Zlatka Markučič, 15. gimnazija Zagreb Mogući i poželjni pravci preobrazbe nastave informatike i računarstva u gimnazijama i ostalim srednjim školama HDPIO Savjetovanje RAČUNALO I ŠKOLI XII Šibenik, 28. - 30. rujna 2008. Leo Budin, FER Zagreb Zlatka Markučič, 15. gimnazija Zagreb

Akademik Leo Budin, FER Zagreb Ovo je izlaganje temeljeno je na trogodišnjem radu Stručne radne skupine za informatiku Vijeća za državnu maturu. Tijekom svog rada Stručna radna skupina redovito je izvještavala je o svom radu stručnu javnost - posebice nastavnike informatike na redovitim godišnjim skupovima Hrvatskog društva za promicanje informatičkog obrazovanja 2005., 2006. i 2007. goidne Članovi radne skupine Akademik Leo Budin, FER Zagreb Zlatka Markučič, dipl.ing., XV. gimn. Zagreb Smiljana Perić, dipl.ing., II. gimn. Zagreb Predrag Brođanac, dipl. mat.,V. gimn. Zagreb izvještavali su o svom radu i na drugim skupovima. 2

L. Budin, Z. Markučič, S. Perić, P.Brođanac, Stjecanje digitalnih kompetencija i osnovnih znanja iz računarstva u osnovnoj i srednjoj školi, Okrugli stol HAZU o hrvatskom školstvu - Sadašnje stanje i vizija razvoja , Zagreb, 22. siječnja 2008. L. Budin, Z. Markučič Nacionalni ispit iz informatike – provjera ključnih digitalnih kompetencija 8. CARNetova korisnička konferencija, CUC 2006, Dubrovnik, 20. do 22. studenog 2006. Željeni obrazovni ishodi u nastavi informatike 9. CARNetova korisnička konferencija Rijeka, 19.-21. studenoga 2007. L. Budin, Promišljanja o nastavi informatike i računalstva, Stručni skup voditelja županijskih stručnih vijeća informatike – računalstva , Opatija, 30. ožujka – 1. travnja 2008. 3

Ta je radna skupina pripremila specifikaciju i test za provođenje nacionalnog ispita. Isto tako, radna skupina je priredila podloge za provođenje državne mature. Nacionalni centar za vanjsko vrednovanje obrazovanja proveo je probni nacionalni ispit u veljači 2007. godine. Nacionalni centar za vanjsko vrednovanje proveo je u proljeće 2008. godine probnu državnu maturu za učenika trećih razreda gimnazija. 4

 informacijske i komunikacijske tehnologije (engl. U našem obrazovnom sustavu predmet pod nazivom Informatika u sebi sadrži gradivo iz dva područja:  informacijske i komunikacijske tehnologije (engl. Information and Communication Technology – ICT ) i  računarstva (engl. Computing, Computer Science ) . 5

U prvom se području posebna pažnja posvećuje poznavanju i primjeni informatičkih znanja i vještina. Nacionalni ispit pri kraju drugog razreda srednjih škola i državna matura trebali bi potaknuti proces stjecanja kompetencije za uporabu informacijske i komunikacijske tehnologije – tzv. digitalnih kompetencija. 6

Implementation of Education & training 2010 Work programme, Working group C, ICT in education and training, Progress report, EUROPEAN COMMISSION, Directorate-General for Education and Culture, November 2004 http://ec.europa.eu/education/policies/2010/doc/info2004.pdf Implementation of Education & training 2010 Work programme, Working group B, Key Competences for Lifelong Learning, A European Reference Framework, EUROPEAN COMMISSION, Directorate-General for Education and Culture, November 2004 http://ec.europa.eu/education/policies/2010/doc/basicframe.pdf U više se europskih dokumenata digitalne kompetencije svrstavaju u osam ključnih kompetencija koje bi trebalo učenici trebali steći tijekom obaveznog školovanja. Primjerice: 7

Kompetencije u području informacijske i komunikacijske tehnologije Digitalne kompetencije osiguravaju pouzdanu i kritičku uporabu elektroničkih medija za rad, komunikaciju i zabavu. Te su kompetencije zasnovane na logičkom i kritičkom razmišljanju, vještinama za obradu informacija i dobro razvijenim komunikacijskim vještinama. Osnovna razina vještina sastoji se od uporabe suvremene tehnologije za pronalaženje, dohvat, pohranjivanje, stvaranje, prezentiranje i razmjenu informacija uključujući i mrežnu komunikaciju posredstvom Interneta. 8

