καθορισμένα βήματα πρέπει να ακολουθήσει ώστε να φάει δημητριακά.

Χωρίς να το γνωρίζουν, θα εξερευνήσουν σημαντικές υπολογιστικές έννοιες, όπως:

• η έννοια της επανάληψης – π.χ. απενεργοποιώ το ξυπνητήρι μέχρι ότου να ξαναχτυπήσει, αυτό το κάνω 3 φορές  ή όσο διψάω πίνω νερό
• η έννοια της αλληλουχίας  - π.χ. βάζω τα δημητριακά σε ένα μπολ και στην συνέχεια ρίχνω το γάλα
• η έννοια της απόφασης  - π.χ. αν έχει ήλιο θα πάω στο σχολείο με τα πόδια, αλλιώς θα πάω με το αυτοκίνητο
• η έννοια της λογικής υπό όρους - π.χ.  εάν το μπολ είναι άδειο, τότε σταματάω να τρώω

Ζητήστε από το παιδί σας , όσο είναι δυνατό, να δίνει πολύ συγκεκριμένες οδηγίες. Οι υπολογιστές ή τα μαθηματικά δεν καταλαβαίνουν τις προθέσεις σας. Το μόνο που καταλαβαίνουν είναι αυστηρά καθορισμένες εντολές.  

Έτσι για παράδειγμα μπορείτε να πείτε στο παιδί σας ότι αν δεν καθοριστεί η εντολή «Ντύνομαι για το σχολείο», θα καταλήξει να πάει στο σχολείο με τις πυτζάμες.

Αλγόριθμοι και παιχνίδι!

Υπάρχουν αρκετά εκπαιδευτικά παιχνίδια, τα οποία ίσως θα έπρεπε να συντονίζονται από κάποιον ειδικό ή χρειάζονται την συμμετοχή πολλών παιδιών. Για αυτό αρχικά θα σας προτείνω ένα παιχνίδι που παίζω στο σπίτι με το παιδί μου.

Ο γονιός κάνει το ρομπότ κι ως ρομπότ το μόνο που μπορεί να κάνει είναι να εκτελεί οδηγίες όπως ακριβώς  είναι γραμμένες.

Το παιδί δίνει τις εντολές για μια συγκεκριμένη εργασία (τις εντολές μπορεί να τις γράψει ως λίστα με αρίθμηση π.χ. 1^η εντολή) Κάνε αυτό, 2^η εντολή)……., κ.ο.κ.

Μετά ο γονιός παίρνει τις εντολές και αρχίζει να τις εκτελεί με την σειρά. Συνήθως αυτό το παιχνίδι είναι πολύ αστείο διότι τα λάθη που κάνει το παιδί γράφοντας τις εντολές έχουν αστεία αποτελέσματα. Όμως μέσα από αυτή τη διαδικασία χωρίς να το καταλαβαίνουν, αποτυπώνουν την έννοια του αλγορίθμου. Έτσι κάνουν διορθώσεις στον αλγόριθμό τους, ώστε να δουλέψει και να πετύχουν την ολοκλήρωση της εργασίας.

Οι εργασίες αρχικά πρέπει να είναι απλές. Π.χ. Να γράψουν εντολές ώστε να καθίσετε στο σαλόνι και να ανοίξετε την τηλεόραση. Αρχικά φαίνεται απλό, αλλά αν για παράδειγμα το παιχνίδι αρχίζει από το παιδικό δωμάτιο και το παιδί δεν έχει γράψει εντολή «Πήγαινε στο σαλόνι», τότε ο αλγόριθμος δεν λειτουργεί.

Βέβαια σε κάποια στιγμή θα πρέπει να το δυσκολέψετε το παιχνίδι ώστε το παιδί να μην χάσει το ενδιαφέρον του.

Τα οφέλη της αλγοριθμικής σκέψης

Η αλγοριθμική σκέψη είναι η ικανότητα να καθοριστούν σαφή βήματα για την λύσει ενός προβλήματος και είναι ζωτικής σημασίας σε Μαθηματικά και Επιστημονικά θέματα. Όμως αυτό δεν σημαίνει ότι η αλγοριθμική σκέψη αφορά μόνο τα παιδιά που έχουν κλίση στις Επιστήμες.

Η αλγοριθμική σκέψη επιτρέπει στα παιδιά να «σπάνε» ένα πρόβλημα σε μικρότερα προβλήματα και αντιλαμβάνονται τα διακριτά βήματα μιας διαδικασίας. Έτσι για να πάνε στο 5^ο βήμα θα πρέπει να έχουν λύσει αρχικά το 1^ο, 2^ο, 3^ο, 4^ο βήμα. Όταν ένα πρόβλημα «σπάει» σε μικρότερα προβλήματα, τότε απλοποιείται η λύση του γιατί κάθε φορά ασχολούμαστε με την λύση ενός υπό-προβλήματος και όχι με όλο το πρόβλημα.

Ακριβώς όπως και όλες οι δεξιότητες τα παιδιά μπορούν να βελτιώσουν την αλγοριθμική τους σκέψη μέσα από καθημερινές πρακτικές οι οποίες αρχικά θα πρέπει να είναι πάνω από όλα διασκεδαστικές.

Όταν ένα παιδί κατακτήσει την αλγοριθμική σκέψη (γίνει δεύτερη φύση του), θα μπορεί να την εφαρμόζει με επιτυχία τόσο στα περισσότερα μαθήματα του σχολείου (ακόμα και στην Έκθεση) όσο και στην μετέπειτα καθημερινότητά του. 

Καλή διασκέδαση!
Αλεξάνδρα