Programmering er en sosial aktivitet

For mange er nok dette en drøy påstand. (F.eks. tror jeg min tålmodige hustru vil ha problemer med å godta den.)

Ikke desto mindre er det et aspekt som det er grunn til å legge vekt på både i en læringssituasjon og i programmering som yrkesuøvelse. I innlegget om iterativ utvikling pekte jeg på "Extreme programming" som en metode med noen interessant og anvendelige prinsipper.

• Problemløsning foregår i grupper. Alle i en gruppe har ansvar for løsningen
• Problemløsning foregår i små oversiktlige, veldefinerte steg.
• Testing foregår hyppig og testene er systematiske og planlagt.
• Parprogrammering. Det vil si at det alltid er to personer foran datamaskinen. Den ene skriver og den andre spør, foreslår og kommenterer. Rollene byttes, avhengig av oppgave eller ideer
• De enkelte stegene sjekkes ut mot oppdragsgiver

De to punktene som peker på gruppearbeid og parprogrammering er svært relevante også for undervising. Det er dette perspektivet, læringssituasjonen, jeg har som referanse i argumentasjonen nedenfor

Parprogrammering

Med parprogrammering mener vi at det alltid skal sitte to personer foran datamaskinen. Ofte betraktes dette som en nødløsning når f.eks. en klasse ikke har mange nok datamaskiner. Tvert imot er det en arbeidssituasjone med mange fordeler.

Det skal da være slik at de to samarbeider og deler kunnskap. Den ene skriver og den andre følger med og kommenterer og gir råd. Det er flere gevinster i dette

For det første den selvsagte at de tilsammen har mer kunnskap enn de har hver for seg.

For det andre er det slik at skrivingen i seg selv ofte virker litt blokkerende på resonnementet. Den lille ekstra vurdringen som er nyttig forsvinner mens du er opptatt med innrykk og parenteser. Den som ser på har akkurat den tiden til å resonnere og stille noen spørsmål.

Et trivielt eksempel er variabelnavn. Disse har en tendens til å oppstå nesten mens fingerenn er på vei ned på tastaturet og de blir ofte veldig korte, mens de burde vært laget med tanke på leselighet og eventuell omskrivning. Selv om det kan virke som litt overdrevent i øyeblikket kan det lønne seg å kalle en variabel "antallPunkter" istedet for "n".

Sidemannen kan komme med spørsmål av typen: "hvorfor deler du på 2 før du går inn i for-løkka ?". Hvis dette skjer er grunn til enten å skrive en kommentar som forklarer hvorfor, eller kanskje det etter litt ettertanke ikke skal gjøres.

Parprogrammering er mer enn at den ene skal lære av den andre. Det er selvsagt det også men tanken er at arbeidsformen i seg selv skal på virke arbeidet i positiv retning.

Det er et viktig poeng at arbeidsdelingen mellom tastaturansvarlig og kommentator skal veksle.

Gruppearbeid

Gruppearbeid og ansvarsdeling er jo ikke noe som er spesielt for programmering, men det er mitt intrykk at det ikke har fått den plassen det fortjener og at oppgaver ikke alltid legger opp til dette.

En kan godt tenke seg at en oppgave utformes slik at ulike grupper får ansvar for ulike deloppgaver. La oss se på et eksempel (som lar seg realisere i f.eks. Processing eller p5js). Oppgaven er ikke en begynneroppgave, men jeg bruker den her for for å illustrere tankegangen.

Anta at vi vil lage en løsning som skal kunne framstille ulike typer kurver (histogram, linjer, kakediagram,..) basert på data som er tilgjengelig i ulike typer dataformater (CSV, JSON, XML). Vi kan da formulere oppgave slik at vi setter opp et skjelett der vi spesifiserer hva en datafil skal inneholde og hva datasett skal kunne levere til en tegnefunksjon, typisk: getAntallVerdier, getVerdi(n), getNavn(n), getMaxVerdi(), getTittel()

En oppgave kan da være
"lage en klasse som leser en JSON-fil og etablerer et datasett-objekt med de spesifiserte leverings funksjonene"
,( eller i programmeringstermonologi: "implemeterer det ønskede interfacet".)

En annen oppgave kan være
"Skriv en funksjon som tar et generelt datasett som parameter og tegner et histogram"

For å teste sine egne delløsninger må alle gruppene ha et skjelett som tester at det de lager fungerer. De som arbeider med datasett kan minimalisere tegningen til f.eks. å skrive ut verdier som tekst, og de som arbeider med uttegning kan etablere dataset basert på variable, uten å lese og tolke filformater.

Deling

Det går an å legge opp oppgaver slik at deling og erfaringsutveksling foregår på en mindre organisert form. I blogginnlegget En rimelig oppgave beskrives en oppgave som har som å å produsere for utskrift. En av målene med dette er å skape en situasjon der elever/studenter kan vise sine produkter, sammenligne og kanskje bruke blyant til å komme med forslag til endringer.

Dersom produksjonen foregår mot websider som kan nås av andre er selvsagt også dette en måte å dele på. Diskusjoner og forslag kan formidles på alle slags måter på nettet og i samtaler, eller kanskje i plenumsvisninger.

Programmering er iterasjoner

Utvikling av ikke-trivielle programsystemer, systemløsninger, er en prosess som innebærer handtering av kompleksitet. Det har alltid vært en utvikling og løpende diskusjon om hvordan vi best skal handtere denne kompleksiteten på en metodisk måte som sikrer oss at vi får ut noe som er sikkert og vedlikeholdbart og som produserer det oppdragsgiveren vil ha.

Historisk sett har vi alltid hatt to skoler når det gjelder systemutvikling. Det kan sies mye om dette, men en kortform kan kanskje være slik:

På den ene siden har vi hatt "fossefalls"-metoden som baserer seg på at systemet kan gjennomanalyseres og designes på tegnebrettet, og at programmeringen blir en mer eller mindre mekanisk håndtverksjobb der alle spesifikasjonene er klare. Fordelene med dette er at vi gjøre en komplett analyse og lokaliserer alle de kritiske punktene i en tidlig fase av arbeidet. Ulempene er at verken utviklere eller oppdragsgiver er i stand til å se konsekvensene av krav eller beslutninger.