Naziv kompetencija ili ključna kompetencija obuhvaća kombinaciju vještina, znanja, sposobnosti i stanovišta uz dodatnu naklonost za daljnje učenje. Ključne kompetencije su bitne za tri aspekta života: (a) osposobljenost za rad i cjeloživotno učenje, (b) uključenje u društveni život i (c) mogućnost zapošljavanja. Preporučene digitalne kompetencije podudaraju se s obrazovnim ishodima koji su određeni u HNOS-u za osnovnu školu uz neke nadopune koje treba ostvariti u srednjoj školi. 9

Državna matura trebala bi ustanoviti da li su učenici kompetentni: razumjeti temeljne pojmove informacijsko-komunikacijske tehnologije,  djelotvorno koristiti strojnu i programsku opremu upotrebljavati primjenske programe u rješavanju problema - praktičnih zadataka, kritički procijeniti i obraditi elektronički dostupne podatke i razumjeti utjecaj informacijske i komunikacijske tehnologije na suvremeno društvo (gospodarstvo, kulturu, upravu, svakodnevni život) razumjeti etička pitanja vezana uz informacijsku i komunikacijsku tehnologiju. 10

poznavanje i uporaba informacijske i komunikacijske tehnologije,  Obrazovni ishodi koji će poslužiti za provjeru stečenih kompetencija podijeljeni su u sljedeće cjeline: poznavanje i uporaba informacijske i komunikacijske tehnologije,  sučelja i srodne operacije primjenskih programa, obrada teksta i pripremanje dokumenata, izrada prezentacija i multimediji, proračunske tablice, mrežne primjene. 11

Stručna radna skupina pripremila je dva ispitna kataloga: Međutim, s obzirom da se na državnoj maturi izborni predmet ne može pojaviti u dvije varijante i s obzirom na popis visokoškolskih institucije koje su odlučila na neki način vrednovati državnu maturu u svojim upisnim politikama donesena je odluka da se državna matura obavi na drugo spomenutoj razini. 12 jedan usklađen s važećim nastavnim planom i programom predmeta Informatika za prirodoslovno-matematičke gimnazije u kojima se informatika poučava kroz četiri godine i  drugi usklađen s važećim nastavnim planom i programom predmeta Informatika za opće, jezične i klasične gimnazije u kojima se informatika poučava jednu godinu.

Računovodstvo, Trgovina, Trgovina i logistika Sveučilište u Osijeku, Ekonomski fakultet, studijski programi: Ekonomska politika i regionalni razvitak, Financijski menadžment, Marketing, Menadžment, Poduzetništvo, Poslovna informatika, Računovodstvo, Trgovina, Trgovina i logistika Sveučilište u Puli, Odjel za obrazovanje učitelja i odgojitelja, studijski programi: Predškolski odgoj, Razredna nastava Sveučilište u Rijeci, Filozofski fakultet, studijski program Politehnika i informatika 13 Popis visokoškolskih institucija koje prihvaćaju državnu maturu iz predmeta Informatika

Sveučilište u Rijeci, Tehnički fakultet, studijski program Računarstvo Sveučilište u Zagrebu, Fakultet organizacije i informatike Varaždin, studijski programi: Informacijski sustavi, Informatika, Poslovni sustavi Tehničko veleučilište Zagreb, Informatičko- računalni odjel, studijski programi: Informatika, Računarstvo Veleučilište Nikola Tesla u Gospiću, studijski program Ekonomika poduzetništva 14

Veleučilište u Požegi, studijski program: Računovodstvo, Trgovina Veleučilište u Rijeci, studijski programi: Informatika, Poduzetništvo Veleučilište u Varaždinu, studijski program Multimedija, oblikovanje i primjena Viša škola za menadžment u turizmu i informatici u Virovitici, studijski program Informatički menadžment Američka viša škola za management i tehnologiju s pravom javnosti u Dubrovniku, studijski program Informacijske tehnologije 15

