計(jì)算機(jī)啟蒙不等于學(xué)習(xí)編程

“媽媽，給我撓癢癢吧，要撓500下，從0、1、2、3、4開始數(shù)?！?/p>

這是每晚我的兒子一瞇入睡前必講的話，一瞇今年4歲，臨睡前，他最喜歡我給他撓背，撓一撓就會(huì)睡著。好玩兒的是，自從他學(xué)會(huì)數(shù)數(shù)又知道了零的含義，他就開始要求我從零數(shù)起。也許不學(xué)計(jì)算機(jī)的人并不理解這好玩兒在哪里，而學(xué)計(jì)算機(jī)的人會(huì)知道，數(shù)數(shù)從零開始是計(jì)算機(jī)里計(jì)數(shù)的習(xí)慣，它也是網(wǎng)上回答“計(jì)算機(jī)系和其他系有什么區(qū)別？”的一個(gè)神回復(fù)。

宋睿華

我和先生都是學(xué)計(jì)算機(jī)的，當(dāng)我問(wèn)他要不要做編程啟蒙時(shí)，他是反對(duì)的。他認(rèn)為編程是一種技能，在需要的時(shí)候再學(xué)就可以了，沒(méi)有必要太早。如果編程都要啟蒙，那有數(shù)不勝數(shù)的技能也同樣重要，各個(gè)都要啟蒙的話，孩子們哪里忙得過(guò)來(lái)呢？他的反對(duì)讓我重新思考這個(gè)問(wèn)題，也許我這里要談的并不是編程啟蒙，應(yīng)該說(shuō)是計(jì)算機(jī)啟蒙。學(xué)習(xí)編程其實(shí)是學(xué)習(xí)某種計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，讓我們可以通過(guò)它來(lái)控制計(jì)算機(jī)，例如寫程序讓計(jì)算機(jī)輸出“Hello world”。而計(jì)算機(jī)需要啟蒙的是良好的邏輯思維能力和樂(lè)于動(dòng)手的習(xí)慣，對(duì)計(jì)算機(jī)能做什么的興趣，以及對(duì)未來(lái)希望計(jì)算機(jī)能做什么的暢想。我想通過(guò)幾個(gè)小故事來(lái)跟大家討論一下如何做好計(jì)算機(jī)啟蒙。

自發(fā)的動(dòng)力是最好的老師

為什么要學(xué)編程或者計(jì)算機(jī)呢？應(yīng)該是因?yàn)橛?jì)算機(jī)已經(jīng)成為我們生活環(huán)境的一部分，孩子們每天都在接觸手機(jī)、電腦，他們也一定會(huì)好奇，那些游戲是怎么做出來(lái)的吧？的確，順著孩子的好奇心去學(xué)習(xí)，效果會(huì)更好。在我小的時(shí)候，電視機(jī)開始進(jìn)入千家萬(wàn)戶。爸爸因?yàn)槭菍W(xué)無(wú)線電的，他可以自己照著圖紙拼裝出一臺(tái)電視機(jī)，這讓我覺得特別神奇。在他忙碌的時(shí)候，我會(huì)圍著他去看去問(wèn)：“這是什么？”“那是什么？”“是干什么用的？”爸爸是個(gè)很有耐心的人，他沒(méi)有趕我走，而是告訴我“這是二極管”，“這是三極管”。哦，然后我就歸納出有幾只腳就叫幾極管，他笑了，說(shuō)差不多。然后他會(huì)用簡(jiǎn)單的語(yǔ)言解釋它們的用途。我并沒(méi)有聽太明白，但后來(lái)上模擬電路課時(shí)，我會(huì)覺得特別親切，理解起來(lái)也會(huì)變得容易。

從一年級(jí)開始，我和姐姐都參加了美術(shù)興趣班。姐姐的畫很細(xì)膩，我的畫比較粗枝大葉，風(fēng)格不同，但是兩個(gè)人都很喜歡畫畫。過(guò)了幾年，老師漲了一次學(xué)費(fèi)，我們兩個(gè)人加起來(lái)是挺大一筆支出。當(dāng)時(shí)爸爸媽媽的工資很少，要供養(yǎng)全家五口人（還有奶奶），商量之后，只能跟我和姐姐說(shuō)：“對(duì)不起，下個(gè)月恐怕不能再上美術(shù)班了?！?/p>

那天晚上我沒(méi)有睡好，想到不能學(xué)畫畫就很難過(guò)。第二天一大早，我和爸爸媽媽講了我的真實(shí)想法：我想繼續(xù)上美術(shù)班。他們有點(diǎn)為難，問(wèn)姐姐的意見。姐姐說(shuō)：“讓妹妹去吧，我就不上了，沒(méi)關(guān)系的?！逼鋵?shí)，我知道姐姐也很喜歡美術(shù)，在這方面的天賦比我更好。后來(lái)，爸爸媽媽同意資助我繼續(xù)學(xué)畫。

