Shimon Schocken: Det selvlærte datamaskinkurset

Shimon Schocken og Noam Nisan utviklet en læreplan for elevene sine til å bygge en datamaskin, del for del. Da de la ut kurset online - ga vekk verktøyet, simulatorene, brikkespesifikasjonene og andre byggeblokker - var de overraskede over at tusener hoppet på muligheten til å lære, til å arbeide på egen hånd i tillegg til å organisere sine egne timer i det første Massive Åpne Online Kurset (MOOCs). En dytt til å glemme karakterer og klikke inn egenverdien i å lære.

Så, dette er min bestefar,

Salman Schocken,

som ble født inn i en fattig og uskolert familie

med seks barnemunner å mate,

og da han var 14 år, ble han tvunget til å

slutte på skolen for å hjelpe til å skaffe mat på bordet.

Han dro aldri tilbake til skolen.

I stedet kom han til å bygge et glitrende rike

av varemagasiner.

Salman var den fullendte perfeksjonist,

og hver og en av butikkene hans var en juvel

av Bauhaus arkitektur.

Han var også en talentfull selvlært,

og som alt annet, gjorde han det med storslagen stil.

Han omringet seg med et følge

av unge, ukjente vitenskapsmenn som Martin Buber

og Shai Agnon og Franz Kafka,

og han betalte hver en av dem en månedslønn

så de kunne skrive i fred.

Og likevel, sent på 30-tallet, så Salman hva som kom.

Han flyktet fra Tyskland sammen med familien sin

og lot alt annet bli igjen.

Varehusene hans ble konfiskerte,

han brukte resten av livet sitt i en ustoppelig forfølgelse

av kunst og kultur.

Denne mannen, som droppet ut av skolen,

døde i en alder av 82,

en formidabel intellektuel, medstifter og første konsernsjef

ved det Hebraiske universitetet i Jerusalem,

og grunnlegger av Schocken Books,

et anerkjent forlag som senere ble kjøpt

av Random House.

Slik er styrken ved å lære på egen hånd.

Og dette er mine foreldre.

De fikk heller ikke nyte privilegiet ved videre skolegang.

De var for opptatte med å bygge en familie og en nasjon.

Og likevel, som Salman, var de livslange,

utholdende selvlærte, og hjemmet vårt var fylt

med tusener av bøker, plater og kunstverk.

Jeg husker svært livaktig faren min fortelle meg

at da alle i nabolaget fikk TV,

da skulle vi kjøpe en vanlig F.M. radio. (Latter)

Og dette er meg,

jeg holdt på å si jeg holdt min første kuleramme,

men det var faktisk noe min far regnet som

en god erstatning for en iPad. (Latter)

Så en ting jeg tok hjemmefra er oppfatningen

om at lærere ikke nødvendigvis trenger å undervise.

I stedet kan de tilby et miljø og ressurser

som lokker ut din egen naturlige evne til å lære på egen hånd.

Selvstudium, selvutforskning, selvstyrking:

disse er nøklene til en flott utdanning.

So jeg ønsker å dele med deg en historie om et selvstuderende,

selvstyrkende datavitenskapskurs

som jeg lagde, sammen med min briljante kollega Noam Nisan.

Som du kan se fra bildene, hadde både Noam og jeg

en tidlig fascinasjon med grunnprinsipper,

og gjennom årene, mens vår kunnskap om

vitenskap og teknologi ble mer avanserte,

har denne tidlige fascinasjonen ved det grunnleggende

bare blitt forsterket.

Så det er ikke overraskende at, for rundt tolv år siden, da

Noam og jeg allerede var professorer i datavitenskap,

var vi like frustrerte over det samme fenomenet.

Mens datamaskiner ble økende mer komplekse,

greide snart ikke elevene våre å se skogen for alle trærne,

og virkelig, det er umulig å knytte bånd med

sjelen til maskina hvis du samhandler

med en svart boks PC eller en Mac som er dekket

av tallrike lag med lukket, proprietær programvare.

Så Noam og jeg hadde denne innsikten at hvis vi ville ha elevene våre

til å forstå hvordan datamaskiner fungerer,

og forstå det helt inn i ryggmargen,

var kanskje den beste måten å gjøre det på

å ha dem til å bygge en fullstendig, fungerende,

nyttig datamaskin til generell bruk, maskinvare og programvare,

fra bunnen av, fra grunnleggende prinsipper.

Nå, vi var nødt å begynne et sted, så Noam og jeg

valgte å basere katedralen vår, så og si,

på den enklest mulige byggesteinen,

som er noe som kalles NAND.

Den er ikke noe mer enn en triviell logisk port

med fire input-output tilstander.

Så nå starter vi denne reisen ved å fortelle elevene våre

at Gud ga oss NAND - (Latter) -

og fortalte oss hvordan en bygger en datamaskin, og da vi spurte hvordan,

sa Gud, "Ett steg om gangen."

Og så, ved å følge dette rådet, starter vi

med denne ringe, beskjedne NAND-porten,

og vi følger elevene våre gjennom en omstendelig rekke

prosjekter der de gradvis bygger et brikkesett,

en maskinvare-plattform, en assembler, en virtuell maskin,

et enkelt operativsystem og en kompilator

til et enkelt, Java-lignende språk vi kaller "JACK."

