Min resa med att skriva en bok om C-programmering för 2000-talet

När jag 2015 tillträdde min tjänst som biträdande professor vid en elektroteknisk högskola, med en förstaårskurs som hette "Introduktion till programmering" och gavs i C, hade jag aldrig föreställt mig att jag skulle skriva en lärobok för den. Litteraturens rikedom och kvalitet för det (vid den tiden) 40 år gamla programmeringsspråket verkade tillräcklig. Men i slutet av mitt första år bad studenterna mig att göra just det, både personligen och genom en anonym enkät.

Jag ville naturligtvis undersöka vad som var fel med den rekommenderade litteraturen, så vi hade en session där jag bad studenterna att peka ut exakt vad de tyckte saknades.

{{}}

Problem nr 1: Studenterna saknade tidigare kunskaper i programmering

Trots att EE-skolan har ett tydligt krav på åtminstone viss programmeringskunskap, och trots att grundläggande programmering i Bosnien och Hercegovina är en obligatorisk del av läroplanen för barn i åldern 10-16 år, hävdade de flesta av mina studenter att denna utbildning var värdelös för dem och bad att få behandlas som ett "oskrivet blad", dvs. att få börja om från början.

Här är problemet med C att det vanligtvis betraktas som ett lågnivåspråk för yrkesverksamma, så de flesta läroböcker förutsätter åtminstone en viss grad av programmeringskunskap i något annat språk. Studenter har påpekat att rekommenderade läroböcker var ogenomträngliga för dem eftersom de i sina allra första stycken använde termer och begrepp som de var tvungna att googla.

Man kan ifrågasätta det kloka i att ge en introduktionskurs i programmering i C. Det är faktiskt ingen hemlighet att just den här EE-skolan använder första året som ett sätt att sålla bort de mindre begåvade; nästan alla kurser innehåller något ämne som anses vara "hard-core". Men det bör också noteras att det första året är gemensamt för alla avdelningar, inklusive t.ex. automationskontroll, elektronik, kraftteknik etc. Efter att Bolognareformerna minskade den första examensnivån till bara 3 år, begärde dessa avdelningar att studenterna skulle lära sig C under det första året.

Problem nr 2: Misstag i massor

De rekommenderade läroböckerna var fulla av faktafel. Jag blev chockad när jag upptäckte att en del av de saker som jag gärna lyfter fram som "nybörjarmisstag" i mina föreläsningar faktiskt presenterades som det korrekta sättet i en del av läroböckerna. En del efterforskningar övertygade mig om att det är en svår uppgift att skriva en lärobok om C (och särskilt C++) som både är faktamässigt korrekt och lätt att förstå för nybörjare, och att många författare har misslyckats spektakulärt.

Problem nr 3: Dålig skrivning

Vissa av böckerna hade helt enkelt en mycket svårläst prosa. Som en av studenterna påpekade fick hon rullande migrän av att läsa den rekommenderade läroboken. Det verkar som om många författare till läroböcker i programmering ser sitt verk mer som en referens än som något som bör läsas från pärm till pärm. De tror att de gör läsarna en tjänst genom att hålla texten kort och kärnfull, "ingenjörsmässigt", men detta ogillades tydligen av nästan alla studenter.

Efter att ha upptäckt dessa problem ställdes jag inför följande krav på den officiella kursboken:

• nybörjarvänlig, förutsätter inga förkunskaper,
• täcker hela läroplanen, vilket är i stort sett hela C förutom förbehandlingsdirektiven och några tredjepartsbibliotek,
• välskriven prosa som lämpar sig för studenter i åldern 18-21 år,
• faktamässigt korrekt, med vanliga misstag och fallgropar påpekade,
• modern - så långt det är möjligt, med lämpligt fokus på grundläggande mjukvaruutveckling såsom att skriva läsbar kod, korrekt namngivning, användning av kommentarer etc.