再去美術(shù)班的時(shí)候，我的內(nèi)心有了一些變化。不再是之前單純地覺得好玩兒，而是想努力學(xué)，盡可能地有所得，對(duì)得起爸爸媽媽和姐姐的支持。小學(xué)畢業(yè)的暑假，我又去了市文化宮跟著西安美術(shù)學(xué)院畢業(yè)的老師學(xué)畫畫。第二個(gè)月，老師還邀請(qǐng)我給他帶的兒童畫幼兒班做助教，月末還發(fā)給我100元的工資。當(dāng)時(shí)好開心呀，那是自己掙的第一筆收入吧。

現(xiàn)在可選擇的興趣班很多，也有很多家長(zhǎng)完全有經(jīng)濟(jì)實(shí)力讓孩子上任何興趣班。只是，以我自己個(gè)人的體會(huì)，似乎孩子內(nèi)在的動(dòng)力更重要。在初步了解了興趣班是干什么的之后，是否可以做一個(gè)減法？讓孩子只能選擇一到三門來(lái)上，看看他們會(huì)是怎樣的選擇。當(dāng)機(jī)會(huì)來(lái)之不易的時(shí)候，人會(huì)被激發(fā)出更多的主動(dòng)性，投入和推動(dòng)自己在某個(gè)興趣上的發(fā)展。

一舉多得的啟蒙方法是培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)

培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)不僅僅是去了解我們已知的“十萬(wàn)個(gè)為什么”，也需要去體會(huì)探索真相的過(guò)程。

我想起小時(shí)候吃苦瓜的經(jīng)歷。我的老家在西北，在商品流通還不發(fā)達(dá)的80年代，我們沒(méi)見過(guò)苦瓜。當(dāng)市場(chǎng)上出現(xiàn)了苦瓜之后，喜歡挑戰(zhàn)新鮮事物的媽媽專門買了一些回來(lái)，說(shuō)：“來(lái)，我們也嘗嘗苦瓜的味道。難道真的是苦的？”結(jié)果是苦得第一口都難以下咽。媽媽不放棄，說(shuō)怎么會(huì)呢？別人家都可以吃的，是不是有什么不知道的處理方法？于是，姐姐和我提議用堿、醋、鹽分別腌制一下苦瓜，看看能否去掉苦味。媽媽把剩下的苦瓜分成四份，分別腌在不同的調(diào)料和清水里，經(jīng)過(guò)一個(gè)晚上，第二天再炒，結(jié)果還是挺苦的。唉，后來(lái)還是媽媽去問(wèn)了吃過(guò)苦瓜的同事，才知道苦瓜就是苦的，只是買的時(shí)候要會(huì)挑，做的時(shí)候要做得熟一點(diǎn)，能減輕一些苦味。即使苦，因?yàn)橄嘈趴喙夏軘』?，大家也還是愿意吃的，習(xí)慣了就不會(huì)覺得難以接受。這種日常的生活，我們?nèi)绻苡每茖W(xué)實(shí)驗(yàn)的想法去處理，對(duì)孩子來(lái)說(shuō)也是個(gè)有趣又有啟發(fā)的經(jīng)歷。比起被告訴應(yīng)該怎么做，經(jīng)過(guò)自己摸索找出答案，哪怕失敗，印象也會(huì)格外深刻吧。

動(dòng)手能力也很重要，請(qǐng)大家多鼓勵(lì)孩子去創(chuàng)造?，F(xiàn)在幼兒園和小學(xué)都很重視實(shí)踐，經(jīng)常會(huì)布置一些主題，請(qǐng)孩子們?nèi)ネ瓿梢粋€(gè)報(bào)告或者一件作品。例如，我女兒的幼兒園就曾經(jīng)做過(guò)環(huán)保服裝設(shè)計(jì)的活動(dòng)。示范的圖片都是用紙張做衣服，但我和女兒討論，覺得把舊衣服加以改造也是一種環(huán)保的做法，剛好家里還有一些化妝品的包裝盒，我們也用它作原料來(lái)完成裝飾，還用女兒的一幅畫做成了帽子，再用紙袋的提繩拆下來(lái)做帶子。這些活動(dòng)能很好地鍛煉孩子的動(dòng)手能力，前提是不要包辦。雖然家長(zhǎng)以為自己做起來(lái)又快又省力，但孩子們參與其中才能真正鍛煉出他們自己的動(dòng)手能力。真的去放手，他們常常能做出大人想不到的創(chuàng)意，令人驚喜。

