看點(diǎn) 正在舉行的全球最大消費(fèi)性電子展（CES）上，教育領(lǐng)域最大的爆款就是可編程機(jī)器人。編程教育為什么會(huì)這么火？今天，外灘君和大家分享卡內(nèi)基梅隆大學(xué)軟件工程學(xué)院在讀碩士Ivy學(xué)習(xí)編程的經(jīng)歷。Ivy算是典型的計(jì)算機(jī)原住民一代，小學(xué)開始接觸編程，之后一路參加各種編程活動(dòng)，最后保送進(jìn)入復(fù)旦計(jì)算機(jī)系。在她看來，編程塑造了她的思維方式，也給予她更多創(chuàng)造的可能性。編程是一種適應(yīng)未來的教育，不僅必須掌握，而且應(yīng)該從小掌握。
文 | 李臻 編輯 | 聞琛
回想20年前我用過的第一臺(tái)電腦，安裝著MX200處理器、4.3G硬盤外加128M內(nèi)存條，搭載windows95的操作系統(tǒng)。
20年后的今天，我們拋開處理器不談，光說硬盤和內(nèi)存，隨意買臺(tái)電腦就有上百G內(nèi)存，就連智能手機(jī)的內(nèi)存起步都是16G。
的確，計(jì)算機(jī)的發(fā)展遠(yuǎn)比我們想象的要快，手機(jī)和電腦早已變成現(xiàn)代人的必備物件，而未來，必然會(huì)以一種更難以想象的方式到來。
但凡關(guān)注科技領(lǐng)域發(fā)展，有一些前瞻性的人，都能感覺我們正站在一個(gè)時(shí)代變革的“奇點(diǎn)”，科技如同下一個(gè)世紀(jì)的“英語(yǔ)”，你不能使用“機(jī)器”，可能就會(huì)被“機(jī)器”取代。
這也是我們?cè)絹碓街匾昐TEM教育（即科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育）的原因，在今年P(guān)ISA（國(guó)際學(xué)生評(píng)估項(xiàng)目）中，教育研究者們又一次把焦點(diǎn)放在了科學(xué)素養(yǎng)中。
美國(guó)在這方面已經(jīng)采取了行動(dòng)。未來5年，發(fā)展STEM教育也是美國(guó)教育的核心重點(diǎn)之一：把注重人文素養(yǎng)的博雅教育和注重科學(xué)素養(yǎng)的STEM教育聯(lián)系起來，培養(yǎng)思維靈活，并具有批判性思維的人。
這種科學(xué)素養(yǎng)的目標(biāo)不是讓每個(gè)孩子成為一名科學(xué)家，而是讓他們更具有創(chuàng)造力，能科學(xué)地提出問題，尊重?cái)?shù)據(jù)，并具有邏輯思維能力。見到Ivy之后，我似乎明白了一個(gè)具有科學(xué)素養(yǎng)的人是什么樣的。
Ivy畢業(yè)于復(fù)旦大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)，第一次認(rèn)識(shí)她是作為外灘教育CodeMonkey夏令營(yíng)的助教。現(xiàn)在她已經(jīng)正式進(jìn)入卡內(nèi)基梅隆大學(xué)攻讀軟件工程碩士學(xué)位。
在申請(qǐng)研究生的半年期間，她與小伙伴一起創(chuàng)業(yè)，制作了一款游戲門戶的APP，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、用戶體驗(yàn)，到后臺(tái)程序編寫，她全程參與其中。
她與我之前印象里的“計(jì)算機(jī)系女生”有點(diǎn)不同，似乎還有點(diǎn)害羞，接受采訪時(shí)，Ivy坦言她實(shí)際上并不會(huì)修電腦，就連游戲也只是喜歡掃雷、數(shù)獨(dú)、蜘蛛紙牌類型的。
但聊起天來，我發(fā)現(xiàn)，Ivy邏輯嚴(yán)密，用詞精確，并善于獨(dú)立思考。每問及數(shù)字有關(guān)的問題，她都會(huì)準(zhǔn)確地告訴我，是哪一年發(fā)生的事情。
