「孩子想要了解编程,我不是太懂这些,应该怎么办?」一次聚餐结束后,朋友在地铁上问道。
对于在县城读书的孩子而言,这不是一个很容易回答的问题,因为他们对编程教育的学习意愿与自己掌握的学习资源是不匹配的。一方面,信息技术课在学校里会受到文化课的挤压,且缺少编程相关的教学内容支撑;另一方面,在市场体量不足的情况下,商业化的校外编程课并没有能力覆盖到大多数的孩子。
但是,作为素质教育的新品类,编程一方面能让孩子们完成实际的编程任务中,很好的对科学、技术、工程、数学、物理等多学科知识,进行融会贯通和综合实践,培养解决实际问题的能力;另一方面也能在多任务拆析与解决的过程中,让孩子培养起良好的问题思维、算法思维、批判思维、合作思维、创新思维等思维能力。而这些能力不仅适用于科学领域,也是孩子们应对未来多变社会的必备能力。这也就要求编程教育最好能以一种更为普及的方向发展,以此更大范围的覆盖更多青少年儿童培养好这些必备技能。
不过,想要大范围普及编程也存在很多挑战,特别是对师资能力薄弱、缺少软件产品及体系化课程的偏远地区。想要解决这个问题,让县城的孩子也能够与一线城市的孩子一样学习编程,就需要找到一个可以向下兼容的解决方案来弥合不同地区在教育资源、师资力量上的分布不均。这也是过去四年里,国产自研青少年编程学习平台「腾讯扣叮」致力于实现的目标。
其举办的「青少年人工智能追梦营」公益活动已经走进了的全国300多个地区中的1万两千所学校,不只有广州、深圳这样的一线城市,更包括了大量像云南沧源佤族自治县这样的偏远县城。感叹于校外编程课昂贵价格的家长们很难想到,在一座地处西南边陲的小县城中,每年会有约7000名中小学生可以平等的学习到编程课程,并且在他们中间还有人可以走出大山,在全国性赛事上斩获一、二等奖。
这就是正在发生的变化。沧源可以兼容大部分中国地区的编程教育发展基础,作为一个由科技企业推动,联合当地教育部门、学校共同促成的编程普惠样本,腾讯扣叮在沧源县的实验也在一定程度上可以为我朋友这样的家长们提供一个答案,回答如何让大多数孩子学习到编程的问题。
沧源隶属云南省临沧市,地处西南,与缅甸接壤,拥有147.083公里国境线,是一座名副其实的边陲小镇。到2018年沧源才摘掉了贫困县的帽子,2019年与腾讯扣叮展开合作前,学校的基础设施、学生的基本素养与老师的教学经验都不足以支撑编程项目的落地。
这里大部分孩子家中都没有电脑,他们与电脑的第一次亲密接触大多发生在学校的信息技术课上。作为沧源县勐来乡九年一贯制中心校的信息技术课老师,李婕的第一课通常都是在治疗孩子们的「电脑恐惧症」,鼓励他们大胆使用电脑。「我让他们握住鼠标,教他们点左右键,他们都不敢使劲,就轻轻点一下,生怕点到哪里会坏掉。」
在腾讯扣叮项目落地之前,沧源的信息技术课教学基本就是按照课本内容进行,由老师带领学生熟悉电脑的使用,学习Office、Flash等软件。对学生们来说,文字编辑、表格制作这样的授课内容很枯燥,无法激发起他们的学习兴趣。几年学习下来,学生们可能在课堂上只学会了打字。
编程教育在沧源落地的核心难题是如何开课。这里的老师并没有做好教授编程课程的准备。李婕是沧源县少有的具备计算机专业背景的信息技术课老师。了解到国家要将编程教育融入到中小学信息技术课程后,她回顾了自己之前所学的编程知识,发现根本想象不出应该如何教学生们学习编程。
腾讯扣叮的介入,为李婕提供了教授编程课的抓手。与李婕在大学学习的编程课程相比,腾讯扣叮开发的图形化编程课程要更生动、更形象、更容易操作和理解。「在参加几次扣叮的教师培训课后,加上在平台上的课件教案等教学资源,基本解决了我们最初入门教编程的难题。」
目前,腾讯扣叮平台上有十个编程实验室,包括图形化编程、Python编程、硬件编程等不同的编程语言环境的产品。基础相对薄弱的老师,可以在腾讯扣叮平台上拿到设计好的资源和课程内容,直接把这些课件投入教学工作中。一些经验丰富的老师,则可以在这个基础上对课件进行改版、改编和二次开发,来更好匹配自己的教学节奏。
