Почему Python должен быть первым языком программирования в школе?
Сегодня писал ответ Нине Шумилиной из Твери, на вопрос о Python, как первом языке программирования в школе.
Она цитировала Константина Полякова, заключение его статьи в сентябрьском номере "Информатики":
По этим причинам автор склонен поддержать мнение И.А. Сукина: Python хорош для профессиональных программистов, но его использование в качестве первого языка программирования может быть неудачным решением. Как признаются учителя, преподающие на Python, те, кто учился программировать на Python, не хотят переходить на другие (более низкоуровневые) языки. Научив школьников сортировать массивы вызовом метода sort, сложно потом объяснить, зачем написаны целые тома об алгоритмах сортировки. А это может привести к появлению плеяды “программистов-только-на-Python”, не готовых к преодолению дополнительных ограничений ради повышения эффективности программы. Фактически учитель попадает в ситуацию, которая хорошо описывается фразой “В Python такие возможности есть, но учить так нельзя!” (Е.В. Андреева). В то же время, было бы полезным изучение Python в качестве второго языка программирования в классах с углубленным уровнем изучения информатики (например, после Паскаля или C).
Мой ответ явно перерос за формат письма, поэтому пока опубликую его здесь, а потом, возможно, доработаю до статьи.
Несомнено, отношение к Python разное. Действительно, высказываются опасения, что динамическая типизация и слишком большая "высокоуровневость" языка вредна для обучения, что нельзя подменять понятие "массив" высокоуровневыми списками, так как "обманутые" легкостью операций со списками школьники не будут понимать принципов внутренней организации и т.д.
Но на мой взгляд подобная критика исходит в основном от "теоретиков", которые ни разу не пробовали учить программированию именно на Python, то же Поляков хотя и начал публиковать в "Информатике" статьи про Python, но, похоже, никогда его не использовал для обучения. А вот критикующих Python практиков, то есть людей, которые попробовали бы учить детей на Python хотя бы год, а потом бы отказался, мне неизвестно.
Например, якобы процитированная Поляковым Е.В.Андреева три года назад решила попробовать учить школьников 6-7 класса в "Интеллектуале" на Python. До этого относилась к этой затее довольно скептически, но решила попробовать. Через полгода она уже выступала на конференциях и говорила, что школьников в среднем звене лучше всего учить на Python, что она в это не очень верила, но вот попробовала и за несколько месяцев её взгляды переменились. Так что не знаю, что именно цитировал Поляков и сколько лет этой цитате, но вот вчера я специально показал эту переписку Андреевой и попросил ответить, на что она написала "Ответ Шумилиной - школьников среднего звена безусловно надо учить на Python".
В чем достоинства Python? Не только в простоте языка, но и в том, что это - огромный, многогранный, разносторонний мир программирования. В этом мире легко начать программировать, и достоинства Python, как первого языка программирования, кажется, обсуждать смысла нет - ничего проще явно не существует (из языков программирования общего назначения). Он гораздо лаконичней Pascal и программирование на нём лишено необходимости возни с большим количеством технических вещей, что трудно для совсем начинающих. Гораздо проще писать программы начинающим, если они состоят из пяти строчек, а не из пятнадцати, алгоритмы они реализуют те же, а вот времени на написание и отладку кода уходит меньше, а, значит, и больше задач можно решить, и дальше продвинуться, и для работы с массивом ну куда удобней написать:
a = [0] * 1000
чем
var a: array[1...1000] of integer;
...
for i := 1 to 1000 do
a[i] := 0;
Результат для программиста - одинаковый, получается массив, заполненный нулями, но на Python - одна строка вместо трех, а смысл не меняется. И тут скептики, конечно, будут говорить, что вот нельзя так писать, как на Python, что школьник должен понимать, что массив - это непрерывный фрагмент памяти, что мы должны должны его объявить, то есть зарезервировать для него место, что мы должны его проинициализировать, заполнив его нулями... Ну а наш ответ скептикам - это то, смысл для начинающего программиста не меняется, наоборот, строка a = [0] * 1000 лучше отражает то, что школьник хочет получить и сразу же (хочу список из одного числа 0, повторенного 1000 раз), гораздо проще пишется и позволяет решить больше задач!
Просто посмотрите на два приведенных выше фрагмента, какой из них понятней? Какой из них Вам нравится больше?
Итак, для начинающих, несомненно, лучше Python. Причем слабые дети могут здесь и остановиться, получив общее представление о программировании. А вот сильные школьники могут двигаться дальше, и в их распоряжении будет современный универсальный язык программирования, реально используемый для разработки программного обеспечения в ведущих мировых компаниях. Вот, например, статистика - "На чем пишут в Яндекс": http://blog.yandex.ru/post/77617/. На Python можно писать веб-сайты, компьютерные игры, GUI, клиент-серверные приложения, ну то есть всё, что угодно.
Теперь относительно высказывания, что в языке много высокоуровневых вещей, и возникает соблазн их использовать, вместо того, чтобы изучать, как это устроено. Ну так это проблема - методическая, а не проблема языка программирования. Общий методический подход здесь такой - сначала мы понимаем, как это работает, потом разрешается использовать соответствующий элемент языка. Например, сначала написали обмен значений двух переменных через вспомогательную переменную, потом я показываю, как это делается при помощи кортежей (a, b) = (b, a). Сначала написали максимум из двух, трёх чисел, потом можно использовать функцию max. Потом написали программу поиска максимума в
последовательности (массиве), после этого можно использовать функцию max для списка. Сначала написали сортировки сами, потом можно пользоваться функцией sort, и я даже настаивают на том, чтобы школьники пользовались стандартной функцией sort - это быстрее и удобней, и позволяет решить больше задач, но только после того, как они научились сами писать sort.
На самом деле, встроенная сортировка есть в любом современном языке программирования (Java, C++, PHP), ибо сейчас так принято. Нет её только в классическом Pascal (а вот в современном Delphi - есть), нет в старых бейсиках (а в Visual Basic - есть), но это же не означает, что всеми этими языками нельзя пользоваться, ибо в них есть встроенная сортировка? И никому же в голову не придет запрещать изучение этих языков в школе только потому, что "а вдруг учитель научит детей пользоваться встроенной сортировкой, а потом этим детям не объяснишь, зачем нужно изучать сложности алгоритмов сортировки". Поэтому проблема не в том, если в языке программирования sort или нет, а проблема в том, КАК этим пользоваться. Каким-то школьникам достаточно объяснить, что такое "сортировка выбором" - она понятна и очень легко пишется на том же Python, а с кем-то можно обсуждать и эффективные алгоритмы сортировки, и наличие встроенной сортировки этому не мешает. Более того, если я детей учу программированию на том же C++, то я стараюсь научить детей и пользоваться сортировкой sort из STL, причем эффективно её использовать, и это не мешает изучению алгоритмов сортировки. В MIT (Massachusetts Institute of Technology) все начальные курсы программирования несколько лет назад перевели на Python. На новом факультете компьютерных наук ГУ ВШЭ, созданном в 2014 году при участии компании "Яндекс", именно Python является первым языком программирования, который изучают студенты. Здесь я привожу именно новый факультет как пример, т.к. в вузах с уже сложившимися программами труднее что-либо поменять, например, на факультете ВМК МГУ попытка заменить Pascal на C, как первый язык программирования, оказалась безуспешной ввиду нежелания изменять сложившиеся программы и контингент преподавателей.
Дальше посмотрим на высказывание "А это может привести к появлению плеяды “программистов-только-на-Python”, не готовых к преодолению дополнительных ограничений ради повышения эффективности программы.". В каком-то смысле, ничего плохого в этом нет. Программирование становится всё более и более массовой профессией, и многие навыки программиста не относятся к тому, что является высшим образованием, то есть большинству программистов и не нужно изучать тома, посвященные алгоритмам сортировки. Сложности алгоритмов сортировки - это уже, несомненно, сфера высшего профессионального образования, ну а программисты, умеющие написать сайт на PHP или программу для бухучета
в 1С тоже нужны, и их нужно очень много. Таким программистам в целом необязательно разбираться в алгоритмах сортировки, им как раз необходимо уметь пользоваться стандартной функцией sort для любых задачи и знать, что она умеет сортировать массивы лучше, чем если бы они это написали самостоятельно (и уж совсем странно требовать от web-программиста знания алгоритмов быстрой сортировки, конечно, ничего плохого не будет в этом знании, но для работы ему это совершенно ненужно). Так что система обучения программистов должна включать в себя и среднее профессиональное образование (на котором учат прикладным вещам и технологиями), и систему высшего образования (где как раз уместно обсуждать вопросы сложности алгоритмов сортировки), точно так же, как это есть во многих отраслях, например, в медицине (медик со средним специальным образованием выполняет стандартные медицинские процедуры, а медик с высшим образованием умеет назначать лечение, то есть анализировать причины и принимать решение). Да, специальности, связанные с программированием есть и в среднем специальном образовании, и в высшем образовании, но система здесь не так выстроена, как в той же системе медицинкого образования. И, если честно, я плохо представляю, что происходит в среднем профессиональном образовании с обучением программированию.