真實(shí)比模擬更有力量

我曾經(jīng)多次設(shè)想過(guò)，如何讓孩子具有各行各業(yè)的啟蒙？其實(shí)很簡(jiǎn)單，就是家長(zhǎng)們聯(lián)合起來(lái)，每人做一次講座，講一講自己做著怎樣的工作。最好是能夠在他們的工作環(huán)境中講，這讓孩子們能擁有第一手的體驗(yàn)。

小時(shí)候爸爸會(huì)帶著我和姐姐一起去加班，他的單位是一個(gè)機(jī)床廠，制造生產(chǎn)各式各樣零件的機(jī)器。他在熱處理車間工作時(shí)，我會(huì)看到他們把燒得火紅的零件從加熱爐里夾出來(lái)，放在冷卻水里淬火?？吹臅r(shí)候很緊張，聽到刺刺啦啦的聲音會(huì)覺得很興奮。爸爸沒(méi)有特意為我們啟蒙，但因?yàn)榧影鄷r(shí)也沒(méi)有更好的寄放我們的地方，只好帶著我們倆。這讓我有機(jī)會(huì)看到他們工作的真實(shí)場(chǎng)景，這比任何模擬的場(chǎng)景或環(huán)境都要更有趣，它擁有所有真實(shí)的細(xì)節(jié)，讓我無(wú)意中熟悉了那些原本抽象的概念，例如什么是淬火。這些陪爸爸加班的經(jīng)歷自然地成為美好的童年記憶，也讓科學(xué)技術(shù)變得既不神秘也不枯燥。

我也曾受一位高中同學(xué)之托去給她上三年級(jí)的兒子和同學(xué)們講“小冰”。我問(wèn)他們：平時(shí)有和對(duì)話機(jī)器人講過(guò)話嗎？超過(guò)90%的同學(xué)舉了手。我請(qǐng)了幾位同學(xué)說(shuō)說(shuō)都跟哪些機(jī)器人講過(guò)話，感覺怎么樣？他們提到了Siri，還有人說(shuō)Siri有點(diǎn)傻，因?yàn)樗?jīng)常說(shuō)“我不明白你的意思”。不要小看孩子們的感受力、理解力和想象力，我給他們讀小冰的詩(shī)，他們?nèi)褙炞⒌芈牎⒛樕蠒?huì)露出會(huì)意的笑容。我送了老師一本小冰的詩(shī)集，他們會(huì)主動(dòng)跟老師要求，“請(qǐng)放在教室后面的圖書角吧，我們也想看”。我給他們播放小冰語(yǔ)音對(duì)話的視頻，他們一下子就明白了全雙工對(duì)話與其他語(yǔ)音助手有什么不同。我給他們聽小冰唱歌的兩個(gè)版本，有人說(shuō)更好聽了，也有人會(huì)說(shuō)小冰好像有點(diǎn)感冒（因?yàn)楸且糁亓耍?。最后我還問(wèn)他們，希望小冰能做什么？他們的回答也很有意思。一個(gè)活潑的小女孩希望小冰能看得見摸得著、能陪她玩;一個(gè)羞澀的小男孩希望小冰能更了解他、能體會(huì)他沒(méi)說(shuō)出的想法。

我也跟他們講了小冰是如何作詩(shī)的。首先，我們給小冰看很多的圖片，同時(shí)告訴她圖片里有什么和表達(dá)怎樣的情感，經(jīng)過(guò)訓(xùn)練她就能學(xué)習(xí)到其中的規(guī)律，能從一張新的圖片里認(rèn)出見過(guò)的東西和情感色彩。接著，我們用519位現(xiàn)代詩(shī)人的幾千首詩(shī)歌訓(xùn)練小冰，讓她領(lǐng)悟詞語(yǔ)的搭配和語(yǔ)法，從而可以根據(jù)已有的文字預(yù)測(cè)下一個(gè)字。為了做到這一點(diǎn)，我們讓小冰把這幾千首詩(shī)從頭到尾讀了1萬(wàn)遍，又讓她把這些詩(shī)從尾到頭地讀1萬(wàn)遍，做到倒背如流。這就好比小朋友們閱讀一樣，讀書會(huì)不知不覺中塑造我們的語(yǔ)言模型，讀不通的書，會(huì)選擇不同的詞句來(lái)表達(dá)。最后，小冰把這兩種能力結(jié)合了起來(lái)，先從一張圖片中識(shí)別出物體（也就是一些名詞）和情感（也就是一些形容詞），再由這些名詞和形容詞去聯(lián)想出其他一些詞，比如小冰從圖片中發(fā)現(xiàn)“城市”，她可以聯(lián)想到“地方”和“笑容”。然后從這些名詞、形容詞和聯(lián)想到的詞出發(fā)，去造出對(duì)應(yīng)的句子，連成一首詩(shī)。這樣講，小學(xué)生完全可以理解。

