5 歲開始程式列必修,愛沙尼亞、英國、美國從小培養兒童的「運算思維」

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本文作者為 1830 採訪團隊 /Inside Liz。原文刊載於 1830 網站

「程式已是新的讀寫能力(Coding is the new literacy.)」,近幾年來由於矽谷公司大鳴大放,技術人才需求孔急,從網頁、app、資料科學到雲端、大數據、物聯網,科技佔領全世界,Geek 晉身最搶手的角色,但顯然,人才的培育跟不上科技的發展。在 Bill Gates、Mark Zuckerberg 等科技界巨星的呼喚下,「全民寫程式」成了時下西方最流行的口號,就連美國總統歐巴馬、英國首相卡麥隆、新加坡總理李顯龍等各國政要,紛紛疾呼全國不分上下,都該學點程式。

不過,新聞媒體上所曝光的,不是星光熠熠、成就非凡的創業者,就是早慧的天才兒童。程式距離一般人,依然非常遙遠。儘管網路上有無窮盡的自學資源,但若缺乏主動接觸的機會,永遠也無法瞭解程式的奧妙。

在這個時代,程式無所不在,它塑造了今日的數位世界,也將繼續在人類的未來扮演關鍵角色,我們對於程式的教育卻付之闕如。現在,有些國家決定,該是重新把程式帶回校園的時刻。電腦課不該只是教導學生如何編輯一份 Word 文件或 PowerPoint 簡報,更重要的,是讓他們寫下屬於自己的「Hello World」。

愛沙尼亞「程式老虎」計畫

c02photo credit: ProgeTiiger

早在 2012 年,愛沙尼亞的公部門與私部門聯手推行了名為「ProgeTiiger」(程式老虎)的計畫,由政府出資 7 萬歐元,作為教材與師資培訓之用。當時全國 550 間中學有 20 間參與,不到 10 歲的學生已經懂得使用 Scratch 拼湊出自己的第一個小遊戲,或以 intelligent brick 造出簡單的程式,指揮樂高機器人 Mindstorms 走動起來。

這個位於東歐波羅的海的小國,是 Skype 的發源地,也是首個開放普選線上投票的國度、以及最早全面 e 化的國家之一,會領跑全球,成為第一個在校園課堂中植入程式的國家,並不令人意外。「在愛沙尼亞,孩子們包著尿布伴著 iPad 牙牙學語學走步,是很自然的事,我們認為,這是理所當然『展開科技教育』的時機」,ProgeTiger 專案經理 Ave Lauringson 這麼說道。兒子當年才剛滿 4 歲的她,已在思索,讓他開始接觸程式。

當然,一下子就把 Java、Perl、C++ 塞到連話都還說不清楚的一般兒童面前,肯定會嚇壞他們。ProgeTiger 首先先讓孩子認識「邏輯」,為後來的程式學習鋪路,同時也是數學、甚至機器人學的根基。

「我們是只有 130 萬人的小國,執行任何計畫都不難。愛沙尼亞是最適合開拓新事物的小型實驗場,我們大膽行事,但我們也不知道未來會走向何方。」Ave Lauringson 說。

英國小孩從 5 歲開始便雙語教學:英語、電腦語

場景轉到英國。2014 年 9 月,英國正式將程式納入義務教育,其實英國的這項計畫也是在 2012 年就開始制定,當時,在非營利組織 Computing at School 的遊說下,加上 Google 主席 Eric Schmidt 重話 砲轟 英國「耽溺於往日榮光,教育體系崩壞」,英國政府決定採取行動,成為八大工業國(G8)第一個將程式教學帶進校園的國家。

有著來自微軟、Google 等公司協助培訓師資的奧援,從 5 歲開始,孩子們就能邊學人的語言,邊學電腦語言。他們也在政府網站 GOV.UK 公布了課程大綱,只列出孩子需要學習的技能,但不限制教學方法。

