看點(diǎn) 編程教育已經(jīng)開(kāi)始普及，目前市面上已經(jīng)有各式各樣的項(xiàng)目來(lái)幫助孩子入門編程。下面這篇文章，作者分析了各類流行軟件的優(yōu)勢(shì)和存在的問(wèn)題。對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，作者還給出了五大學(xué)習(xí)原則，幫助孩子更好的建立編程學(xué)習(xí)體系。
文 | Mark Guzdial 編譯丨項(xiàng)蕓
編輯 | 李臻
之前我看過(guò)一篇文章，關(guān)于美國(guó)學(xué)校正在教導(dǎo)我們的孩子如何編寫錯(cuò)誤的程序。作者Idit Harel在文中解釋道，當(dāng)今的“流行計(jì)算機(jī)技術(shù)”，并沒(méi)有達(dá)到計(jì)算機(jī)科學(xué)的核心。
如今，這種淺顯而空洞的計(jì)算機(jī)科學(xué)已經(jīng)成為一種對(duì)日益增加的程序猿的需求的膚淺回應(yīng)，當(dāng)然這種需求本身也被我認(rèn)為是“流行計(jì)算機(jī)技術(shù)”的其中一個(gè)現(xiàn)象。
當(dāng)我們呼吁所有的政策決定者和教育領(lǐng)導(dǎo)者去思考“計(jì)算機(jī)科學(xué)教育對(duì)大眾是有益的”時(shí)，Code. org 推廣的計(jì)算機(jī)編程文化和它的編程app，為受眾提供了拖放代碼這種快捷的娛樂(lè)化體驗(yàn)。
這種零門檻的學(xué)習(xí)的確很吸引人，但無(wú)法加深對(duì)更難的項(xiàng)目的理解。這種典型的編程軟件并不能達(dá)到計(jì)算機(jī)科學(xué)的精髓，他們往往停留在表面，只是在教人們一些最容易學(xué)的、或是表面看起來(lái)很炫酷的。
文中在CS教育的社交媒體渠道上引發(fā)了激烈討論。大部分評(píng)論和爭(zhēng)議主要聚集在基于拖放模塊和文本編程語(yǔ)言之間——盡管那并不是作者的核心論點(diǎn)。
如果我們不想要“拖放代碼式的編程app給我們提供快速的娛樂(lè)體驗(yàn)”，那我們究竟想要什么？為了回應(yīng)這篇文章，我提出了一套我們可以在學(xué)校使用的編程語(yǔ)言的原則。這些原則是基于其他計(jì)算機(jī)教育學(xué)者的成果。
關(guān)聯(lián)學(xué)習(xí)者已知的內(nèi)容
學(xué)習(xí)的第一步是要將學(xué)生已知的東西聯(lián)接到他們即將要學(xué)的東西上。沒(méi)有人來(lái)到課堂的時(shí)候是一張白紙。學(xué)習(xí)是一個(gè)理解世界的過(guò)程。我們用已知的東西來(lái)使新現(xiàn)象變得合理?！洞笪餮笤驴纷罱奈恼轮袑懙溃?/span>
“即使非常幼年的孩子，也在建造自己的知識(shí)體系——他們感知新的信息是基于自己之前的經(jīng)驗(yàn)和理解。老師的職責(zé)在于基于學(xué)生已知內(nèi)容建立新的知識(shí)體系?！?/p>
Logo語(yǔ)言是一門特別有利于學(xué)習(xí)的編程語(yǔ)言。Logo源自希臘文，意思為“詞語(yǔ)“。Logo是關(guān)于詞語(yǔ)的，即使年紀(jì)小的孩子也能理解，對(duì)它產(chǎn)生感興趣。詞語(yǔ)和句子這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)是Logo語(yǔ)言的原住民。學(xué)習(xí)者通過(guò)輸入“to+新詞”在Logo語(yǔ)言里創(chuàng)建新的詞語(yǔ)。比如，輸入to square 或者 to move Forward。
但凡有老師說(shuō)，“這和你之前所見(jiàn)到的完全不一樣”，“你需要忘記之前學(xué)的一切”，這都是在幫倒忙。
數(shù)十年來(lái)的認(rèn)知心理學(xué)學(xué)者們都表示，老師應(yīng)該將新的內(nèi)容和之前學(xué)過(guò)的內(nèi)容聯(lián)系起來(lái)。所以第一步就是需要明白學(xué)習(xí)者已經(jīng)知道的，和他們所關(guān)心的是什么。
保持低負(fù)荷的認(rèn)知狀態(tài)
