Шимон Шокен: Самоорганизующиеся компьютерные курсы

Это мой дедушка, Салман Шокен. Он родился в бедной и необразованной семье, где нужно было кормить шестерых детей. Когда ему было 14 лет, он был вынужден бросить школу, чтобы помогать зарабатывать на хлеб. Больше он не вернулся в школу. Вместо этого он построил процветающую империю торговых центров. Салман был абсолютный перфекционист, и каждый из его магазинов был украшением архитектурной школы Баухаус. Он был убеждённый самоучка, и всегда всё делал с прекрасным чувством стиля. Он окружил себя неизвестными молодыми специалистами, такими как Мартин Бубер, Шмуэль Агнон и Франц Кафка, и платил каждому из них ежемесячное жалование, чтобы они могли свободно творить.

В конце 30-х Салман видит, что грядёт. Он покидает Германию вместе со своей семьёй, оставив всё, что было. Его торговые центры были конфискованы, и он посвятил оставшуюся часть жизни искусству и культуре. Этот отчисленный ученик умер в 82 года, в здравом уме, будучи основателем и первым директором Еврейского университета в Иерусалиме и основателем издательства Шокен Букс. Это популярное издательство в дальнейшем было поглощено издательским домом Рандом Хаус. Такая вот сила самообразования.

Это мои родители. Они также не были удостоены привилегии получить общее образование. Они были слишком заняты строительством семьи и страны. Как и Салман, они прожили долгую жизнь, скрупулёзные самоучки; наш дом был забит тысячами книг, записей и произведениями искусств. Я прекрасно помню, как отец говорил мне, что когда все соседи будут иметь телевизор, мы купим самый обыкновенный радиоприёмник. (Смех)

И вот это я, с моими первыми счётами в руках. Мой отец определённо считает их вполне достойной заменой iPad. (Смех) Так что одна из мыслей, которую я усвоил дома, — педагог совсем не обязательно должен учить. Он может создать атмосферу и предоставить ресурсы, которые пробудят нашу врождённую способность к самостоятельному обучению. Самообразование, самоисследование, саморазвитие — всё это залог превосходного образования.

Я хочу рассказать вам историю о самообразовании, точнее о компьютерном курсе для саморазвития, который я создал вместе с моим замечательным коллегой Ноам Нисан. Как вы можете увидеть на этой фотографии, мы оба рано увлеклись базовыми принципами, и спустя годы, когда наши знания науки и технологии становились более изощрёнными, ранняя страсть к базовым принципам только усиливалась. Не удивительно, что 12 лет назад Ноам и я, уже состоявшиеся профессора информатики, были одинаково разочарованы одним феноменом. С усложнением компьютеров наши студенты «не видели леса за деревьями», и это понятно, так как сложно проникнуть в «душу» машины, если ты работаешь c чёрным ящиком ПК или Макинтош, который окутан многочисленными законами о закрытых программах. Ноам и я поняли, что если мы хотим, чтобы наши студенты понимали, как работает компьютер, и понимали это до мозга костей, тогда, возможно, лучший путь лежит через создание полностью работающего, многофункционального компьютера, с соответствующим аппаратным и программным обеспечением, с нуля, основываясь на базовых принципах.

Нам надо было откуда-то начинать, и Ноам и я решили, что в основу нашего проекта ляжет один из простейших доступных для сборки блоков — NAND. Это не более чем тривиальный логический оператор с четырьмя состояниями входа-выхода. Мы начали наше приключение с того, что сказали студентам: «Бог даровал нам NAND — (Смех) — и велел построить компьютер, а когда мы спросили «Как?», Господь ответил: «Пошагово». И тогда, следуя этому совету, мы начали работать с этим скромным NAND, и провели студентов по тропе реализации непростых проектов, последовательно наращивая набор микросхем, создавая аппаратные решения, ассемблер, виртуальную машину, базовую операционную систему и компилятор для простого, Java-подобного языка, который мы прозвали JACK. Студенты отмечают окончание курса, создавая на JACK всевозможные игры, такие как Теннис, Змейка и Тетрис. Вы можете представить невероятное наслаждение от игры в Тетрис, которую ты написал на JACK и затем собрал в машинный код компилятором, который так же написал ты. И ты видишь результат, запущенный на машине, которую ты начал строить, используя всего несколько тысяч NAND операторов. Это личный триумф, возникший от постижения базовых принципов, которые помогли построить фантастически сложную и работающую систему.

