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martedì 12 dicembre 2017

MIUR calls, CINI answers: but don't just call it coding !

by Enrico Nardelli

(versione italiana qua)

Not long ago, the Minister of Education, Valeria Fedeli, announced that from 2018 coding (that is, computer programming) would be introduced into primary schools.

There is widespread attention in the media and public opinion to the importance of introducing children to the "digital" world from an early age, but also a great deal of confusion. On one hand, people are seduced by the English term (I wrote about this recently) as though it promised some kind of extraordinary competence for our children; on the other, no distinction is drawn between the scientific, lasting, and formative aspects, and the technological-instrumental ones, which are interesting but transient. I discussed this in the original version (in italian) of this post, whose title — chosen by the editorial team — probably misled readers. While the intention was to highlight the importance of teaching informatics (and not just computer programming), and of calling it by its proper name rather than a fashionable anglicism, the result was the opposite. Several readers objected to the idea of teaching children a skill they associated with the workplace. I return to this point below.

Precisely because of the rather widespread confusion surrounding the teaching of digital skills, we at CINI (the consortium of more than 40 universities engaged in informatics research and teaching) had already been working for some time on how to incorporate informatics education into Italian schools. This is an area in which some countries — the UK, USA, France, and Germany, for example — are already in the implementation phase. In our own country, CINI has been running (now in its fourth year) the Programma il Futuro project, which to date has altogether introduced almost 3 million students to a "serious" informatics education (which we call computational thinking, to avoid the extremely common misunderstanding that teaching informatics means teaching how to use digital tools).

At a recent conference held at the Chamber of Deputies, organised together with the Innovation Inter-group — a cross-party group of Italian MPs (both Deputies and Senators) committed to the country's development beyond ideological divides — we made public our community's proposal, representing more than 1,500 professors and researchers in informatics and informatics engineering, in the presence of MIUR representatives. It is an articulated document, the fruit of a lengthy consultation process that involved not only our own community, but also educationalists and teachers who have long been engaged in teaching informatics in schools.

The document was discussed at the conference alongside educationalists and philosophers, as well as representatives of the business world, given that informatics education has both a cultural and a professional impact. I invite readers to watch the video of the event (in italian) to appreciate the multidisciplinary nature of the contributions, all of an excellent standard.

Before the discussion of the proposal, I presented a recent report on the state of informatics teaching in European schools, prepared by the two principal associations of European informaticians: Informatics Europe (which brings together university departments and corporate research centres) and the ACM Europe Council (the governing body of the European chapter of ACM, the world's largest association of computing professionals and researchers).

Its first and most important recommendation is that all students must have curricular access in school to informatics education (preferably beginning at primary level), since this scientific discipline must form part of the cultural toolkit of every citizen in the digital society. The second is that, to this end, it is essential to provide adequate training for teachers, naturally in different ways depending on the level of schooling. The matter will be discussed again on 15 March 2018 in Brussels with the European Commission.

Let me now return briefly to what teaching informatics in schools actually means, and why it matters. A more detailed treatment can be found in this article published in the journal Communication of the ACM. First of all, let us be clear that it does NOT mean teaching programming. Any more than teaching mathematics means teaching arithmetic. Take primary schools, where the study of mathematics begins with learning the times tables: the aim is not so much to know by heart that 3×2=6 or 12÷4=3, but to understand that if 3 girls have 2 sweets each the total number of sweets is obtained by multiplication, while if 12 biscuits are to be shared among 4 girls the number of biscuits per girl is obtained by division. We are not, therefore, teaching an operational tool so much as a key to understanding reality — "mathematical thinking."

Informatics is a discipline that, like other sciences, has its own particular perspective on the world — its own "conceptual paradigm" through which it describes and explains phenomena. This particular "perspective" is that of "automatic processes of information manipulation." So, just to give a few examples: just as quantity and its relationships are essential concepts for a mathematician, or molecules and reactions for a chemist, so algorithm, language, and automaton are essential concepts for a computer scientist.

It is never superfluous to point out that each of the great scientific paradigms — the human and social sciences, the life sciences, the physical sciences — can be used to describe the same reality, and depending on the case and context, one of them may be the most useful for understanding and explanation, or it may be their combination. Informatics adds a fourth great paradigm, that of "automatic processes of information manipulation," which opens up new and useful ways of explaining what happens across many domains, from biology to economics, from social relations to medicine.

Informatics is therefore not just programming — that is, using a language to give instructions to a computer. It also means understanding how the machine is built — the automaton — that must comprehend our instructions. It means understanding how to express those instructions (the programming language). It means knowing how to develop algorithms capable of expressing those instructions effectively. Our proposal sets out a comprehensive framework for introducing the teaching of this discipline into Italian schools.

Let us now return to the event at the Chamber of Deputies, where the importance of informatics both in schools and in the world of work was discussed.

