Shimon Schocken: Samoorganizující se kurz informatiky

Takže tohle je můj dědeček, Salman Schocken, který se narodil do chudé a nevzdělané rodiny, která musela živit šest dětí, a když mu bylo 14, byl přinucen opustit školu, aby mohl shánět obživu pro rodinu. Do školy se nikdy nevrátil. Namísto toho vybudoval skvostné impérium obchodních domů. Salman byl naprostý perfekcionista a každý z jeho obchodů byl klenotem architektonického stylu Bauhaus. Byl také výjimečným samoukem a stejně jako i ve všech ostatních oblastech jím byl ve velkém stylu. Obklopil se společností mladých neznámých učenců jako byli Martin Buber, Shain Agnon a Franz Kafka a každému z nich platil měsíční mzdu, aby mohli v klidu psát.

A přesto koncem 30. let Salman viděl, co přichází. Utekl spolu se svojí rodinou z Německa, kde zanechal vše, co vybudoval. Jeho obchodní domy byly zkonfiskovány, zbytek života strávil neúnavnou honbou za uměním a kulturou. Tento středoškolský odpadlík zemřel ve věku 82 let jako respekt vzbuzující intelektuál, spoluzakladatel a první CEO Hebrejské univerzity v Jeruzalému, zakladatel Schocken Books, uznávaného nakladatelství, které později koupil Random House. Taková je síla samostudia.

A tohle jsou mí rodiče. Ti si také neužili privilegia vysokoškolského vzdělání. Měli příliš práce s budováním rodiny a státu. A přesto, stejně jako Salman, byli celoživotními, houževnatými samouky a náš domov byl přeplněn tisíci knih, nahrávek a uměleckých děl. Velmi jasně si pamatuji, jak mi otec říkával, že až budou mít všichni sousedé televizi, tak my si pořídíme rádio. (Smích)

A tohle jsem já, Chtěl jsem říct držíce své první počítadlo, ale ve skutečnosti držíce něco, co můj otec považoval za víc než dostatečnou náhradu iPadu. (Smích) Takže jedna z věcí, které jsem si z domova odnesl, je toto přesvědčení, že pedagogové nemusí nutně vyučovat. Namísto toho mohou poskytovat prostředí a zdroje, které samy dráždí přirozenou schopnost učení. Samostudium, samobádání, sebeobohacení, to jsou pravé vlastnosti dobrého vzdělání.

A tak bych s vámi chtěl sdílet příběh o samostudiu, sebeobohacujícím kurzu informatiky, který jsem vytvořil spolu se svým skvělým kolegou Noamem Nisanem. Jak můžete vidět na obrázcích, jak Noam, tak i já jsme byli v útlém věku fascinováni základními principy a v průběhu času, jak se naše znalosti vědy a technologie stávaly sofistikovanějšími, se tento brzký údiv nad základy ještě více zintenzivnil. A tak není překvapením, že jsme asi před 12 lety, když jsme již s Noamem byli profesory informatiky, byli oba zároveň frustrovaní tím stejným jevem. Jak se počítače stávaly komplexnějšími, naši studenti pro stromy neviděli les. A opravdu, je nemožné se spojit s duší stroje, pokud interagujete s černou krabicí PC nebo Macu, která je zahalena mnoha vrstvami uzavřeného, proprietárního softwaru. A tak jsme s Noahem pochopili, že pokud chceme, aby naši studenti rozuměli, jak počítače fungují, a rozuměli tomu až do morku kostí, pak možná nejlepším způsobem, jak toho dosáhnout, je nechat je postavit kompletní, fungující, obecný, použitelný počítač; hardware a software od píky, od základních principů.

Někde jsme museli začít, a tak jsme se s Noamem rozhodli založit naši takzvanou katedrálu na nejjednodušším stavebním kameni, kterému říkáme NAND. Není to nic víc, než triviální logická brána s čtyřmi stavy vstup-výstup. Tak jsme začali naše putování tím, že jsme našim studentům řekli, že nám Bůh dal NAND -- (Smích) -- a řekl nám, abychom vytvořili počítač a když jsme se zeptali jak, Bůh odpověděl: "Jedno po druhém." A potom, následujíce jeho radu, jsme začali s touto prostou, skromnou NAND bránou a provázeli jsme naše studenty propracovanou sekvencí projektů, ve kterých postupně stavěli počítačový čip, hardwarovou platformu, assembler, virtuální stroj, základní operační systém a compiler pro jednoduchý javovský jazyk, kterému jsme říkali "JACK." Studenti oslavují konec tohoto tour de force tím, že používají JACK k psaní všemožných super her jako jsou Pong, Had nebo Tetris. Můžete si představit neskutečnou radost z hraní Tetrisu, který jste si sami napsali v JACKu a poté zkompilovali do strojového jazyka v překladači, který jste také napsali, a potom vidíte výsledek běžet na stroji, který jste postavili, i když jste nezačínali s ničím jiným než s několika tisíci branami NAND. Je to ohromné osobní vítězství při cestě od prvních principů až k úžasně komplexnímu a užitečnému systému.