Ноам и я пять лет работали над реализацией проекта, развивая и создавая инструменты и инфраструктуру, которая позволит студентам освоить курс за один семестр. Мы собрали отличную команду, чтобы сделать это возможным. Фишка была в том, чтобы разложить на элементарные операции конструкцию компьютера на множество отдельных модулей, каждый из которых был достаточно самостоятельным для разработки и тестирования независимо от всего проекта. С самого начала Ноам и я решили выложить проект в открытый доступ с исходными кодами в Интернет. Спецификации чипов, API, описание проекта, средства разработки, эмуляторы оборудования и процессора, сотни слайдов, лекции — мы всё выложили в Интернет и пригласили мир присоединиться, взять то, кому что нужно для различных целей.

И произошло что-то захватывающее! Мир присоединился! В короткий срок тысячи людей собрали нашу машину. А NAND2Tetris стал одним из первых массовых открытых онлайн курсов. Конечно, семь лет назад мы и не думали, что это называется MOOC [массовый открытый онлайн курс]. Мы только наблюдали со стороны, как самоорганизованные курсы спонтанно выросли из наших материалов. К примеру, Прамоде С. Е., инженер из Керала, Индия, организовал группу из самоучек, которые построили компьютер под его чутким руководством. А Параг Шан, другой инженер, из Мумбаи, разбил наш проект на ещё более мелкие, более управляемые составляющие, которые он сейчас использует в его новаторском курсе «сделай компьютер сам».

Люди, которые увлекались проектом, обладали хакерским менталитетом. Они хотели показать, как работают простые вещи, и предпочли это делать в группах, как, например, этот хакерский клуб из Вашингтона. Ребята из клуба использовали наши материалы, чтобы организовать курсы внутри клуба. Так как эти материалы полностью доступны, имеют открытый код, различные люди могут их использовать разным и непредсказуемым способом. К примеру, Ю. Фан Мин из Гуанчжоу, используя технологию FPGA [Программируемая пользователем вентильная матрица] для создания нашего компьютера, показал другим, как сделать то же самое с помощью видеоролика, а Бэн Крэдок разработал очень симпатичную игру, действие в которой разворачивается внутри архитектуры нашего ЦП. Это сложный трёхмерный лабиринт, который разработал Бен, используя симулятор движка Minecraft 3D. Сообщество Minecraft сошло с ума от восторга, и Бен тут же приобрёл медийную известность.

И это логично, так как много людей, начав паломничество с NAND2Tetris, получили опыт, который изменил их жизнь. Так например, Ден Раундс — музыкант и математик из Ист Ластинга, штат Мичиган. Несколько недель назад Ден опубликовал прекрасный пост на своём вебсайте, и я буду рад его озвучить. Вот что пишет Ден:

«Я захотел пройти курс, потому что понимание компьютера очень важно для меня, так же, как знание грамматики и арифметики, и я его прошёл. Я никогда так усердно не работал, никогда не чувствовал такого драйва. Ощущение своих возможностей — это великолепно, и я бы повторил это снова. Каждому, кто думает о NAND2Tetris: это сложное путешествие, но вы полностью изменитесь».

Ден — пример самоучки, который взял этот курс в Интернете по собственному желанию, по своей инициативе, и это поразительно, потому что такие люди не беспокоятся об оценках. Они это делают по собственному желанию. Они влюблены в процесс познания.

Помня об этом, я хочу сказать несколько слов о традиционной системе образования. Я сыт ей по горло. Мы одержимы образованием, потому что мы окружены данными, а такое образование лишено радости постижения, и в основном связано с разочарованием. Мужество, по выражению Черчилля, это способность идти сквозь череду неудач без потери энтузиазма. И [Джойс] сказал, что ошибки — это предвестники открытия. А мы стали нетерпимы к ошибкам, мы поклонники образования. Мы пытаемся привести к одному знаменателю наши 3+ и 5-, и таким образом получить среднюю оценку 4; и такое клеймо ставят на лбу, как бы подводя итог, кто вы есть. Я думаю, мы зашли слишком далеко, почти до абсурда, и образование превратилось в деградацию [игра слов grading (оценка) и degrading (деградация)].