其實(shí)，小冰寫詩(shī)使用了人工智能最前沿的深度計(jì)算模型來(lái)做圖像識(shí)別和構(gòu)建語(yǔ)言模型，很多技術(shù)細(xì)節(jié)他們并不一定能聽懂。然而，有什么關(guān)系呢？他們完全可以通過(guò)我的講解，知道小冰寫詩(shī)要做什么（也就是問(wèn)題的定義）、分幾個(gè)步驟做（也就是解決問(wèn)題的思路）和每一步是怎么完成的（也就是每個(gè)模塊的基本原理）。這次嘗試讓我更確信，完全有可能用孩子們能理解的語(yǔ)言去介紹計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀，讓他們得到最新鮮的信息，也恰好能回答他們當(dāng)下最好奇的問(wèn)題。

學(xué)習(xí)編程的一些建議

我并不反對(duì)有興趣的孩子學(xué)習(xí)編程。關(guān)于幾歲可以學(xué)，并沒(méi)有統(tǒng)一的答案，直覺認(rèn)為需要他們先具有了一定的數(shù)學(xué)和邏輯思維能力。

小學(xué)低年級(jí)的孩子一般可以從圖形化的編程語(yǔ)言例如Scratch開始學(xué)起，圖形化的編程環(huán)境讓孩子們可以很容易上手。我也看到一些機(jī)器人培訓(xùn)，通過(guò)簡(jiǎn)單的編程可以讓機(jī)器人按照設(shè)想動(dòng)起來(lái)。我認(rèn)為這是一種好玩又有意義的啟蒙方式，通過(guò)動(dòng)手實(shí)操，這樣的課程可以幫助孩子們同時(shí)構(gòu)建硬件加軟件的概念。

到了小學(xué)高年級(jí)，特別是使用過(guò)Scratch的孩子，網(wǎng)易有道首席執(zhí)行官周楓先生則建議盡快學(xué)習(xí)完整易用的高級(jí)語(yǔ)言，如JavaScript、Python或Swift（1）。他提出，非常圖形化的編程環(huán)境，雖然直觀，但不容易表達(dá)一些更進(jìn)一步的編程概念，例如數(shù)組。而JavaScript作為瀏覽器內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)編程語(yǔ)言，具有非常完整的表達(dá)能力，而且簡(jiǎn)潔易用，還可以不斷進(jìn)階。周楓也提出游戲編程可能是孩子編程最好的載體，通過(guò)使用Processing.js這樣的環(huán)境，可以很方便地用JavaScript進(jìn)行游戲編程。Python也是一種好的選擇，它還是目前大熱的機(jī)器學(xué)習(xí)工具最常用的一種語(yǔ)言。

學(xué)習(xí)第一門高級(jí)語(yǔ)言需要花費(fèi)一段時(shí)間理解基本概念，入門后，我建議用完成小任務(wù)的方式來(lái)驅(qū)動(dòng)自主學(xué)習(xí)。在設(shè)法完成這項(xiàng)任務(wù)的過(guò)程中，可以不斷地通過(guò)讀書和搜索網(wǎng)絡(luò)資源學(xué)習(xí)最急需的知識(shí)和技能。這樣學(xué)習(xí)會(huì)更有動(dòng)力，也更容易獲得成就感。一旦熟練掌握了一門計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，孩子們會(huì)發(fā)現(xiàn)已建立的概念和技能很容易遷移到其他語(yǔ)言，因此，學(xué)習(xí)第二門、第三門計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的代價(jià)會(huì)小得多。

最后我想說(shuō)，不必?fù)?dān)憂人工智能會(huì)取代人類。作為一個(gè)人工智能從業(yè)者，我們其實(shí)每天都在感慨人類孩子的學(xué)習(xí)能力為什么如此強(qiáng)大？想象力為什么如此豐富？我們對(duì)人類智能的了解和模擬才剛剛起步。當(dāng)然，計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為世界的一部分，要相信我們的孩子能適應(yīng)這個(gè)世界，他們一定可以利用計(jì)算機(jī)做出了不起的創(chuàng)造，甚至顛覆計(jì)算機(jī)本身。

[宋睿華，微軟小冰首席科學(xué)家，其主導(dǎo)研發(fā)的多模態(tài)文本生成技術(shù)已用于人類歷史上第一本百分百人工智能創(chuàng)作的詩(shī)集《陽(yáng)光失了玻璃窗》。國(guó)際數(shù)據(jù)挖掘會(huì)議（CIKM）領(lǐng)域主席，在國(guó)際會(huì)議和期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇]