創客時代的計算思維與科技教育/洪士灝

教育改革跟不上時代

這些年政府不斷推動教改,但人民普遍對於教改的成效不甚滿意。其實,這並非台灣特有的,世界上許多國家在推動教改上也出現類似的現象,而造成這種現象的主要原因之一,就是教育的改革跟不上這個快速變遷的時代。

教改的問題

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我不是幫教育部官員辯解,事實上我經常批判教育政策。我們不要只看國內,要看看國外。在以上這本書中,Ken Robinson說了以下的觀察:

  • 大多數已開發國家的公共教育系統依然和十九世紀中葉時差不多,原本只是為了滿足工業革命後的大量勞工需求,而設計架構則以「大量製造」為基本原則。

  • 後來的標準運動更是以加強這些系統的效率和可靠性為目標。問題是,這些老舊的教育系統早就不適合截然不同的二十一世紀的環境了。

  • 現今,有了現代科技的幫助,加上自身的創意,我們比以前任何時代的人都有機會彌補這個遺憾。現在的我們不但有無數機會去激發年輕人的想像力,甚至還有能力為每個孩子量身打造最適合的教學模式。

資訊科技所帶動的改變

電腦與網路科技的快速進步,造就了目前的資訊的大量流通與精鍊,更創造了許多史無前例的里程碑。

今天的資訊科技,打造出可以取代人工的機器人、回答艱澀問題、打敗圍棋高手的人工智能、帶領人們進入複雜虛擬世界獲得未曾感受的經驗。

但回想30年前的上個世代,電腦才開始進入到個人 的領域;對60年前的那個世代來說,電腦是用來計算火箭航道和設計核子武器的尖端科技。

激烈的資訊科技研發競賽

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上圖是所謂的「摩爾定律」:每18個月,處理器上的電晶體數目變2倍。這是資訊科技快速變遷,運算能力以指數成長的幕後功臣。歷史上有哪個科技是以指數成長的呢?

電腦、儲存、網路的能力都還在快速成長,大數據還會快速變大。我們回頭看十年前的電腦應用,可能會覺得很無聊,如果十年後看今天的大數據應用,可能也會覺得很無趣!

資訊科技早已改變世界

  • 自動化的趨勢改變了工作的形式

  • 自動化生產與機器人取代藍領勞工

  • 自動化分析取代白領階級

  • 網路化的趨勢改變了人際的關係

  • 網路大幅縮短資訊傳播的成本與時間

  • 人與人之間的溝通變得頻繁且多元

  • 全球化的趨勢因為資訊科技而加速

  • 人才與商業行為突破地區與國家的界線

  • 資訊科技成為國家競爭力的重要關鍵

  • 智慧化的趨勢將進一步改變教育與社會!

全球「科技性失業」白領風險高

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工業4.0談的是智慧生產,其中很重要的涵意是以電腦改進製造的過程,比之於3.0的自動化那樣仍然需要白領階級的人來設定或操作機器、規劃生產和銷售流程,智慧生產將進一步取代白領階級的的工作,因此:

  • 規律性的工作,被電腦和機器人取代的可能性高。

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  • 財富集中的問題早已嚴重化,不及時解決的話,將來問題會更大。

Watson可能比你會念書

IBM運用大數據技術開發出能背很多書,能聽、看、說,也能分析的Watson電腦:

  • 2011年打敗「Jeopardy!」益智節目的對手

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  • 還有在醫療、商業、工業上的應用

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科技對人類真的好嗎?

水可載舟,亦可覆舟。關鍵在於如何用它,以及誰掌握它,因此要注重以下兩件事:

  • 計算思維:各行各業的人都需要其無可被電腦取代的專業,同時具備與電腦合作的計算思維。

  • 資訊科技的民主化:避免資訊科技被掌握於少數人手中,要被免被用於壓迫人。

創客時代的興起

  • Maker是一種科技文化

  • 「做中學」的教育文化

  • 發明或改進現有科技

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  • 展現與分享的社群文化

  • Maker Faire

  • Maker Space

  • Open Source

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By Bill Ward from El Cerrito, CA, USA (Maker Faire Hall Uploaded by clusternote), CC BY 2.0
  • 可以從小做到大的活動

  • 進入門檻的降低

  • 結合各種興趣與專業

  • 創業的搖籃(?)

新創不是一蹴可幾的教育文化

看看以下的新聞標題,就知道以好大喜功的方式砸錢推廣新創和創客的果,因為教育文化需要時間來發展,不能揠苗助長。

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這些年的教改,究竟改了甚麼?