Visoka poslovna škola Libertas Zagreb   Visoka poslovna škola »Minerva« u Dugopolju, studijski program Menadžment informacijskih sustava Visoka škola »Hrvatsko zagorje« u Krapini, studijski program Informatika Visoka škola tržišnih komunikacija »Agora« u Zagrebu, studijski programi: Menadžment tržišnih komunikacija, Oblikovanje tržišnih komunikacija 16

Viša tehnička škola u Puli , Politehnički studij s pravom javnosti, studijski programi Politehnika - inženjerstvo proizvodnje i kreativno upravljanje procesima Zagrebačka škola ekonomije i managementa, studijski programi: Ekonomija i management 17

Prijedlozi za novi kurikulum Autori smatraju da je nastavni program za osnovne škole ponuđen u okviru HNOS-a za osnovne škole dobra osnova za stjecanje digitalnih kompetencija. Međutim, treba naglasiti da se nastavni program ponuđen u okviru HNOS-a odnosi na izbornu nastavu iz informatike i da prema tome nije predviđen za cijelu populaciju učenika. On se s neznatnim redukcijama sadržaja u pojedinim cjelinama može prilagoditi tako da bude prihvatljiv kao nastavni program obvezan za sve učenike. 19

STRATEGIJA ZA IZRADBU I RAZVOJ NACIONALNOGA KURIKULUMA za predškolski odgoj, opće obvezno i srednjoškolsko obrazovanje Vijeće za nacionalni kurikulum, MZOS, 2007 (dostupan preko adrese http://public.mzos.hr/Default.aspx ) 20

U tom dokumentu se kaže: <navod> Prilagođivanje društveno-kulturnim te drugim promjenama i smjernicama suvremenoga društvenog razvoja pokazuje zahtjeve za promjenama u odgoju i obrazovanju, a prioritetnima se pokazuju one koje se odnose na razvoj i stjecanje temeljnih kompetencija koje su definirane u europskom kompetencijskom okviru i koje u svoje nacionalne kurikulume uvode sve članice EU. To su jezično-komunikacijske (materinski jezik i strani jezici), matematičke, informatičko-tehnologijske, prirodoznanstvene, poduzetničke, socijalne i građanske, koje omogućuju odgovorno, učinkovito uključivanje i kreativno djelovanje u promjenljivim društveno-kulturnim uvjetima. <kraj navoda> 21

razvijene kreativne sposobnosti, <navod> Očekivana odgojno-obrazovna postignuća (ishodi) učenika nakon završetka općeg obveznog obrazovanja su: razvijena matematička kompetencija (konceptualna znanja i primjena matematike u rješavanju problema, uključujući i probleme u različitim životnim situacijama),  razvijena informatička pismenost (poznavanje i upotreba informacijsko-komunikacijske tehnologije), poznavanje i razumijevanje prirodnih fenomena i razvijeno prirodoznanstveno mišljenje, razvijena sposobnost kritičkoga mišljenja i sposobnost rješavanja problema, razvijene kreativne sposobnosti, 22 razvijene komunikacijske kompetencije (na materinskom i na stranim jezicima), 

razvijena svijest o vlastitom zdravlju i zdravlju drugih, razvijena temeljna znanja i pozitivno stajalište prema umjetničkom stvaralaštvu i izražavanju,  razvijena svijest o vlastitom zdravlju i zdravlju drugih, razvijena temeljna znanja i pozitivan odnos prema vlastitoj kulturi i kulturi drugih naroda, poznavanje ljudskih prava i prava djece i osposobljavanje za njihovo poštivanje i provođenje, razvijene socijalne kompetencije, osposobljenost za samoorganizirano učenje, 23

razvijeno samopouzdanje, samopoštovanje i svijest o vlastitim sposobnostima.  razvijena sposobnost donošenja odluka o vlastitom profesionalnom razvoju, razvijene praktično-radne vještine za svakodnevni život, razvijena poduzetnička kompetencija, <kraj navoda> 24

matematičko-prirodoslovno  društveno-humanističko jezično-komunikacijsko <kraj navoda> Sukladno navedenim ciljevima i očekivanim odgojno-obrazovnim postignućima, nacionalni kurikulum za opće obvezno obrazovanje u Republici Hrvatskoj uključuje sljedeća odgojnoobrazovna (kurikulumska) područja: <navod> tehničko-tehnologijsko tjelesno-zdravstveno praktični rad i dizajniranje. umjetničko 25