Min forskning hittade inga läroböcker eller offentligt tillgängliga skriftliga texter som skulle täcka dessa grundläggande punkter. Det verkar som om alla böcker som fokuserar på nybörjare tenderar att ha faktafel och utelämna aspekter av C som var en del av läroplanen. Under åren som TA på samma kurs samlade jag in en mängd skriftligt material och exempel, medan mina förstaårsföreläsningar fungerade som en byggnadsställning för att organisera allt detta material. Att skriva boken visade sig vara lättare än jag trodde, min medförfattare tog över två av de svåraste kapitlen, och boken blev klar 2018.

Om böcker och läsning

En kommentar som jag ofta får höra är att "dagens ungdomar inte läser". Efter att i nästan två decennier ha arbetat med studenter i åldern 18-21 år ger varje uttalande som inleds med "dagens ungdomar..." mig en känsla som de brukar beskriva som "cringe". Jag har snarare märkt att alla människor har olika sätt att studera och lära sig saker. Även om finlitteraturen kanske står inför en kris, finns det när det gäller studier verkligen en stor grupp unga människor som föredrar att lära sig från böcker.

Det verkar som om det finns flera olika inlärningsstilar, och följaktligen olika medier som ger bästa effekt för eleverna.

1. Det finns studenter som föredrar att lära sig från skriven text. De kan delas in i två distinkta undergrupper: de som tycker om att läsa från skärmar (e-bokläsare, telefoner, bärbara datorer) och de som alltid kommer att föredra en riktig pocketbok eller inbunden bok. Så länge den sistnämnda gruppen är stor - och enligt min erfarenhet är den definitivt det - har författare av traditionella tryckta läroböcker inget att oroa sig för.
   Här måste jag upprepa vikten av enkel och välskriven prosa. Den här gruppen studenter skummar inte bara igenom läroboken som referens, de fördjupar sig faktiskt i texten och försöker inte bara ta till sig de bitar av information som de behöver för att lösa ett problem, utan hela kulturen kring ämnet. Detta är särskilt fallet med programmering där man lär sig en viss programmeringsstil från en bok som tenderar att hålla fast vid läsaren i flera år.
2. Den andra gruppen elever trivs bäst med muntlig undervisning, t.ex. föreläsningar. Under de senaste decennierna har det blivit uppenbart att dyslexi är vanligare än man tidigare trott, eftersom det ofta misstogs för nedsatt mental förmåga eller helt enkelt en lägre IQ. Studenter med dyslexi gillar att lyssna på tal, men eftersom det tar längre tid än att läsa föredrar de att spela upp det i snabbare takt och lyssna på det samtidigt som de gör andra saker. För dessa studenter är det optimala mediet för inlärning en video- eller ljudinspelning (t.ex. en inspelning av föreläsningar) som de kan spela upp som de vill på sin telefon.
3. En betydande grupp studenter gillar att ha organiserad information. De har vanligtvis redan en del kunskap och vill hoppa till de delar som de inte känner till för att optimera sin tid. Den här gruppen studenter tycker om punktpresentationer och olika index och innehållsförteckningar.
4. De flesta studenter lär sig visuellt. Att ta fram visualiseringar av hög kvalitet tar mycket tid, men det är en ansträngning som betalar sig mest när det gäller studenternas framgång.
5. Slutligen vill många elever (inklusive jag själv) ha ett exempel som de kan plocka isär och analysera. I andra vetenskaper kan denna roll tas av experiment som studenterna kan utföra på sin egen tid. En positiv aspekt av programmering är att experiment inte kräver ett labb, dyr utrustning eller att andra personer är villiga att delta, så det kan vara enkelt att lära sig - men någon måste fortfarande förbereda fungerande exempel.
   "Learning by doing" är en variant av denna idé där exemplet inte är utarbetat, utan studenterna förväntas utveckla det själva med viss vägledning. Motsvarigheten inom andra vetenskaper skulle vara ett experiment där studenterna endast får en initial formel och det förväntade resultatet.
   Detta tillvägagångssätt är dock ganska impopulärt eftersom det skapar en betydande och konstant börda för lärarkåren. Att skriva en bok, förbereda föreläsningar eller en instruktionsvideo är trots allt engångsuppgifter. Ett särskilt problem är att studenterna ofta missförstår uppgifterna och avviker från den tänkta uppgiften, med följden att de inte lär sig den tänkta lektionen. Om studenten inte får den hjälp som behövs kommer många att ta till att kopiera lösningen från någon annan, även om det inte finns några poäng för korrekta lösningar eller straff för att inte lösa uppgiften.
   I dag kan AI-assistenter hjälpa studenterna att lösa uppgifter på programmeringslektioner. Automatiserade tester kan avslöja om eleven har förstått uppgiften på rätt sätt. Plagiatdetektering kan hålla eleverna ärliga och avskräcka dem från att kopiera lösningen.

