原标题:从一场乐高比赛中的编程教育看那计算思维是什么
在如今的广告宣传中,乐高、创客、编程,不论哪个名字的背后,这种学习的目的都指向了一种思维模式的培养——计算思维。
那计算思维是什么呢?没人能给出有底气的答案。谢鹏说:“这个东西我也不好去说,因为没有特别明确的定义,只能说我们现在知道的是比较准确的定义。”
中国教育技术协会教育游戏专业委员会副秘书长肖海明也给出了同样的答案:因为这东西还不成熟,所以目前采取的是美国计算机科学家,卡内基-梅隆大学(Carnegie Mellon University,简称CMU)教授周以真给出的定义:计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。
这种目的的践行,在某些80后的记忆中模模糊糊地存在过。上世纪90年代初,在全国曾兴起过一轮低学龄段计算机教育的热潮,一些一线城市的小学里出现了计算机课堂,外聘一些当时的“电脑专家”给孩子教授BASIC语言。但由于当时一台计算机近乎一万人民币,平时他们便在在纸上写语言,推演计算结果,上课时才能输入电脑中验证结果。
另外一种可能是,“计算思维”这个概念或许也是中国新型教育市场中的营销话术。肖海明说:“很多的编程教育机构,他们最初可能并不是基于培养孩子们的计算思维去设计课程、产品等。但当做了一段时间后,发现仅仅跟家长们讲是在教孩子们一些编程技巧,这在社会上立不住脚。所以就转向要培养某一种思维。而目前来说,编程可能跟计算思维是最契合的。”
家长对于孩子能通过编程、创客到底能学到什么大多仍是云里雾里。问题抛给那些腊八那天在171中学校外的哆里哆嗦等待孩子的家长,他们给出的原因几乎一致:孩子喜欢;再往深处追问,家长们的答案就和当年的奥数热时代没什么分别了:既然国家大力推行编程教育,现在相关的培训几乎到处都有,不管学到什么以后应该都会对孩子有用吧。
另一种撬开家长腰包的原因更加简单直接,那是比“孩子喜欢”更纯粹的目的——升学加分。这同几年前的书法、围棋,再早期的体育、艺术,甚至长盛不衰的奥数,都没什么区别。“说白了,家长还是希望通过这种方式去个好中学。”
尚文儿子随队曾在当年获得过北京市第三名,并凭借这个奖项,获得了优先进入北京四中的资格,后来孩子选择了出国读高中,这个奖项在申请时同样加分不少。
一名行业人士也透露,现在有些“名师”往往也有直接内推某些名校的资格,所以很多家长挤破脑袋也要让孩子跟这些老师。
教练,我想打比赛
快到中午12点的时候,轮到谢鹏的孩子们上场了。一个孩子得意又紧张地拨下了开关,由上百块乐高搭起来的机器人并没有像孩子们期望的那样,过关斩将,落地得分,反而伴随着“哧哧”的杂音,在原地咣当了几下,不动了。焦虑从孩子紧握遥控器的双手爬上了紧锁的眉头,又凝成了斗大的汗珠,噼噼啪啪地落回遥控器上。紧张中胡乱按了一气,孩子就只剩下用绝望的眼神四处寻觅谢鹏的位置。
比赛规则很明确:打开机器人的开关,比赛便正式开始了,无论出现任何问题都不能再伸手到比赛桌上,并且不得重来——这一轮,孩子拿了零分。
即便是经历了数十场比赛,谢鹏心里也还是咯噔一下,后悔没有提前多嘱咐孩子一句。程序设计、机器搭建都和预演时一样,问题出在信号线卡在了轮胎中间,如果开场前仔细检查,便不会出现这样的状况:“现在的孩子不听,叫他检查,他们总以为没问题。”
在等待下一轮登场的四个小时里,孩子们显得有些散漫,有的匆匆拿出了周末的数学试卷就地赶上了作业,还有的扎堆打起了“吃鸡”。
这和谢鹏的状态完全不同。在比赛现场,遇到好的机器人结构,谢鹏总会掏出手机从不同方位多拍几张,回去后这些照片是不可多得的教研素材;不仅如此,他惊讶于同行奇妙的解决方式,遇到好的“任务策略”也会记下来。
编程机器人的比赛没有最终答案。和棋类比赛的战略逻辑相似,谁能用“组合”得到 分,谁就能成为最后的赢家。
十年前,尚文带着儿子参加比赛时就一直在琢磨“任务策略”这件事:“我们当时谁也没干过,只能自己瞎琢磨。”他和儿子在网上下载过往的比赛主题,有时甚至要“科学上网”找国外历年参赛视频研究,不知不觉爷俩就熬到凌晨。