På den andre siden har vi hatt den iterative skolen som har har som basis at løsningen skal opp og stå fra dag en, og at den raffineres stegvis etter konsultasjon med oppdragsgiver. Fordelene er at vi avdekker designproblemer tidlig og at vi kan tilpasse oss erfaringene. Ulempene er at vi har dårligere kontroll over tidsplan og progresjon.

Det er den siste angrepsvinkelen som ser ut til å dominere programmeringsfagetfaget idag, og det er denne, som slik jeg ser det, er relevant for programmeringsundervisning. Det er de seneste årene utviklet noen tankesett som i aller høyeste grad er relevante.

Når vi sier at en metode er iterativ mener vi at vi definerer delmål og går fram stegvis. En sammenhengende metode som skal ivareta en slik arbeidsform er "Extreme Programming". Til tross for det noe dramatiske navnet er dette en jordnær arbeidsform som bygger på en del lettforståelige og effektive prinsipper. Slik vi ser det er disse prinsippene høyst aktuelle i programmeringsundervisning. De viktigste prinsippene, som vi bør vurdere, er:

• Problemløsning foregår i grupper. Alle i en gruppe har ansvar for løsningen
• Problemløsning foregår i små oversiktlige, veldefinerte steg.
• Testing foregår hyppig og testene er systematiske og planlagt.
• Parprogrammering. Det vil si at det alltid er to personer foran datamaskinen. Den ene skriver og den andre spør, foreslår og kommenterer. Rollene byttes, avhengig av oppgave eller ideer
• De enkelte stegene sjekkes ut mot oppdragsgiver

De momentene som tar opp de sosiale aspektene og de som handler konkret omfeilretting er drøftet for seg. La oss se litt nærmere på iterasjonsperspektivet.

Vi kan se på et enkelt eksempel. Oppdraget er formulert slik:

 Tegn en windmølle

Steg 1

løsning

Tilbakemelding på dette vil typisk være at en windmølle har tre blader, ikke 2

Steg 2

løsning

Tilbakemelding på dette vil kanskje være at møllebladne må jo festes på et hus

Steg 3

løsning

Og så vil vi måtte vurdere om bladene skal ha en annen form og hvordan huset skal utformes. Kanskje vi skal la oss inspirere til å la brukeren bestemme vindstyrken ?

Det er flere ting å merke seg med dette enkle eksempelet.

• Selv et enkelt eksempel som dette demonstrerer at det kan være nødvendig å gå stegvis fram.
• Den som har vært gjennom programmeringsøvelser av denne typen noen ganger vil trolig lære å lage kode som er forberedt for endringer.
• Ambisjonsnivået har en tendens til å øke etterhvert som løsningen utvikler seg. Dette er vel ikke alltid like bra og vi kan fort nærme oss det som er et problem for mange programmerere, et slags perfeksjonistsyndrom. Ting kan alltid bli bedre.
• Presisjonen i oppgaven kunne vært klarere i utgangspuktet, selv om intensjonen trolig var å lansere en enkel øvelse i vinkelberegning.

Hvis vi summerer opp noe av dette så er vi fort over på det som er et kjent problem i iterativ programutvikling, og som på engelsk kalles "the planning game". Essensen i dette er at en slik iteartiv arbeidsform med små steg med egne tidsfrister ofte kommer i konflikt med det som er rimelig eller avtalt som total utviklingstid. Det er åpenbart at dette kan være en vanskelig problemstilling i næringslivet, men det er også verdt å merke seg at denne problemstillingen er relevant også i undervisning.

Det finnes mange metoder innen programmering som er nær beslektet med Extreme Programming, f.eks. Scrum som også har et eksplisitt beskrivelse av kreative faser i arbeidet

Linker

Extreme Programming
Scrum

Programmering er en kreativ prosess

De fleste som betrakter programmering utenfra, altså uten å programmere selv, oppfatter det ofte som en slags øvelse i å skrive firkanta og uleselig tekst. Når det gjelder å skape nysgjerrighet og inspirere potensielle programmerere er det viktig å ta et slags oppgjør med slike holdninger. (nerdenes protest !).

Det er en generell og vanskelig diskusjon å vurdere innholdet i begrepet kreativitet. Et ganske vanskelig utgangspunkt er de som ensidig kopler begrepet til å komme opp med ideer uten å relatere det til verken handverkskompetanse eller gjennomføringsmuligheter. I og for seg en spennende aktivitet, men ikke nødvendigvis særlig produktiv. Det er min erfaring at en god del studenter som søker utdanning innen områder som digital design er hengt opp i et slikt holdningssett. De får ganske raskt sperrer når de innser at realisering av selv ganske enkle ideer krever både håndverk og systematisk planlegging. Det gjelder selvsagt ikke alle.

Det ligger en utfordring i å forsøke å få fram det kreative elementet i programmering, både for de som savner det og for de som ikke savner det. Etter min erfaring ligger de kreative utfordringene både i det du lager, produktet, og måten du konstruerer det på

Produktet

Mye av det vi som programmerere lager har et visuelt og ofte interaktivt grensesnitt mot brukeren. Vi skal presentere websider som helst skal fungere optimalt på ulike typer media, og vi skal lage konstrukjsoner som skal kunne vurderes og diskuteres ut fra utseende og funksjonalitet uten å kjenne alle detaljer i det som ligger bak. Det finnes naturlig nok metoder for å handtere prosesser for å finne gode løsninger som i stor grad følger aksepterte standarder, men det finnes også et stort rom for kreative, utradisjonelle løsninger

Spillprogrammering er på mange måter en historie for seg. Et spill skal formidle en setting, en metafor, og det skal implementere avansert interaksjon mellom spillere og mellom en spiller og de digitale omgivelsene.

Hvis vi setter dette inn i en opplæringssammenheng er det viktig å finne verktøy og oppgaver som utfordrer de kreative egenskapene. Det gjelder valg av programmeringsspråk og det gjelder valg av arbeisoppgaver. Vi må finne fram til oppgaver som hver for seg og i sammenheng gir en rask visuell respons på det som lages og som inviterer til å eksperimentere med løsninger.