<kraj navoda> Opći obvezni dio nacionalnoga kurikuluma trebao bi sačinjavati jezgrovnu strukturu, i to iz područja materinskoga jezika i književnosti, matematike, stranih jezika, informatike i tehnologije, područja biologije, kemije, fizike, povijesti, zemljopisa (geografije), tjelesnozdravstvenoga područja te umjetničkih područja kao što su likovna umjetnost, glazbena umjetnost i dr. <navod> 26

Pozivajući se na provedene analize pri koncipiranju i provedbi nacionalnog ispita i državne mature te na strateške dokumente hrvatske Vlade, predlaže se u predstojećem razdoblju pri razradi novog kurikuluma predvidjeti: uvođenje obveznog predmeta iz područja informacijske i komunikacijske tehnologije u barem dva razreda osnovne škole,  uvođenje obveznog predmeta iz područja informacijske i komunikacijske tehnologije u prva dva razreda svih srednjih škola. 27

Osnove računarstva Pri razradi kataloga za državnu maturu za prirodoslovno- matematičke gimnazije stručna je radna skupina je pretpostavila da će učenici steći osnovne digitalne kompetencije (informatičku pismenost) pretežito u osnovnoj školi i da će se one provjeravati nacionalnim ispitom tijekom druge godine srednjoškolskog obrazovanja Jedan varijanta državna matura ili nacionalnog ispita bi morala poslužiti za provjeru znanja iz one druge sastavne komponente nastavnog predmeta Informatika koja je oslonjena na računarstvo. 28

Niz svjetskih dokumenata koji su bave razvitkom znanosti i obrazovanja ukazuju na nužna unapređenja te druge komponente informatike. 29

Cyberinfrastructure Council, March 2007 Cyberinfrastructure Vision for 21st Century Discovery, National Science foundation, Cyberinfrastructure Council, March 2007 http://www.nsf.gov/pubs/2007/nsf0728/index.jsp 30

Computational Science: Ensuring America’s Competitiveness, President’s Information Technology Advisory Committee, June 2005 http://www.nitrd.gov/pitac/reports/20050609_ computational/computational.pdf 31

Euopean Science Foundation (ESF), 2006 Strategic Plan 2006 – 2007, Euopean Science Foundation (ESF), 2006 http://www.esf.org/fileadmin/be_user/publications/Plan20062010final.pdf 32

Microsoft Research, Cambridge, UK, 2005 Towards 2020 Science, The 2020 Science Group, Microsoft Research, Cambridge, UK, 2005 http://research.microsoft.com/towards2020science/downloads/T2020S_ReportA4.pdf 33

A Model Curriculum for K–12 Computer Science, Final report of the ACM K–12 Task Force Curriculum Committee, October 2003 http://www.csta.acm.org/Curriculum/sub/K-12ModelCurr2ndEd.pdf 34

U svim se tim dokumentima ističe nužnost primjene računala za istraživanja u svim područjima ljudske djelatnosti. Ukazuje se i na to da je način razmišljanja koji se razvija u računarstvu odlučan za stvaranje novih spoznaja u prirodnim znanostima, posebice u znanosti o životu. 35

Prikaz dijela ljudskog genoma na zaslonu monitora 36

Prikaz simulacije dijela membrane žive stanice 37

Prikaz interakcije (signalizacije) proteinskih stanja 38

Iz dokumenta Towards 2020 Science, The 2020 Science Group, Microsoft Research, Cambridge, UK, 2005 vrijedi pogledati jedan od zaključaka: Education policy makers need urgently to re-consider what needs to be done to produce the kinds of scientists we shall need in the next decade and beyond. Tomorrow’s scientists will be amongst the most valuable assets that any nation will have. What is clear is that science will need new kinds of scientists, many of whom will need to be first-rate in more than one field of science as scientific research increasingly needs to occur across traditional scientific boundaries. 39

As well as being required to be scientifically and mathematically literate, tomorrow’s scientists will also need to be computationally literate. Achieving this urgently requires a re-think of education policies now, not just at the undergraduate and postgraduate training level, but also at the school level since today’s children are tomorrow’s scientists. The education of today’s children – tomorrow’s scientists – is something of such importance that no government can afford to get wrong, for failure to produce first-rate intellectual capital in a highly competitive emerging era of ‘science-based innovation’ will almost certainly carry with it serious economic consequences. 40