5-6 歲:這個階段的小孩會開始知道什麼是演算法,不一定直接牽涉電腦。像是說明「一串指令」時,老師也許可以用食譜或以小孩早上起床刷牙洗臉等例行公事來解釋。但也會讓學生自己創造或 debug 簡單的程式,發展邏輯推理能力,並且初嚐使用電子裝置「創造、組織、儲存、操作、取回(retrieve)」數位內容。

7-11 歲:剛上小學的小孩,會開始碰到稍微複雜的程式等著他們編寫、debug,嘗試解決特定問題,掌握包括 variables 與「sequence、selection、repetition 的概念」。他們仍將一方面持續發展邏輯推理能力,一方面學習使用網站與其它網路服務,而且還會有更多使用裝置蒐集、分析、呈現後端數據與資料的練習。

11-14 歲:孩子進入中學之後,就會開始使用兩個以上的語言(其中至少一種是文本語言(textual)),創造自己的程式。學校和教師可以自由選擇特定語言與編碼工具,學生將會學到布林邏輯(像是 AND、OR、NOT),認識二進位數,研究電腦硬體與軟體怎麼分工合作。

美國急起直追

美國科技媒體 PandoDaily 報導英國將程式深入義務教育時,標題用了嚴厲的措辭「What the hell, America(搞什麼,美國!)」,突顯作為全球科技最先進的國家,卻遲遲未有相關政策落實的荒謬。不過,今年九月開始有了動作,紐約市長 Bill de Blasio 宣布 ,將砸 8100 萬美金,務求軟體、程式等電腦科學教育須在十年之內普及到全市所有公共學校之中;芝加哥則決定在 2018 年以前,將修習至少一年的電腦科學課列為高中畢業門檻。作為全世界科技產業最蓬勃旺盛的地方,舊金山將從幼稚園到中學提供程式教育,並強制八年級學生必修。

從小扎根,在最能接受新事物的年紀將程式「去神秘化」

為什麼要鼓勵小孩學習程式?《紐約時報》這篇報導中的程式教育提倡者指出,營造可親的環境、令程式領域「去神秘化」是很重要的一點。8 歲的小孩尚未形塑對程式的刻板印象,在人類好奇心最旺盛的年紀,就先讓他們理解程式的趣味與美好,培養他們對程式的興趣。

不過,這些提倡者也強調,程式課程並非要把所有人都變成開發者,「就像音樂課的目的,不是要迫使全部的學生長大都去當小提琴手」。程式是一種「解決問題」的過程,希望能夠從小培養孩子的「運算性思維」(computational thinking),包含數學、邏輯、演算法,學著把巨大的問題拆解成一系列更小、更容易處理的問題,讓你能夠更有效率的解決更加複雜的困境,並以全新的眼光看待世界的運作。

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就現實面來說,軟體已是這個世界的語言,《富比世》雜誌在 2011 年即 指出 ,「現今每家公司都是一間軟體公司,軟體無所不在:晶片、韌體、作業系統、使用者介面、應用程式、遊戲、網頁、企業、生活方式等等」,優異的軟體人才理所當然成為珍稀的獨角獸,光在美國,就有 50 萬科技相關職缺 。然而隨著科技滲透生活,未來 20 年,對於電腦科學擁有基本的掌握度,可能會變成基礎能力,程式的「識讀教育」在此時此刻更顯重要。

回過頭看台灣,十二年國教課綱草案最近 訂定「生活科技」與「資訊科技」2 個必修學科,資訊科技方面,國中、高中各有 6 學分與 2 學分必修。不過目前仍為草案階段,尚不清楚課程大綱與內容。不過比起「從小紮根」的愛沙尼亞與英國,10 幾歲才開始程式教育,可能還是晚了一些,而師資培育也是最需關照的議題,另外,一向被批評短視的台式教育,能否在新時代、新課程,走出不一樣的內容,捨棄功利主義,真正讓學生樂在其中,無疑是最大的挑戰。

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