气派娱乐 网络时代,儿童应该如何接受计算机教育?

2020-01-11 16:38:47  来源网络

气派娱乐 网络时代,儿童应该如何接受计算机教育?

气派娱乐,本文刊载于《三联生活周刊》2019年第22期,原文标题《网络时代的博雅教育》

培养小孩子具有所谓的机器思维、数学思维、抽象思维和解决具体难题的能力,和小孩子充满激情和创造性地用玩具搭建各种复杂结构在本质上是相同的,关键在于让学习者感受到在探索中出现的无限可能。

主笔/苗千

今年乐高新推出了针对11~14岁孩子的编程套件spike prime,采用的是scratch可视化编

人工智能,大数据,神经网络,奇点时代……在现代社会伴随着这些时髦词的,是诸如在未来几十年内有多少人类工作会被人工智能所取代的预测,让网络时代的父母们忧心忡忡。父母们的担忧很大程度上来自于对学校教育的不满足和对未来的不确定,希望能够扩大教育的范畴。涵盖了大多数理工学科的计算机教育,在网络时代的重要性越来越突出。那么什么才是计算机教育的核心,儿童又应该在什么年龄、以什么方式开始接受计算机教育?

麻省理工学院媒体实验室(mit media lab)的研究人员认为,编程教育是计算机教育的核心。掌握了编程,也就掌握了与机器对话的语言。与计算机进行交流,堪称现代社会中一种全新的文学形式。人们相信让孩子学习与机器的交流方式,和学习与人的交流方式同等重要。问题在于如何把“好奇心是最好的老师”“培养孩子的创造力”之类的理念融入到现代教育系统之中。相比于人文领域,理工科教育更加枯燥,用来与机器交流的一行行代码容不得一点错误,这又与儿童的天性相去甚远。相比于学习严格的计算机语言,儿童当然更愿意摆弄看得见、摸得着的玩具,把它们拼搭成各种各样的形状。

麻省理工学院媒体实验室终身幼稚园(mit lifelong kindergarten)项目的研究人员从机器人和儿童积木的结合入手,尝试在机器人和儿童积木之间找到共通之处,其中的灵感正是来源于麻省理工学院历史悠久的机器人大赛。在媒体实验室的研究员安德鲁·希利温斯基(andrew sliwinski)看来,在网络时代培养小孩子具有所谓的机器思维、数学思维、抽象思维和解决具体难题的能力——都需要燃起他们的热情,这和小孩子充满激情和创造性地用玩具搭建各种复杂结构在本质上是相同的,关键在于让学习者感受到在探索中出现的无限可能。

从上世纪80年代开始,媒体实验室就与乐高公司合作,尝试把机器人技术与乐高玩具相结合。他们分别在1988年和1998年推出了两款可以让儿童自由拆卸组装的玩具机器人“lego tc logo”和“lego mindstorms”。随着技术进步,玩具机器人的功能也越来越多。被很多玩家视为经典的“lego mindstorms”机器人就有lcd屏幕、外接端口、传感器、播放器等设备。不过越来越凸显高科技的玩具机器人对于儿童来说是否太过复杂,又能起到怎样的教育作用,这对于研究者们来说还是一个问题。

进入21世纪之后,机器人与玩具的结合转而进入一个新的阶段。媒体实验室与乐高合作开发的玩具机器人体积不断缩小,外部装置也有所减少。开发者们将设计的重点由拼装各种形态的机器人转向了软件——儿童可以通过摆弄玩具机器人学习编程,掌握人与电脑交流的语言。

玩具机器人可以作为教育儿童的载体,但想要让人通过玩具机器人学习编程,还需要一个更加广阔的平台。要让刚刚入门的儿童对编程感兴趣,又不被各种编程语言的复杂语法所限制,媒体实验室终身幼稚园项目在2006年开发了一款模块化的程序语言“scratch”,随后又将它发展成一个网络平台,把世界各地学习scratch语言的儿童聚集在一起。

接触电脑并不是越早越好,美国儿科学会(american academy of pediatrics)建议幼儿在两岁之前不要接触任何屏幕,在这个阶段幼儿应该通过一对一的方式学习语言和各种基本技能。那么最早应该什么年龄开始学习编程?少儿版scratch平台面向的对象已经低到了刚开始学习阅读的学龄前儿童。虽然这有可能增加儿童每天面对屏幕的时间,但研究者们认为,编程也属于语言能力的一种。如果孩子已经开始学习字母表,那么也就应该开始学习编程。

scratch语言省略了编程语言中复杂细微的语法部分,把编写程序变成了一种看得见的模块,儿童只需要像搭积木一样把各种程序模块拼装在一起。在拼装的过程中不会出现错误,而是能够发现利用不同的编程模块可以实现不同的功能,这些功能又能够立刻在玩具机器人身上展示出来。

美国麻省理工学院媒体实验室

如今scratch网络社区的用户几乎遍布了全世界所有国家和地区,它被翻译成79种语言,有2亿儿童在利用这款语言学习编程。儿童的兴趣被激发出来之后,便能够表现出成年人难以想象的创造力。利用scratch语言,儿童用户们开发出了机器识别、人脸识别、动画等各种功能。

想要进一步探索scratch的力量,还可以对它进行拓展,把它和玩具机器人相结合。利用机器学习技术与乐高玩具机器人自身携带的摄像头、传感器等部件结合,儿童用户就能利用编程设计出只属于自己的由身体动作所控制的机器人。其中的关键,就在于利用编程,理解人与机器的交流方式。

编程一向被认为是属于成年人的严密工作。为了吸引儿童的兴趣,让初学者建立自信,把编程变得模块化、可视化,而忽略其中复杂和严谨的语法部分,是否会让儿童反而误解了编程的本质?希利温斯基解释,各种程序语言的语法和复杂程度有所不同,而无论哪种程序语言,其编程的本质都是相通的,就在于让人类掌握所谓的“计算思维”(computational thinking)。利用计算思维的模式与机器进行交流,是学习编程过程中最重要的目标。利用模块化的scratch语言,让儿童学习把一个复杂困难的问题分解成几个独立的、相对简单的部分,这更是一项重要的能力。

让下一代能够成为“通才”,这种把人培养为通才的所谓“博雅教育”(liberal arts)在西方古已有之。最初其核心是由文法、修辞和辩证组成,逐渐又加上了算数、几何、音乐以及天文学四项,并称为“人文七艺”。这种崇尚人文精神的博雅教育并不过时。

如今以编程学习为核心的“steam”教育[steam分别是“科学”(science)、“技术”(technology)、“工程”(engineering)、“艺术”(art)和“数学”(mathematics)五个英文单词的首字母],堪称与博雅教育相对应的现代五艺。以理工学科为核心的steam教育算是对传统博雅教育的补充。在人与机器的交流越来越重要的网络时代,理解编程理念,让儿童通过编程学习拥有一个全新的看待机器的视角,具有计算思维也就尤为重要。把这几方面结合在一起,或许就可以称为网络时代的博雅教育。

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