Some specific recommendations are: Children: (i) Take far bolder measures to interest children in science and then retain their interest in it and its importance for society; (ii) urgently and dramatically improve the teaching of mathematics and science in schools; (iii) make teaching of computing more than just ‘IT’ classes and how to use PowerPoint®. Make basic principles of computer science, such as abstraction and codification, a core part of the science curriculum. 41

Undergraduates: (i) Make computer science (again, not just ‘computing’) a key element of the science curriculum; (ii) develop into undergraduate education the concept of ‘computational thinking’ (see section on this topic in Part 1). PhD students: (i) Training in research methods (experimen-tal, mathematical and statistical methods) needs to be broadened to include computational methods; (ii) because of increasing interdisciplinarity, universities will need to have the necessary flexibility to ensure postgraduate students receive the best supervisors, regardless of what department they happen to be located in. Postdoctoral training: Mechanisms such as ‘discipline hopper’ fellowships (for example, as operated in the UK by the Medical Research Council) may be required. 42

djelotvorno korištenja strojne i programske opreme  Opći ciljevi neke buduće državne mature ili nacionalnog ispita iz računarstva Opći cilj ispita iz računarstva trebao bi obuhvatiti sposobnost pouzdane i kritičke uporabe računalne tehnologije za rješavanje problema. Ispitom bi trebalo ustanoviti razinu usvojenosti sljedećih ključnih obrazovnih ishoda: djelotvorno korištenja strojne i programske opreme  algoritamsko rješavanje problema primjenom programiranja. uporaba primjenskih programa u rješavanju problema - praktičnih zadataka 43

Posebno bi važan obrazovni ishod trebao biti povezan s algoritamskim načinom razmišljanja i programiranjem. Treba naglasiti da se mnoge aktivnosti u raznim područjima ljudskoga djelovanja svode na izvođenje programa (kuhanje, upute za sastavljanje igračaka, upute za ispunjavanje formulara, upute za uporabu neke naprave). Programiranje se svodi na raščlanjivanje zadatka u niz koraka. Svaki korak, koji će se zapisati kao programska naredba (u daljnjem tekstu: naredba) mora biti jednostavan, jednoznačan i razumljiv svakom izvršitelju. 44

Nadalje, za pisanje i razumijevanje netrivijalnih programa potrebne su dvije osnovne programske konstrukcije koje omogućuju: uvjetno izvođenje i ponavljanje niza naredbi. Programiranje s uvjetnim izvođenjem niza naredbi omogućuje rješenja koja se prilagođuju različitim uvjetima, što omogućuje rješavanje složenijih zadataka. Ponavljanje niza naredbi omogućuje obavljanje dijelova programa za više skupina podataka. Poznavanje ovih svojstava programskih naredbi i pravila njihove uporabe u programima potiče čovjeka na sustavnost i preciznost pri rješavanje bilo kojeg problema i čini sastavni dio algoritamskog načina razmišljanja. 45

“Computational thinking builds on the power and limits of computing processes, whether they are executed by a human or by a machine. Computational methods and models give us the courage to solve problems and design systems that no one of us would be capable of tackling alone. …… Computational thinking is a fundamental skill for every one, not just for computer scientists. To reading, writing, and arithmetic, we should add computational thinking to every child’s analytical ability.” Jeannette M. Wing, Computational Thinking. Communications of the ACM, March 2006, Vol. 49, No. 3, pp. 33-35 46

Prijedlozi za novi kurikulum Nastavni program predmeta Informatika u prirodoslovno-matematičkim gimnazijama te u strukovnim školama iz područja elektrotehnike i računalstva treba usmjeriti prema algoritamskom rješavanju problema, vremenskoj i prostornoj složenosti algoritama te prikazu složenih struktura podataka. 47 Nastavni program sličnog oblika treba predvidjeti i za opće gimnazije u kojima se on može provoditi djelomično i kroz izbornu nastavu.

Uz pripremu novog kurikuluma treba istovremeno uspostaviti procese:  trajnog obrazovanje nastavnika i  pripremu odgovarajućih udžbenika i nastavnih pomagala 48 Za ostale strukovne škole treba razraditi programe prilagođene pojedinim strukama (u nekim strukama bit će dovoljno zadržati samo programe usmjerene na postizanje digitalnih kompetencija).