Одна из аналогий, которую я люблю здесь приводить - это прогресс в распространении автомобилей. В начале и середине XX века водитель автомобиля должен был знать устройство автомобиля и сам производить довольно сложный ремонт. Любой водитель должен быть в значительной степени механиком. Сейчас многие водители ну если и имеют общее
представление об устройстве автомобиля, то уж точно никогда не занимаются его ремонтом, предпочитая выполнять всё техническое обслуживание в автосервисе. Хорошо это или плохо? Это, на мой взгляд, неизбежно. Широта распространения автомобилей стала такой, что сложно требовать от всех автолюбителей навыков ремонта и глубокого познания устройства автомобиля. Широкое распространение автомобиля неизбежно приведет к тому, что у большинства водителей не будет глубоких познаний об устройстве автомобиля. А автомобили, в свою очередь, становятся удобней и надежней, поэтому использовать их можно и без специальных навыков.
Точно так же и с программированием - программирование становится все более распространенным, а сами языки программирования - все более удобными и простыми. Несомненно, количество программистов растёт и будет расти (хотя всё равно в отрасли огромная нехватка квалифицированных программистов), при этом уровень глубокого понимания вещей будет снижаться. Это неизбежно, но это не повод отказываться от современных высокоуровневых языков программирования, точно так же, как и не никому в голову не придет отказываться от современных автомобилей только потому, что они надежней и удобней, и не требуют специальных познаний для постоянного использования.
Она цитировала Константина Полякова, заключение его статьи в сентябрьском номере "Информатики":
По этим причинам автор склонен поддержать мнение И.А. Сукина: Python хорош для профессиональных программистов, но его использование в качестве первого языка программирования может быть неудачным решением. Как признаются учителя, преподающие на Python, те, кто учился программировать на Python, не хотят переходить на другие (более низкоуровневые) языки. Научив школьников сортировать массивы вызовом метода sort, сложно потом объяснить, зачем написаны целые тома об алгоритмах сортировки. А это может привести к появлению плеяды “программистов-только-на-Python”, не готовых к преодолению дополнительных ограничений ради повышения эффективности программы. Фактически учитель попадает в ситуацию, которая хорошо описывается фразой “В Python такие возможности есть, но учить так нельзя!” (Е.В. Андреева). В то же время, было бы полезным изучение Python в качестве второго языка программирования в классах с углубленным уровнем изучения информатики (например, после Паскаля или C).
Мой ответ явно перерос за формат письма, поэтому пока опубликую его здесь, а потом, возможно, доработаю до статьи.
Несомнено, отношение к Python разное. Действительно, высказываются опасения, что динамическая типизация и слишком большая "высокоуровневость" языка вредна для обучения, что нельзя подменять понятие "массив" высокоуровневыми списками, так как "обманутые" легкостью операций со списками школьники не будут понимать принципов внутренней организации и т.д.
Но на мой взгляд подобная критика исходит в основном от "теоретиков", которые ни разу не пробовали учить программированию именно на Python, то же Поляков хотя и начал публиковать в "Информатике" статьи про Python, но, похоже, никогда его не использовал для обучения. А вот критикующих Python практиков, то есть людей, которые попробовали бы учить детей на Python хотя бы год, а потом бы отказался, мне неизвестно.
