智能時(shí)代的來(lái)臨，讓不少父母開始焦慮該如何培養(yǎng)孩子。為此，外灘君專訪了美國(guó)北喬治亞大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系終身教授Bryson Payne。Payne教授認(rèn)為編程能力將是未來(lái)各行各業(yè)不可或缺的核心技能之一。但是很多孩子學(xué)習(xí)編程之路總是半途而廢，這里的問題在哪兒呢？在Payne教授看來(lái)，這無(wú)疑和教學(xué)方法不夠有吸引力有關(guān)。藝術(shù)性、趣味性和教育者的熱情才是吸引孩子們的關(guān)鍵。

“教小孩子學(xué)習(xí)電腦編程很有趣，他們身上充滿著能量，教他們學(xué)編程是一件rewarding的事情”，說到教孩子編程，Bryson Payne教授難掩自己的興奮之情。

Bryson Payne是美國(guó)北喬治亞大學(xué)（UNG）計(jì)算機(jī)科學(xué)系終身教授，他同時(shí)還是一名經(jīng)認(rèn)證的信息系統(tǒng)安全專家。自1999年起，他開始在計(jì)算機(jī)科學(xué)系任教，曾擔(dān)任UNG計(jì)算機(jī)科學(xué)系第一位系主任。不過，和那些成天在象牙塔里搞研究的學(xué)究不同，Payne在包括中國(guó)在內(nèi)的148個(gè)國(guó)家開發(fā)了在線編程課程，如今已有超過兩萬(wàn)名學(xué)生參與其中學(xué)習(xí)。

“上個(gè)世紀(jì)，解決問題的核心技能是數(shù)學(xué)，隨著時(shí)代和科技的發(fā)展，在許多行業(yè)里，編程將成為一項(xiàng)新的核心技能”，Payne教授告訴外灘君。編程不僅是一項(xiàng)技術(shù)，它還可以培養(yǎng)解決問題的能力。“在學(xué)習(xí)編程時(shí)領(lǐng)域，你每時(shí)每刻都在解決新的問題，而這個(gè)世界恰好一直需要problem solver”。

佩恩教授

科技人才市場(chǎng)，供不應(yīng)求

說起編程，我們就不得不說STEM教育，我們常說“中國(guó)STEM教育從美國(guó)引進(jìn)”，但事實(shí)上，美國(guó)基礎(chǔ)STEM教育現(xiàn)狀也并不如人意。

美國(guó)教育部曾報(bào)告，從2010年到2020年，美國(guó)的STEM工作崗位數(shù)量將增長(zhǎng)14%。麥肯錫最近的一項(xiàng)研究顯示，計(jì)算機(jī)編程和信息技術(shù)工作位列“人才市場(chǎng)供不應(yīng)求”的名單前兩名。STEM研究領(lǐng)域的畢業(yè)生每年只以0.8%的比例增長(zhǎng)。在美國(guó)，最受歡迎的大學(xué)專業(yè)也并不是和STEM相關(guān)的專業(yè)。

為了增加人才儲(chǔ)備，美國(guó)聯(lián)邦政府在去年三月增加了一項(xiàng)條款，允許在STEM領(lǐng)域獲得學(xué)位的外國(guó)學(xué)生延長(zhǎng)七個(gè)月的在美實(shí)習(xí)簽證時(shí)長(zhǎng)（STEM OPT），并允許他們?cè)诋厴I(yè)后在美獲得長(zhǎng)達(dá)三年的“職場(chǎng)內(nèi)培訓(xùn)”（On the Job Training）。

美國(guó)在我們的印象中是世界科技中心和創(chuàng)新中心，但是美國(guó)的基礎(chǔ)科技教育卻非常欠缺，“很多人都是在大學(xué)里開始接觸學(xué)習(xí)編程相關(guān)的專業(yè)，但是他們?cè)谛〉臅r(shí)候電腦相關(guān)的課程以及專業(yè)老師都非常匱乏”，Payne教授告訴外灘君。

2010-2020 美國(guó)STEM工作崗位預(yù)計(jì)增長(zhǎng)率

（圖片來(lái)自美國(guó)教育部官網(wǎng)） 

學(xué)習(xí)編程不能“循序漸進(jìn)”？！

為什么編程教育不能深入小孩子的內(nèi)心？有一點(diǎn)答案是很明確的，對(duì)于理工科，很多人都在心里設(shè)下了一道技術(shù)門檻，所以望而卻步。在Payne教授看來(lái)，這其實(shí)暗示了老師的教學(xué)方法給孩子帶來(lái)了心理障礙。