1994年出生的Ivy，第一次接觸到電腦課是在三年級(jí)。當(dāng)時(shí)有一款軟件叫做“海龜作圖”，因?yàn)閺男∠矚g畫畫，所以Ivy對(duì)這款軟件充滿興趣，雖然畫面色彩不夠明亮，但當(dāng)時(shí)看來，已經(jīng)算得上有趣了。
“那個(gè)軟件就是左邊一個(gè)圖形框，右邊是寫代碼的地方，這個(gè)代碼不是積木可以拖的，它也沒什么顏色，但是你可以控制海龜?shù)念伾⒁苿?dòng)，然后就可以畫畫，大概就是這么一個(gè)軟件，算是學(xué)校的啟蒙教育?！盜vy告訴我。
這個(gè)過程讓Ivy覺得很有成就感，也是因?yàn)檫@款軟件，Ivy放棄了原本更擅長(zhǎng)的畫畫，走上了計(jì)算機(jī)編程的道路。她認(rèn)為，計(jì)算機(jī)編程的學(xué)習(xí)與藝術(shù)并不沖突，反而編程能創(chuàng)造出的結(jié)果更多。
“每當(dāng)完成一個(gè)圖案時(shí)，就等同于把內(nèi)心的想法傳遞給了計(jì)算機(jī)，由它來幫助你展現(xiàn)出來。而計(jì)算機(jī)掌握了思路之后，計(jì)算能力遠(yuǎn)比大腦強(qiáng)很多?！?/p>
所以，Ivy認(rèn)為，每當(dāng)我們遇到計(jì)算不出來的東西，可以讓計(jì)算機(jī)來幫我們解決。比如小朋友想畫一個(gè)圖案，借助計(jì)算機(jī)能畫得更好看。
更大一點(diǎn)來說，計(jì)算機(jī)的使用迫使我們?nèi)フ{(diào)整大腦，只要大腦思維流暢，就會(huì)得到想要的結(jié)果。
在學(xué)習(xí)編程的過程中，Ivy一直都是自發(fā)地進(jìn)行探索，初中時(shí)參加了信息學(xué)奧林匹克競(jìng)賽，獲得了福建省第一名。一起參加競(jìng)賽的同學(xué)組成了一個(gè)小型社團(tuán)，一起交流，并積累經(jīng)驗(yàn)。
私下里，她還會(huì)在網(wǎng)絡(luò)中找各種各樣的資源，每當(dāng)發(fā)覺自己某塊掌握得不是很好時(shí)，就會(huì)針對(duì)性地去搜這塊的練習(xí)，或者看看別人是怎么解決的。
“當(dāng)解決問題時(shí)卡殼了，就會(huì)去參考別人的思路，有時(shí)可能會(huì)發(fā)現(xiàn)別人的思路很棒，那個(gè)方向是你想不到的，再后來你碰到類似的題就會(huì)想可不可以用那種思路，舉一反三的感覺。
在我們課堂上有提到要尋找事物的共同點(diǎn)，不同的題目可能包裝得完全不一樣，但它的實(shí)質(zhì)內(nèi)容、解題思路是類似的，看到題目思考的過程也蠻有樂趣的。”
1
編程對(duì)于邏輯思維能力的培養(yǎng)
Ivy認(rèn)為，編程是一個(gè)偏理性的學(xué)科，在復(fù)旦學(xué)計(jì)算機(jī)時(shí)，相比那些小時(shí)候接受過計(jì)算機(jī)啟蒙的同學(xué)來說，那些到了大學(xué)才第一次接觸編程的同學(xué)在思考問題時(shí)可能會(huì)遇到瓶頸，而從小就受到啟蒙，就會(huì)比較有邏輯一點(diǎn)。
“當(dāng)我們解決問題時(shí)，用語(yǔ)言描述跟寫成程序是不一樣的，有些人可以用語(yǔ)言描述這件事要怎么辦，但是讓用代碼寫出來時(shí)，他會(huì)突然覺得為什么會(huì)這樣子，寫到代碼里就會(huì)覺得這件事情不是那么通順?！盜vy說。
我們常常會(huì)覺得程序員比較木訥、語(yǔ)言表達(dá)能力不足，但I(xiàn)vy說，實(shí)際上是因人而異，程序員確實(shí)不會(huì)像文科生那樣出口成章，但在思考問題時(shí)卻更具有邏輯性。這不是指說話有文采，而是說話的方式更有條理性。
Ivy舉了一個(gè)例子：