Например, якобы процитированная Поляковым Е.В.Андреева три года назад решила попробовать учить школьников 6-7 класса в "Интеллектуале" на Python. До этого относилась к этой затее довольно скептически, но решила попробовать. Через полгода она уже выступала на конференциях и говорила, что школьников в среднем звене лучше всего учить на Python, что она в это не очень верила, но вот попробовала и за несколько месяцев её взгляды переменились. Так что не знаю, что именно цитировал Поляков и сколько лет этой цитате, но вот вчера я специально показал эту переписку Андреевой и попросил ответить, на что она написала "Ответ Шумилиной - школьников среднего звена безусловно надо учить на Python".
В чем достоинства Python? Не только в простоте языка, но и в том, что это - огромный, многогранный, разносторонний мир программирования. В этом мире легко начать программировать, и достоинства Python, как первого языка программирования, кажется, обсуждать смысла нет - ничего проще явно не существует (из языков программирования общего назначения). Он гораздо лаконичней Pascal и программирование на нём лишено необходимости возни с большим количеством технических вещей, что трудно для совсем начинающих. Гораздо проще писать программы начинающим, если они состоят из пяти строчек, а не из пятнадцати, алгоритмы они реализуют те же, а вот времени на написание и отладку кода уходит меньше, а, значит, и больше задач можно решить, и дальше продвинуться, и для работы с массивом ну куда удобней написать:
a = [0] * 1000
чем
var a: array[1...1000] of integer;
...
for i := 1 to 1000 do
a[i] := 0;
Результат для программиста - одинаковый, получается массив, заполненный нулями, но на Python - одна строка вместо трех, а смысл не меняется. И тут скептики, конечно, будут говорить, что вот нельзя так писать, как на Python, что школьник должен понимать, что массив - это непрерывный фрагмент памяти, что мы должны должны его объявить, то есть зарезервировать для него место, что мы должны его проинициализировать, заполнив его нулями... Ну а наш ответ скептикам - это то, смысл для начинающего программиста не меняется, наоборот, строка a = [0] * 1000 лучше отражает то, что школьник хочет получить и сразу же (хочу список из одного числа 0, повторенного 1000 раз), гораздо проще пишется и позволяет решить больше задач!
Просто посмотрите на два приведенных выше фрагмента, какой из них понятней? Какой из них Вам нравится больше?
Итак, для начинающих, несомненно, лучше Python. Причем слабые дети могут здесь и остановиться, получив общее представление о программировании. А вот сильные школьники могут двигаться дальше, и в их распоряжении будет современный универсальный язык программирования, реально используемый для разработки программного обеспечения в ведущих мировых компаниях. Вот, например, статистика - "На чем пишут в Яндекс": http://blog.yandex.ru/post/77617/. На Python можно писать веб-сайты, компьютерные игры, GUI, клиент-серверные приложения, ну то есть всё, что угодно.
Теперь относительно высказывания, что в языке много высокоуровневых вещей, и возникает соблазн их использовать, вместо того, чтобы изучать, как это устроено. Ну так это проблема - методическая, а не проблема языка программирования. Общий методический подход здесь такой - сначала мы понимаем, как это работает, потом разрешается использовать соответствующий элемент языка. Например, сначала написали обмен значений двух переменных через вспомогательную переменную, потом я показываю, как это делается при помощи кортежей (a, b) = (b, a). Сначала написали максимум из двух, трёх чисел, потом можно использовать функцию max. Потом написали программу поиска максимума в
последовательности (массиве), после этого можно использовать функцию max для списка. Сначала написали сортировки сами, потом можно пользоваться функцией sort, и я даже настаивают на том, чтобы школьники пользовались стандартной функцией sort - это быстрее и удобней, и позволяет решить больше задач, но только после того, как они научились сами писать sort.