Elevene feirer slutten på denne kraftprestasjonen

med å bruke JACK til å skrive alle mulige typer kule spill

som Pong, Snake og Tetris.

Du kan jo forestille deg den voldsomme gleden ved å spille

et Tetris-spill som du selv skrev i JACK

for så å kompilere det til maskinkode i en kompilator

som du også skrev, og så se resultatet

kjøre på en maskin som du bygde ut av

intet mer enn noen få tusen NAND-porter.

Det er en enorm personlig triumf å gå

fra grunnleggende prinsipper hele veien til et fantastisk kompleks

og nyttig system.

Noam og jeg jobbet fem år for å tilrettelegge

denne bestigningen, og for å skape verktøyet og infrastrukturen

som gjør elever i stand til å bygge det på ett semester.

Og dette er det flotte teamet som hjalp oss å få det til å skje.

Trikset var å dekomponere datamaskinens oppbygning

til tallrike enkeltstående moduler,

hver i stand til å bli enkeltvis spesifisert,

bygd og enhetstestet separert fra resten av prosjektet.

Og fra dag én, bestemte Noam og jeg oss for å legge

alle disse byggesteinene fritt tilgjengelig i åpen kildekode

på nettet.

Så brikke-spesifikasjoner, APIer, prosjektbeskrivelser,

programvare-verktøy, maskinvare-simulatorer, prosessor-emulatorer,

stabler med hundrevis av lysbilder, forelesninger --

vi la alt ut på nettet

og inviterte verden til å komme og

ta hva de enn ville ha,

og gjøre hva de enn ville gjøre med det.

Og så skjedde noe fascinerende.

Verden kom.

Og på kort tid bygde tusenvis av mennesker

maskinen vår.

Og NAND2Tetris ble en av våre første

massive, åpne, online-kurs,

selv om vi for sju år siden ikke hadde noen anelse om at det

vi gjorde blir kalt MOOCs.

Vi bare observerte hvordan selv-organiserte kurs

liksom spontant dannet seg

ut av materialet vårt.

For eksempel, Pramode C.E.,

en ingeniør fra Kerala, India,

har organisert grupper av selvlærte

som bygger datamaskinen vår med hans veiledning.

Og Parag Shah, en annen ingeniør, fra Mumbai,

har delt opp prosjektene våre i mindre,

mer overkommelige deler som han nå serverer

i sitt banebrytende gjør-det-selv datavitenskaps-program.

Menneskene som er tiltrukket av disse kursene

har typisk en hacker-mentalitet.

De vil finne ut hvordan ting fungerer,

og de vil gjøre det i grupper,

som denne hacker-klubben i Washington, D.C.,

som bruker våre materialer til å tilby lokale kurs.

Og siden disse materialene er vidt tilgjengelige

og open-source, kan ulike mennesker ta dem

i veldig forskjellige og uforutsigbare retninger.

For eksempel, Yu Fangim, fra Guangzhou,

har brukt FPGA-teknologi

til å bygge datamaskinen vår og vise andre hvordan de gjør det samme

ved hjelp av videoklipp, og Ben Craddock utviklet

et veldig fint dataspill som utfolder seg

inne i prosessor-arkitekturen vår, som er en ganske kompleks

3D-labyrint som Ben utviklet

ved hjelp av simulatormotoren til Minecraft i 3D.

Minecraft-miljøet gikk bananas over dette prosjektet,

og Ben ble øyeblikkelig en media-kjendis.

Og sannelig, for endel mennesker,

har å ta denne NAND2Tetris pilegrimsreisen, så og si,

vært en livsforandrende erfaring.

For eksempel, ta Dan Rounds, som har en musikk-

og matematikkgrad fra East Lansing, Michigan.

For et par uker siden, postet Dan en vinnende post

på nettsiden vår, og jeg har lyst å lese den til dere.

Så dette er hva Dan sa.

"Jeg gjorde kurset fordi å forstå datamaskiner

er viktig for meg, akkurat som leseferdighet og tallforståelse,

og jeg kom meg gjennom. Jeg har aldri jobbet hardere med noe,

aldri blitt utfordret i så stor grad.

Men gitt det jeg nå føler meg i stand til å gjøre,

ville jeg helt klart ha gjort det igjen.

For alle som vurderer NAND2Tetris,

det er en tøff reise, men du vil bli dypt forandret."

Så Dan representerer de mange selvlærte

som tar dette kurset på nettet, etter eget grep,

på eget initiativ, og det er ganske utrolig fordi

disse menneskene kunne ikke brydd seg mindre om

karakterer.

De gjør det ut av kun én motivasjon.

De har en enorm lidenskap for å lære.

Og med det i minne,

ønsker jeg å si et par ord om tradisjonell karaktersetting.

Jeg blir kvalm av det.

Vi er besatte av karakterer

fordi vi er besatte med data,

og likevel tar karaktersetting vekk all moroa ved å feile,

og en stor del av utdanning

handler om å feile.

Mot, ifølge Churchill,

er evnen til å gå fra et nederlag til et annet

uten å miste entusiasmen. (Latter)

Og [Joyce] sa at feiltagelser

er portalene til oppdagelser.

Og likevel tolererer vi ikke feiltagelser,

og vi tilber karakterer.

Så vi henter inn dine B+ og A-

og samler dem til et tall som 3.4,

som blir stemplet i pannen din

og summerer opp hvem du er.

Vel, etter min mening gikk vi for langt med dette tullet,

og gradering ble nedgradering.

Så med dette vil jeg si et par ord om oppgradering,

og dele med dere et innblikk i mitt gjeldende prosjekt,

som er annerledes fra det forrige,

men deler akkurat de samme karakteristikkene

til selvlæring, praktisk læring,

selvutforskelse og fellesskapsbygging,

og dette prosjektet tar for seg K-12 matematikk-utdanning,

som starter med matematikk på et tidlig nivå,

og vi gjør det på tablets fordi vi tror at

matematikk, som alt annet, bør læres interaktivt.

Så her er hva vi gjør. Vi utviklet

tallrike mobile applikasjoner, og hadde hver og en av dem forklare

et bestemt matematisk konsept.

Så for eksempel, la oss ta areal.

Når du jobber med et konsept som areal --

vel, vi tilbyr også et sett med verktøy som ungen

blir invitert til å eksperimentere med for å lære.

Så hvis areal er det som interesserer oss, er noe

som er naturlig å gjøre, å flislegge området

av denne bestemte formen og ganske enkelt telle

hvor mange fliser som må til for å dekke det helt.

Og denne lille øvelsen her gir deg først

god innsikt til å forestille deg området.

Så går vi videre, hva med området til denne figuren?

Hmm, hvis du prøver å flislegge det, fungerer det ikke så bra, eller hva?

Så i stedet kan du eksperimentere

med disse ulike verktøyene gjennom en prosess

av veiledet prøving og feiling,

og på et punkt vil du finne ut at en ting

du kan gjøre, blant mange mulige forvandlinger,

er denne. Du kan kutte figuren,

du kan omordne delene, du kan lime dem

og deretter begynne og flise som vi gjorde tidligere.

(Applaus)

Nå, denne omformingen

forandret ikke arealet på den opprinnelige figuren,

så en seksåring som leker med denne

har akkurat oppdaget en smart algoritme

for å beregne området til hvilket som helst parallellogram.

Vi bytter ikke ut lærerne, forresten.

Vi mener at lærere skal bli styrket, ikke utbyttet.

VI går videre, hva med arealet av en trekant?

Så etter litt veiledet prøving og feiling,

vil ungen oppdage, med eller uten hjelp,

at han eller hun kan kopiere den opprinnelige figuren

og deretter ta resultatet, innarbeide det,

lime det til originalen og så fortsette med det vi gjorde før:

klippe, omordne, lime inn - ops - lime inn,

og flislegge.

Nå, denne forvandlingen har doblet arealet

til den opprinnelige figuren, og dermed har vi akkurat lært

at arealet av en trekant er det samme som arealet av dette rektangelet

delt på to.

Men vi oppdaget det ved selvutforskning.

Så, i tillegg til å lære nyttig geometri,

har ungen vært utsatt for noen ganske avanserte

vitenskapsstrategier, som reduksjon,

som er kunsten å

forvandle et komplekst problem til et enkelt et,

eller generalisering, som ligger ved hjertet

av hvilket som helst vitenskapelig felt,

eller det faktum at noen egenskaper er upåvirkede

under noen forvandlinger.

Og alt dette er noe et veldig ungt barn

kan plukke opp ved hjelp av slike applikasjoner.

Så for tiden, gjør vi følgende:

Først og fremst deler vi opp læreplanen i K-12 matematikk

til en rekke slike applikasjoner.

Og fordi vi ikke kan gjøre det selv,

har vi utviklet et fancy forfatterverktøy

som enhver forfatter, forelder eller hvem som helst

med en interesse for matematikkutdanning

kan bruke for å utvikle lignende applikasjoner

på tablets uten å programmere.

Og endelig, vi setter sammen et fleksibelt økosystem

som vil matche mennesker med ulike måter å lære på

med ulike applikasjoner i tråd med deres egen læremåte under utvikling.

Drivkraften bak dette prosjektet

er min kollega Shmulik London,

og, du ser, akkurat som

Salman gjorde for rundt 90 år siden,

er trikset å omringe deg med briljante mennesker,

for når alt kommer til alt,

handler det kun om mennesker.

Og for et par år siden, mens jeg spaserte i Tel Aviv,

så jeg denne graffitien på veggen,

og jeg fant den så fengslende

at nå forkynner jeg den til mine elever,

og jeg ønsker å prøve å forkynne den til deg.

Nå, jeg vet ikke hvor mange mennesker her som er kjent

med begrepet "mensch."

Det betyr å være menneske

og gjøre det rette.

Og med dette, hva denne graffitien sier er,

"High-tech schmigh-tech.

Det viktigste er å være et mensch."

Takk. (Applaus)

(Applaus)