“我在進(jìn)入卡內(nèi)基梅隆研究生之前有做一些創(chuàng)業(yè)，做一些產(chǎn)品設(shè)計(jì)，在跟負(fù)責(zé)市場(chǎng)的人交流產(chǎn)品問題時(shí)，發(fā)現(xiàn)他的想法不夠嚴(yán)謹(jǐn)，比如說用戶使用你的產(chǎn)品時(shí)會(huì)有哪種反應(yīng)。
因?yàn)槲页Ｄ陱氖逻@個(gè)，每種反應(yīng)我都會(huì)考慮到，所以想事情會(huì)比較全。有些東西他可能一下子想不出來要怎么解決，但是我可以把很長(zhǎng)一段邏輯都給他說清楚。這是因?yàn)樵?/span>編寫程序時(shí)，沒有模棱兩可的語(yǔ)言，程序語(yǔ)言就是確實(shí)可行的指令。”
我們會(huì)覺得孩子出口成章是件好事，但是現(xiàn)在更多的問題則指向?qū)W生在作文寫作中的邏輯缺乏。編程作為一門科學(xué)素養(yǎng)，實(shí)際上讓孩子的思維更嚴(yán)謹(jǐn)、更有邏輯。
Ivy也肯定了這一點(diǎn)，她認(rèn)為編程對(duì)于她的嚴(yán)謹(jǐn)性和思維能力確實(shí)有幫助。因?yàn)樵诔绦蚶锩嫘枰紤]到輸入的是什么，它可能有各種各樣的情況，還會(huì)有一些邊界，這都是設(shè)計(jì)程序的時(shí)候會(huì)考慮到的問題。
這和平常面對(duì)問題的時(shí)候一樣，Ivy說，“比如說你辦一個(gè)活動(dòng)，要考慮到活動(dòng)的每一個(gè)小細(xì)節(jié)。你整個(gè)活動(dòng)的流程應(yīng)該是有邏輯的，而不是七零八落的，這些和在程序中所用的思想完全不矛盾，它可以幫助你有一個(gè)更好的想法和思路?！?/p>
2
程序語(yǔ)言是通用的，重點(diǎn)在于創(chuàng)造力
Ivy學(xué)習(xí)編程后接觸過很多種程序語(yǔ)言，比如最開始的時(shí)候她學(xué)習(xí)pascal，后來寫C++、 C#、Java、python 等等。她發(fā)現(xiàn)程序語(yǔ)言就是一種基礎(chǔ)語(yǔ)言，雖然這些語(yǔ)言特性不一樣，但基礎(chǔ)語(yǔ)法是類似的。
當(dāng)我們掌握一種語(yǔ)言之后，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，編程的思路是一樣的，它的語(yǔ)句就像每一個(gè)小積木塊，這些積木塊在每一種語(yǔ)言里起到的基本作用是一樣的。
大致來說它們都有一些最簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)語(yǔ)句，舉例來說，“比如說像少兒編程啟蒙軟件Scratch里控制角色移動(dòng)和轉(zhuǎn)向的語(yǔ)句，就像語(yǔ)言學(xué)里的一個(gè)簡(jiǎn)單句，把這個(gè)積木塊拖給一只貓，那就是貓走多少步，它就是一個(gè)只有主謂賓的簡(jiǎn)單句。”
“有時(shí)它也有可能是一個(gè)復(fù)合的從句：如果……那么……。又像如果……成立，那么……否則……，就是一個(gè)再?gòu)?fù)雜一點(diǎn)的復(fù)合句。還有循環(huán)語(yǔ)句，它在Scratch里就是嵌套的積木塊，意思就是把某樣代碼重復(fù)執(zhí)行。”
這些語(yǔ)言可能跟中文不是那么像，它更像英文，但是Scratch里有中文，基本上現(xiàn)在大部分高級(jí)程序語(yǔ)言都和英文語(yǔ)法很相似，而且它的句型沒那么多，只是幾種句型組合疊加，怎樣使用，發(fā)揮不同的效果。
當(dāng)我們學(xué)會(huì)這一種編程語(yǔ)言時(shí)，可以更深入地創(chuàng)造。這就更像一開始說到的，編程可以帶來無限的可能性。
“可能你喜歡畫畫，愿意用Scratch來做一些圖案；有人喜歡音樂，利用編程可以做出更好的電子音樂；如果喜歡游戲，你也可以去創(chuàng)造一款新的游戲；當(dāng)然最簡(jiǎn)單的你可以用它來計(jì)算數(shù)學(xué)問題。”Ivy告訴外灘君，“編程帶給我們的是無限的可能?！?/p>