那时,谢鹏更像是一位点拨者而非今天的主导者,他陪伴着父子一起参与比赛。“当时比赛特别紧张。”尚文回忆当时的比赛,“输了,有小孩哭,那是常有的事情。那作品都是自己一点一点琢磨出来、攒出来的。赢了,自然也格外的兴奋和骄傲。”
而伴随着市场规模的扩张,教育和比赛链条的成熟,现在无论是作品搭建还是任务策略都主要靠老师,参赛队伍里,“教练是统筹场上场下,学生是执行者,要有效的配合。”一切又变成了应试课堂上熟悉的模样。
在从各区选拨出的 学生组成的这场比赛中,很难再感受到十年前激烈的氛围,四散的学生们更像是各自在完成一套长期练习的固定动作,像在参加一场考试——考试的秘诀和即将到来的学校期末考一样:反复练习形成的固定反应,以及服从命令听指挥。
“竟然有些当年投AI的错觉”
日头渐渐平西,比赛过了大半,171中学外聚起了越来越多的家长。一位沉不住气的母亲逢人便问:“出结果了吗?”比赛场内,更大的焦急感涌向了谢鹏,一个主要对手上场后获得了高分,正是赢在任务策略,如此下去,自己的学生必然空手而归。
学生,仿佛成了这场比赛中最轻松的角色。家长都明白,老师的策略和搭建成功,学生成绩就好,反之,就是来陪练观摩。
“因为精力有限,我带不了太多学生。”谢鹏不得不在每年做一次选拨,通过考核的孩子可以成为他的学生,没有通过的那些,甚至连自行组队的参赛资格都很难拿到。即便如此,几年间,“谢鹏班”的人数也从个位数涨到了如今的上千人。
谢鹏是在这个领域拥有 教学经验优势的那种稀缺资源——甲骨文出身,很早期就进入少年计算机教育领域,之后又累积了多年的编程机器人比赛经验。如今,能进公立校的编程老师一般是计算机相关专业的本科毕业生,再往下,在众多编程教育平台上的教师,高职便算是不错的学历。不难理解,对于这个专业出身的人群,简历漂亮有能力的人才大多涌向互联网“大厂”,成为教师的人凤毛麟角。
2018年8月,国务院办公厅印发了《关于规范校外培训机构发展的意见》,其中规定线下校外培训机构学科教师需取得教师资格证。2019年7月,多部门联合发布《关于规范校外线上培训的实施意见》对线上校外培训机构学科教师也提出了相应要求。但目前对于编程教育的教师资格还暂无明确限制。
编程猫创始人李天驰倒不担心师资的问题,他认为只要那些兼职的、高职毕业的应聘者,经过严格的上岗培训,做少儿编程教育的老师是足够的,因为知识量的要求着实没那么高。
师资稀缺之外,是教具的昂贵。当时乐高价格不菲,如今一套乐高EV3科技组的MINDSTROM机器人售价将近4000元,不仅如此,无穷无尽的配件更是极大加重了家长的负担,也将一部分生源排除在了市场之外。
资源的落差势能,为降维解决方案的出现提供了新的商业空间。
软件编程加硬件反馈的形式,是目前市面上所说的“编程教育”双臂——和成人教育不同,孩子在学习过程中需要及时且具象的反馈,尤其是在编程这种极具抽象思维需求的领域。仅仅通过屏幕运行代码得到反馈已经变成了狭义上的“编程”。
成立于2015年的编程猫,主要通过Scratch编程(一款由麻省理工学院(MIT) 设计开发的一款面向少年的简易编程工具)来培养孩子的计算思维,2018年初也推出了硬件机器人。
另一家STEAM教育解决方案提供商——Makeblock,则以硬件产品起家,通过差异性的价格,不仅占据了大量的国内市场,反而以价格优势占据了大量的海外市场。
据不完全统计,目前市面上已有超过160家编程教育创业公司拔地而起。一位投资人感慨,竟然有些当年投AI的错觉,不投怕错过。
“比赛就是出口”
当学校门口的小区里飘起了晚饭香,比赛公布了结果。小学组的第一名来自北大附小,中学组冠军来自景山中学,两组学生得到了同一老师的指导。
主打创客教育的青橙创客创始人李寅不太适应这种“有些变味”的比赛形式,他觉得太功利,但也明白其中的难处:孩子学这么久,要是没点可见的东西,一些家长不跟你急么?
