北美小学的编程课:计算机语言将教会你如何思考

这周是美国的计算机科学周,很多学校都参与了“一小时编程”活动。美国小学STEAM科学【S(science)科学,T(technology)技术,E(engineering)工程学,M(math)数学和A(art)艺术)】即科学,工程学,编程和艺术。
 
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Robotics and Coding编程和机器人语言

这是我在培训中体验时间最长的一个主题,主要原因是太有趣太好玩了。程是简单来说就是操纵电脑电子设备,告诉它们如何按照你的旨意来运行。

在美国有人把编程称为与阅读和数学并行的基本学科。在编程的过程中,即使是最小的孩子都能接触到函数、计算最短路径等这些高深的学术概念。就小学阶段来说,操纵机器人是培养编程能力的最佳方式。

第一个活动用的是Ozobot, 这是个圆形的小机器人,个头和一个小橘子超不多大。要使Ozobot机器人活动,你必须用黑、红、绿、蓝四种专用马克笔(听说一般的马克笔也可以)在白纸上根据说明画出不同的线段来给机器人做出指令。

例如长黑线-短红线-短黑线-短红线-长黑线表示慢行,那么当你用马克笔在白纸上画出这个口令后,将机器人放在线段开始的地方他就会缓慢地沿着线段移动。孩子可以设计不同的路线,用马克笔画出不同的口令让机器人根据口令来移动。机器人可以根据口令快速前进,转弯,旋转,曲折前行等等,非常灵活自如。

Ozobot编程机器人在根据绘出的口令沿着路线运动

下面的另一种机器人是Sphero,是一个圆球状的机器人,比网球要大一些。这个机器人需要在平板电脑上安装一个相应的APP才可以操作。打开APP连接上机器人后,你可以选择不同的指令进行编排:

我在iPad上对Sphero机器人进行编程
 
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你可以更改机器人用什么角度、以什么速度、做出什么样的行动,可以改变机器人的颜色,声音和行动轨迹。在这个课程中也会给学生不同的任务卡来完成任务,例如用你手头的文具制作出一个迷宫让你的Sphero机器人走出这个迷宫。

【喵言】这种可视化编程我们在之前的《为什么美国连五岁小孩都会编程?》也有介绍过。在《中秋节主题教学素材》中我也介绍了scratch这个网站,也是一个非常好的可视化编程学习网站。

Artistic艺术

艺术这个主题包括了如折纸,织毛线等各类美术艺术活动,这里我要介绍一个好玩的可以使孩子脑洞大开的创意设计游戏叫做《超级设计家》(Design Extraoninaire)。这套游戏里有四种任务卡片(客户卡,物件卡,思考卡,奖励卡),设计画笔,和设计画纸。

创意设计游戏《超级设计家》Design Extraoninaire

这个游戏大致就是你要根据不同的客户设计他们所需要的不同的物件。你需要先抽取一张客户卡,告诉你你的客户是谁。你的客户可能是美男鱼,美国大兵,忍者,邪恶发明家,或者是精灵等(是的,里面的客户都不是一般人),卡片的后面还详细描绘了这个客户平时的主要活动和生活方式,下面这个图是巫师的卡片:

巫师的客户卡背后有一些关于巫师的信息,帮助你设计。

然后你要再选取一张物件卡,卡片告诉你你需要为你的客户设计什么,比如一个玩具或者是一个礼物:

物件卡

然后就是属于你自己的创造时刻了,如果你的客户卡是巫师,物件卡是乐器,那你就要设计一个给巫师的乐器,你还可以抽取一张思考卡来为你的创作提供一些灵感或者思路。这个游戏还有一个特别之处就在于创造完成后,你还需要像现实生活中的设计者一样给他人呈现报告你的作品。

每个观众都还会有用奖励卡上的信息来评选设计作品之最,比如最疯狂的设计,最时尚的设计等。这个活动的有趣之处就在于它集合了美术,想象力,抽象思维,和多种学科于一身,在最后的呈现报告环节还可以锻炼孩子的演讲表现能力。
 
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这是网络上的设计样本,设计的是给海盗的睡觉的地方。

这套Hub创新课程总计有30多种供选择的游戏和活动,学校的任何老师都可以通过网上预约来使用其中的任何活动。由于其中的设备大部分都是玩具,可以说很大程度上体现了美国学校教育中注重玩中学的一部分。

一般老师都会预定四至五种不同的设备,把班级的孩子分成4-5小组轮流体验。更会玩的老师可以把其中的一个设备或者活动融入到自己学科的教学中,比如音乐老师能用Go Pro来鼓励学生自己录制音乐短片,数学老师可以用软管材料来教立体图形,语文老师可以用《超级设计家》来指导创意写作等……孩子和老师们在这些STEAM活动中都可以迸发出无限的创意灵感火花。

希望通过这篇介绍能给大家带来一些STEAM创新课程的启发和思路,无论是在学校还是家里都可以尝试一些不同的游戏玩具来引导孩子的创新思维,开发孩子的思考能力,培养孩子的科学素养。
 
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而加拿大呢?
 