Ivy在gap year的半年創(chuàng)業(yè)里，就做了一個(gè)類似于游戲門戶的App，這是她的一個(gè)嘗試，因?yàn)樗Ｍ粌H僅用編程來完成學(xué)習(xí)任務(wù)，而是可以去做一些更為實(shí)際的事情，比如說做產(chǎn)品之類的，從產(chǎn)品出發(fā)，設(shè)計(jì)整個(gè)代碼的邏輯。
3
游戲形式的Scratch更適合孩子的編程啟蒙
Ivy的計(jì)算機(jī)啟蒙是通過一款海龜作圖的游戲，因此她認(rèn)為，這種游戲的形式更加適合小朋友學(xué)習(xí)編程。
說到Scratch大家應(yīng)該并不陌生，它是一款少兒編程啟蒙軟件，由MIT媒體實(shí)驗(yàn)室終身幼兒園小組（Lifelong Kindergarten Group）開發(fā)，該小組還開發(fā)了適合5-7歲的孩子學(xué)習(xí)編程的ScratchJr。Scratch可用來設(shè)計(jì)動(dòng)畫、游戲等創(chuàng)作，開發(fā)者還可以把程序分享給其他人。
與之前外灘教育引進(jìn)的CodeMonkey不同，Scratch可以讓孩子更加自由地發(fā)揮，它是寫好很多程序的小模塊，把所有模塊跟堆積木一樣堆起來，成為一個(gè)程序。
曾作為CodeMonkey助教的Ivy說，“之前我們做的CodeMonkey是給孩子布置任務(wù)，他們?nèi)ニ伎荚撛趺唇鉀Q。而Scratch則會(huì)讓孩子有更多的想象空間和創(chuàng)造空間?！?/p>
另外Ivy還提到，“Scratch有中文版本，所以孩子對(duì)指令的理解會(huì)更容易，不需要學(xué)英文的指令，而且它是一種疊積木的方式，這就等于在圖形化的界面里，小朋友不需要去手動(dòng)地輸入一些代碼，而是通過拖動(dòng)的方式來拼接這些代碼，做自己的創(chuàng)意?！?/p>
在這些基礎(chǔ)知識(shí)的訓(xùn)練里，Scratch會(huì)給出一些一定要完成的任務(wù)，但是最終目的是鼓勵(lì)大家用基礎(chǔ)知識(shí)來完成任何想要完成的東西。
Ivy給外灘君舉了個(gè)例子，講解如何操作：
“Scratch里有一欄分類，每個(gè)分類底下有積木塊，就像樂高積木有不同形狀的積木，這些積木可能是長(zhǎng)方形的、菱形的，每個(gè)都不一樣的，就像語(yǔ)文里的名詞、動(dòng)詞、形容詞，每種形狀對(duì)應(yīng)一種詞。
拼的時(shí)候就跟搭積木一樣，各種形狀要對(duì)應(yīng)，這些積木才能接起來，你要做的就是用這些積木塊來完成你想做的事情。”
Ivy利用Scratch，做過最簡(jiǎn)單的一個(gè)游戲就是打地鼠，她設(shè)計(jì)讓地鼠從洞里隨機(jī)地出來，使用者用鼠標(biāo)點(diǎn)擊，點(diǎn)擊后會(huì)做出反應(yīng)，地鼠就會(huì)縮回去，這用很簡(jiǎn)單的一小段代碼就可以實(shí)現(xiàn)。
孩子需要做的就只是去理解，因?yàn)镾cratch是一個(gè)個(gè)中文文字的積木塊，所以只要理清思路，把自然語(yǔ)言變成程式化一點(diǎn)的自然語(yǔ)言，就可以把積木塊搭成功。
在這之后，只需要點(diǎn)擊播放就可以看到想要的效果，對(duì)效果有什么不滿意可以直接進(jìn)行修改，修改之后再預(yù)覽，直到調(diào)到自己滿意為止。
Ivy說，因?yàn)樾Ч梢詫?shí)時(shí)在旁邊顯示出來，所以Scratch很直觀、很圖形化，這也是比較適合小朋友學(xué)習(xí)的原因。
它不像正式的編程語(yǔ)言只有一個(gè)文本框的界面，只能打代碼，小朋友不知道自己寫出的代碼會(huì)產(chǎn)生什么效果、也很難去找出自己的錯(cuò)誤在哪里，需要一行行地去調(diào)試代碼。
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