在B端也同样存在需要交待的问题。最初接受青橙课程进驻学校的校长都是从海外留学回来,这些人不仅热衷于拥抱新鲜事物,也期待能为教育带来一些真正的改变。但后来,不止一名校长表示由于批预算压力,还是需要拿出些“成绩”,催促李寅适当办些比赛。
“比赛就是出口。”全童科教创始人说得更直接。
目前,国际上已有全国青少年创意编程与智能设计大赛、谷歌全国中小学生计算思维编程挑战赛等。而编程猫推出了编程猫创新编程,青橙创客推出了“创客大赛”等赛事。
从升学加分的角度来说,多拿奖状也不是件坏事。“虽然加分取消,但拥有自主招生权的学校还是会看这个。”一位行业内人士说。一位不愿具名的编程教育公司CEO也承认,目前他们比赛会和一些权威机构联办,颁布的奖状很多中学都认可。
如今,这些编程教育、创客教育的创业者们也都学会了在一种新的心态里保持平衡:和以前学画画、钢琴一样,总是需要竞争。况且,从营生的角度来说,比赛也是入口,能带来更多的学校、学生。
并不像奥数这样的成熟培训体系,这个新兴的教育领域课程体系、教材都不成熟——而这反而是最关键的标准建立。市面上,几乎每家教育创业公司都在编写自己的教材,即便是优必选这样与教育不太挂钩的人工智能公司也参与进了这场游戏。
肖海明说:“目前市面上的教材其实不少,但是说实在的我看不上他们,都是在罗列,然后一一操作,就和我们当年教软件一样。”
2018年肖海明参与了Sony KOOV的教材编写,在这套从农业社会走向智慧城市的教材中,单单智慧城市中的一部分便花了一年时间。
教材编写的难度在于如何把深奥的概念用简单的形式讲解。
为了再现算法人脸识别的过程,肖海明拿出准备好的不同卡片,让孩子们对这些卡片进行区分,是人脸的卡片投入其中一个盒子,非人脸的投入另一个盒子。四年级的孩子们都异常积极,高声呼喊着是和不是。
接下来,他将用于遮挡住五官的覆盖纸张,逐步撕开,并将局部与放入库中的人脸进行匹配。“五官我们会特地遮盖或者揭开,其实这个时候我们就想让孩子有提取特征的意识,而不是对整张脸的匹配。”
这种表现“特征提取”的手段在教学中非常奏效,显然,在孩子这里,教会程序员们编写“hello world”的过程不再奏效。
2018年北京高招对高考照顾加分政策进行了调整,宣布取消全国中学生奥林匹克竞赛获奖者高考加分;与此同时,这些新兴的教育概念却从小学开始逐步渗透到大学;2018年3月,中国教育部公布了“2017年度普通高等学校本科专业备案和审批结果的通知”,超过100家高校将机器人工程作为新增专业;高中新课标中,Python语言也作为高中的考试项目之一;小学课堂上,信息技术课表里正在逐渐增添智能机器人技术,物联网技术,程序设计等。
谢鹏觉得,国家是下了决心在这种“计算思维”培养的教育上进行重点倾斜。但是否应该就此保持 的乐观,每一个从业者都持有谨慎态度。编程教育会成为下一门奥数吗?没人说得清。