“想一想我們?cè)趯W(xué)校里如何學(xué)習(xí)編程的？老師一開始就會(huì)告訴你一個(gè)很難的語(yǔ)言，比如C或者C++，然后給你一些松散獨(dú)立的概念以及枯燥乏味的編程代碼。但是你不知道如何把這些東西整合起來(lái)做一些有趣的事情。所以很多人聽了幾節(jié)編程課或者翻了幾頁(yè)編程書就放棄了”。

從Payne教授的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，編程學(xué)習(xí)也不一定要“循序漸進(jìn)”。這意味著，學(xué)生不需要先記憶背誦編程代碼語(yǔ)言以及掌握核心概念，然后去操作編程?！澳阃耆梢园岩延械木幊坛绦蚰眠^來(lái)，然后自己改掉其中的幾組代碼，隨意嘗試，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)自己可以編出完全不一樣的程序”。

Payne教授告訴外灘君，其實(shí)編出的程序就像一輛車，你可以學(xué)習(xí)如何開車，但你不一定要清楚地了解汽車的每一個(gè)零部件。但是如果你經(jīng)常和車子打交道，你就會(huì)知道如何把產(chǎn)品拆開然后重組在一起。編程也是如此，如果你經(jīng)常操作編程，你其實(shí)已經(jīng)把很多書本中細(xì)節(jié)瑣碎的知識(shí)納入了你的認(rèn)知中。

Payne教授還建議在編程授課中，老師應(yīng)多增加視覺元素，讓編程看上去有意思又優(yōu)美。我們都知道，STEM教育已經(jīng)逐漸轉(zhuǎn)變成“STEAM”,新添加的元素就是藝術(shù)（Art）。那老師們?cè)诮淌诰幊陶n時(shí)，是否也可以用藝術(shù)創(chuàng)造性的方式來(lái)表達(dá)呢？

外灘君在看了Payne教授的編程課程后，發(fā)現(xiàn)他通過一串串簡(jiǎn)單的代碼編出很多有趣的圖案。從孩子們的現(xiàn)場(chǎng)反應(yīng)來(lái)看，他們倒沒覺得自己在“學(xué)”編程，而是玩得不亦樂乎。

佩恩教授的編程課展示

學(xué)技術(shù)，也可以把孩子培養(yǎng)成有情懷的人

Payne教授在向孩子們展示如何操作Python時(shí)，展現(xiàn)出了極大的熱情。他從13歲開始對(duì)編程感興趣。那時(shí)，他的媽媽給他買了第一臺(tái)電腦。一到周末，Payne教授就回到家坐在那里編程，一坐就是一天。他的爸媽就大喊：“Bryson,快出去玩一玩吧！”。

就在一年后，他編出了人生的第一個(gè)程序，后賣給美國(guó)當(dāng)?shù)氐囊患译s志《Run》。當(dāng)時(shí)，雜志社就寄來(lái)了10美元的支票?！斑@10美金在當(dāng)時(shí)是很大的一筆錢了，我用它買了很多娃娃”,Payne教授樂呵呵道。后來(lái)，Payne自己在讀大學(xué)時(shí)，就一直做助教輔導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)電腦科學(xué)。

Payne教授說，他教小孩子學(xué)習(xí)編程，不是希望他們個(gè)個(gè)都成為專業(yè)的編程高手，而是希望他們能夠掌握解決問題的能力，并將這種能力運(yùn)用在各個(gè)領(lǐng)域。當(dāng)然，編程技術(shù)確實(shí)在當(dāng)今諸如生物醫(yī)學(xué)這樣的領(lǐng)域里有重要的作用，所以他希望孩子們能夠運(yùn)用科技幫助別人，并讓這個(gè)世界變得更好?！懊慨?dāng)我看見那些10多歲的孩子，他們可以編出特別酷的東西，我就在想他們?cè)?5歲時(shí)能夠做什么？他們可以改變未來(lái)”。

今年夏天，Payne教授在北喬治亞大學(xué)開辦了一個(gè)編程夏令營(yíng)，40位美國(guó)高中生來(lái)到學(xué)校學(xué)習(xí)Python編程語(yǔ)言。除了學(xué)生夏令營(yíng)，佩恩教授正在校內(nèi)主導(dǎo)開展編程教師資格培養(yǎng)項(xiàng)目，專門培訓(xùn)老師如何教6年級(jí)到12年級(jí)的初中生和高中生編程。