这些知识的流动依赖于一个流畅运作的培训机制。腾讯扣叮不断通过培训更新任课老师们的知识库,再由任课老师将这些知识教授给学生们。在最近一次培训中,李婕了解到如何开发语音识别和图像识别功能。将这些带到课堂上后,极大地激发了孩子们的学习兴趣,他们会不停地尝试各种语音识别和图像识别体验。
「开始学习编程之后,我们的信息技术课有了『灵魂』。」李婕表示,「感觉这个课堂被源源不断注入了新的知识,不再是一潭死水,而是一直在跟随社会发展不断更新,可以教会我们很多新的东西,让课堂上的内容变得越来越丰富。因为每节课学的东西不一样,学生每次听到都会有一种『哇』的感觉。」
编程课堂内,孩子们拥有了一个可以实现天马行空想法的工具和一个展示自己才华的新舞台,利用自己的课上所学,就可以完成一个自己创作的作品,这种即时的成果反馈,可以给孩子带来成就感和满足感。这种成就感和满足感最终会转化为自信心和行动力,在编程课堂之外,推动一些变化悄然发生。
「接触编程之后,我们的孩子变得开朗和活跃了。一些原本学习成绩不太好的孩子,眼里开始有光了,你可以在他们的眼睛里看到说『原来我也可以』。」勐董镇中心完小的信息技术课老师陈元春在选择创客小组的成员时,会有意挑选一些调皮的「问题」少年加入,让他们能够在编程课堂上慢慢找回自信。
陆同学就是一名被自己的姑姑(校内语文老师)安排到创客小组中的「问题少年」。因为家庭的原因,陆同学养成了内向、自卑的性格,因难以融入校园生活,常态性逃课,还曾一度自暴自弃。学习编程不但帮助陆同学找回了在校园的存在感,从过去的「独行侠」变成爱交朋友的「社牛」。还激发出了被掩藏起来天赋与学习动力,他可以在一小时内就制作出一个极具创意的编程作品。在编程学习的思维锻炼下,也让陆同学对其他学科的知识理解带来了提升,特别是数学,直到他升入初中,每次月考和期末考试的成绩都稳居年级第一。
与陆同学一样,李婕的学生齐同学也在学习编程的过程中,依靠自己制作的小游戏,重新赢得了老师和同学们的认可,找回了学习的信心和动力,文化课成绩也有了很明显的提升。当李婕把上课期间的照片发给齐同学的妈妈看时,他妈妈回复说,已经多年没有看到过自己的儿子笑得这么开心了。
重拾自信之外,孩子们对编程的兴趣可以被转化为他们学习文化课的现实助力。首先,编程在潜移默化中帮助孩子们养成了一种思维习惯。制作一个作品时,每一个孩子都需要先在自己的脑海中整理出一个思路,先做什么,再做什么。这是一个不断试错、解决问题的探索过程,过程中会也锻炼注意力、问题解决能力、逻辑能力。
其次,在解决问题的过程中,孩子们会很自然地将编程与自己平常学习的一些文化知识进行链接,将这些知识融合到自己的编程作品里。在沧源佤族自治县民族小学老师刘影娴的印象中,有一位学生制作过一个烙饼问题计算器,将老师在课堂上讲到的烙饼问题,转化成一个可以编程的公式,从而快速计算出一个锅烙几张饼,需要多少分钟。
这也是刘影娴在课堂上经常会使用的教学方式。作为数学课和信息技术课的双料老师,刘影娴会将一些学生很难理解的抽象数学问题制作成编程作品,在课堂上用编程作品来更形象地进行展示,让学生能够更好进行理解。当学生们学会编程之后,也会跑去问其他老师是否需要自己用编程帮忙制作课件。
刘影娴的另外一个教学小妙招是「不单纯的编程课」,将数学课上的应用题转化成编程课的作品命题,把数学课和编程课连在一起来上。在这样的课堂上,学生们会有一节课的时间来分组讨论思路,确定好制作的时候需要哪些素材、哪些积木以及如何进行组合。到下一节课,就会按照分组去计算机教室,尝试将作品制作出来。
「还是有几个小组是可以做出来的,做不出来的也有。但是我敢肯定,能够把这个程序完整做下来的学生,这个应用题他肯定已经会了,而且记忆点会非常深刻。」刘影娴表示,学生们通过学习编程培养出逻辑思维之后,学习成绩也会有所提升,数学成绩提升得特别快,这也会增加学生的自信心。
这种变化的出现,也进一步打消了学生家长和文化课老师对孩子学习编程的担忧。在最初开展创客班的时候,会有文化课老师要求学生成绩超过多少分才能去「玩」,也会有家长因为担心影响孩子的学习而请老师不要让自己的孩子参加创客班。孩子们的编程作品和正在发生的变化,成为说服家长和老师的最有力素材。
编程教育的普及步伐正在加快。教育部今年发布的《义务教育课程方案和课程标准(2022年版)》中,信息科技从综合实践活动中独立出来,设为全国统一开设的独立科目,并且规定相应课时九年内占比应该达到1%-3%。此外,信息技术到信息科技的转变,也意味着这门课程将不再只注重于操作技能的培养,而是更注重对孩子科学素养和思维能力的养成。
目前来看,师资依然是制约信息科技课新课标落地的关键因素。「因为编程教育,包括人工智能整体的教育,更多的时候强调的不是多么昂贵的软硬件设备,是要把它的基本思想、重要原理通过合适的方式传授给学生。在这个过程中就需要非常好的教师引导去完成,这就涉及师资能力问题。」北京师范大学高精尖中心人工智能实验室主任卢宇表示。
从2020年起,北京师范大学高精尖中心人工智能实验室就开始与腾讯扣叮合作,针对缺乏人工智能基础性知识和课程设计能力的老师,开展了一系列公益性质的师资培训活动。双方计划在三年内,培养出至少有3000位符合资格教师,帮助这些老师掌握编程人工智能的教学能力。
落地编程项目的过程中,腾讯扣叮团队意识到,教师主观能动性的发挥会起到关键作用。并不是所有老师都具备编程教学能力,但腾讯扣叮可以为其提供学习的机会,服务好教师,维持他们的学习意愿,使其不断吸收新的知识,引导孩子在学习中形成自己的思维体系。
「我觉得腾讯扣叮一直在往好的方向发展,他们一直在想如何服务于教学,在了解我们教学上需要什么,不断根据我们的反馈调整平台上的内容,给我们提供支持。」李婕表示,腾讯扣叮让她越来越喜欢教学了,「我每次上课都觉得特别开心,和孩子的互动也多了。」
老师的积极性调动起来之后,课程效果就会变好,很快就会形成一个师生互动的良性循环。刘影娴招募创客社团时,提出的口号是:玩别人的游戏,不如自己做游戏。这也是孩子们刚接触编程时最感兴趣的点。从最简单的贪吃蛇、俄罗斯方块开始,孩子们一旦制作出来,就会在成就感的驱动下不断产生新的想法,实现新的想法。
随着孩子们脑洞的不断扩大,很多孩子会选择在编程场景中还原自己喜欢的某个游戏中的场景。刘影娴不仅需要帮助他们找相应的人物图片或建模,还要帮助他们找到实现自己脑洞的具体方法。「现在学生提出来的很多问题,我是解决不了的,只能和他们说下节课老师查了资料再和你说。这种问题解决多了,对自己也是一种提升,就变成了我和学生之间在互相推着走。」刘影娴表示。
在这种频繁的互动过程中,刘影娴开始更多站在学生的立场上思考问题,越来越能理解和体谅学生,知道他们心里在想什么,与学生之间的距离被慢慢拉近。一个比较直观的感受是,围在刘影娴办公室的学生越来越多,经常会有学生找到她聊一些自己喜欢的话题,比如学校里哪一个女生更好看,哪一个男生更帅。
「学习编程给乡村教育带来了活力。」陈元春表示。在传统的教育模式下增加编程教育,本质上是增加一个主动探索的维度,给学生发挥自己的创造力提供空间,来对冲前者对学生天性的束缚。这就像是把一条鲶鱼放到了平静的水缸中,很快就会让缸里的氛围活跃起来。
腾讯扣叮团队在沧源完整走完了一个从零到一的过程。通过捐赠的方式,腾讯扣叮团队给沧源提供了包括教学工具、教学课程、教学硬件在内的一整套解决方案。为了解决当地师资不足的问题,腾讯扣叮在线下开设培训班的同时,也会开放线上的教师课程共教师学习,并通过微信群和打电话的方式,进行一对一答疑。
理论上,这并不难实现。腾讯已经在市场上被验证过的数字/游戏技术、IP资产、互联网平台模式,本身就是以服务最大公约数为目标,在实现路径上有着天然的可复用性。就像一位教育从业者所说,既然腾讯能够把游戏优化到在什么手机上都能够玩,那是不是也可以把编程教学进行优化,让低配置的设备也可以学习这些内容。
但是,事实总是知易而行难。这就需要有一整套科技企业如何将自身优势服务于教育工作的方法论。首先,科技企业需要了解行业的真实痛点是什么,并依此来发挥自身的技术能力和研发优势,开发出与之相匹配的产品,利用技术尽可能地弥合地区之间的硬件差距,让大多数孩子站在同一起跑线上。
当编程的兴趣启蒙完成以后,会有两个学习路径,一个是进行代码、软件方面的学习,还有一个是机器人等硬件编程的学习。刘影娴表示,学校缺乏资金为编程课购买更丰富地套件,而缺少更高级的套件,会导致学生们可以设计出更复杂的作品,但无法在现实中将其实现,影响学习的积极性。
即便是在广州,也并不是所有学校都能够在硬件层面满足学生的编程需求。腾讯扣叮在做项目的过程中发现,广州市的1500所学校中,有30%的学校的电脑还处在20年前的水平,基本配置是32位XP系统和1G内存。因此,受限于不同地区的资源分配不均衡,很难在现实中广泛普及一套与课程相匹配的机器人编程硬件解决方案。
为了解决这个问题,腾讯扣叮利用腾讯互娱在游戏技术上的积累,自研了腾讯首款教育引擎——腾讯游戏织梦引擎并推出了机器人编程产品「虚拟仿真实验室」,这产品在游戏的虚拟仿真技术支持下,可以高度还原机器人的各部分硬件模块,让学生不需要任何机器人组件和设备,在3D虚拟环境中,就能用编程操控机器人,沉浸式地体验搭建机器人的过程。这其实可以为校方省下一大笔硬件设备采买、管理费用,从而减轻学校开设人工智能硬件编程的成本压力,确保欠缺开课能力的地区,也可以在同一个平台上以更低成本的,让孩子们学习到相对标准化的课程,接触到前沿的机器人编程操作与学习。
「深圳的孩子和恩施土家族苗族自治州的孩子上的是同一堂课,使用的是同一套装备,就不会因为地域差异、师资差异导致他们的学习过程中有不公平的情况出现。学习之后,在白名单赛事的舞台里,他们也是用同一套赛事标准。在教育普惠上,这会有一个非常明显的助力效果。」腾讯互娱青少年业务中心总监(腾讯扣叮负责人)张帅表示。
其次,科技企业需要充分尊重教育行业的基本规律,和专业的教育单位与教育高校各司其职,在课程打造上,扣叮没有选择单打独斗,越级去干「教育专业」的事儿。而是结合各地的实际教育需求,与专业的教育类高校、单位合作,让专业高校负责开发定制科学的课程内容,而企业更多是发挥技术优势,将课程框架内容进行交互化、视频化演绎与终端落实运营。这种「企、校」合作的共建方式下,企业的技术、运营优势与高校的学术、教育专业力,可以优势互补各展所长。
同时与其他教育品类不同的是,科学素质提升类的产品与技术的联系更加紧密。这需要腾讯扣叮团队和各地教育部门、中小学校园沟通协作,充分了解不同地区的教纲内容,然后顺应这一趋势,将腾讯互娱多年沉淀下来的数字技术、IP资产融入教学场景中,改善师生的产品使用体验与教学体验。
最后,科技企业需要具备韧性与耐心。就如沧源县教育局副局长龚正富所言,当前人工智能走向每一位公民是一个必然趋势,现在推动编程教育的普及,是在为社会的发展打牢信息科技基础,帮助国家完善数字时代的创新人才培养体系,为学生走向社会做好基础工作。
这也就意味着,「十年树木,百年树人」,推动教育的普惠不会像产品的推广那样一蹴而就,快速带来商业上的收益。而且,教育普惠项目对平台的长期稳定性有着更强的依赖。这就要求企业在进行投入之前,必须对此有清醒的认知,以平常心来做好服务。
这也是腾讯扣叮的经验总结。腾讯扣叮团队给自己的定义并不是一个完全没有商业化内容的项目,团队也试图通过为发达地区和一带一路国家的学校定制产品获得商业收入。但驱动这个项目运营的初衷并不是赚更多的钱,而是以市场化的方式可持续地探索社会价值的实现途径。
就像扣叮团队成员经常会说的那句口头语一样,「一切都是为了孩子」,为了大多数的孩子。