S Noamem jsme pracovali pět let, abychom umožnili tento vzestup a vytvořili nástroje a infrastrukturu, která umožní studentům toto všechno postavit za jeden semestr. A tohle je ten skvělý tým, který nám pomohl všechno zrealizovat. Šlo hlavně o to rozložit stavbu počítače do mnoha samostatných modulů tak, aby každý z nich mohl být samostatně popsán, postaven a otestován v izolaci od zbytku projektu. A od prvního dne jsme se s Noamem rozhodli zpřístupnit všechny tyto stavební kameny zdarma jako open source na Internet. Takže specifikace čipů, API, projektové popisy, sofwarové nástroje, hardwarové simulátory, CPU emulátory, balíky stovek slidů, přednášky -- všechno jsme umístili na web a pozvali jsme celý svět, aby si vzal, co jen potřebuje, a dělal si s tím co jen chce.

A pak se stalo něco úžasného. Svět přišel. A zakrátko tisíce lidí stavěly vlastní stroje. A NADN2Tetris se stal jedním z prvních masových, zdarma přístupných online kurzů, ačkoliv jsme před sedmi lety ještě netušili, že to, co děláme, se nazývá MOOC (masivní otevřené online kurzy, pozn. překl.). Prostě jsme pozorovali, jak se vlastními silami organizované kurzy spontánně vynořovaly z našich materiálů. Například Pramode C.E., inženýr z Keraly, z Indie, zorganizoval skupinu samouků, kteří postavili náš počítač pod jeho dohledem. A Parag Shah, další inženýr, tentokrát z Bombaje, rozdělil náš projekt do menších, jednodušeji zvládnutelných částí, které nyní nabízí v jeho průkopnickém "udělej si sám" studijním programu informatiky.

Lidé, které zajímají tyto kurzy, mají obvykle mentalitu hackera. Chtějí rozluštit, jak věci fungují, a chtějí to udělat ve skupinách jako tento klub hackerů z Washingtonu, D.C., který používá naše materiály pro veřejné kurzy. A protože jsou tyto materiály široce dostupné a open-source, různí lidé je používají k velmi různorodým a nepředvídatelným účelům. Například Yu Fangmin z Guangzhou použil FPGA technologii k sestavení svého počítače a pak ukázal ostatním, jak udělat to samé, pomocí videoklipu; a Ben Craddock vyvinul velmi pěknou počítačovou hru, která probíhá uvnitř architektury našeho procesoru, a tou je docela komplexní 3D bludiště, které Ben vyvinul za použití 3D simulátoru z Minecraftu. Komunita kolem Minecraftu z tohoto projektu šílela a Ben se okamžitě stal mediální celebritou.

A vskutku, pro docela dost lidí se tato, pokud dovolíte, pouť za NAND2Tetris stala zkušeností, která jim změnila život. Například si vezměte Dana Roundse studujícího hudbu a matematiku z East Lansingu, v Michiganu. Před několika týdny vyvěsil Dan vítězoslavné oznámení na naše stránky a já bych vám ho rád přečetl. Tak tady je, co řekl Dan.

"Přihlásil jsem se na tento kurz, protože porozumění počítačům je pro mě důležité právě jako gramotnost a znalosti matematiky, a dokázal jsem to. Nikdy jsem na ničem nepracoval tvrději, nikdy jsem nepřijal takovou výzvu. Ale vzhledem k tomu, na co všechno bych si nyní troufl, určitě bych do toho šel znovu. Pro kohokoli, kdo zvažuje NAND2Tetris, je to náročná cesta, ale na jejím konci budete někým jiným."

A takto Dan demonstruje to množství samouků, kteří se hlásí přes Internet na tento kurz, na vlastní pěst, z jejich vlastní iniciativy; a je to úžasné, protože těmto lidem vůbec nejde o známky. Dělají to z jednoho jediného důvodu. Mají ohromnou vášeň se učit.

A když se na tímto zamyslíme, rád bych řekl několik slov o tradičním školním známkování. Je mi z něj zle. Jsme posedlí známkami, protože jsme posedlí daty, a to i přesto, že známkování bere veškerou zábavu ze selhání a právě obrovská část vzdělávání je o tom, že se něco nepodaří. Odvaha, podle Churchilla, je schopnost jít od jedné porážky k druhé bez ztráty nadšení. (Smích) A Joyce říká, že chyby jsou bránou k poznání. A navzdory tomu všemu netolerujeme chyby a uznáváme známky. Takže posbíráme vaše lepší dvojky a jedna mínus a dáme je dohromady do nečeho jako 1,7, co je vám vyraženo na čelo a vystihuje to to, kým jste. No, podle mě jsme zašli s tímto nesmyslem příliš daleko a známkování se stalo ponižujícím.