Some highlights from the first round table on the CINI proposal: it was shown how informatics leads to the creation of tools that change our perception of reality (Simone Martini); the importance of teaching informatics in a way that does not allow the use of tools to erode our sense of "community" and "reality" was stressed (Italo Fiorin); and it was noted that learning tools which make things easy, without understanding how and why they work, is nothing more than an illusion of education (Giovanni Salmeri).

In the second round table, the legislative action taken to support the digital development of Italian businesses was acknowledged and welcomed, while agreement was reached on establishing a forum for dialogue between universities and industry — so that, while respecting the different time horizons within which each operates, educational solutions can be defined that prepare people for an active professional life throughout their entire careers, while at the same time helping companies navigate this epochal social transformation without delay.

I always emphasise that the productive automation brought about by informatics (the so-called "digital enterprise") is radically different from traditional industrial automation. The latter was essentially the replacement of people's physical actions with the power of machines, under the guidance of human cognitive faculties. Digital automation, by contrast, is the replacement of human cognitive capacities with a machine — one that, however, will never be as intelligent as a human being, even if it processes data far more quickly.

This is a cultural problem: unless we truly grasp how deeply this is true, no digital innovation will ever produce the results we hope for.

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The original version (in italian) has been published by "Il Fatto Quotidiano" on 20 December 2017.

MIUR chiama, CINI risponde: ma non chiamatelo coding !

di Enrico Nardelli

(english version here)

Poco tempo fa la ministra dell'Istruzione, Valeria Fedeli, ha dichiarato che dal 2018 il coding (cioè la programmazione informatica) verrà introdotto nelle scuole primarie.

Sull'importanza di educare i bambini fin da piccoli al "digitale" c'è vasta attenzione sui media e nella pubblica opinione, ma anche molta confusione. Da un lato ci si fa affascinare dal termine inglese (ne ho scritto recentemente) come se promettesse chissà quale mirabolante competenza ai nostri figli, dall'altro non si distingue tra gli aspetti scientifici, duraturi e formativi, e quelli tecnologici-strumentali, interessanti ma temporanei. Ne ho discusso nella versione iniziale di questo post, il cui titolo – deciso dalla redazione – ha probabilmente fuorviato il lettore. Mentre infatti l’intento era di mettere in rilievo l’importanza di insegnare l’informatica (e non soltanto la programmazione informatica), e chiamandola col suo nome e non con l’inglesismo di moda, il risultato è stato l’opposto. Diversi lettori hanno infatti contestato la necessità di insegnare a bambini e ragazzi un’abilità tipicamente lavorativa. Ritorno nel seguito su questo aspetto.

Proprio per la confusione un po’ dilagante in materia di insegnamento delle competenze digitali, avevamo già da tempo iniziato a ragionare come CINI (il consorzio delle più di 40 università che fanno ricerca e didattica in informatica) su come inserire la formazione informatica nella scuola italiana. Si tratta di un aspetto su cui alcuni paesi, per esempio UK, USA, Francia, Germania sono già in fase realizzativa. Nel nostro paese, il CINI sta portando avanti (questo è il quarto anno) il progetto Programma il Futuro, che finora ha complessivamente avvicinato quasi 3 milioni di studenti ad una formazione informatica "seria" (che chiamiamo pensiero computazionale per evitare l’equivoco in cui moltissimi incorrono che insegnare l’informatica significhi insegnare l’uso degli strumenti digitali).

In un recente convegno presso la Camera dei Deputati, organizzato con l'Intergruppo Innovazione, un gruppo bipartisan di deputati e senatori che hanno a cuore lo sviluppo del Paese al di là degli steccati ideologici, abbiamo reso pubblica la proposta della nostra comunità (più di 1500 tra professori e ricercatori in informatica e ingegneria informatica) alla presenza del MIUR. Si tratta di un documento articolato e frutto di una lunga fase di consultazione, che ha coinvolto non soltanto la nostra comunità, ma anche pedagogisti e docenti da tempo impegnati nell'insegnamento dell'informatica nella scuola.

Il documento è stato discusso durante il convegno con pedagogisti e filosofi, nonché con rappresentanti del mondo imprenditoriale, dal momento che la formazione informatica ha un impatto sia culturale che professionale.  Invito a rivedere il video dell'evento per cogliere la multidisciplinarietà degli interventi, tutti di eccellente livello.

Prima della discussione della proposta ho presentato un recente rapporto sullo stato dell’insegnamento dell’informatica nelle scuole europee, preparato dalle due principali associazioni di informatici europei: Informatics Europe (che raggruppa dipartimenti universitari e centri di ricerca aziendali) e ACM Europe Council (Consiglio Direttivo della sezione europea dell'ACM, la maggiore associazione mondiale di professionisti e studiosi).

