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」

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」。
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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

photo 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。

photo credit: hackNY.org

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。


NEC 以專業的生物辨識驗證技術,為人類生活打造更準確又安全的身份識別方式

NEC 具有多重比對臉部檢測法、攝動空間法、適應領域混合比對等先進技術,讓辨識更準確又快速,不但多次奪下美國國家標準暨技術研究院(NIST)評鑑第一名,在一對多的人臉辨識速度上也是業界之首。
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Photo  Credit:NEC 台灣政府公共解決方案事業群群總經理張裕昌
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你有沒有在機場使用過 e-Gate 快速通關系統呢?這種利用生物特徵的辨識技術既方便又安全,早在幾年前就已經是很多政府機關使用的成熟技術,讓我們跟著生物特徵辨識領導廠商 NEC 一起瞭解這種技術的原理吧。

生物辨識面面觀

身份辨識是電腦資安領域中很重要的一環,過去我們常常使用「知識辨識」方式來辨識使用者身份,但是使用輸入密碼的方式可能會被忘記,或是容易被破解的問題。至於「持有物辨識」是某種 USB 加密鑰匙,雖然可以省下記憶密碼的麻煩,但也有機率會不小心遺失。

生物辨識則是利用身體上獨一無二的特徵進行驗證,具備唯一性且不易盜用的先天優勢。其實這也不是很新的技術,早在數千年前人類就開始使用生物辨識,比如我們出門看到隔壁鄰居的臉,就能認出他是老王,這就是生物辨識的概念;但是要教會電腦辨識生物特徵,可就不是這麼簡單的事了。

生物辨識驗證領域全球領導廠商 NEC 從 1970 年代便開始研發指紋辨識、掌紋辨識和人臉辨識等技術。目前除了上述技術之外,NEC 也已開發出虹膜辨識、語音辨識,以及原創的耳道聲波辨識技術,這些獨特且高度準確的生物辨識驗證技術解決方案在全球各地都有實際應用的經驗。

NEC 將這些生物辨識驗證技術以「Bio-IDiom」品牌運用在各式應用中,並且以有效的組合運用這些技術,從而打造出「任何人都能安全無慮地使用數位內容」的世界。

NEC  在生物辨識驗證技術有 50 多年的經驗與龐大的研發團隊,並且具有多項領先技術。/Photo  Credit:NEC

領先業界的人臉辨識技術

以人臉辨識技術為例,它是透過攝影鏡頭補捉人臉的畫面,並透過電腦分析臉部各個特徵點的資訊,來判斷受檢人員是不是與登錄的資料相符。

人臉辨識技術有許多優點,由於人臉是平常人們用來判斷對方身份的方法當中最自然的一種,所以使用者的心理負擔很小,使用過程中也無需動手操作,而且一般攝影機就可辨識,讓建置更快速且低成本。此外它還具備有效防止弊端的特色,例如辨識的時候系統能夠留儲「臉部影像記錄」,讓管理者可以目視確認是否相符。

NEC 具有多重比對臉部檢測法、攝動空間法、適應領域混合比對等先進技術,讓辨識更準確又快速,也能在人臉被遮蔽或影像不清楚的情況下正確辨識,不但多次奪下美國國家標準暨技術研究院(NIST)評鑑第一名,在大規模一對多的人臉辨識準確度上也是業界之首。

生物辨識有使用方便、不易被盜用的優點,近年的應用越來越廣泛。/Photo Credit:NEC
除了人臉辨識之外,NEC 也有多種不同的生物辨識驗證技術可以交互搭配使用。/Photo  Credit:NEC

奧運史上首次使用人臉辨識入場

NEC 為 2020 東京奧運和東京帕拉林匹克運動會(Tokyo 2020)成功提供人臉辨識系統,為奧運的安全、可靠和高效舉辦做出貢獻。NEC 台灣政府公共解決方案事業群群總經理張裕昌在訪談中表示:「NEC 提供的臉部辨識系統,用於驗證運動員、工作人員、志工和其他比賽相關成員的身份,當他們進入奧運和帕運選手村、國際廣播中心(International Broadcasting Center, IBC)以及主新聞中心(Main Press Center, MPC),系統會自動進行臉部辨識。該系統為 NEC 生物辨識驗證技術『Bio-IDiom』的核心技術,採用準確度世界第一的臉部辨識技術。」

NEC 提供的臉部辨識系統,用於驗證 2020 東京奧運和東京帕拉林匹克運動會運動員、工作人員、志工和其他比賽相關成員的身份。/Photo Credit:NEC

One ID 帶來更便利的生活

機場是有高度安全考量的場所,因此無論在航空公司櫃台報到、海關查驗、登機口查驗,甚至在免稅店購物都需要旅客出示護照以確認身份,不但過程相當耗時,同時也增加了經常拿進拿出而遺失護照的風險。

以 NEC 提出的 One ID 解決方案為例,旅客只需要登錄其臉部影像,就能在機場辦理與進行各種手續,例如報到、托運行李、安檢、登機等,而不需要出示護照與登機證,不僅能加速程序的進行,還能達到全程零接觸,降低染疫風險。

全球最大航空公司聯盟星空聯盟(Star Alliance)、NEC 集團及國際航空電訊集團公司(SITA)達成一項新協議,在不久的將來,星空聯盟成員航空公司的飛行常客計劃之客戶,將能在任何參與此協議的機場與航空公司使用生物識別進行身份驗證。/Photo Credit:NEC
NEC 希望透過更多元的生物辨識技術改善人類的生活,透過只要伸出手指就能確實證明兒童身份的指紋辨識技術,就可以不受出生國家或地區左右,建立確實執行給予所有兒童合法出生證明與出生登記的環境,同時也打造兒童在成長過程中必要的、確保享有身為國民應有的公共醫療、教育機會與社會之保障。/Photo Credit:NEC

張裕昌提及,目前 NEC 的技術已經達到相當高的準確度與可靠性,未來的發展重點不再是改善辨識準確度,而是發展更多元的辨識種類,以及透過系統整合的方式,結合多種不同技術,以因應更多差異化的使用需求。

此外張裕昌總經理也特別提到,以 NEC 獨家的嬰兒指紋辨識技術為例,可以克服嬰兒指紋會隨時間變化的問題,有助於協助戶政系統不完善的國家追蹤嬰兒疫苗接種情況,發揮降低夭折比例的功效,為人類社會做出實質貢獻。