Итак, я хочу сказать несколько слов об изменениях, и поделиться моим текущим проектом, который отличается от предыдущих, но лежит в общей канве самообучения, освоения в процессе работы, самоизучения и создания сообществ. Этот проект касается школьного преподавания математики, начиная с раннего возраста. Мы реализуем его с помощью планшетов, так как мы верим, что математика, как и любой другой предмет, должны преподаваться наглядно.

Вот что мы делаем. Для начала мы разработали несколько мобильных приложений, каждое из которых описывает какую-то конкретную идею. Например, возьмём понятие площади. Когда мы имеем дело с понятием площади, мы даём ребёнку инструменты для проведения экспериментов по ходу усвоения материала. Когда нам надо найти площадь, то естественно возникает мысль — заполнить площадь плитками по заданному контуру и просто посчитать, сколько плиток потребовалось. Этот маленький пример даёт первое интуитивное понятие площади.

Смотрим дальше, что мы можем сказать о площади этой фигуры? Если мы попробуем заполнить плитками, то столкнёмся с трудностями. Мы можем продолжить экспериментировать с помощью разных инструментов, путём проб и ошибок, и в определённый момент можем открыть для себя, что возможно совершить несколько уместных операций одну за другой. Мы можем разрезать фигуру, переориентировать части, склеить их, и теперь процесс будет выглядеть знакомо. (Аплодисменты) Это частное преобразование не изменило площадь исходной фигуры, а шестилетний игрок обнаруживает этот остроумный алгоритм, чтобы вычислить площадь любого заданного параллелограмма.

Тем не менее, мы не отказываемся от учителей. Мы верим, что учителя должны быть наставниками, они должны остаться.

Двигаемся дальше, что же делать с площадью треугольника? После нескольких проб и ошибок ребёнок совершает открытие, с помощью или без неё, что можно скопировать исходный контур и получить результат, перевернув её. Склеиваем исходную и полученную части: режим, меняем местами, соединяем — ой — соединяем и склеиваем, и заполняем плитками. Теперь эти изменения удвоили площадь исходной фигуры, и поэтому мы должны усвоить, что площадь треугольника равна площади четырехугольника, делённой на два. Но мы совершили это открытие путём самостоятельного исследования.

В дополнение к познавательной геометрии ребёнок освоил несколько тонких научных подходов, таких как как упрощение, суть которого в разбитии сложной проблемы на несколько простых, или обобщение, которое является сердцем любой научной дисциплины. Они усвоили, что некоторые свойства инвариантны и сохраняются несмотря на трансформацию. Всё это может освоить очень маленький ребёнок с помощью подобного мобильного приложения. Вот чего мы уже достигли: во-первых, мы разложили программу школьного математического образования на несколько аналогичных приложений. Так как мы не можем всё это делать самостоятельно, мы разработали несколько классных инструментов, которыми любой автор, родитель или интересующийся математическим образованием может создать подобное приложение для планшета без программирования. В итоге, мы вместе создадим адаптирующуюся экосистему, в которой каждый, кто осваивает математику, найдёт приложение по душе, соответствующее индивидуальному стилю обучения.

Движущая сила этого проекта — мой коллега Шмулик Лондон. Как вы уже видели, суть в том, чтобы как и Салман, ещё 90 лет тому назад, окружить себя превосходными людьми, потому что в конце концов, всё что есть — это люди. Несколько лет тому назад, я гулял по Тель-Авиву и увидел это граффити на стене. Оно показалось мне таким убедительным, что по сей день я показываю его своим студентам, и хочу показать вам. Я не знаю, сколько присутствующих знакомы с термином «mensch». Он означает «быть Человеком и поступать правильно». Теперь станет понятно граффити, «Хайтек шмайтек. Главное — Человек». (Смех) Спасибо. (Аплодисменты) (Аплодисменты)