为什么现在的小孩要学习编程?学编程有什么用处?

2019-07-12 12:14:24 董宝山 1

  随着暑期结束,中小学生陆续入校升级。根据教育部2018年中学新课标方案,机器人、编程、大数据处理已正式划入新课标,也就是说今年9 月后入学的高一新生,要开始学习机器人和编程了。

  新课标说明

  2018年版“新课标”相比于 2003 年”大幅度提升了在编程、计算思维、算法方面的思维要求,以及人工智能、开源硬件、网络空间安全等知识面要求。

  2018 年 9 月后入学的高一新生将启用依据“新课改”编写的新教材中,其中Python、Numpy、Matplotlib 等实用型更强的新技术、新内容将加入新教材。

  家长对编程教育的普遍误区

  孩子将来又不是当程序员,为啥要学习编程?

  如今已经进入了信息化时代,传统解决问题的方式有些已经不适应时代的发展而需要更新,学习编程并不是让孩子将来能成为程序员,编程教育的最终目的是为了培养孩子的逻辑思维能力、实践能力、解决问题的能力等综合素质,即使将来孩子不做程序,也会遇到各种各样的标准化,程序化问题。

  编程本身其实并不容易学,但少儿编程重点是在为孩子提供一种学习方法,编程能够让孩子从小学习像科学家一样思考该如何解决问题,在复杂环境和复杂问题下运用编程的计算思维可以指导孩子更好地解决问题。

  学习编程因为这不仅是培养孩子的一种技能,还是培养孩子认识问题和解决问题的思维方式,对孩子常规学习语数外也会有所帮助。

  孩子这么小就学,能学的会吗?

  程序语言多么复杂的一门技术,语言多到数不清,一个小屁孩怎么可能学的会……

  其实编程作为计算机的一门语言和我们自然语言有很多相似之处,学习编程相当于我们学习一门外语嘛,但是编程的亮点在于可以培养孩子逻辑思维和解决问题的能力。更何况编程并不是非要一个个敲出代码才能学习,把代码的语句用模块化的形式,一目了然的把逻辑关系展示出来,孩子们通过拖拽模块就能学习编程啦!

  编程启蒙中用到图形化代码编程ScratchJr,是比较经典的一款儿童编程软件,麻省理工学院开发商,包括了对对编程对象的外观、声音、事件、控制、数字和逻辑运算等模块。

  Scratch是一种全新的程序设计语言,你可以用它很容易地创造交互式故事情节、动画、游戏,然后还可以把你的作品分享给所有人。

  国内少儿编程教育目前的现状

  中国目前学习少儿编程的人数只有 20 万不到,而美国和英国人口远少于中国,却分别有 近900万和近200万的学习者。这些英美国家的少儿编程教育比国内提前了十年之多,而且还将编程列入中小学教育的大纲中。

  好在2017年的时候,国务院已经公布了许多与编程教育相关的系列政策,其中国务院在印发的《新一代人工智能发展规划》中明确要求从2017年秋季开学起,在中小学设置人工智能相关课程,逐步推广编程教育。

  2017年2月6日,教育部正式印发了《义务教育小学科学课程标准》的通知,倡导跨学科学习方式,原则上要按照小学一、二年级每周不少于1课时安排课程。文件中还强调“科学[Science]、技术[Technology]、工程[Engineering]、与数学[Mathematics]即STEM是一种以项目学习,问题解决为导向的课程组织方式,它将科学、技术、工程、数学有机地融为一体。有利于学生创新能力的培养。”而今年的高考改革大潮中,浙江省也将信息技术加入选考科目中。

  可见,国家已经开始鼓励和推广编程教育,让更多的中国的孩子学编程,以至于将来不落后于其他国家孩子。

  编程将成为孩子的必备技能。

  作者:码高机器人教育

  编程提升学习品质助力学业成长

  通过学习品质培养的课题研究引领编程教育,着眼于学生的终身学习与长远发展。大数据研究表明,参加编程学习学生的学习品质提升明显加快,特别在学习毅力、问题解决能力、合作能力和总结反思能力方面尤显突出,学业表现更加卓越。

  对2018届初中毕业生的成绩分析研究发现,研究对象中参加过编程学习的学生(实验组)与其他学生(对照组)相比,前者的中考成绩平均分足足比后者高出15分。

  初中毕业生研究对象实验组与对照组前后成绩差异对比图

  历年中考中,已先后涌现诸如桂江一中黄天及陈代超、石门实验学校邓茵琳及雷冠杭、南海外国语学校苏畅及王钰瑶等一大批市、区中考状元或分数被屏蔽的信息学特长生,尽显信息学编程对初中拨尖层学生的助力作用。

