Der selbstorganisierte Computerkurs

Shimon Schocken und Noam Nisan entwickelten einen Lehrplan, durch den ihre Studenten einen Computer bauen konnten, Stück für Stück. Als sie den Kurs im Internet einstellten -- und damit Tools, Simulatoren, Chip-Spezifikationen und andere Bausteine frei zur Verfügung stellten, waren sie erstaunt, dass tausende von Menschen die Gelegenheit zum Lernen ergriffen und entweder alleine arbeiteten oder im ersten Massive Open Online Course (MOOCs) eigene Kurse organisierten. Ein Aufruf, die Noten zu vergessen und sich Zugang zur Selbstmotivation des Lernens zu verschaffen.

Das hier ist mein Großvater,

Salman Schocken,

der in eine arme, ungebildete
Familie geboren wurde,

in der sechs Kinder
versorgt werden mussten.

Als er 14 Jahre alt war,
musste er die Schule abbrechen,

um die Familie mit zu versorgen.

Er kehrte nie an eine Schule zurück.

Stattdessen baute er ein glänzendes

Kaufhausimperium auf.

Salman war ein vollkommener Perfektionist,

und jedes seiner Kaufhäuser war ein Juwel

der Bauhaus-Architektur.

Er war auch der ultimative Autodidakt

und wie alles andere
tat er das in großem Stil.

Er umgab sich mit einem Gefolge

von jungen, unbekannten Gelehrten
wie Martin Buber,

Shai Agnon und Franz Kafka,

und bezahlte jedem von ihnen
ein monatliches Gehalt,

damit sie in Ruhe schreiben konnten.

Doch in den späten Dreißigerjahren
ahnte er, was geschehen würde.

Er floh zusammen mit seiner Familie
aus Deutschland

und ließ alles zurück.

Da seine Kaufhäuser
beschlagnahmt wurden,

beschäftigte er sich
sein restliches Leben

mit Kunst und Kultur.

Dieser Schulabbrecher

starb im Alter von 82,

ein überragender Intellektueller,
Mitbegründer und erster Generaldirektor

der Hebräischen Universität Jerusalem,

und Gründer von Schocken Books,

einem angesehenen Verlag, der später

von Random House erworben wurde.

Das ist die Macht des Selbststudiums.

Das sind meine Eltern.

Sie haben auch keine
Hochschulausbildung genossen.

Sie waren zu beschäftigt damit,
eine Familie und ein Land aufzubauen.

Genau wie Salman
waren sie ihr ganzes Leben

beharrliche Autodidakten,
und unser Zuhause war von oben bis unten

mit tausenden Büchern,
Schallplatten und Kunstwerken gefüllt.

Ich erinnere mich recht lebhaft daran,
wie mein Vater sagte,

dass wir uns erst, wenn
jeder in der Nachbarschaft

einen Fernseher hat,
ein Radio anschaffen. (Gelächter)

Und das bin ich,

ich wollte zuerst sagen,
hier halte ich mein erstes Rechenbrett,

aber eigentlich halte ich etwas,
das für meinen Vater

ein Ersatz für ein iPad war. (Gelächter)

Etwas, das ich von Zuhause mitbekam,

war die Idee, dass Lehrer nicht
unbedingt unterrichten müssen.

Stattdessen können sie die Umgebung
und die Mittel bereitstellen,

die zum Lernen motivieren.

Selbstunterricht, Selbstentdecken
und Selbstbehauptung;

sind die Vorzüge einer tollen Ausbildung.

Ich möchte Ihnen jetzt eine Geschichte
über einen Informatikkurs

im Selbststudium erzählen,

den ich mit meinem ausgezeichneten Kollegen
Noam Nisan entwickelt habe.

Wie Sie auf den Bildern sehen können,
waren Noam und ich

schon sehr früh
für Grundprinzipien zu begeistern.

und im Lauf der Jahre,
während wir immer mehr

über Wissenschaft und
die Technologie lernten,

hat sich diese frühe Ehrfurcht
vor den Grundlagen

nur verstärkt.

Also ist es nicht überraschend,
dass wir uns vor ungefähr 12 Jahren,

Noam und ich waren bereits
Informatikprofessoren,

beide über das gleiche Phänomen ärgerten.

Während die Computer
immer komplexer wurden,

fingen unsere Studenten an, den Wald
vor lauter Bäumen nicht mehr zu sehen.

Es ist fast unmöglich, sich mit der Seele

des Computers zu verbinden,
wenn man

mit einem Black-Box-PC oder Mac
kommuniziert, welcher in

mehrere Schichten geschlossene,
firmeneigene Software verwendet.

Wir erkannten: Wenn wir wollen,
dass unsere Studenten

die Funktionsweise
von Computern verstehen

und sie sie bis ins Innerste
verstehen sollen,

dann ist es vielleicht am besten,

sie einen kompletten, funktionierenden,

nutzbaren Computer bauen zu lassen,
Hard- und Software,

von Grund auf, von Anfang an.

Wir mussten irgendwo anfangen,

also entschieden wir uns,
sozusagen unsere Kathedrale

aus den kleinsten Bausteinen zu bauen;

diese nennt man NAND-Glieder.

Das sind nichts weiter
als gewöhnliche Logik-Gatter

mit vier Ein- und Ausgangszuständen.

Also starteten wir unsere Reise,
indem wir unseren Studenten sagten

dass Gott uns NAND gegeben hat --
(Gelächter)

und uns sagte, wir sollen einen Computer bauen.
Als wir ihn fragten wie,

sagte Gott: "Schritt für Schritt".

Diesem Rat folgend, starteten wir

mit diesem einfachen NAND-Gatter,

und zeigten unseren Studenten
eine ausführliche Reihenfolge

von Projekten, durch die sie schrittweise
einen Chipsatz bauen konnten,

eine Hardwareplattform, einen Assembler,
eine virtuelle Maschine,

ein einfaches Betriebssystem
und einen Compiler

für eine schlichte, Java-artige Sprache,
die wir "JACK" nennen.

Die Studenten feierten
am Ende ihre Meisterleistung,

indem sie JACK nutzten,
um coole Spiele zu programmieren,

z. B. Pong, Snake und Tetris.

Können Sie sich
das Vergnügen vorstellen,

ein Tetris zu spielen,
das Sie in JACK geschrieben haben

und dann mit einem Compiler
in Maschinensprache übersetzt haben,

die Sie auch selber geschrieben haben,
und dann das Resultat zu sehen

auf einer Maschine,
die Sie selbst gebaut haben

aus nichts als ein
paar Tausend NAND-Gattern?

Es ist ein unglaublicher
persönlicher Erfolg,

vom Grundbaustein
zu einem fantastisch komplexen

und nutzbaren System zu gelangen.

Noam und ich arbeiteten fünf Jahre daran

und wir entwickelten die Werkzeuge
und die Infrastruktur,

um den Studenten die Möglichkeit zu geben,
dies in nur einem Semester zu bauen.

Und dies ist das wunderbare Team,
das uns dabei geholfen hat.

Der Trick dabei war,
den Aufbau des Computers

in mehrere Einzelschritte zu gliedern.

Jeder konnte einzeln beschrieben,

gebaut und getestet werden,
unabhängig vom restlichen Projekt.

Noam und ich entschieden uns
von Anfang an,

alle Bausteine im Internet

frei zur Verfügung zu stellen.

Chipspezifikationen, APIs,
Entwurfbeschreibungen,

Software, Hardwaresimulatoren,
CPU-Emulatoren

ein Haufen von hunderten Folien,
Vorlesungen --

wir stellten alles ins Web,

und luden die ganze Welt ein,

das zu nehmen, was sie brauchten,

und damit zu tun, was sie wollten.

Und dann passierte etwas Faszinierendes.

Die Welt kam.

Und in kurzer Zeit waren
tausende von Menschen dabei,

unsere Maschine zu bauen.

NAND2Tetris wurde
einer der ersten MOOCs,

"immenser, offener Online-Kurs"

obwohl wir es vor 7 Jahren
noch nicht so nannten:

"massive open online course".

Wir sahen zu,
wie selbstorganisierte Kurse

aus dem Boden schossen,

unterstützt durch unsere Materialien.

Pramode C.E. beispielsweise,

ein Ingenieur aus Kerala in Indien,

organisierte Selbstlerngruppen,

die unseren Computer
unter seiner Anleitung bauten.

Und Parag Shah,
ein anderer Ingenieur aus Mumbai,

hat unser Projekt in kleinere,

besser überschaubare Teile gegliedert
und bietet diese

in seinem Do-It-Yourself-
Informatikunterricht an.

Die Leute, die an diesem Kurs
Interesse zeigen,

haben normalerweise
eine Hacker-Mentalität.

Sie wollen herausfinden,
wie Dinge funktionieren

und sie wollen es gemeinsam tun,

wie dieser Hackerverein
in Washington, D.C.,

der unser Material benutzt,
um öffentliche Kurse anzubieten.

Und weil dieses Material leicht verfügbar

und open-source ist,
können verschiedene Leute

es in viele verschiedene und
überraschende Richtungen führen.

Zum Beispiel hat
Yu Fangmin aus Guangzhou

die FPGA-Technologie benutzt,

um unseren Computer nachzubauen
und in einem Videoclip zu zeigen,

wie das geht,
während Ben Craddock ein sehr nettes

Computerspiel entwickelt hat,
das sich in unserer

CPU-Architektur entfaltet.
Es ist ein ziemlich komplexes

3D-Labyrinth, das Ben

mit einer 3D-Simulator-Engine
für Minecraft entwickelt hat.

Die Minecraft-Community
flippte total aus darüber,

und Ben wurde
zu einer Medienberühmtheit.

Und tatsächlich ist das,

was man eine NAND2Tetris-Wallfahrt
nennen könnte,

für einige Leute zu einer
lebensverändernden Erfahrung geworden.

Nehmen wir beispielsweise Dan Rounds,

der in Michigan Musik und Mathe
im Hauptfach studiert.

Vor einigen Wochen hinterließ Dan
eine Siegesnachricht

auf unserer Webseite
und ich möchte sie gern vorlesen.

Dies hat Dan gesagt:

"Ich habe den Kurs gemacht,
weil es für mich wichtig ist,

einen Computer zu verstehen,
genau wie Schreiben und Rechnen.

Und ich habe es geschafft. Ich habe
noch nie so hart an etwas gearbeitet,

hatte noch nie eine
so große Herausforderung.

Doch es hat mir gezeigt,
wozu ich eigentlich fähig bin,

und ich würde es ganz bestimmt
noch einmal tun.

Für alle, die NAND2Tetris
in Betracht ziehen,

es ist ein harter Weg,
doch er wird dich zutiefst verändern."

Dan verkörpert also die vielen Autodidakten,

die diesen Kurs im Internet
auf eigene Faust gemacht haben,

aus eigener Initiative,
und es ist einfach erstaunlich,

denn diesen Leuten sind Noten ganz und gar

egal.

Sie tun es aus einem einzigen Grund:

Sie haben die Leidenschaft zu lernen.

Und angesichts dessen

würde ich gerne einige Worte über das übliche
Bewertungssystem am College sagen:

Ich habe es satt.

Wir sind besessen von Bewertungen,

weil wir besessen von Daten sind,

und doch nimmt die Notenvergabe
den ganzen Spaß am Scheitern weg,

und ein riesiger Teil von Bildung

ist das Scheitern.

Mut ist laut Churchill

die Fähigkeit, von einer Niederlage
zu einer anderen zu gelangen

ohne die Begeisterung zu verlieren.
(Gelächter)

Und [Joyce] sagte, dass Fehler

die Tore zur Entdeckung sind.

Dennoch dulden wir keine Fehler

und verehren Noten.

Also sammeln wir
eine "2+" und eine "1-"

und verwandeln sie
in einen Durchschnittswert,

der einem auf die Stirn gestempelt wird,

und zusammenfasst, wer man ist.

Meiner Meinung nach haben wir es
mit diesem Unsinn zu weit getrieben,

und die Bewertung mit Noten wurde
zu einer Abwertung unserer selbst.

Angesichts dessen würde ich gerne
einige Worte über Aufwertung sagen,

und ein wenig über
mein neues Projekt erzählen.

Dieses Projekt ist anders als das vorherige,

aber beide fördern genau
die gleichen Eigenschaften

des Selbstlernen, des Lernen durch Erfahren,

der Selbsterforschung und
den Aufbau von Gemeinschaften.

Dieses Projekt beschäftigt sich
mit Mathematik für alle Schulstufen,

angefangen bei der Vorschule.

Wir tun dies auf Tablet-PCs,
weil wir glauben,

dass Mathe, so wie alles andere,
praxisbezogen unterrichtet werden sollte.

Wir haben also im Wesentlichen

mehrere Mobile-Apps entwickelt, jede erklärt

ein bestimmtes mathematisches Konzept.

Nehmen wir beispielsweise
den Flächeninhalt.

Wenn Sie mit einem Konzept
wie Flächeninhalt zu tun haben --

wir stellen auch einige Werkzeuge
zur Verfügung,

mit denen wir das Kind einladen
zu experimentieren und so zu lernen.