我們總是會(huì)教育孩子要對(duì)所學(xué)的東西充滿熱情。就在前不久，外灘君在收集法國(guó)42編程學(xué)校的創(chuàng)始人兼校長(zhǎng)Nicolas Sadirac時(shí)，他也說道，該校挑選學(xué)生的首要標(biāo)準(zhǔn)是，看一看一個(gè)學(xué)生是否真的對(duì)IT充滿熱情，他們是否會(huì)在從事這一行時(shí)感到快樂和享受。

那么，在教育這個(gè)場(chǎng)域里，老師需不需要熱情呢？如果答案是肯定的，那老師的熱情又和什么相關(guān)呢？外灘君認(rèn)為，熱情和老師自己的格局有關(guān)。在編程這件事上，所謂教育上的格局就是，你是單純地把孩子培養(yǎng)成專業(yè)的技術(shù)人員，還是將他們培養(yǎng)成一個(gè)有情懷的人，讓他們通過技術(shù)造福人類？如果我們把格局提升一點(diǎn)，教育者們或許可以發(fā)現(xiàn)自己的教學(xué)會(huì)呈現(xiàn)出另外一種局面。

佩恩教授展示課件

B=外灘教育 P=Payne教授

B：Python有什么特點(diǎn)？它和java以及scratch有什么區(qū)別？

P：python是一個(gè)很自由隨意的編程語(yǔ)言。對(duì)很多程序員來(lái)說，python易讀，也很容易解決問題。Java比較適合于大型應(yīng)用，比如企業(yè)可以用它來(lái)運(yùn)營(yíng)自己的公司。 Python可以完成一些小的工作，但同時(shí)它可以被用來(lái)運(yùn)營(yíng)整個(gè)服務(wù)器，Youtube的服務(wù)器一開始就是用python寫的。所以它可以只用幾行代碼解決大的應(yīng)用，也能做一些小的工作。Python是一個(gè)很高效的編程語(yǔ)言，它的應(yīng)用非常廣泛，比如，機(jī)器人、人工智能、電腦視覺化等。

Scratch是一款適合幼兒使用的編程工具，這是MIT和樂高合作開發(fā)的，所以孩子們只要移動(dòng)模塊就可以了。Scratch和Python兩種語(yǔ)言都很簡(jiǎn)單，但是又有不同。有些人喜歡以搭積木的方式去編程，一些人喜歡寫代碼。操作Python時(shí)，你只需要寫幾行代碼就可以了，而對(duì)于scratch，小孩子們壓根就沒有“把代碼寫錯(cuò)”的擔(dān)憂。

B：您覺得孩子在什么時(shí)候?qū)W習(xí)編程最合適？

P：這個(gè)很難有確切的答案，學(xué)習(xí)編程，永遠(yuǎn)不會(huì)晚，也永遠(yuǎn)不會(huì)早。我覺得當(dāng)孩子可以讀寫，會(huì)一丁點(diǎn)加減法就可以開始學(xué)習(xí)編程了。

我有兩個(gè)兒子，我在他們可以辨認(rèn)字母和數(shù)字的時(shí)候就開始教他們編程了。我的小兒子Max非常喜歡數(shù)學(xué)問題，他開始學(xué)習(xí)編程的時(shí)候才2歲。方形螺旋是一個(gè)非常酷的可視圖形，我在電腦上編寫方形螺旋的相關(guān)程序時(shí)，Max看到了，然后他說，四邊形很有趣，但是可不可以把它變成六邊形呢？所以我們一起把代碼里的90°改為60°，角度改變了，所以屏幕上的圖形改變了。Max覺得這非常神奇，盡管他的小手只能寫1到9的數(shù)字，但是他可以做到更改程序這件事。

編程是一門啟發(fā)性的學(xué)科，它可以提升孩子解決問題的能力，培養(yǎng)他們的邏輯思維。因此，學(xué)習(xí)編程，越早越好。我覺得小學(xué)是孩子開始學(xué)習(xí)編程的最好時(shí)候。這是一個(gè)培養(yǎng)興趣的階段，他們還沒有被大量的知識(shí)包圍，他們有更多的時(shí)間沉浸在編程世界里。等到孩子進(jìn)入到中學(xué)，他們懂得更多抽象思維，這時(shí)他們就可以鉆研和解決一些復(fù)雜的編程問題了。

