“ 科学就是那些我们能对计算机说明白的东西,余下的都叫艺术。”——高德纳
很多发明与发现,都可以追溯至哲学、虚构和想象,尤其是“懒人”的奇思妙想和异想天开。哲学为人类的冒险提供了指导,而虚构和想象则帮我们大开了脑洞。
为了让机器能完成人类本性深恶痛绝的任务,人类花费了一代又一代人的努力,最终让这个梦想一点点变为现实,也从此开启了人类与机器互相学习和互相驯化的生涯。
比如,我们想让机器高效执行人类的命令或者学习人类的智慧,我们就必须和机器高效地沟通。最好的方式,就是借助一个工具——编程语言,教会机器快速读懂人类的意图和指令。
但是,正因为机器这种严格服从和高效执行的特性,让机器学习人类、人类理解机器简直难如登天。最终,人类进行了许多尝试和努力,才诞生了我们今天的编程语言和码农职业。
所以说,编程当中包含了许多智慧和学习原理,比如:人类智能和人工智能,也就是对应了人的晶体智力和流体智力发展,给人们提供了一个非常好的思维训练和表达空间。
当人们弄清楚其中诀窍与套路,作为成人,我们就可以凭借高度的自律复制机器的这套高效思维方式。但是,在很长一段时间内,我们认为编程和孩子无关。毕竟我们对一个成长中的孩子一无所知。
是教一个什么都不会且木讷的机器容易,还是教一个什么都不会且顽皮的孩子容易?孩子生来就是一张白纸吗?没有自己的思想吗?可以主动建构这个世界吗?
教育学家和心理学家们前赴后继的努力,让我们对儿童的认知和成长有了更多的了解。心理学大师兼儿童教育大家——让 · 皮亚杰,通过对儿童多年的观察与研究,最早提出建构主义,让儿童学习编程、促进思维发展具有了现实可行性。
在建构主义中,儿童被看作是一座建筑,儿童的"学"是在不断地、积极地建构着自身的过程;而教师的"教"则是一个必要的脚手架,支持儿童不断地建构自己,不断建造新的能力。 借助一些良好的环境与工具,提供充分沟通、训练和思考的空间与机会,可以极大地促进儿童认知的发展。
而他的弟子们,尤其是后来的两位人工智能之父西蒙 · 派珀特和米切尔 · 雷斯尼克,通过不懈的努力,让适合儿童的思维训练学科变成了真正的现实。
1)第一阶段:Logo语言(小海龟绘图)
世界上第一个青少年编程语言可以追溯到1968年。西蒙 · 派珀特教授,有一天在散步时偶然看到一个像海龟的机械装置,由此触发了灵感,发明了LOGO编程语言。因此,在 LOGO 的世界可以看到一只小海龟,可以输入指令,让海龟在画面上走动,可以按照上下左右,或指定的角度移动,甚至可以加速/减速,重复某一个动作。它最主要的功能是绘图。
虽然看起来简单,但背后的学科知识是人工智能、数学逻辑以及发展心理学的结合。简单的指令组合之后可以创造出非常多的东西。不过,在 LOGO 语言发明的年代,计算机的价位在几千美元一台,对普通人来说根本用不起。于是派普特就发明了实体版“小海龟画图“,孩子可以使用简易的键盘控制器,操纵“小海龟”画出图形。
2)第二阶段:Lego Mindstorm(乐高机器人)
1984年,时任乐高公司 CEO 的克伊尔德·克里斯丁森在电视中看到了一次派珀特的采访节目,当时正在电视中演示实体 LOGO 海龟。克里斯丁森认为,实体化的海龟跟乐高的产品哲学有相通之处,二者如果能够结合起来,一定是个不错的新产品。
在与乐高接洽后,派珀特提出了一个不同以往的想法。LOGO 和“小海龟”,以及 MIT Media Lab 的其它研究都需要将实物机器人与计算机连接。派珀特的新设想是,能否创造一个能替代电脑的乐高零部件——一个具有计算的功能,又和乐高一样小巧、便宜的零部件。
在当时,这是一个巨大的挑战,然而这也将会是一个巨大的革命式创新。这个设想直到 1998 年才得以实现。乐高 Mindstorms 在 1998 年 9 月发售,当年 12月1日即全部售罄。时至今日,乐高机器人依然是全球最火爆的教育机器人。为了向帕普特致敬,乐高用他 1980 年出版的书名作了注册商标。从此,乐高掀起了一场全球的机器人风暴。
3)第三阶段:LOGO语言+乐高积木(Scratch的诞生)
同样受到帕普特启发的还有一名青年记者。1982年,一次偶然的机会,他听了帕普特的演讲,由此颠覆了自己对计算机的认知。第二年,这个年轻记者拿着MIT的奖学金,参加了帕普特的研讨班。这个青年记者就是后来的“Scratch 之父“—— 米切尔·瑞斯尼克(Mitchel Resnick)。
所以,二人是师徒关系。瑞斯尼克后来成了MIT实验室学习研究教授,同时也是乐高教育全球董事,主导乐高机器人背后的科技巨人。作为帕普特理念的继承者,MIT实验室团队在1983年一起完成了LOGO VS 乐高积木人机交互智能项目。在LOGO 的影响下,推出了更先进的面向儿童的编程语言,并于 2007 年发布Scratch首个版本。
在Scratch编程界面,程序语句都以拼图模块的形式呈现,不同功能模块划分为不同颜色。编写程序时,用户只需像拼积木那样把拼图模块搭在一起。只有当程序在语法上合规合理时,模块接口才能对接上。所以,最后很多小朋友都说“Scratch很像线上的乐高”。
4)少儿编程在全球风靡与在中国起步
到今天,Scratch 在线平台已有超过 5000 万注册用户,被翻译成 70 余种语言,在 150 个国家里被使用。而Scratch的诞生,为儿童创造了一个低门槛的编程学习环境,也给孩子将来学习其他编程语言创造了便利,大大加速少儿编程教育的普及和发展。因为人工智能的强大国家战略意义,全球最开始首先由美国大力布局发展和推广人工智能和少儿编程教育事业。
而中国在1984年时,由邓小平和王震在上海观看小学生操作简易电子计算机,提出“计算机的普及要从娃娃做起”,开启少儿编程教育前序。自2017国务院推出《新一代人工智能战略规划》社会各界纷纷发力响应,助推少儿编程教育发展。暨2019年人工智能纪元元年和2020新冠肺炎之后,少儿编程行业将得到再一次飞速的发展!
写在最后
编程教育全球化势不可挡。人工智能时代,我们唯有主动拥抱编程、学习编程,教孩子学编程,我们人类才有可能不反过来被机器和人工智能所驯化。疫情过后,尊重生命,热爱人文、科技向善,是我们身为教育工作者要始终坚守秉持的科学教育理念!