For meg er det naturlig å se dette i sammenheng med de prinsippene som er nedfelt i Alan Kays referanse til Piaget når han bruker begrepet "Doing with Images Makes Symbols". Selv om Kays perspektiv i utgangspunktet ikke nødvendigvis er det kreative perspektivet, så er sammenhengen mellom konstruksjon og resultat et fundamentalt moment, på linje med det vi finner i tankegangen bak programmeringsspråket Logo. Vi må altså finne arbeidsoppgaver det det er kort vei fra programmeringen til den visuelle responsen. Jeg har skrevet mer om dette i innleggene "Piaget og programmering" og "En rimelig oppgave"

Det er også viktig å utvide perspektivet ut over "vanlige" skjermorientert programmer. Programmering av enheter av ymse slag som Lego, Arduino-enheter eller 3D-printing er en del av dette bildet.

Resonnementene mine over er direkte eller indirekte knyttet til en eller annen form for funksjonalitet. Vi vil finne kreative og gode løsninger for å vise fram noe eller gjøre det lett for brukeren av programmet å interagere med det vi lager. Det perspektivet som mangler er det som bruker digitale medier til å uttrykke noe. Det kan være et kunstverk, eller det kan være noe som skal promotere noe, en begivenhet, en sak eller et produkt, det vi kan kategorisere som reklame i vid forstand.

Mediene for dette er mange: Websider, TV, digitale plakater, projeksjoner på bygninger osv. For en programmerer som ser slikt materiale er det ikke vanskelig å se at det ligger ganske mye finurlig programmering bak for å få fram effekter av ulike slag, 3D-former, lyssetting, animasjon, relasjoner mellom objekter, for å nevne noen.

Et lite eksempel.

Dette eksempelet er ikke for å antyde at jeg er kunstner eller kunstekspert. Hensikten er bare å peke på at en digital innfalsvinkel kan gjøre noe med perspektivet

Den belgiske kunstneren Renè Magritte malte (første gang) i 1926 et bilde av en pipe som har tiltrukket seg en del oppmerksomhet. Som du ser på bildet under har han malt på bildet en tekst "Ceci n'est pas une pipe", eller på norsk "dette er ikke en pipe". Når Magritte ble spurt om hvordan han kunne mene dette svarte han: "Forsøk å stappe tobakk i den".

Det han forsøker å gjøre er altså å fokusere på forskjellen på en gjenstand og framstillingen av den. Det ligger langt utenfor min kompetanse å forsøke og forklare på en kort og konsistent måte surrealismens vesen og surrealistenes argumentasjon. Slik jeg oppfatter det, anser de en naturalistisk framstilling som lite interessant, og de forsøker å legge det "usynlige" inn i bildene. Magrittes naturalistiske bilde, med den gitte teksten, er slik forstått å understreke avstanden mellom bilde og "natur". De fleste av Magrittes bilder er ikke av denne naturtro typen. Tvert imot bruker han og andre surrealister argumentet til å endre den naturen han framstiller.

Hvis jeg nå, fra mitt teknologiske ståsted, vil ta dette et skritt videre kan jeg kanskje påstå om konstruksjonen nedenfor at "dette er ikke et bilde av en pipe" (Ceci n'est pas une image d'une pipe).

Med dette forstår jeg da at det finnes ikke noe fysisk bilde av noe som ser slik ut som det du ser på skjermen. Bildet skapes og gjenskapes hver gang vi ønsker å se det, i en eller annen synsvinkel.

Så kan man jo spørre seg hva surrealistene midt i forrige århundre ville ha laget dersom de kunne programmere interaktive framstillinger. I vår tid er det ikke akkurat mangel på manipulerte bilder med et visst "surrealistisk" preg.

Man kunne jo tenke seg at kommunikasjonsflaten mellom kunstner og publikum ville tjene på en dialog. Eller kanskje surrealismen ikke ville oppstått i den formen den fikk, dersom teknologien og mediebildet hadde vært som idag ?

For de som husker den første bølgen av digital kunst på 80-tallet har det skjedd mye med forutsetningen, men kanskje ikke like mye med aktiviteten ? Den gangen var det mitt inntrykk at det som ble vist fram var mislykkede eller manipulerte sirkelalgoritmer.

Konstruksjonen

Det som er vanskeligst å kommunisere til ferske programmerere er den kreative utfordringen og potensielle tilfredsstillelsen som ligger selve programmeringen.

Vi har i prinsipp nærmest ubegrensede muligheter når vi skal velge hvordan vi dekomponerer et problem og hvordan vi formulerer algoritmer.

Den metaforen som dukker opp i hodet mitt når jeg sliter med å finne "gode" løsninger er et slags landskap, med noen faste fjellformasjoner jeg kjenner igjen og noen uoversiktlige steinrøyser. For meg er det en kreativ utfordring å få orden på steinrøysene og stable stein i solide murer. En stein ligger ikke støtt hvis ikke underlaget er til å stole på. Når jeg står der med en stein i hånda har jeg mange muligheter og utfordringen er å finne en løsning som kan bringe meg videre.

Nå er det selvfølgelig slik at løsninger av den typen vi har vært innom ovefor i varierende grad er lagarbeid. Alle er ikke programmerere. Jeg tror imidlertid at det er slik at en viss insikt i prorammering er en forutsetning for å delta i et slikt lagarbeid på en konstruktiv måte.

Formidling av dette er etter min erfaring ganske vanskelig. For nye programmerere er ikke føleksen av handlefrihet så stor som den er hos de som har prøvd og feilet mange ganger. Igjen så dukker behovet for å kunne visualisere løsningen og å finne oppgaver som har kort vei fra kode til respons opp.

Linker

Piaget og programmering
En rimelig oppgave
Logo

Programmering er kopiering

Når vi skal løse et programmeringsproblem skriver vi i praksis aldri et program på blanke ark. Hovedregelen er at vi begynner jobben med å endre et program vi eller andre har skrevet før. Det vi tar med oss fra det vi kopierer fra kan være alt fra rene formalia som er nyttig eller nødvendig i alle programmer i det aktuelle språket, eller det kan være store deler av koden.

Praksis

Det kan være mange kilder for slik kopiering og omskriving.

Egne programmer

Dette gjør vi alltid og det er nyttig og i praksis nødvendig. Det er imidlertid noen momenter som en skal merke seg.