B：從編程教育來(lái)看，美國(guó)的STEM教育近年來(lái)有哪些變化嗎？

P：我覺得中美都在嘗試做更多的steam 教育，政府撥下了更多資金來(lái)支持這一項(xiàng)教育，但是老師的供給不足是其中一個(gè)重要的問題。以美國(guó)為例，掌握專業(yè)技術(shù)的人更愿意去做高薪工作而不是去當(dāng)老師。在基礎(chǔ)教育這塊，比如從一年級(jí)到五年級(jí)，我們很難找到好的科學(xué)老師，也很難有好的課程，讓孩子們能夠積極參與。我們需要訓(xùn)練我們的老師，讓他們不僅會(huì)更好地教學(xué)生編程，并且讓他們知道如何將編程運(yùn)用在其他學(xué)科領(lǐng)域。

B：在AI時(shí)代，我們還有必要學(xué)習(xí)編程嗎？

P：AI確實(shí)可以做一些編程工作，但是他們不能像我們一樣編出任何程序。而且我們要知道，AI本身也是由人類通過編程設(shè)置的方式做出來(lái)的，所以我覺得程序員將一直被需要。事實(shí)上，因?yàn)锳I，我覺得我們需要更多的程序員，現(xiàn)在我們可以讓電腦自動(dòng)解決測(cè)試問題，我們需要越來(lái)越好的電腦以及方法來(lái)幫助他們解決問題。這個(gè)世界充滿各種各樣的問題，我們一直需要解決問題的人。

B：AI和人類之間的關(guān)系是什么？

P：我覺得我們所能看到未來(lái)最好的樣子就是知道，AI能夠做什么以及人類可以做什么更好？AI可以很快地識(shí)別和歸納復(fù)雜模式。但是如何把這些模式放在一起，然后做出決定，這些事仍然需要人類來(lái)做。將技術(shù)和人類分來(lái)是無(wú)意義的。只有人類正確使用科技，才能讓世界變得更美好。

以我的朋友Simon為例，他向我學(xué)習(xí)了一年多的編程，然后通過編程建了一個(gè)AItutor的網(wǎng)站來(lái)教孩子們數(shù)學(xué)。孩子們?cè)谶@個(gè)平臺(tái)上不斷練習(xí)題目，然后后臺(tái)會(huì)通過數(shù)據(jù)總結(jié)他們會(huì)在什么樣的題目上經(jīng)常犯錯(cuò)，然后給出指導(dǎo)，避免讓孩子在類似的題目上再次犯錯(cuò)。這是AI可以幫助我們的地方。

B：您和外灘教育合作開發(fā)了面向中小學(xué)生的編程課，未來(lái)還有什么課程計(jì)劃嗎？

P：我非常喜歡上海，也很興奮與外灘教育的合作，近一年來(lái)，我已經(jīng)來(lái)了三次上海，不僅做了在線課程，還去了學(xué)校做了編程的公益講座。到目前為止我已經(jīng)在外灘教育課程平臺(tái)開了三門課，有Python入門，Python進(jìn)階，和Java入門，這三門課都結(jié)合了我出版的圖書和授課的經(jīng)驗(yàn)開發(fā)出來(lái)，非常重視趣味性和實(shí)際動(dòng)手操作。

我還和外灘教育探討開發(fā)一門專門講Python與人工智能應(yīng)用的課程，可能明年春天推出。我研究的其他領(lǐng)域，比如，網(wǎng)絡(luò)安全與密碼學(xué)也可能推出新的課程。

B：您參與搭建了外灘教育創(chuàng)立的“青少年編程與計(jì)算機(jī)科學(xué)在線學(xué)院”，當(dāng)時(shí)為什么會(huì)有這樣的想法？

P： 這真的是一個(gè)讓人激動(dòng)的學(xué)習(xí)平臺(tái)。在線學(xué)院整合了世界一線的編程課程，并且針對(duì)不同年齡有不同的編程語(yǔ)言課程。與全世界優(yōu)秀的老師和機(jī)構(gòu)合作，建立一個(gè)完整的課程和學(xué)習(xí)體系，為中國(guó)的青少年提供一流的編程教育，這讓我覺得很有成就感。我有兩個(gè)孩子，他們從小就跟著我學(xué)編程，我看到他們?cè)诔砷L(zhǎng)中展現(xiàn)出了驚人的創(chuàng)造力，所以我當(dāng)時(shí)覺得做一個(gè)在線學(xué)院的想法很有意義，這會(huì)給更多的孩子創(chuàng)造更多的機(jī)遇。

（本文轉(zhuǎn)自外灘教育，作者張瑤）