"Introduktion till programmering" Lärplattform

Efter att ha färdigställt läroboken blev mitt mål att erbjuda undervisningsmaterial som stöder alla ovanstående inlärningsstilar, genom att överföra boken till olika medier. Min idé om en lärobok för 2000-talet är att den inte bara är en pocketbok - den är en ingång till ett resurscenter online där olika medier för undervisning finns. Det här är en enorm uppgift som säkert aldrig kommer att bli riktigt färdig. Jag har ändå påbörjat den som en del av min lärartjänst och integrerar långsamt (i mån av tid) olika delar av mitt arbete på en webbplats som nås via en unik kod som finns tryckt på insidan av bokens omslag.

För närvarande, när du köper boken får du:

1. Boken i sig, i tryckt och digital form som är användbar för e-bokläsare.
2. Mina föreläsningsbilder innehåller en punktlista över de ämnen som tas upp i boken och fungerar som ett slags index över bokens innehåll. Boken innehåller också ett index över programmeringstermer.
3. 140 genomarbetade och obearbetade programmeringsexempel. En webbaserad IDE ger enkel åtkomst till alla dessa och ett sätt att testa om lösningen är korrekt med hjälp av automatiserade tester.
4. Under COVID-19 höll jag alla mina föreläsningar online, inspelningar finns tillgängliga. De behöver dock sorteras och eventuellt behöver några av dem spelas in på nytt.
5. Ett kodläsningsspel innehåller kodsnuttar och ber spelaren att gissa vad programmet kommer att skriva ut, vilket gör det möjligt att samla poäng, streaks etc.
6. En annan metod för spelifiering som utvecklades under covid-19-pandemin är "UUP Game" som ger spelaren programmeringsuppgifter med ökande komplexitet, och vid korrekta lösningar belönas spelaren med XP som kan bytas mot olika powerups som gör det enklare att spela (t.ex. ledtrådar till lösningen).

Det är just nu visualiseringarna som saknas mest. Det finns visserligen några visualiseringar i form av bildspel, men det är förstås inte idealiskt. En annan stor uppgift är att översätta allt till English. Jag hoppas snart kunna avsluta detta arbete och presentera hela multimediaupplevelsen för den English-talande publiken.

Slutliga tankar

Att skriva den här läroboken ingick aldrig i den ursprungliga planen - den växte fram av nödvändighet, nyfikenhet och, framför allt, en önskan att hjälpa eleverna att lyckas. Det som började som ett svar på deras problem blev en djupt personlig och givande resa. Under processen lärde jag mig att även ett moget språk som C fortfarande behöver nya, tillgängliga resurser som är skräddarsydda för moderna elever. Ännu viktigare var att jag själv fick se hur lyhörd och engagerad en lärgrupp kan vara när den får verktyg som talar deras språk. Att skapa nytt innehåll handlar inte bara om att fylla luckor i befintlig litteratur; det handlar om att bidra till ett levande ekosystem av delad kunskap. Därför hoppas jag att den här boken ska fungera som en resurs, men också som ett exempel på att utbildning blomstrar när vi åtar oss att lyssna, anpassa oss och bygga tillsammans.