Det er lett å dra med seg dårlige løsninger og dårlige vaner uten å tenke på det, og det kan være at vi drar med oss løsninger eller lenker til ting som har gått ut på dato. De erfaringene vi gjør kan tilsi at vi bør gjøre noen endringer på "standardene" våre.

For eksempel bruker jeg alltid disse to filene når jeg starter arbeidet med en p5js-sketch:

<!DOCTYPE HTML>
<html lang="no">
<head>
 <meta charset="UTF-8"/> 
 <title>test</title> 
 <script src="https://borres.hiof.no/resources/p5js/p5.min.js">  
 </script>
 <script src="sketch.js"> </script>
</head>
<body> 
<div id="canvasHere"></div>
</body>
</html>

function setup() {
   var canvas = createCanvas(400, 400);
   canvas.parent('canvasHere');
}
function draw() {
   background(255,255,255);
   stroke(0,0,255);
   line(0,height/2,width,height/2);
}

lagrer dem som "test.html" og "sketch.js", åpner dem i editoren og jeg er i gang.

Min erfaring er at det er lett å undervurdere nytten av å skrive kommentarer til de løsningene vi bruker, både i selve koden og gjerne i en egen fil i det prosjektet vi arbeider med. Det er av og til forbløffende vanskelig å lese og endre sin egen kode som ble skrevet for noen måneder siden. Når vi skriver kode etablerer vi ofte et sett med logiske forutsetninger som vi sliter med å rekonstruere i en annen setting. Jeg har lært meg å lage en "readme.txt"-fil som har som eneste hensikt å forklare forutsetningene og løsningen for meg selv.

Medarbeideres programmer

Hvis vi arbeider sammen med andre i et prosjekt er dette både nødvendig og naturlig. Det bidrar til at flere øyne leser og flere tester blir gjort. I en startfase i programmering er det naturlig å bruke ganske enkle delingsmekanismer, som tilgang til en felles datalagringsplass og et eller annet kommunikasjonsmedium for å varsle om oppdateringer og endringer. Etterhvert er det naturlig å ta i bruk mer avanserte verktøy for versjonering.

Det er en rekke utviklingsmetodikk som på ulike måter og med ulike begrunnelser beskriver samarbeid i programutvikling og kodeproduksjon

Medstudenters programmer

I en studiesituasjon er dette en litt vanskelig problemstilling. På den ene siden er det åpenbart at det å dele erfaringer, ideer og programmer er et udiskutabelt gode. Når det gjelder gruppearbeid er situasjonen i prinsipp den samme som kommentert over.

På den andre siden er det vel alle underviseres erfaring at det foregår en del ureflektert kopiering for å bli ferdig med obligatoriske oppgaver innen tidsfristen. Det skjer uavhengig av tilbud om hjelp og veiledning. Det er av og til fristende som underviser ha en kynisk holdning til dette: Vil du ikke lære så er det din egen beslutning. På den annen side er det elementer i oppstart av en programmeringsundervisning som kan virke demotiverende på mange og føre til at arbeidsinnsatsen utesettes. Først og fremst gjelder dette trolig opplevelsen av å gjøre feil, av å mislykkes. Jeg har drøftet feilrettingsperspektivet i en annen artikkel.

Eksempler fra læremateriell

Dette er rimeligvis en god kilde, selv eksempler av og til kan være litt ensidige

Eksempler som er distribuert sammen med det utviklingsystemet vi bruker

Det varierer veldig hvor mye materiell som distribueres eller gjøres tilgjengelig i forbindelse med utviklingssystemer. Noen er eksemplariske gode og har svar på akkurat det vi lurer på. Det som ofte er et problem er at nivået på koden ikke er tilpasset nybegynnere.

Programmer vi finner på nettet

Dette er en interessant problemstilling og det er en del forhold som skiller programmering fra de fleste andre fagområder.

For det første er det en sterk kultur for å dele. Du vil finne forslag og forklaringen av de forunderligste problemer. Det finnes en rekke åpne utviklingsprosjekter der kode i nær sagt alle kompleksitetsgrader er tilgjengelige.

For det andre er det en slags "The truth is in the pudding" situasjon. Vi kan i de fleste tilfeller teste det vi finner og sjekke om det gjør det det gir seg ut for. Vi trenger normalt ikke gjøre systematisk bakgrunnssjekking for å se om noe er "sant". Dette er selvsagt ikke tilfeller der vi er ute etter mer avanserte systemer som f.eks. statistikkprogrammer eller lignende.

Metodisk

Som beskrevet over er kopiering og omskriving av kode en praksis som vi ikke greier oss uten, og etter mitt syn spiller det en avgjørende i rolle i læring. Det er interessant å se om vi kan finne angrepsvinkler der vi kan bruke kodekopiering systematisk i en oppstartfase.

Når det gjelder den grunnleggende forståelsen av syntaks og enkel algoritmeutforming kunne en tenke seg å la studentene få tilgang til kodebiter skrevet i forskjellige språk. Studentenes oppgave blir å forsøke å finne ut hva koden gjør og hva som må endres for å endre funksjonaliteten.

Vi kan illustrere det med et enkelt eksempel. Vi tar for oss en funksjon som skal summere tall fra 1 og opp til en grense. Vi kan se på dette i flere språk.

Java

int tall(int n){
  int sum=0;
  for(int i=1; i < n; i=i+1)
    sum=sum+i;
  return sum;
}
print tall(5);

JavaScript

function tall(n){
  var sum=0;
  for(var i=1; i < n; i=i+1)
    sum=sum+i;
  return sum
}
console.log(tall(5));

Python

def tall(n):
  sum=0
  for i in range(1,n):
    sum=sum+i
  return sum

print tall(5)

Basic

PRINT tall(5);

FUNCTION tall(n)
    sum=0
    FOR i = 1 TO n-1
        sum= sum + i
    NEXT i
    tall=sum
END FUNCTION

Det vi muligens kunne oppnå med dette er å illustrere noen prinsipper som er allmengyldige og det lar oss betrakte løsningen med litt forskjellige perspektiv. Det gir oss en anledning til å diskutere datatyper og syntaksregler.