La sua prima e più importante raccomandazione  è che tutti gli studenti devono avere accesso curriculare nella scuola alla formazione in Informatica (iniziando preferibilmente alla primaria), dal momento che questa disciplina scientifica deve far parte del bagaglio culturale di ogni cittadino della società digitale. La seconda è che, a questo scopo, è necessario formare adeguatamente gli insegnanti, ovviamente in modo diverso per i diversi ordini di scuola. Se ne riparlerà il 15 marzo 2018 a Bruxelles con la Commissione Europea.

Ritorno adesso a discutere brevemente cosa vuol dire insegnare informatica nella scuola e perché sia importante. Potete trovare una trattazione più estesa in questo articolo apparso sulla rivista Mondo Digitale dell’AICA. Prima di tutto chiariamo che NON vuol dire insegnare la programmazione. Non più di quanto insegnare la matematica voglia dire insegnare a fare i conti. Prendiamo le scuole elementari in cui si inizia a studiare matematica imparando la tavola pitagorica: il fine non è tanto sapere a memoria che 3x2=6 o 12:4=3, quanto capire che se 3 bambine hanno 2 caramelle ciascuna il numero totale di caramelle si ottiene con la moltiplicazione, mentre se 12 biscotti devono essere distribuiti a 4 bambine il numero di biscotti per bambina si ottiene con la divisione. Non stiamo quindi tanto insegnando uno strumento operativo, quanto una chiave di comprensione della realtà (“il pensiero matematico”).

L’informatica è una disciplina che, come altre scienze, ha il suo particolare punto di vista sul mondo, il suo “paradigma concettuale” in base al quale descrive e spiega i fenomeni. Tale particolare “punto di vista” è quello dei “processi automatici di manipolazione dell’informazione”. Quindi, giusto per fare alcuni esempi, così come sono concetti essenziali per un matematico la quantità e le loro relazioni o per un chimico le molecole e le reazioni, così sono concetti essenziali per un informatico quelli di algoritmo, linguaggio, automa, e così via.

Non è mai inutile sottolineare che ognuno dei grandi paradigmi scientifici (scienze umane e sociali, scienze della vita, scienze fisiche) può essere usato per descrivere la stessa realtà, ed a seconda dei casi e dei contesti uno di essi può essere quello più utile per la comprensione e la spiegazione oppure può esserlo la loro combinazione. L’informatica aggiunge un quarto grande paradigma, quello dei “processi automatici di manipolazione dell’informazione”, che permette di aggiungere nuovi e utili modi per spiegare quanto accade in molti ambiti, dalla biologia all’economia, dalle relazioni sociali alla medicina.

Informatica non è quindi solo programmazione: questa è usare un linguaggio per dare istruzioni ad un computer. Serve capire com’è fatta questa macchina (l’automa) che deve comprendere la nostre istruzioni. Serve anche capire in che modo esprimere queste istruzioni (il linguaggio di programmazione). Serve sapere come elaborare algoritmi in grado di esprimere efficacemente queste istruzioni. La nostra proposta indica uno scenario completo per l’inserimento dell’insegnamento di questa disciplina nella scuola italiana.

Ritorniamo adesso a parlare dell’evento presso la Camera dei Deputati in cui si è discusso dell’importanza dell’informatica sia nella scuola che nel mondo del lavoro.

Alcune istantanee della prima tavola rotonda sulla proposta CINI: si è evidenziato come l'informatica conduca a costruire strumenti che cambiano la percezione della realtà (Simone Martini), richiamato l'importanza di insegnare informatica senza che poi l'uso degli strumenti conduca a perdere la dimensione del "noi" e della "realtà" (Italo Fiorin), ricordato che apprendere strumenti che rendono facili le cose senza faticare per apprendere il come e il perché essi funzionino sia solo un'illusione di formazione (Giovanni Salmeri).

Nella seconda, si è da un lato ricordata ed apprezzata l’azione legislativa di supporto allo sviluppo digitale delle imprese italiane, e dall’altro convenuto di avviare un tavolo di confronto tra università e imprese affinché, nel rispetto del diverso orizzonte temporale con cui esse operano, si definiscano soluzioni formative che preparino ad essere attivi professionalmente per tutta la vita lavorativa e, al tempo stesso, aiutino rapidamente le aziende in questa epocale trasformazione sociale.

Ricordo sempre che l’automazione produttiva derivante dall’informatica (la cosiddetta “impresa digitale”) è radicalmente diversa dalla tradizionale automazione industriale. Quest’ultima è stata essenzialmente la sostituzione dell’azione fisica delle persone con la forza delle macchine, sotto la guida delle facoltà cognitive delle persone. L’automazione digitale è invece la sostituzione delle capacità cognitive dell’uomo con una macchina, che però non sarà mai intelligente come un essere umano, anche se elabora dati molto più velocemente.

È un problema culturale: se non si capisce quanto profondamente questo è vero, nessuna innovazione digitale produrrà davvero gli effetti sperati.

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Versione originale pubblicata sul "Il Fatto Quotidiano" il 20 dicembre 2017