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2019 0911
“遇见科学之美”科普系列文章之六:“人人编程”,不忘初心,砥砺前行!
信息来源:本站  浏览量:2357

 为推动“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念深入人心,推动全面提升全民科学素质,促进科学普及与科技创新协同发展,按照《中国科协、中央宣传部、教育部、科技部、农业农村部、国家卫生健康委关于举办2019年全国科普日活动的通知》(科协发普字〔2019〕29号)的总体安排,中科院计算所大数据研究院将于2019年9月17日--27日隆重举办“遇见科学之美”大型科普周系列活动,此次活动在中国科普日期间,是河南省科协2019科普周系列活动的重要组成部分之一。  活动将邀请河南省和郑州市重要领导、国内科普领域的知名教授和专家出席本次科普周系列活动,诚挚邀请全国对科学科普感兴趣的人士参与此次活动。


        现推出“遇见科学之美”科普系列文章,今天我们一起来探讨编程教育的现状和未来。


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一、环境


人与机器时代新语言


“下一个时代里每个人都可能要学一点编程”,在二十世纪一十年代,人工智能在经历了起落之后,依于语音识别、计算机视觉领域技术的突破性进展,围绕着技术核心,各行各业进入了人工智能技术应用与开发的爆发期,也给教育带来了巨大影响;“教育现代化是国家治理现代化的源头活水”,人工智能教育是教育现代化的趋势及核心,如果说语文是人类的语言、数学是科学技术的语言,那么编程作为人工智能各功能实现的基础,就是我们即将进入人与机器时代的新型语言。


国内国际环境新挑战


“数字经济”,是指“以使用数字化的知识和信息作为关键生产要素、以现代信息网络作为重要载体、以信息通信技术的有效使用作为效率提升和经济结构优化的重要推动力的一系列经济活动”。据相关机构测算,2018年我国数字经济规模占国内GDP比例虽然超过30%,但与早在2017年的德国、英国、美国占比相比,还是有很大差距;5G时代、自动驾驶、物联网、AI、工业机器人、智能穿戴等为驱动因素的发展,对我国芯片、软件产业带来新的机遇,但喜忧参半,芯片、软件现状仍“卡脖子”,市场规模增长快速但核心技术受制于人,2018年,中国净进口的集成电路全球高达56.45%占比。

面临产业结构调整与升级,各行各业需加强其信息化与智能化,而这些有依赖于各行业计算素养的提高、信息化人才的培养,全民计算机素质教育提升势在必行编程作为计算机教育的重要核心,其学习与推广也是重中之重。


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新政策


应科技革命的发展趋势,政府制定政策予以导向,在教育领域,少儿编程教育及相关扩展领域发展纳入国家文件,强调其推广实施的重要性,并予以全国范围内的支持普及:

2017年国务院发布《新一代人工智能发展规划》,提出对全民实施智能教育,在中小学阶段设置人工智能相关课题,逐步推广编程教育,鼓励社会力量参与编程教育的软件开发与推广。

2018年起编程语言Python纳入浙江省信息技术教材,而信息技术为浙江省高考选考科目之一。

2019年教育部发布《2019年教育信息化和网络安全工作要点》,文件指出将编制《中国智能教育发展方案》,指导推动各地教育信息化发展,推动在中小学设置人工智能相关课程也提上日程。

至此,国内人工智能教育从宏观政策规划已经逐步具体落实到教育实施任务具体点。但与国际上美国2016年奥巴马推行的电脑科学教育、Facebook创始人扎克伯格《面向所有人的计算机科学教育》回应,加拿大政府2017年从幼儿到高中学习电脑软件编码,英国在2014年将“计算科学”列为基础必须课的教学大纲,日本的2012年在中小学开始普及编程教育科目,以色列的2000年将编程纳入高等学校的必修科目等国家对计算机编程实施情况相比,我国的编程教育推广起步较晚,体系标准还不够成熟。


二、初心


“人人编程”是中科院计算所发起的编程普及教育以及推广活动,旨在以专业技术实力为基础,以编程语言、课程教材、教学装备、师资培训为体系方案,助力学校、学生、教师提高计算机编程教育核心素养,塑时代所需人才;其目标也是围绕“计算思维培养、互联网思维方式拥有、三大潜能力(实践力、创新力、创造力)”三大核心树立。


编程学习,类计算思维方式的培养


     “分发、并行、调度、管理”,计算思维源通计算语言的精确执行流程,对思考问题梳理思路的能力有很大帮助;把大问题拆成小问题,在过程中归纳模式做抽象化,对解决问题形成良好的思维基础;模仿机械思维,学会类计算机式思考,概率、统计,用理性代替直觉思考,为如何思考打下思维基础;不论是生活、学习、就业,计算思维都成为了最基本的核心竞争力。


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        编程,从普遍的意义上讲,也是人和计算机体系交流的过程,在学习的过程中,会伴随大量的思考、判断和总结,类计算思维模式会慢慢养成,会更好地潜移默化影响到语文、数学等其他学科。编程的学习让航宇的思维有了突破性的进展,“编程过程中,需要考虑到字符程序的前后因果及正确率,如果出现细小的错误就会导致不同结果,这养成了我严谨的习惯,同样在做数学时,我会更关注题目的细节和需求,大大降低了我的错误率”,不仅如此,生活中的航宇做事有条不紊,逻辑思维得到了提高,还具有大局意识,“授人以鱼,不如授之以渔”,编程学习、计算思维方式的养成更大程度上是做事、解决问题的所具备的一种共通的基本生存与进阶发展的综合能力。