Nå vil det være praktisk umulig å sette i gang en paralell prosess der vi inviterer studentene til å eksperimentere med flere utviklingsmiljøer. Den administrative jobben med å holde styr på omgivelsene vil trolig bli lang mer omfattende enn selve kodingen.

Vi kunne tenke oss et scenario der studentene arbeider, f.eks med JavaScript og undervisningen har innslag av kommenterte løsningsforslag i andre språk.

En åpenbar innvending er at dette er en veldig formalistisk angrepsvinkel og det vil neppe fungere som dominerende arbeidsform. Det kunne muligens brukes som et supplement, ikke i den kreative prosessen, men som en måte å få grep om noen syntaktiske og algoritmiske problemstillinger.

Programmering er feilretting

Opp gjennom årene har jeg erfart at mange, kanskje de fleste, studentene som begynner å programmere får en nedtur når de oppdager hvor mange feil de gjør. Det kommer som en ubehagelig overraskelse for de fleste at de må bruke noen timer på få rettet feil og få ting til å virke tilfredsstillende. Mange tar dette som et nederlag og havner i en situasjon der de opplevere at dette er ikke noe for dem; dette får det ikke til. Jeg tror det er flere årsaker til dette, og vi har kanskje ikke hatt tilstrekkelig fokus på de faktorene vi har kontroll med.

Programmering en øvelse som skiller seg ganske mye fra det de fleste nye studentene er vant med. Det finnes ingen ferdig formel som skal anvendes for å løse problemet. Det er ikke slik at vi enten kan løsningen eller ikke. Det finnes dessuten vanligvis ikke noen forutbestemt løsning, noen fasit. I starten gis det vanligvis ganske konkrete oppgaver som skal løses, men det finnes nesten alltid mange måter å gjøre det på.

Denne åpenheten skal kombineres med å lære seg noen formelle rammer som vi må arbeide innenfor, syntaksregler. Denne kombinasjonen av formalia og åpne problemstillinger er en utfordring. Vi er trolig for lite oppmerksomme på arbeidsformen og det tankesettet dette krever.

Det er kanskje slik at de fleste av oss som underviser er for nøye når det gjelder å vektlegge formalia. Kanskje inflytelsen fra Dijkstra er større enn vi vil innrømme, se Programmering og matematikk. Det manifesterer seg ved at vi er for opptatt av å vektlegge det som er optimalt og korrekt. Objektorientert programmering er et godt eksempel. For de av oss som har programmert en stund er det finessene som opptar oss og som vi gjerne vil formidle(interface, abstrakte classer, arv, innkapsling, aggregering). Kanskje vi skulle skulle bruke mer tid på at et objekt i grunnen er en samling av metoder og data, og utvide begrepsapparatet som svar på problemer når de dukker opp.

Vi har en tendens til å demonstrerer løsninger som tilsynelatende er naturlige og opplagte når vi viser dem i forelesninger eller legger løsninger på nettet. Vi kan bruke ganske lang tid dagen før på å forberede et eksempel som framstår som naturlig og "smart". Vi hopper lett over de timene vi brukte for å få eksempelet til å fungere, og vi underslår en beretning om arbeidsprosessen. Det vi underslår er feilretting.

For et par års siden gjorde jeg sammen med kollega Harald Holone et eksperiment i forelesningene der vi brukte to dobbelttimer til å utfordre hverandre til å løse et programmeringsproblem i plenum. Vi fikk oppgaven på stedet og vi var ikke forberedte på hva som skulle gjøres. Hensikten var at vi skulle forsøke og formidle hva og hvordan vi tenkte når vi gikk løs på en oppgave. Hovedfokus i våre intensjoner var å formidle hvordan vi skulle planlegge løsningen, men vi brukte nesten all tid på feilretting. Jeg tror ikke verken Harald eller jeg var særlig fornøyde med det vi laget, men studentene var veldig fornøyde med å oppleve at vi gjorde feil og faktisk rotet ganske mye, samtidig som vi faktisk kom fram til (litt ufullstendige) løsninger.

Jeg vil argumentere for å betrakte feilretting som normalsituasjonen i programmeringsarbeid. Det er det vi bruker tid på og det er det som er den mentale utfordringen for nye programmerere. En av inspirasjonskildene mine til dette perspektivet er John Pirzigs bok "Zen and the art of Motorcycle Maintainance". Hans forhold til reperasjon og vedlikehold av motorsykler kan lett overføres til programmer. Det interessante med Pirsigs resonnementer er at de er satt inn i en større sammenheng som berører begrepet kvalitet og beskriver en vitenskaplig innfallsvinkel til feilretting. Det vil føre for alt langt å gå løs på en komplett analogi mellom motorsykler og datamaskinprogrammer, men det er noen punkter i feilretingsstrategien som vi kanskje kan ha nytte av å tenke gjennom.

Når det oppstår en feil eller en utilfredstillende effekt. eller mangel på effekt, må vi forsøke og finne en feilrettingsstrategi. Tilfeldige innfall og kjapp fiksing fører oss ofte ut i et enda større uføre. Jeg tenker ofte på den situasjonen jeg var i når jeg begynte å programmere. Som studenter skrev vi programmene på hullkort og leverte dem i bunkevis til en datamaskinoperatør som la vårt program i en kø, leste dem etter hvert inn og kjørte dem. Hvis vi var heldige (og operatøren ikke hadde mistet hullkortene i gulvet) kunne vi hente en utskrift etter to-tre timer. Hvis noe gikk galt kunne det være en dump med sidevis fulle av oktale tall. Dette førte til at vi tenkte oss ganske godt om før vi leverte programmet til kjøring. I dag tar en slik test mindre enn et sekund. Av og til tenker jeg at de to sparte timene for manges vedkommende forsvinner i planløs testing.

Noen av nøkkelbegrepene i Pirsigs feilrettingsstrategi er: Dekomponering, systematisk komponenttesting, og hypoteser.

Når han skal fikse noe på motorsykkelen er han omhyggelig med analysere vilke komponenter som er involvert og hvordan de henger sammen. For oss som programmerere betyr vel det enkelt sagt av vi må ha oversikt over funksjoner, klasser og biblioteker, og hvordan de henger sammen. Læringseffekten av en slik dekomponering er forhåpemtligvis at vi tenker gjennom feilrettingsscenariet når vi planlegger koden. Jeg vil tro at de fleste drevne programmerere gjør dette, bevisst eller ubevisst.

Komponenttestingen krever at vi har laget koden slik at vi kan utsette delene for systematisk testing. Vi må f.eks. kunne kalle en funksjon med parametere der vi på forhånd har en hypotese om hva som lager feil og hvilke feil. Vi forstår ikke hva som er galt hvis vi ikke kan etterprøve slike hypoteser.

Det interessante med denne tankemåten er at den er svært generell og at den kan bearbeides og betraktes som en vitenskaplig metodikk. Hypotesetesting blir en jordnær og praktisk arbeidsform, og er et tankesett som er anvendbart i mange av livets situasjoner, enten det gjelder fag eller ikke.

En annen side ved feilretting er den sinnstilstanden vi har når vi går løs på arbeidet. Vi må oppfatte det som en konstruktiv og normal situasjon. Kanskje vi til og med har laget koden slik at feilen er som forventet i en tidlig fase av arbeidet. Hvis reaksjonen på en feilsituasjon er en følelse av utilstrekkelighet og rådløshet er sjansen for å finne feilen ganske liten. Det er også slik at vi av og til er i en modus der vi føler at vi ikke har overskudd, eller ro til å grave oss ned i en testfase. Min og mange andres erfaring er at det hjelper å komme vekk fra skjermen og ta med seg problemet gå en spasertur. Det er av og til forbløffende hvordan problemer kan falle fra hverandre, dekomponeres, når vi får litt avstand til dem.

Noen feil er lette å oppdage:

og lette og rette

mens noen feil krever litt mer analyse

Vi kan aldri bevise at et program er riktig, og vi må være forberedte på at det vil intreffe situasjoner der det oppstår feil. Feilkilder kan være vår kode, oppståtte feil eller endringer i datagrunnlaget eller nettverket eller systemet programmet inngår i.

Min tanke er at et program i prinsipp er i en slik situasjon fra det øyeblikk vi begynner å skrive, og i hele programmets "levetid".

Å forvalte et fag

Som underviser er fagforvaltning et sentralt begrep for meg. Det innebærer flere ting. Det betyr slik jeg ser det at du skal ha gode håndverksmessige ferdigheter, at du skal søke ny kunnskap og innsikt og at du skal formidle din forståelse av faget gitt de kulturelle og samfunnsmessig rammene du arbeider i. Det kan sies mye om dette og vektlegging av de ulike aspektene, men det jeg er opptatt av i dette innlegget er det preget den som underviser/formidler setter på faget.

Vi ser konturene av en ny runde med nettbasert læring med de såkalte MOOCs (Massive Open Online Courses). Det er lett å se en rekke fordeler med dette. Vi vil få gode formidlere, standardisering av innhold og mulighetene for å etablere læringskollektiver i form av samarbeid mellom studenter uavhengig av institusjon. Det er imidlertid noen årsaker til å gå litt forsiktig fram. Standardisering kan føre til mangel på innovasjon og det vil innebære en utfordring som en del institusjoner ikke kommer til å takle. Jeg vil imidlertid her fokusere en litt annen problemstilling. En av mine største bekymringer i forbindelse med nettundervisning og utviklingen av verdensomspennende MOOCs er at vi kan få en slags sterilisering av fag. Med det mener jeg at faget blir tatt ut av kontekst og tradisjon. Formidleren, læreren, og det samfunnet du lever i definerer en kontekst som er viktig i fagforvaltning.

Jeg tror de fleste har det slik at når de arbeider med et eller annet, enten som fagforvaltere eller som fagutøvere, så har de implisitt eller eksplisitt en referanse til sin egen læringssituasjon i tilsvarende fagområde. Jeg har hatt gleden av å lære av en del personer som ikke nødvendigvis alle var verdens beste pedagoger, men som forvaltet sin fagkunnskap og sine holdninger til faget og fagets rolle i samfunnet på ulike måter. Denne læringen har definitivt preget mitt syn på faget i ettertid. Jeg skal bruke noen eksempler for å illustrere hva jeg mener.

Som ung hadde jeg gleden av å være student hos og etter hvert kollega på Norsk Regnesentral med to av de mest markante personene i norsk databehandlingshistorie, Kristen Nygaard og Ole Johan Dahl.

Nygaard var en person som snakket i ganske store bokstaver og satte sitt preg på de fleste forsamlinger. Han arbeidet med faget i en svært vanskelig setting i de legendariske prosjektene med de ansatte og fagbevegelsens innflytelse på styringssystemer. Mye av dette er senere kjent som den nordiske modellen. Jeg lærte ikke så mye datafag i snever forstand av dette, men jeg fikk et innblikk i holdninger og arbeidsformer som ble laget der og da. Forskjellen på aksjonsforsking og deltagende forskning ble drøftet, analysert og eksemplifisert på en måte som neppe hadde kunnet blitt formidlet via et standardisert MOOC. Dette var en nyttig og nødvendig diskusjon for oss som tilhørte den moderate delen av 68-generasjonen. I ettertid har jeg jo forstått at denne måten å tenke på er en ganske generell måte å forstå og agere på i et samfunn som vårt og at det går rett i kjernen av mange av de generelle problemstillingene vi strir med i dagens samfunn. Stikkord er pulverisering av ansvar, reduksjon av betydningen av faglighet og konsekvensene av rigorøse styrings- og kontrollsystemer. Et annet perspektiv på dette var konflikten mellom Nygaard og den svenske professoren Børje Langefors i synet på systemutvikling. Sistnevnte var talsmann for en ren matematisk informasjonsanalyse ved systemutvikling, mens Nygaards søkte etter verktøy for å realisere en reell medvirkning. Det var lærerikt å ha Langefors arbeider som hovedfagspensum samtidig som jeg var kollega med Nygaard. Et generelt systemutviklingsfag som drøftet disse perspektivene under samme hatt ville umulig kunne gi den samme innsikten.