早在2016年,专家们就开始了自己的呼吁:加拿大中小学开设编程课
 
加拿大广播公司的 Ramona Pringle 报道说,今年,苹果的CEO蒂姆·库克 (Tim Cook)在公司的一个大会上曾经表示,中小学应该教授计算机程序课程,学生们应把编程作为“第二语言”来学。
 
很多专家都附和这一观点,在数字化的今天,编程应该成为一种必备的技能,在中小学里应该与阅读、写作和算术“平起平坐”。
 
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BC学校筹划开设编程课
 
实际上,加拿大的一些夏令营,已经在开始对孩子们提供以教授编程课程为主题的活动项目。
 
在不列颠哥伦比亚省(BC),教育部正在规划对 6年级 – 9年级的学生开设一门新的必修课 – 编程课。
 
2016年1月18日,BC省省长简惠芝在一个温哥华举行的高科技峰会上向外界正式公布了新方案——将在本省的中小课程表里增加计算机编程课。她表示:“所有BC省从学前班到高中12年级的学生,都有机会在学校学习基本的计算机编程知识。”
 
2016年6月,BC省教育部宣布,将拨款2百万加元,用于编程课的开发以及教师培训,并另外拨出2百万加元,用于购买设备和资源。
 
BC省以往的支柱产业多与自然资源相关,但这几年正努力朝高科技行业转型。目前BC省高科技领域的雇员人数已经达到8.6万人,已经超过林业、矿业、油气行业雇员的总和。

根据BC省的计划,BC省的中小学将在未来3年里全面引入编程课程,以确保学生们对编辑知识有一个基本的了解。
 
教育部说,计划明年能够完成编程课程的研发,使学生可以在2018年 9月开始上编程课。

在BC省之前,加拿大东部的Nova Scotia省已经于去年10月宣布,将于今年秋天在该省各学校内引入编程课程。如今,安省部分小学也开设了编程课课程。
 
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保持竞争力
 
毫无疑问,我们生活在一个数码世界中,我们的整个生活已经离不开移动设备,网站,应用程序等等。
 
一些专家认为,学习编程是让我们保持竞争力的唯一途径。
 
北美的孩子们,可以玩转 Snapchat 等平台,而其他国家的孩子们则正在学习创建这些平台的技能,教育上的差异,可能会对一个国家的经济产生巨大的影响。
 
媒体理论家道格拉斯·罗什科夫 ( Douglas Rushkoff )一直大力倡导让孩子们从小学习编码,他说,“除非孩子们知道他们使用的平台是如何建立的,都有哪些组成部分,以及后面的逻辑是什么,否则,在建立和”拆卸“这些平台上,他们将处于劣势“。
 
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学习编码
 
还有专家说,教孩子们编码并不只是为了让他们准备应对正在快速变化的劳动力市场,掌握编程还可以赋予人“权力”和自信,帮助学生深入了解这些系统是如何工作的。
 
雷·弗雷戴 ( Ray Feraday)是多伦多天主教教育局的特殊教育教师,他说,“学习编码将可以帮助孩子以模式、以因果关系来看世界,能提高解决问题的能力,加强批判性思维,比如遇到一个大的问题,如何把它们系统地分解成更小的、可解的部分。这一技术可以发展孩子们的自信和自强”。
 
“整个世界由代码运作”
 
加拿大的教学项目设计专家利亚姆·奥唐奈 (Liam O’Donnell)也一直大力主张在加拿大的中小学教授编程。
 
他表示,“今天,我们的整个世界都是由代码来运作,对于年轻人来说,学习这些东西,了解他们每天用的工具,无论是智能手机还是乘坐的汽车,都是在通过计算机代码运作,这非常重要,要让孩子们知道,这些代码是由人编写创造出来的,不是自己跳出来的”。
 
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乔布斯曾说过“人人都应该学习一门计算机语言,因为它将教会你如何思考”

在刚刚结束的世界互联网大会上,多家全球知名科技企业与科技品牌在大会上发布了最新的成果。其中最显眼的莫过于机器人小冰了。这个只有3岁人类智力的女机器人有着非常强大的“情商”,能与人进行基本的交流及理解人类的情感,能根据人类的面部表情改变交流的方式。

这就是AI--人工智能。而AI中最重要的就是编程思维的培养,特别是5-12岁的孩子。
 
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编程思维的重要性

大部分的家长可能会让自己的孩子至少学习乐器,运动或棋类中的一项或几项。但你有没有想过让你的孩子尽早开始学习编程呢?