當(dāng)我們關(guān)注某件事物時(shí)，人類的工作記憶是細(xì)微和短暫的。我們可以注意到“神奇數(shù)字7”，但是詞語(yǔ)只能記到5個(gè)，而對(duì)兒童和青少年來(lái)說(shuō)甚至更少。我們低估了現(xiàn)代編程語(yǔ)言需要多少認(rèn)知負(fù)荷，因?yàn)樽鳛榫幊填I(lǐng)域的專家，我們大部分的編程語(yǔ)言都是現(xiàn)成的——我們是在沒(méi)有注意到細(xì)節(jié)的情況下無(wú)意識(shí)地完成的。
Logo語(yǔ)言起源于對(duì)一種被設(shè)置為使用學(xué)習(xí)者能夠自己做的功能的屏幕龜?shù)闹噶?。指令“forword 10” 是指向前十步。學(xué)習(xí)者能夠自行追蹤指令。指令“right 90” 是指向右轉(zhuǎn)90度——同樣的追蹤路徑。四個(gè)“forward10 right 90” 聯(lián)合指令的結(jié)果是畫一個(gè)正方形。
隨后，學(xué)習(xí)者可以開(kāi)始添加變量來(lái)表現(xiàn)方形的大小，通過(guò)控制循環(huán)來(lái)重復(fù)四次而不是明確地重復(fù)指令。這里的認(rèn)知負(fù)荷開(kāi)始是不大的，并且上升得速度也讓人容易接受。
基于模塊的語(yǔ)言之所以流行起來(lái)，是因?yàn)樗鼈冊(cè)跍p少認(rèn)知負(fù)荷上做了很多。很多研究論證了文本語(yǔ)言的高認(rèn)知負(fù)荷以及負(fù)荷低得多的拖放式模塊語(yǔ)言。拖放式計(jì)算機(jī)語(yǔ)言仍然能夠用于探索大量CS主題。他們是“真實(shí)”存在的。
多一點(diǎn)真誠(chéng)，少一點(diǎn)套路
當(dāng)Idit談到“計(jì)算機(jī)科學(xué)的核心”，她意味著向?qū)W習(xí)者展示真實(shí)的東西。她寫道：
“換而言之，就好比一個(gè)孩子玩《吉他英雄》這個(gè)游戲時(shí)，不意味著他就是音樂(lè)家了，同樣的道理，玩編程app的人也不完全就是一個(gè)程序員或者計(jì)算機(jī)科學(xué)家?！?/strong>
當(dāng)下，科學(xué)家經(jīng)常談到真實(shí)性的問(wèn)題。學(xué)習(xí)者想學(xué)習(xí)真實(shí)的、有價(jià)值的東西。真實(shí)感有各種不同的形式。你是否像專家一樣做事？你是否使用相同的工具并以同樣的方式工作？學(xué)生們被考核的內(nèi)容，是否是讓他們?cè)谡n堂以外取得成功所需一些概念和技能？學(xué)生們是否發(fā)現(xiàn)這些活動(dòng)對(duì)他們個(gè)人來(lái)說(shuō)是有意義的？
學(xué)生們不需要用Java和C語(yǔ)言來(lái)做一些實(shí)在、真實(shí)的事情。他們應(yīng)該去做一些實(shí)事，去探索在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域里的重要想法，并且鉆研得越深越好。
相反，如果一個(gè)編程工具只能讓學(xué)生們?nèi)ゲ倏匾粋€(gè)機(jī)器人或者圖標(biāo)，那么這本身就是不真實(shí)的。它不能夠代表真實(shí)的計(jì)算機(jī)科學(xué)的樣子。
Logo語(yǔ)言的起源有時(shí)被叫做 “沒(méi)有圓括號(hào)的LISP”。 Logo語(yǔ)言能被用來(lái)探索一系列計(jì)算機(jī)科學(xué)主題，從自然系統(tǒng)建模到人工智能。它是一種真實(shí)存在的CS形式。
Idit在她的文章里寫到：
“我們正在打擊孩子，假設(shè)他們無(wú)法掌握行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言，復(fù)雜的計(jì)算機(jī)科學(xué)主題和應(yīng)用程序。通過(guò)限制他們，我們將削弱他們的資質(zhì)，扼殺他們的創(chuàng)造力和潛在的創(chuàng)新能力。”
而事實(shí)上，我們不想限制學(xué)生們，但是一種對(duì)于專家來(lái)說(shuō)合適的語(yǔ)言，對(duì)新手學(xué)習(xí)者來(lái)說(shuō)未必如此。專家們有自己的知識(shí)儲(chǔ)備，他們能做很多事情，但不會(huì)增加認(rèn)知負(fù)擔(dān)。對(duì)學(xué)習(xí)者來(lái)說(shuō)，用大量技術(shù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的語(yǔ)言沒(méi)有太多好處，因?yàn)樗鼈兺ǔＬ^(guò)于復(fù)雜。
即使我們想要教我們的孩子一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，然而對(duì)哪種行業(yè)語(yǔ)言才是最標(biāo)準(zhǔn)的依然沒(méi)有一個(gè)清晰的界定。工程師用MATLAB（商業(yè)數(shù)學(xué)軟件），藝術(shù)家用Processing，科學(xué)家用R語(yǔ)言，Java依然是軟件工業(yè)里最常見(jiàn)的編程語(yǔ)言。毫無(wú)疑問(wèn)，我們不認(rèn)為我們把孩子培養(yǎng)成某個(gè)特定行業(yè)的預(yù)備種子。“CS for All” 并不意味著“為科技產(chǎn)業(yè)服務(wù)的CS”。
我們應(yīng)該傳授學(xué)習(xí)者有用的語(yǔ)言。如果你只是想要修復(fù)一個(gè)松動(dòng)的樓梯，你不需要拿著釘槍去學(xué)木工手藝。我們的目標(biāo)應(yīng)該是讓孩子們用編程語(yǔ)言去探索一些復(fù)雜的主題，然后去拓展他們創(chuàng)造力和潛在的創(chuàng)新能力。
高產(chǎn)一些！
計(jì)算機(jī)程序是一種能讓我們表達(dá)和交流想法的媒介，這也是其他媒介無(wú)法做到的。對(duì)孩子們來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)編程應(yīng)該是一種能幫助他們探索復(fù)雜想法的技能。
孩子們必須學(xué)會(huì)用編程來(lái)產(chǎn)生新的想法，并在探索新領(lǐng)域時(shí)有所產(chǎn)出。這種想法始于CS編程。Alan Perlis，第一個(gè)圖靈獎(jiǎng)等獲得者，在1961年說(shuō)到，自從他反復(fù)學(xué)習(xí)了編程語(yǔ)言后，他開(kāi)始用不同的方式來(lái)思考微積分，編程也讓他用新的方式去看待數(shù)學(xué)和經(jīng)濟(jì)。
編程語(yǔ)言很重要。與使用代數(shù)方程相比，學(xué)生用編程來(lái)學(xué)物理時(shí)，能學(xué)到其它不一樣的東西。
如果沒(méi)有語(yǔ)言和標(biāo)記的載體，編程也無(wú)法做到高產(chǎn)。一個(gè)只能用來(lái)設(shè)計(jì)app和游戲、卻不能輔助思考的編程工具，恰恰使編程學(xué)習(xí)者錯(cuò)失了編程最大的一個(gè)優(yōu)勢(shì)。
測(cè)試，不要盲目信任
在為孩子選擇編程語(yǔ)言時(shí)，最困難的部分是我們意識(shí)到，我們不再記得自己做孩子時(shí)的樣子，也無(wú)法像一個(gè)孩子那樣去思考。
作為專家，因?yàn)檫@些固有的潛在知識(shí)使我們?cè)谒伎歼@個(gè)問(wèn)題上存在盲點(diǎn)。我們已經(jīng)回不到學(xué)會(huì)編程以前的狀態(tài)了。所以當(dāng)一個(gè)專家說(shuō)，“噢，這很簡(jiǎn)單，任何孩子都可以做到”，千萬(wàn)不要相信他們。測(cè)試，而不要盲目信任。
我們甚至不能依靠老師們來(lái)決定什么是真正適合孩子的。雖然老師們比計(jì)算機(jī)科學(xué)家要好一些，但是只有那些最好的老師才善于知道對(duì)孩子來(lái)說(shuō)，難點(diǎn)在哪兒。由于計(jì)算機(jī)科學(xué)教育還剛剛起步，很少有老師真的知道對(duì)孩子們來(lái)說(shuō)，什么是難的，什么是簡(jiǎn)單的。我們需要不斷地在課堂上嘗試，用時(shí)間來(lái)檢驗(yàn)成果。
有時(shí)我們聽(tīng)到一種說(shuō)法，只有程序員以及計(jì)算機(jī)科學(xué)家才是真正在技術(shù)工業(yè)體系中使用編程語(yǔ)言的人。但事實(shí)上，超過(guò)一半的程序猿并沒(méi)有在從事技術(shù)工業(yè)領(lǐng)域。
教孩子們那些可以自由獲得，無(wú)處不在，并頻繁被那些專業(yè)的編程人員所用的編程語(yǔ)言固然誘人，但是那些專業(yè)的工具，對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)并不是最好學(xué)習(xí)的編程語(yǔ)言。但幸運(yùn)的是，目前市面上一直在有人為孩子們?cè)O(shè)計(jì)著無(wú)處不在的編程語(yǔ)言。
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