互联网思维,计算思维的再发展


计算思维是计算机时代的产物,随着社会更迭、互联网发展、人工智能技术兴起,计算思维与互联网思维相互应用结合会更为紧密互联网思维是对计算思维的再发展,“是基于网络图式、运用网络分析和网络计算方法对网络世界进行的结构化理解、问题求解、系统设计和行动组织的一系列思维活动”,是物联网时代青少年的“一种普遍认识和一类普适技能”。

互联网思维中主要包括分析思维设计思维。“分析思维采用网络分析的方法认识世界,设计思维则基于网络计算的思想构建和改造世界”,这其中数据探索,将巨大量的数据放入计算机运行模式中,通过算法,研究、提炼、发现不同的新的规律与观点,根据不同的数据关系产生出不同的结果。


编程、计算思维、互联网思维,更强大的实践力、创造力


实践力,通过事实经历得到结论。计算思维应用于计算机实践,计算机可实现事实、反事实模拟,很好地引导学生思辨能力的培养。创造力,通过实践、认知、判断,获取更科学的规律,发现更新的模式,更好地提出新的解决之道;互联网思维方式作为计算思维的再发展,将模拟实践应用的新的组织结构关系,根据数据算法演变出新的突破,都是培养创造力的再体现。“宇宙是一个巨大的程序,人类实际上是计算机模拟”,这个想法得到许多物理学家、宇宙学家、科学家的设想,“宇宙就像一个超级计算机,微观粒子是字节的程序,一个分子是一个数据集。然后各种各样的数据被慢慢地合并到宇宙中。这个程序不断地自我生成,慢慢形成自己独特的时间和空间,不受实验的控制,已经成为一个独特的程序。自我生成的过程中,但也导致人类的这些数据。”畅想一下,计算机也可以通过程序模拟来展示人类世界,通过人群数量、情感立场及各种条件值的设置,建立各种模型,通过可控性操作,实践不同拟现实的效果。

编程、计算思维、互联网思维,三者共力,将会带来实践、创造力的质的飞跃。


三、推行


编程学习,引导方法是关键


2019年1月,马云在《重回课堂》上演讲提到整个教育工作,“一个教育好的地方,不是你考试考得多好,而是孩子们热爱学习,拥有了学习的一种能力,热爱看书,热爱自己去探索。”摒弃应试教育呆板单向的授课及学习模式,让热爱或兴趣成为孩子探索内在驱动力,让每一个孩子做最好的自己才是真正的教育。如何做?并不是将教学方法、学习方法内容机械化、固定化,把人变成机器,而是教育中的教在于鼓励、在于训练、在于引导、在于启发、在于唤醒。

“问题引导-背景输入-过程训练-知识解决-思考延伸”,这是计算所在推行“人人编程”所倡导的实践教学方法,英奇作为一名四年级的小学生,在学习编程的第四次课时,利用感光原理,通过编程控制发明了“报警手机壳”,手机壳从携带者口袋里掉出时会自动感应发起警报;可是若携带者没有发现怎么办?带着问题去寻求解决,优化编程程序后,手机壳在一定的等待时间后,GPS定位信息将会发送给另一个紧急联系人的手机,手机丢失就可以及时被发现;英奇的发明不断完善后在一个重要赛事取得很好的名次。


生机与乱象?教材、教师、教装,体系化教育更重要


生机与乱象并存,在编程学习火爆的市场,课程教材缺乏统一标准,套件与课程难度高于学习接受度,师资专业水平也堪忧;体系的、科学的解决方案为亟需。“人人编程”,制定与课程大纲相匹配的教材;推行使用自主研发的“木兰”语言,降低教师教学门槛;教学装备上,可以采用不使用电脑的编程,不论是对于西部地区还是其他地区,都极大程度上降低了政府、学校、家长对编程教育投入成本,真正做到惠普于民,并在“人人编程”人工智能体系化教育产品及推广活动收获良好口碑。


公益同行,让孩子真正的敢于面向未来


关于公益,“我们的足迹走遍了贵州、青海、宁夏等西部多个省市,为当地学校、孩子带来了与编程有关的科普报告,每次报告都很受欢迎,座无虚席;每次离开,孩子们很是期待下一次的相聚。计算所的专家们与孩子们都建立了深厚的感情。”“人人编程”负责人深有感触。

不仅是科普,计算所与中国关心下一代工作委员会发起的“少年硅谷”公益项目获得了各界的深度认可,活动计划到2020年完成至少1000所中小学“少年硅谷”创客教育实验室建设;截至到2018年12月,“少年硅谷”项目已经在全国范围内,包括重庆、湖南、江西、甘肃、青海、贵州、山西等省,完成学校共计约145所;2019年的“少年硅谷”项目也已陆续启动,全国范围内已经确定的“少年硅谷”创客教室落地省市及学校数量共计为634所,已经确定的“少年硅谷”创客中心落地省市数量为15个

随着公益项目的推进,“人人编程”更广泛、深度、均衡地在各地区发展,编程教育为西部孩子打开了智能时代的一扇科技大门,孩子们眼界更宽广、计算思维得到培养、自主创新力更强,掌握更多解决实际问题的途径和方法,可以更自信地面对与适应科技社会,以真正实力的自我勇敢地面向未来。

路漫漫其修远兮,“吾”将上下而求索;“人人编程”将不忘初心,砥砺前行!



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