我們這個年代的教育內容和形式,跟前兩個世代有什麼重大的差別?坦白說,我個人覺得差別不大,我的小孩在中小學所受的教育,還是那些兩個世代以前的人們認為必須獲得的知識和技能;我在大學的學生,還是以聽講、做作業、考試的形式來獲取學位。

Ken Robinson說:

我們必須做的是找出一條完全不同路。教育系統需要的不是修正微調,而是徹底改變。

將創客文化引介到教育中

  • 從做中學、學創作

  • 不是千篇一律的標準化教育

  • 沒有標準答案,隨時在進步,要想辦法跟上

  • 今年的創意作品,明年就落伍

  • 打破陳腐的傳統教育

  • 不能只會記憶背誦,要思考和學習如何創新

  • 從老師到總統都要跟上時代

資訊科技教育

  • 十二年國教已有加入資訊課程的規劃

  • 學習coding的概念,不是教文書處理

  • 學習計算思維、邏輯、應用能力

  • 可能會遇到師資、教材、設備的問題

  • 不是為了培養資訊人才,而是為了讓下一代準備好面對未來資訊科技所造成的大衝擊

  • 資訊力將是各行各業重要的競爭力的關鍵

  • 資訊力是重要的國力

  • 不要因噎廢食,但也不要重蹈覆轍,關鍵在務實

計算思維

先進國家不遺餘力推動資訊教育,Google做了130多個教材,每個教材以簡短的教學影片,採用大量的實際世界的範例和日常接觸到的電腦用語,幾乎不用任何術語,讓不懂資訊科技的聽眾理解概念。[footnote]參考網頁[/footnote]

範例:Improving the World’s Videos with Algorithms and the Internet

https://www.youtube.com/embed/lTjjV9xKYhk

這段影片中解釋如何以演算法和網際網路來改進影片的品質,聽眾不需要懂什麼影像演算法,也不需要知道什麼Ethernet或4G網路。看完影片後,聽眾還是不會寫程式,但是應該能夠理解演算法和網路以及資料中心在實際世界中對影片的作用,以及從作用中摸索其意義。

計算思維是跨領域而且超越程式設計

MIT 生物工程學家研發出了一套控制細菌的程式語言

想像一套如電子迴路運作的生物迴路細胞,當它們被注射到人體後,能偵測身體異常並協助修正。

麻省理工學院(MIT)的生物工程家基於電腦晶片常見的程式語言 Verilog,開發出一套新程式語言,就可能完成上述科幻電影般的情節。任何人只要使用這套以文本為基礎的程式語言,就能根據需要,設計出 DNA 編碼的生物迴路,然後再生成 DNA 序列,最後把 DNA 序列注入細胞中,生物迴路就會在細胞中運作,賦予其特定的功能。

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電腦可以做的事情太多了!

電腦的計算能力、擁有的資料還持續在增加中,將會對科技與生活產生更大的影響。

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Source: A conversation with Dr. Hans Meuer and Dr. Horst Gietl. Originally published in HPCwire 未來還有很多新的應用 大家可以看到Gartner每年都會追蹤新科技的發展趨勢,有很多新的東西,也有很多不確定性,高科技的世界充滿了Hype,但即便只有一部分夢想成真,也有很大的影響力。 資訊科技與社會國家 利用資訊的能力,不只是個人、產業、國家的競爭力,也是社會和國安議題。 科技教育 科技的能力越來越強大,要如何善用科技來改善人類的生活品質,避免科技在少數人手上,造成不可收拾的後果? 廣義的科技教育,應該多探討新科技對於社會的影響,包括民生、政治、經濟、教育,釐清科技與人類的相互關係,以及如何在這樣的時代做一個稱職的公民。 面對多變的未來 面對資訊科技將帶來的衝擊,我們不能迴避,然而其中充滿了未知數,對於習於遵循規則、喜歡穩定的人們,要如何適應? 以創客精神面對多變的未來 但是對於創客而言,這些未知數代表學習和創新的機會,他們在新時代將如魚得水,正如同這代人擁抱網路社群、媒體和經濟。 作為長輩和教育工作者,最好是重新檢視自身的框架,學習創客精神,終身學習、樂於創新、教學相長;同時鼓勵年輕人勤於思考和自學,不要再把各種自以為是的包袱強加在年輕人的教育上。 計算思維和科技教育只是創客文化的一部分,有了基本的能力,我們可以去關心更多重要的事情。