Шимон Шокен: Организирането на самостоятелен курс по компютри

Това е дядо ми, Салман Шокен, който е бил роден в бедно, необразовано семейство с шест деца за изхранване и когато бил на 14 години, бил принуден да напусне училище, за да помага за изхранването на семейството. Никога не се върнал в училище. Вместо това, отишъл да строи блестящата империя на търговски центрове. Салман бил ненадминат перфекционист и всеки един от неговите магазини бил едно бижу на бакхауската архитектура. Също така бил невероятен самоучител и като всичко друго, го направил зрелищно. Обградил се с антураж от млади, неизвестни учени, като Мартин Бубър, Шай Ангон и Франц Кафка и плащал на всеки от тях месечна заплата, за да могат да пишат спокойно.

Във втората половина на 30-те години, Салман видял бъдещето. Избягал от Германия заедно със семейството си, оставяйки всичко останало зад себе си. Търговските му центрове били конфискувани, а той прекарал остатъка от живота си в непрестанно преследване на изкуство и култура. Този никога не завършил училище човек починал на 82 години, като бил голям интелектуалец, съ - основател и първи Изпълнителен директор на Израелския университет в Йерусалим и основател на Книгите Шокен, копие от които било по-късно закупено от Рандом хаус. Такава е силата на самостоятелното учене.

Това са родителите ми. Те също не са посещавали колеж. Били са твърде заети да изградят семейство и държава. Точно като Салман, те бяха дълголетни, образоваха се сами и къщата ни беше затрупана с хиляди книги, плочи и произведения на изкуството. Много ясно си спомням, когато баща ми ми каза, че когато всички в съседството имат телевизори, ще купим обикновено F.M. радио. (Смях)

Това съм аз, Щях да кажа, че държа първия ми калкулатор, но в действителност държа това, което баща ми считаше за заместител на iPad. (Смях) Едно от нещата, които възприех от семейството си, е тази мисъл, че не е необходимо учителите да преподават. Вместо това, те могат да осигурят среда и ресурси, които предизвикват естествената ви способност да учите сами. Самообучение, самоопознаване, създаване на собствена сила, това са добродетелите на доброто образование.

Искам да споделя с вас история за самообучение, компютърен курс, който създадох, заедно със страхотния ми колега Ноам Нисан. Както можете да видите от снимките, Ноам и аз отначало бяхме очаровани от първите принципи и с годините, когато знанията ни за наука и технология станаха по-задълбочени, този ранен страх от основите се задълбочи. Не е въодушевяващо, че преди около 12 години, когато Ноам и аз вече бяхме професори по компютърни науки, бяхме еднакво уплашени от същото явление. Тъй като компютрите ставаха все по-сложни, студентите ни се губеха в детайлите и наистина, невъзможно е да се свържете със същността на машината, ако работите с черна кутия персонален компютър или Мак, който е затрупан с много слоеве затворен софтуер. Ноам и аз решихме, че ако искаме студентите ни да разберат как работи компютъра и да го разберат докрай, може би най-добрия начин да го направят, е да ги накараме да конструират цял, работещ, компютър за общи цели, хардуера и софтуера му от началото, от първите принципи.

Трябваше да започнем отнякъде и Ноам и аз решихме да построим катедралата си, така да се каже, върху най-простия строителен блок, което се нарича NAND. Това е обикновена логическа врата с четири състояния за входни и изходни данни. Започнахме това пътешествие, като казахме на студентите си, че бог ни е дал NAND - (Смях) - и ни каза, да конструираме компютър и когато попитахме как, Бог отвърнал: "Малко по малко." Следвайки този съвет, започнахме с тази скромна врата NAND и преведохме студентите си през сложни проекти, чрез които те постепенно създадоха чипове, хардуерна платформа, асемблер, виртуална машина, основна операционна система и компютър, който работи с прост, подобен на Java език, който нарекохме "JACK". Студентите отпразнуваха края на това пътешествие, като използваха JACK, за да напишат всякакви видове страхотни игри, като Понг, Снийк и Тетрис. Можете да си представите огромната радост от играенето на Тетрис, игра, която сте написали на JACK и след това я компилирате на машинен език в компайлер, който също сте написали, и след това да видите резултата на машината, която започнахте да конструирате само с няколко хиляди врати NAND. Това е огромен личен триумф, започвайки от първите принципи през целия път до много сложна и полезна система.

Ноам и аз работихме пет години, за да улесним процеса и да създадем инструментите и инфраструктурата, която ще позволи на студентите да конструират компютър за един семестър. Това е страхотният екип, който ни помогна това да се случи. Трикът беше да се декомпозира конструкцията на компютъра в много самостоятелни модули, всеки от които може да бъде специфициран, конструиран и тестван, отделно от останалата част на проекта. От първия ден, Ноам и аз решихме да сложим всички тези строителни блокове безплатно налични в уеба. Спецификациите на чипповете, APIs, описанията на проекта, софтуерните инструменти, симулациите на хардуера, емулаторите на CPU, стотици слайдове, лекции - сложихме всичко в уеба и поканихме всички да влязат, да вземат, каквото им е нужно и да правят с него каквото искат.

Тогава се случи нещо прекрасно. Всички влязоха. След кратко време, хиляди хора конструираха машината ни. NAND2Tetris стана един от първите открити он-лайн курсове, въпреки, че преди седем години не знаехме какво ще наречем MOOCs. Просто наблюдавахме, как самоорганизираните курсове се раждаха спонтанно от материалите. Например, Прамод С. Е., инженер от Керала, Индия, организира група от самообучаващи се, които конструираха компютъра ни под неговото добро ръководсво. Параг Шах, друг инженер, от Мумбай, раздели проектите ни на по-малки, по-управляеми части, които сега той обслужва в пионерската си работа направи - сам компютър научна програма.

Хората, които са привлечени в тези курсове, обикновено имат ум на хакери. Те искат да разберат, как работи това и искат да го направят в групи, като този клуб на хакери във Вашингтон, който използва материалите ни, за да създаде курсове на общността. Тъй като тези материали са широко достъпни и са с открит източник, различни хора ги взимат за да ги използват в различни и непредсказуеми посоки. Например, Ю Фангмин, от Гуангжоу, използва технологията FPGA, за да конструира компютъра ни и да покаже на другите хора, как да направят това, като използват видео клип, а Бен Крадък разработи много хубава компютърна игра, която се развива в архитектурата ни на CPU, което е много сложен 3 - измерен лабиринт, който Бен разработи, като използва симулаторен енджин Minecraft 3D. Общността Minecraft забеляза този проект и Бен веднага стана известен чрез медиите.

Наистина, много малко хора взимат NAND2Tetris, но той се превърна в преживяване, което променя живота. Например, вземете Дан Раундс, който е музикант и математик от Ист Лансинг, Мичиган. Преди няколко седмици, Дан изпрати по пощата печелившо съобщение на уеб сайта ни, което искам да ви прочета. Ето какво каза Дан.

"Взех участие в курса, защото разбирането на компютри е важно за мен, също като грамотността и умението да се борави с числа. Никога не съм работил по-усилено, никога не съм бил предизвикван до такава степен. Но като сега се чувствам способен да го направя, със сигурност ще го направя отново. За всеки, който мисли, че NAND2Tetris е трудно пътешествие, ще открие, че то ще го измени изцяло."

Дан демонстрира на много самообучаващи се, които завършиха курса по уеба, по собствена инициатива и това е много учудващо, защото тези хора не могат да се грижат по-малко за оценки. Те правят това само поради мотивация. Имат огромно желание да учат.

Като имам това в предвид, искам да кажа няколко думи за традиционното оценяване в колеж. Писна ми от това. Вманиачили сме се в оценките, защото сме затрупани с данни а оценяването отнема цялото забавление от неуспеха, а в голяма част от образованието става дума за неуспех. Според Чърчил, смелостта е способността да отиваме от един неуспех към друг без да губим ентусиазъм. (Смях) Джойс е казал, че грешките са вратата към откритията. Все пак, не толерираме грешките и обожаваме оценките. Събираме B плюсовете ви, А минусите ви и ги осредняваме в число като например, 3.4, което е отпечатано на челото ви и обобщава кой сте. Според мен, отидохме твърде далеч с тази глупост, а оценяването се превърна в деградиране.

С това, искам да кажа няколко думи за надграждането и да споделя с вас малка част от проекта, върху който работя, който се различава от предишния, но има същите характеристики на самообучение, учене чрез правене, самоизучаване и създаване на общност и това е проект, който се занимава с обучение по математика К - 12, като започва от математиката, която се изучава в детството и я правим на таблети, защото вярваме, че математиката, като всичко друго, трябва да се преподава директно.

Ето какво правим. Разработихме много мобилни приложения, всяко от които обяснява отделна концепция от математиката. Например, да вземем област. Когато работите с концепция като област - осигуряваме и инструменти, с които детето се кани да експериментира, за да учи. Ако ни интересува областта, едно от нещата, което е естествено да бъде направено, е да се даде име на областта съставляваща тази форма и просто да изброите колко имена са необходими, за да я обхванете. Този малък пример ви дава първата хубава идея за това, какво е област.

Какво ще кажете за областта на тази графика? Ако се опитате да й дадете име, това няма да е много добре. Вместо това, можете да експериментирате с тези различни инструменти тук от процеса за насочени опити и грешки и ще откриете, че едно нещо, което можете да направите между няколко разрешени действия, е следното. Можете да разрежете фигурата, можете да пренаредите частите, можете да ги залепите и после да действате, както преди. (Аплодисменти) Тази трансформация не променя областта на първоначалната фигура, така че шест годишно дете, което играе с това, е открило умен алгоритъм, за да изчисли площта на който и да е даден палеограм.

Между другото, не заменяме учителите. Вярваме, че учителите трябва да бъдат опълномощени, не заменени.

Какво ще кажете за площта на триъгълник? След направлявани опити и грешки, детето ще открие, с или без помощ, че той или тя може да копира първоначалната фигура и да получи резултата, да я залепи до оригинала и след това да действа, както преди: реже, пренарежда, поставя - ооп - поставя и залепя, и нарежда в купове. Тази трансформация удвои площта на първоначалната фигура и с това научихме, че площта на триъгълника е равна на площта на този правоъгълник, разделена на две. Но го открихме чрез самостоятелно изследване.

Освен научаването на полезна геометрия, детето беше изложено на някои сложни научни стратегии, като изваждане, което е изкуството на преобразуване на сложна задача в проста или обобщаване, което е в основата на всички научни дисциплини, или фактът, че някои свойства са постоянни при някои трансформации. Всичко това е нещо, което малко дете може да направи, като използва такива мобилни приложения. Сега правим следното: Първо, разлагаме учебната програма по математика К - 12 на много такива приложения. Тъй като не можем да направим това самостоятелно, разработихме много хубав авторски инструмент, който всеки автор, всеки родител, всеки, който се интересува от обучение по математика може да използва, за да разработи подобни приложения или таблети без програмиране. Накрая, сглобяваме адаптивна екосистема, която съответства на нуждите на различни обучаващи се, с различни приложения, които съответстват на развиващия им се стил на учене.

Движещата сила на този проект е колегата ми Шмулик Лондон и той точно както Салман направи преди около 90 години, се обгради с чудесни хора, защото, в края на краищата, всичко е относно хората. Преди няколко години се разхождах в Тел Авив и видях това графити на стената, и го намерих за толкова завладяващо, че сега го цитирам на студентите ми и искам да ви го цитирам. Не зная колко души знаят термина "mensch". Той значи, да сте човечни и да правите правилното нещо. На графита беше написано: "Високите технологии са измамни технологии. Най-важното нещо е да бъдеш "mensch." Благодаря ви. (Аплодисменти) (Аплодисменти)