На самом деле, встроенная сортировка есть в любом современном языке программирования (Java, C++, PHP), ибо сейчас так принято. Нет её только в классическом Pascal (а вот в современном Delphi - есть), нет в старых бейсиках (а в Visual Basic - есть), но это же не означает, что всеми этими языками нельзя пользоваться, ибо в них есть встроенная сортировка? И никому же в голову не придет запрещать изучение этих языков в школе только потому, что "а вдруг учитель научит детей пользоваться встроенной сортировкой, а потом этим детям не объяснишь, зачем нужно изучать сложности алгоритмов сортировки". Поэтому проблема не в том, если в языке программирования sort или нет, а проблема в том, КАК этим пользоваться. Каким-то школьникам достаточно объяснить, что такое "сортировка выбором" - она понятна и очень легко пишется на том же Python, а с кем-то можно обсуждать и эффективные алгоритмы сортировки, и наличие встроенной сортировки этому не мешает. Более того, если я детей учу программированию на том же C++, то я стараюсь научить детей и пользоваться сортировкой sort из STL, причем эффективно её использовать, и это не мешает изучению алгоритмов сортировки. В MIT (Massachusetts Institute of Technology) все начальные курсы программирования несколько лет назад перевели на Python. На новом факультете компьютерных наук ГУ ВШЭ, созданном в 2014 году при участии компании "Яндекс", именно Python является первым языком программирования, который изучают студенты. Здесь я привожу именно новый факультет как пример, т.к. в вузах с уже сложившимися программами труднее что-либо поменять, например, на факультете ВМК МГУ попытка заменить Pascal на C, как первый язык программирования, оказалась безуспешной ввиду нежелания изменять сложившиеся программы и контингент преподавателей.
Дальше посмотрим на высказывание "А это может привести к появлению плеяды “программистов-только-на-Python”, не готовых к преодолению дополнительных ограничений ради повышения эффективности программы.". В каком-то смысле, ничего плохого в этом нет. Программирование становится всё более и более массовой профессией, и многие навыки программиста не относятся к тому, что является высшим образованием, то есть большинству программистов и не нужно изучать тома, посвященные алгоритмам сортировки. Сложности алгоритмов сортировки - это уже, несомненно, сфера высшего профессионального образования, ну а программисты, умеющие написать сайт на PHP или программу для бухучета
в 1С тоже нужны, и их нужно очень много. Таким программистам в целом необязательно разбираться в алгоритмах сортировки, им как раз необходимо уметь пользоваться стандартной функцией sort для любых задачи и знать, что она умеет сортировать массивы лучше, чем если бы они это написали самостоятельно (и уж совсем странно требовать от web-программиста знания алгоритмов быстрой сортировки, конечно, ничего плохого не будет в этом знании, но для работы ему это совершенно ненужно). Так что система обучения программистов должна включать в себя и среднее профессиональное образование (на котором учат прикладным вещам и технологиями), и систему высшего образования (где как раз уместно обсуждать вопросы сложности алгоритмов сортировки), точно так же, как это есть во многих отраслях, например, в медицине (медик со средним специальным образованием выполняет стандартные медицинские процедуры, а медик с высшим образованием умеет назначать лечение, то есть анализировать причины и принимать решение). Да, специальности, связанные с программированием есть и в среднем специальном образовании, и в высшем образовании, но система здесь не так выстроена, как в той же системе медицинкого образования. И, если честно, я плохо представляю, что происходит в среднем профессиональном образовании с обучением программированию.
Одна из аналогий, которую я люблю здесь приводить - это прогресс в распространении автомобилей. В начале и середине XX века водитель автомобиля должен был знать устройство автомобиля и сам производить довольно сложный ремонт. Любой водитель должен быть в значительной степени механиком. Сейчас многие водители ну если и имеют общее
представление об устройстве автомобиля, то уж точно никогда не занимаются его ремонтом, предпочитая выполнять всё техническое обслуживание в автосервисе. Хорошо это или плохо? Это, на мой взгляд, неизбежно. Широта распространения автомобилей стала такой, что сложно требовать от всех автолюбителей навыков ремонта и глубокого познания устройства автомобиля. Широкое распространение автомобиля неизбежно приведет к тому, что у большинства водителей не будет глубоких познаний об устройстве автомобиля. А автомобили, в свою очередь, становятся удобней и надежней, поэтому использовать их можно и без специальных навыков.
Точно так же и с программированием - программирование становится все более распространенным, а сами языки программирования - все более удобными и простыми. Несомненно, количество программистов растёт и будет расти (хотя всё равно в отрасли огромная нехватка квалифицированных программистов), при этом уровень глубокого понимания вещей будет снижаться. Это неизбежно, но это не повод отказываться от современных высокоуровневых языков программирования, точно так же, как и не никому в голову не придет отказываться от современных автомобилей только потому, что они надежней и удобней, и не требуют специальных познаний для постоянного использования.