Wenn uns also nun der Flächeninhalt interessiert,
dann ist eine Möglichkeit,

die Fläche in gleichförmige Kästchen
aufzuteilen

und dann zählt man einfach,

wie viele Kästchen man braucht,
um die Fläche komplett auszufüllen.

Und mit dieser kleinen Aufgabe bekommt man

einen guten ersten Eindruck
von der Idee der Flächen.

Weiter geht's, was ist
der Flächeninhalt dieser Figur?

Wenn man jetzt versucht, sie in Kästchen
aufzuteilen, funktioniert das nicht so einfach.

Stattdessen kann man mit diesen

verschiedenen Werkzeugen experimentieren

und es durch Versuch und Irrtum herausfinden.

Irgendwann erkennt man,

dass eine der vielen erlaubten
möglichen Veränderungen

die folgende ist.
Man kann die Figur zerschneiden,

man kann Teile verschieben,
man kann sie zusammenkleben

und dann mit dem Aufteilen
in Kästchen fortfahren wie vorher.

(Applaus)

Diese bestimme Veränderung

hat den Flächeninhalt
der ursprünglichen Figur nicht geändert,

also hat ein Sechsjähriger, der damit spielt,

einen cleveren Algorithmus entdeckt,

um die Fläche von irgendeinem
Parallelogramm zu berechnen.

Wir wollen die Lehrer übrigens nicht ersetzen.

Wir glauben, dass man die Lehrer ermutigen
und nicht ersetzen sollte.

Was ist nun mit der Fläche eines Dreiecks?

Also, nach etwas unterstütztem
Versuch und Irrtum

wird das Kind
mit oder ohne Hilfe entdecken,

dass es die ursprüngliche Figur
duplizieren kann,

diese Figur bewegen

und an das Original kleben und
dann fortfahren wie bisher:

schneiden, verschieben, anfügen --
uups -- anfügen und kleben

und in Kästchen aufteilen.

Diese Veränderung hat nun
den doppelten Flächeninhalt

der Original-Figur und so
haben wir gerade gelernt,

dass die Fläche des Dreiecks gleich groß ist
wie die Fläche dieses Rechtecks

geteilt durch zwei.

Aber wir haben es
durch Selbsterfahrung entdeckt.

Das Kind hat also nicht nur
ein wenig sinnvolle Geometrie gelernt,

sondern wurde auch mit
einigen ziemlich anspruchsvollen

wissenschaftlichen Strategien konfrontiert,
wie die Reduzierung

also die Kunst,

eine komplizierte Aufgabe
in eine einfachere umzuwandeln,

oder die Generalisierung,
die im Zentrum aller

wissenschaftlichen Lehrfächer steht,

oder die Tatsache,
dass manche Eigenschaften

nach bestimmten Veränderungen
unverändert bleiben.

Und all das kann ein kleines Kind

mit einem solchen Mobile-App
selbständig lernen,

im Moment tun wir also folgendes:

Zunächst teilen wir den Lehrplan

in viele dieser Apps auf.

Und da wir das nicht allein machen können,

haben wir ein schickes
Autorenwerkzeug entwickelt,

das jeder Autor, also auch Eltern
oder eigentlich jeder,

der ein Interesse
an der Mathematikausbildung hat,

nutzen kann, um ähnliche Apps auf Tablet-PCs

zu entwickeln, ohne zu programmieren.

Und schließlich stellen wir
ein sich anpassendes Ökosystem zusammen,

das verschiedenen Lernenden

je nach ihrem sich entwickelnden Lernstil
verschiedene Apps zuordnet.

Die treibende Kraft hinter diesem Projekt

ist mein Kollege Shmulik London,

und, wie Sie sehen, genauso wie

es Salman vor ungefähr 90 Jahren tat,

besteht der Trick darin, sich mit
hervorragenden Menschen zu umgeben,

denn am Ende

geht es nur um Menschen.

Vor einigen Jahren,
als ich eine Rede in Tel Aviv hielt,

sah ich dieses Graffiti auf einer Wand,

und ich fand es so bedeutend,

dass ich es jetzt meinen Studenten zeige,

und jetzt will ich es auch Ihnen zeigen.

Ich weiß nicht,
wie viele von Ihnen mit

dem jiddischen Ausdruck "mensch" vertraut sind.

Er bedeutet im Grunde menschlich zu sein,

und das Richtige zu tun.

Und so sagt dieses Graffiti:

"High-tech schmigh-tech.

Das Wichtigste ist,
Mensch zu sein." (Gelächter)

Vielen Dank. (Applaus)

(Applaus)