Ole Johan Dahls minimalistiske og presise analyser av algoritmer er legendariske og hele hans framtoning understreket dette på en måte som gjør at jeg den dag i dag forsøker å spare en byte eller to hver gang jeg skriver en triviell algoritme. Men samtidig, og det er ikke uviktig i denne sammenhengen, var han en veldig hyggelig fyr som røkte pipe og likte opera.

Senere arbeidet jeg i regi av Utdanningsdepartementet sammen med en canadisk ingeniør, Les Green, med utforming av pedagogisk programvare. Han formidlet et pedagogisk syn som var svært grunnleggende forskjellig fra den Skinner-pedagogikken som var framherskende i forbindelse med IT-basert læring på 80-tallet. Han hadde skrevet en bok om dette som ikke var spesielt overbevisende, men måten han forvaltet sitt syn på faget i praksis var ekstremt klar og informativ. Jeg husker en del veiledningssesjoner der ivrige designere viste hvor du skulle klikke på skjermen for å oppnå en eller annen reaksjon. Hans spørsmål var kort og godt: «Why would I like to do that ?». Dette var i all sin enkelhet grunnlaget for en uunngåelig og nødvendig diskusjon av pedagogikken i prosjektet. Jeg oppdaget at jeg ikke hadde forstått mye av prosjektveiledning før jeg så han i aksjon.

Nå er det jo ikke alltid at fagformidling er ensidig konstruktiv og givende, men læringen kan likevel være verdifull. Min første erfaring med fagforvaltning som gjorde inntrykk var på grunnskolen. Jeg hadde en lærer som konsekvent rettet «ansikt» til «andlet» i stilene mine. Han ga ikke noen grunn for dette og jeg husker jeg var ganske forbannet. I ettertid har jeg forstått (tror jeg) at han var en av de få som tok samnorsken alvorlig på 50-tallet. Hva jeg lærte av det? Jo jeg tror at hans bidrag til min språkbevissthet var lang større enn hans bidrag til samnorskens utbredelse, og det fjernet effektivt den unge elevens tro på skolen som formidler av den nøytrale og endelige sannhet.

Et annet eksempel er når jeg som kybernetikkstudent på Universitetet i Oslo hørte på et foredrag av den legendariske professor Balchen fra daværende NTH. Balchen var en meget anerkjent og respektert fagmann med klare meninger. Jeg husker han gikk langt i sitt foredrag i å peke på at store deler av samfunnet med fordel kunne styres mer eller mindre automatisk etter reguleringstekniske modeller. Antagelig, jeg er ikke sikker, ønsket han å provosere oss. Han lykkes i den grad at det ga opphav til ganske mange diskusjoner i studentmiljøet i etterkant om forholdet mellom det teknisk optimale og det menneskelige og demokratiske, hvilket jo ikke har blitt et mindre aktuelt tema med årene.

I sum tror jeg ikke så mye på at undervisning kan være nøytral og jeg tror ikke den bør være det. Det er generelt sett to viktige prinsipper som er relevante i denne sammenhengen og som må ligge til grunn når en skal fungere som lærer eller fagforvalter.

For det første må man være ærlig om hva en kan og hva en ikke kan. Som forvalter av IT-faget i mange år har jeg ganske god samvittighet på dette punktet. Det er min erfaring at studentene har forståelse for at det er begrensninger i hva enkeltpersoner kan av faglige detaljer og at ærlighet på dette området styrker troverdigheten.

For det andre bør en være tydelig på hva man mener om ulike sider ved faget og fagets plass i samfunnet. Her har jeg vesentlig dårligere samvittighet, og det burde de fleste av oss ha. Jeg har ofte undret meg over dette. De fleste av de kollegene jeg har hatt opp gjennom årene har vært samfunnsbevisste og reflekterte personer, men har som meg, vært tilbakeholdene med å eksponere sitt syn som en del av fagforvaltningen. Den nærmeste forklaringen er trolig redselen for det man litt lettvint kan kalle «å politisere» faget. Det er jo mulig å betegne alle meninger som politiske i en eller annen forstand og vi har hatt en utvikling der skillet mellom fag og politikk har blitt større. Det har for å si det litt innfløkt blitt politisk ukorrekt å blande fag og politikk. Dette bør ikke stoppe meningsutveksling om fagets samfunnsrolle. Når jeg ser dette i perspektiv er det en faktor som har med dette å gjøre som har endret seg kraftig, og det er studentenes engasjement. Ved den institusjonen jeg kommer fra har studentene blitt lokket til å være med på trekning av en iPad for å delta i valg til sine egne demokratiske organer. Det ligner, for å si det mildt, ikke mye på den situasjonen jeg opplevde som fersk student fra landsbygda på slutten av 60-tallet. Nå sier jeg ikke dette for å legge skylden på studentene, men en kan i alle fall trygt si at studentene ikke presser på for å få til en samfunnsdebatt om faget.

Det blir et dilemma når strategiske planer for utdanningen informatikk ved de fleste institusjoner peker på informatikkfagets spesielle situasjon som premissleverandør for nesten alle andre fag, uten at dette problematiseres i en samfunnsmessig og politisk sammenheng. Dette åpner for en ganske omfattende og viktig debatt i dagens samfunn der stikkord kan være big-data, personvern, falske data, sikring av infrastruktur, og tvilsom bruk av data både i forskning og som politisk premiss. Hvor mye ansvar har vi som fagforvaltere i informatikk for dette?

Dette får jeg se nærmere på i et senere innlegg, hvis jeg får tid og gjerne noen konstuktive innspill.

Å undervise i en grenseløs verden

Vi opplever (igjen) et sterkt fokus på nettbasert læring. Dette gir grunnlag for noen refleksjoner. Mitt utgangspunkt er lang erfaring i undervisning i informatikk og beslektede fag. Dette er fag som er basert på en del grunnleggende prinsipper og begreper. Disse prinsippene og begrepene er ganske stabile men anvendelsene og betraktninger rundt disse er, for å si det mildt, svært dynamiske. Det er i dag et fag der den komponenten vi kan kalle livslang læring er helt nødvendig og vi er avhengig av å beherske internett som informasjonskilde.