  再分析最近三年石门中学高中毕业生编程学习者的中考及高考成绩,三届学生中实验组(从小学开始学习信息学编程并获过奖者)与对照组(其他学生)的中考成绩几乎相同,但实验组高考成绩比对照组高出26分之多,并进一步从统计学理论上分析(spss分析)印证了编程学习有效提升学习品质、助力学业成长的事实。

  高中毕业生研究对象实验组与对照组前后成绩差异对比图

  尤其2018年高考中,石门中学信息学特长生梁文杰和王浩宇双双闯进全省理科前十名,实现了信息学编程“让优秀更卓越”的目标追求。

  学习能力是所有能力的基础

  学习能力是面向未来的根本

  “教是为了不教”

  自主思考、高效学习能力的培养

  才是教育的核心价值所在

  编程教孩子如何思考

  思考,是人之所以为人的行为。

  我们不需要把每件事情想清楚,就可以在现实社会中生存。对某些从事机械性操作的职业来说,甚至完全不需要进行思考。然而在编程时,我们只有在想清楚之后,才能把程序写出来。在编写正确、高效、优雅的程序的同时,我们也在塑造自己的大脑,让它能思考得更清楚、运转得更高效。

  编程要求我们客观地去思考事物的本质。

  当妇女在河边洗衣服时,她可能在想:“河水好冷啊……这衣服颜色真漂亮……我家孩子为啥这么调皮……”而当我们在为洗衣机设计程序时,只会想:“哦,这有一堆脏衣服需要洗”。其实很多原本困扰你许久的问题,只要在思考时抽丝剥茧、溯本求源,直达问题本质,就变得特别简单和容易解决。

  编程是将人的想法具体实现的过程,这要求我们进行更深入、更细致、更全面地思考。

  为了实现一个需求,你必须对其原理和运转流程了解得十分透彻,否则就无法用编程语言精确地描述出来让机器去执行。在实现过程中,想法的结构缺陷和逻辑漏洞会自然凸显出来,你总会发现存在没有考虑到的可能性,以及需要进一步思考的细节。

  编程要求我们能够对事物和流程进行各种维度上的拆分,并在不同的抽象层次上进行完整自洽的思考,这使我们有可能去解决那些规模庞大的问题。

  通过在抽象层次上的划分,我们能做到在宏观上考虑整体的同时,也能在微观上考虑每个细节。经过合理拆分后的需求简单明了,更适合团队协作。

  编程是不断解决问题的过程,也是不断完善解决问题的方法论的过程。

  在编程的各个阶段(审题、建模、编码、调试)中,都会面对很多问题。这个问题的本质是什么?需要考虑哪些方面?有哪些方案可供选择?选择的原则是什么?……

  总之,编程可以让孩子学会严密的逻辑推理方法,并无形中把它应用到其他学科的学习中,有助于开发其学习潜力,提高自主学习和解决问题的能力。

  编程帮孩子提升成绩

  对于学习编程,参加信息学竞赛的孩子还说,编程还能有效促进文化课学习。

  在审题阶段,孩子需要把题目中已知条件、限定条件和要解决的问题提炼出来,而且不能遗漏关键信息,这能帮助孩子有效提升阅读理解能力。(语文)

  信息学本质上是用计算机解决数学问题,因此在建模阶段,需要孩子根据题意,找到逻辑关系,或利用数学知识(如基础数论、组合数学、计算几何等)去构建数学模型,这就有效训练了孩子的数学思维与解题能力。(数学)

  目前绝大多数编程语言都使用英文,很多信息学题目也是用英文描述,一些参加信息学竞赛的孩子还会经常参加Codeforces、TopCoder、ICPC、USACO、CCC等国际比赛,因此在审题、编码阶段,可以帮助孩子提升英文理解与表达能力。(英语)

  信息技术本身是全国中小学课堂必须要学习的学业水平考试科目,信息学相关题型还经常出现在高考数学试卷中,甚至已成为部分省份的高考科目,因此,学好编程,对促进孩子学习能力和文化课成绩提升的作用是显而易见的。(信息技术)

  在调试阶段,孩子不仅要验证对题意的理解,还要验证逻辑与编码的正确性,不能放过一点点错误,显然,这种纠错能力在任何一门文化课考试中都具有适用性。

  值得一提的是,中小学是孩子抽象逻辑思维形成的关键时期,也是学习编程的最佳年龄。

  每个人都应该学习编程,因为它将教会你如何思考。

  ——苹果创始人 乔布斯

  编程让孩子收获自信

  信息学,是利用计算机及程序设计(编程)来分析问题、解决问题的学科。信息学,可以培养“计算思维”,可以将“创意”变成“创造力”。计算思维是近几年国外提出的思维方式,它教会我们理解计算机是如何工作的,以及如何与计算机沟通。

  学习编程的过程也充满乐趣,如果你有各种有创意的点子、想法,马上就可以通过编程来实现,并且可以立即看到效果。这种即时的反馈,会让你的学习兴趣变得越来越来浓厚,也越来越有信心,这是在其他学科中难以感受到的。

  信息学和数学一样,是一种“可以打底”的基本思维能力。如果较早接触编程,能有效训练抽象思维,全面提升学习效率,让孩子在高效学习中建立相对优势,在未来占得先机。

  而参加信息学竞赛,就像玩一种非常考验智力的游戏。解决一个难题就是把复杂的问题化解成一个又一个小问题,然后逐一突破,最终在不知不觉中把复杂的问题给解决了。而且还要把解决问题的思路和方法,用计算机可以理解的语言表达出来(编程),不能有丝毫的差错。这种理解问题本质,分解复杂问题,表达解决方案,排查错误代码的能力会让孩子在很多领域收获自信。

  在国际信息学奥林匹克竞赛规则中,有这样的描述:“信息学竞赛属于智力与应用计算机解题能力的比赛(明确了竞赛性质),选手应该具有很强的自学能力和动手能力(明确了能力要求),并学习有关组合数学、图论、基本算法、数据结构、人工智能搜索算法及数学建模等知识,还要学会高级语言和编程技巧(明确了学习和考察的范围)。鼓励创造性,在评分的标准上给予倾斜,创造性强的解题方法可以拿到高分(明确了评价的特殊性)。”

  学习不应该只是忙于知识记忆和重复计算,阅读、逻辑推理和主动思考等能力才是学习的终点。我们应该在解决问题中激活思维,同时发挥人类独有的创造性,让我们的思维插上计算机的翅膀。

  在自然科学中,是大自然给出一个世界,而我们去探索其中的法则。对于计算机来说,却是我们自己来构建法则,创造一个世界。

  ——计算机科学家 艾伦·凯

  编程给孩子全新视角

  学习开车,可以随时享受驾驶的乐趣与便捷,未必要成为一名职业司机;

  学习写作,可以轻松表达自己的思想与情绪,未必要成为一名小说家;

  学习数学,可以认知自然世界运转的规律,未必要成为一名数学家;

  学习音乐,可以提高自己的气质与品位,未必要成为一名音乐家;

  ……

  同理,学习编程不一定非要做程序员,他们在编程学习里得到的快乐、优势和自信,“化复杂为简单”的做事哲学,分析、解决问题的能力会让他们受益终身。编程使你拥有全新的视角、深入思考的习惯和效率优化的思维,这都将成为你重要的软实力。

  在未来社会,如果你不会编程,你可能连个靠谱的想法都提不出来。就好比没有见过汽车的人,只会想着让别人为他造一辆更快的马车。

  只有在理解了某个事物的原理之后,这个事物的概念才能在你的脑中清晰起来,才能真正融入你的认知结构中。有了清晰的概念,你才能对其进行思考,判断它能够用来做什么,不能做什么。如果概念不清晰,你甚至都无法讲清楚自己的需求,更谈不上与别人进行沟通和合作了。

  计算机科学吸引人之处在于,它需要分析能力、解决问题的能力和创造力,这些既是基本能力要求也是职业要求,除此之外,没有任何一门知识能把这些结合起来。无论是理解复杂系统,如经济运行,还是帮助你逐步解决一个个问题,想要掌握这些能力,编程是最佳的训练方式,它不仅能帮助孩子解决问题,也能告诉你如何更好地表达自己。当你学会编程,你会开始思考世界上的一切过程。

  ——麻省理工学院教授 米切尔·雷斯尼克

  编程给孩子无限机会

  编程对于孩子日后的升学、就业又有什么帮助呢?

  1、国内升学:参加信息学竞赛的选手,从初三起,每年有三次获得名牌大学的保送,或自主招生降分录取签约机会,是其他学科竞赛的2倍以上。

  2、国外留学:有学术含量的信息学竞赛获奖证书和科技创新作品更能大大提升国外名校录取率。

  3、职业发展:国内外优秀编程人才短缺,硅谷以及国内各大企业正全面抢夺信息学竞赛人才。

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