A tak bych rád řekl pár slov o zlepšování a poskytl vám letmý pohled na jeden z mých současných projektů, který je odlišný od toho přechozího, ale sdílí s ním stejné vlastnosti jako sebevzdělávání, učení se pomocí činnosti, sebepoznávání a tvorbu komunity; a tento projekt se zabývá výukou matematiky dle osnov K-12 a začíná matematikou pro předškoláky a čerstvé školáky, a provozujeme ho na tabletech, protože si myslíme, že matika, stejně jako všechno ostatní, by se měla učit prakticky.

Takže na to jdeme takhle. V podstatě jsme vyvinuli bezpočet mobilních aplikací a každá z nich vysvětluje určitý matematický koncept. Takže například si vězměme plochu. Když se dítě potýká s konceptem jako je plocha, poskytujeme mu sadu nástrojů, k jejichž použití je vyzváno, aby se tak mohlo učit. Takže pokud je plocha to, co nás zajímá, tak jednou z pro nás přirozených věcí, je rozdělit plochu určitého tvaru a jednoduše spočítat, kolik dílků je třeba k úplnému zaplnění plochy. A tohle malé cvičení vám dává první nahlédnutí do konceptu plochy.

Jdeme dál, co třeba takováto plocha? Když se ji pokusíte rozdělit na dílky, moc dobře to nefunguje, co? A tak místo toho můžete experimentovat s těmito nástroji pomocí řízené metody pokus-omyl a v určité chvíli objevíte, že to, co můžete dělat napříč několika legitimními transformacemi, je následující věc. Můžete uříznout část útvaru, přeskupit vzniklé části, opět je slepit dohromady a pak pokračovat k rozdělení na dílky úplně stejně jako předtím. (Potlesk) Tato konkrétní transformace nezměnila plochu původního útvaru, takže šestiletí, hrající si s touto aplikací, právě objevili chytrý algoritmus, jak spočítat plochu libovolného rovnoběžníku.

A mimochodem, my nenahrazujeme učitele. Jsme přesvědčeni, že učitelé by měli být podporováni, nikoliv nahrazováni.

Když pokročíme, co třeba plocha takového trojúhelníku? A tak po několika řízených aplikacích metody pokus-omyl dítě objeví, ať už s pomocí nebo bez ní, že on nebo ona může duplikovat původní útvar a pak vzít výsledek, přemístit jej, slepit do původní tvaru a pokračovat dále jako předtím: uříznout, přeskupit, vložit -- hups-- vložit a slepit a rozdělit na dílky. Nyní tato transformace zdvojnásobila plochu původního útvaru, a tady jsme se právě naučili, že plocha trojúhelníku se rovná ploše tohoto obdélníku děleno dvěma. Ale objevili jsme to sami vlastním zkoumáním.

Takže, kromě toho, že se dítě učí užitečnou geometrii, je navíc vystaveno dost chytrým vědeckým strategiím jako redukce, což je umění přetvořit komplexní problém na jednoduchý, nebo zobecnění, které je srdcem jakékoliv vědecké disciplíny, nebo to, že některé vlastnosti jsou neměnné při určitých operacích. A tohle všechno je něco, co si může velmi mladé dítě osvojit díky takovýmto mobilním aplikacím. A tak také děláme následující: především rozdělujeme matematické osnovy K-12 do mnoha takových aplikací. A protože to nemůžeme dělat sami, vyvinuli jsme šikovný autorský nástroj, který kterýkoliv autor, kterýkoliv rodič, nebo prostě kdokoliv, kdo se zajímá o matematické vzdělávání, může využít pro tvorbu podobných aplikací na tablety bez programování. A nakonec, dáváme dohromady adaptivní ekosystém, který spáruje jednotlivé studenty s různými aplikacemi podle toho, jak se vyvíjí jejich studijní styl.

Hnacím motorem tohoto projektu je můj kolega Shmulik London a můžete vidět, že stejně jako u Salmana před 90 lety, umění tkví v tom se obklopit skvělými lidmi, protože koneckonců je to všechno jenom o lidech. Před pár lety jsem šel Tel Avivem a viděl jsem na jedné zdi takové graffiti, a to mě tak uchvátilo, že ho nyní kážu svým studentům a dneska bych ho rád sdělil i vám. No, nevím, kolik z vás tady zná pojem "mensch". V podstatě to znamená být člověkem a dělat správné věci. A to zmiňované graffiti hlásá: "Na high-tech nezáleží. Nejdůležitější je být mench." (Smích) Děkuji. (Potlesk) (Potlesk)