Den første bølgen av nettbasert læring, eller egentlig utdanning, på 90-tallet levde av flere grunner ikke opp til de store forventningene som ble skapt. Mange av de løsningene som har røtter i denne bølgen er vel med respekt å melde ikke særlig interessante. I beste fall er de kanskje livbøyer for lærere som ikke er bekvemme med å bruke digitale verktøy. Når vi nå ser en ny bølge representert med de såkalte MOOCS (Massive Open Online Courses), er det grunn til å se nærmere på noen sider av temaet igjen. Teknologien og bruken av den tilsier at vi trolig står overfor en interessant utvikling og at vi etter hvert vil møte på en del dilemmaer som er lite debatterte.

NOU 2014:5 MOOC til Norge – Nye digitale læringsformer i høyere utdanning gir et godt øyeblikksbilde over temaet men er etter mitt syn litt utydelig når det gjelder konsekvenser og dilemmaer.

Noen antatte utviklingstrekk

Hvis MOOC blir så massivt som mange tror.

• Utdanning når ut til fler og lar seg tilpasse ulike livssituasjoner. Geografi betyr ingenting og du kan følge kurs på heltid eller deltid.
• Det vil bli billigere. I utgangspunktet ser det ut til at tilbudene er gratis og at prisen for å få en godkjent eksamen blir svært mye lavere enn kostnadene ved et studieopphold. Det er jo også mulig at vi vil se firmaer eller institusjoner som lager godkjenningstilbud basert på andre institusjoners kurs.
• Det vil bli mulig å sette sammen kompetanse på en mer fleksibel måte med å plukke kurs fra forskjellige leverandører. Dette med nye fagprofiler er en utvikling vi har sett lenge og som har fått forbløffende liten oppmerksomhet. Sherry Turkle pekte i sin bok «Life on the Screen» på dette alt på 90-tallet. Etter mitt syn er dette en bra og uunngåelig utvikling. Det er imidlertid ikke uproblematisk verken for arbeidstager, arbeidsgiver eller utdanningssystemet.
• Det er trolig uunngåelig at vi får en rekke standardiseringsinitiativ. Det er i alle fall fire mulige initiativtagere til dette.
1. Det er sannsynlig at nasjonale utdanningsmyndigheter vil søke og rasjonalisere utdanningen ved å realisere spesialiseringer der ressurser kan settes inn ett eller noen få steder på øremerkede fagdomener.
2. Det vil også være ganske rart om ikke EU vil oppfordre til standardisering og i noen grad spesialisering. Begrunnelsen vil som tidligere være ønsket om å gjøre arbeidssøkernes kompetanse sammenlignbar på tvers av landegrensene.
3. Internasjonale organisasjoner innen forskjellige fag vil kunne anbefale, rangere eller legge rammene for kurs.
4. Firmaer vil bruke kurstilfanget som basis for både sertifisering og rangering av søkere. Et godkjent kurs fra et prestisjeuniversitet vil trolig tillegges mer vekt enn et kurs fra en norsk høgskole. Det er ikke noe nytt i dette, men problemstillingen vil bli en helt annen når MOOCene med formell godkjenning blir vanlige.

Noen dilemmaer

Enkeltinstitusjoner vil måtte ta noen svært vanskelige beslutninger. Det virker på meg som det er noen relativt grunne vurderinger som råder. I hovedsak er drivkraften å få lagt ut kurs på nett, uten å tenke gjennom verken metoder, kostnader eller konsekvenser.

En del entusiaster begynner resonnementet med å snakke ned forelesninger som undervisningsform med begrunnelsen at slik har vi gjort i tusen år og nå er vi i en annen tid. Dette etterfølges pussig nok av en litt lettvint argumentasjon for å legge forelesningene på nett.

For det første undervurderes kostnadene med å gjøre noe så tilsynelatende enkelt som å legge ut en forelesning kraftig. Det er ikke bare å sette opp et kamera og la det gå. En slik lettvint holdning vil være den sikre veien til å tape den konkurransen som er uunngåelig. De store aktørene vil etter hvert gjøre dette på en måte som både i form og innhold er teknisk bra. En kollegas forsøk på å ta videodokumentasjonen alvorlig tilsier at etterproduksjon og redigering er langt mer tidskrevende enn det det er mulig å forsvare innenfor rammene av en normal arbeidstid. I hvert fall i vårt fag er det en farlig illusjon å tro at varigheten på materialet er lenger enn i beste fall 2 år.

Det neste momentet er at forelesningene i seg selv har begrenset verdi. Youtube er i dag full av videoklipp av varierende kvalitet som forklarer de forunderligste ting i varierende grad av detalj. Dersom en skal komme forbi den rene videoformidlingen må virksomheten støttes med andre virkemidler på sosiale medier. Vi må forvente at slike mekanismer vil være godt utbygd hos de tunge leverandørene, enten fordi de tilrettelegges av leverandøren selv eller fordi de organiseres av kursdeltagerne.

En av mine største bekymringer er at vi kan få en slags sterilisering av fag. For meg er dette med fagforvalting et sentralt begrep. Det innebærer at faget må sees både i kulturelle og samfunnsmessig rammer og det må sees i lys av de personene som er forvaltere. Jeg skal komme tilbake til dette i en senere blogg.

Hva i all verden skal vi gjøre

Noen punkter jeg tror er viktige:

• Målgruppa med kursene må defineres klart og eksplisitt. Skal vi lage et kurs for hele verden, for Norge eller for østfoldinger som skal slippe å gå på forelesning.
• Kvaliteten må stå i første rekke. Det er utrolig enkelt å skaffe seg et dårlig rykte, og det er nesten umulig å rette det opp. Vi må ikke falle i den samme fallgropa som vi til dels har gjort i den vanlige undervisningen: Kvaliteten og kravene justeres for å tilpasses en studentgruppe som er lite målbevisste og dårlig trent i egen læring. En digital satsing kan være en metode for å redefinere kvalitetsnivået.
• Koplingen mellom faget og synspunktene og holdningene til den som forvalter det må være tydelige.
• Det må sikres en digital infrastruktur som støtter virksomheten i form av fora for diskusjon, spørsmål, kommentarer og selvtester. Denne infrastrukturen må bygges på allmenne verktøy, ikke gamle «læringssystemer» fra forrige generasjon.
• Vi må være veldig tydelige på hva dette koster og villige til å ta kostnadene. Dette er ikke gratis.