2016年美国的Hour of Code Week(全民学编程周)中,前任总统奥巴马为了号召美国人民编程,亲自写了一段Java代码,并表示向美国的中小学校资助40亿美元用于计算机科学教育。

而英国早在2014年就设立了 "Year of Code",规定所有5-16岁的学生都必须学习计算机编程。

奥巴马说:“所有人都应该尽早的学习如何编程,编程应当与ABC字母表和颜色同时得到教学。”

由此可以看出,让孩子学习编程思维在美、英两国的中小学教学大纲的计算机部分中占有极其重要的地位。
 
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在早年对乔布斯的访谈中,他是这样描述的:

“学习编程,它会教你如何思考。就像学法律一样,学法律的人未必都成为律师,但法律教你一种思考方式。同样,编程教你另一种思考方式。”

比尔盖茨和扎克伯格等一界科技大佬们更是直接通过在线视频教授孩子学习编程。

这些在各自不同领域优秀的人物为什么会不约而同的认识到编程对于每个人的重要性呢?

因为他们比我们大多数人都更早的意识到了社会所经历的变革及它的发展方向。

掌握了编程能力,就像掌握了读写能力所带来的转变一样,大大提高我们的生产力。

说到买火车票,大家都有这样的经验。不会编程的会这样做:

打开购票网站,输入用户名、密码。

输入用户身份信息

输入目的地,出发地,车次等。

点击确认。

此时若没有票,则需要重复不断的刷新,才有可能买到票。

但如果会编程的话,只需要写几行代码,让程序定时帮你检查是否还有余票,而你可以利用这个时间去工作、上课、看电影等。

所以,学习编程的意义在于将人们从重复繁杂的事物中解放出来,因为计算机最擅长冗长而反复的操作,编程归根结底是为了解决问题而写。

另外,通过学习编程,将有利于我们更了解这个世界正在反生什么。

因为,我们正处于一个编程的时代!
 
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如何培养编程思维

现在很多家长所处的年龄段,在他们小时候并没有普及计算机教育。所以若家长盲目的直接选择少儿编程培训班,往往会事半功倍。

在英国,对于5-7岁的学生,需要通过计算机课程,掌握如下内容:

理解什么是算法,以及如何以程序的形式在电子设备上运行。

创建和调试简单程序

用逻辑推理预测简单程序程序的执行结果。

可见,学习编程之前,应该让孩子首先学习的是计算机原理算法。这就像造房子一样,地基是房子的基础核心部分。房子的牢固性就要看地基。计算机原理算法好比房子的地基,知识打牢,“房子”才能更牢固。

当然在讲授这些知识时,不能晦涩枯燥,必须培养孩子们的编程兴趣。

在美国,儿童编程已经是一个成熟的教育产业。很多的大公司都出品了有趣好玩的,适合低龄孩子学习编程的工具和游戏。
 
1. Scrach软件。

一款由麻省理工大学(MIT) 设计开发的少儿编程工具。
 
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美国这边不少学前班的编程课就学习Scratch。孩子可以通过拖拉方块学写程序。不同种类的方块有不同功能。让孩子就像玩拼图,积木一样轻松学习。

2.能力风暴虚拟机器人。

也是通过编程教会机器人走路、旋转、完成任务。这个软件比较实用,很多机器人赛事都是以它为基础的。
 
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这两个软件很容易就能体现编程的基本结构,比如,通过scratch,孩子可以自己设计游戏,在游戏设计的过程中自己发现问题并解决,从而进一步改进不足。体会编程的乐趣,学会主动思考。

上面这些游戏和编程工具都设计的非常有趣好玩,界面特别卡通。孩子不会有学习的压力和负担。在玩的过程中,潜移默化的培养了编程的思维。

我有个朋友,是小学老师,他说在给孩子们教scratch课时,让他们自己制作和设计了一个画笔,引入了循环结构,然后又引导其去寻找生活中的循环结构。孩子们想到红绿灯,声控灯等——而这些是有条件的无限循环。

孩子们通过发现身边的程序结构,发现程序设计原来并不高深。同时也觉得学编程很有用,很有意思,他们会更感兴趣,更愿意学习!
 
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什么时候开始学

孩子只要有了比较好的语言表达和理解能力,同时有一些基本逻辑思维能力基础,建议尽可能早的开始学习编程。

和学习语言一样,学习编程也是越早越好。

学了编程,你会发现孩子们的思维逻辑性和拓展性都比之前好很多。不光如此,他们还会自己设计出更好的学习和处理问题的方法。这对阅读、算术、写作等很多学科都可以产生很好的促进作用。

可以想象,在这个互联网+盛行的时代,科技层出不穷。人工智能将取代所有简单重复脑力劳动。而这些可能都需要你掌握编程。
 
当你的孩子去学习画画、舞蹈时,他们学到的只是一项技能。它们固然能让你的孩子变得更好,但这种技能对孩子的帮助毕竟有限。

而孩子去学编程时,他们实际上是在学会使用一个非常重要的工具。而这个工具能够以更快的速度扩展你孩子各方面的能力,并在将来为孩子创造出更多的可能性,同时将大大增强孩子在未来科技社会中的竞争能力。

记住:当孩子学会编程,就会开始思考世界上的一切过程。

所以,从现在起,让孩子开始学习编程吧。

因为这是一个编程的社会!
 
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综合自:美国教育漫谈,解惑,RCI加广中文(www.rcinet.ca、微信ID:radio-canada)
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