Комп'ютерний курс для самонавчання

Шимон Шокен і Ном Нісан розробили курс для своїх студентів: «Як побудувати комп'ютер крок за кроком». Опублікувавши його в Інтернеті і надавши всі інструменти, емулятори, специфікації чіпів і складових частин, вони здивувалися, що тисячі людей скористалися можливістю навчитися. Працюючи незалежно, ці альтруїсти створили перші «масові відкриті онлайн-курси» (MВOК). Це заклик забути про оцінки і використовувати для навчання самомотивацію.

Це мій дідусь,

Салман Шокен,

який народився в бідній
і неосвіченій сім'ї

що мала годувати шістьох дітей,

і коли йому було 14 років,

він мусив кинути школу,
щоб заробляти на хліб для сім'ї.

До школи він ніколи не повернувся.

Проте, він побудував процвітаючу імперію

торгових центрів.

Салман був неперевершеним перфекціоністом,

і кожен з його магазинів був перлиною

в стилі архітектурної школи Баугауз.

Він також був неперевершеним
самоосвітянином,

і, як і усе інше, робив це блискуче.

Він оточив себе молодими
невідомими інтелектуалами,

такими як Мартін Бубер,

Шай Агнон і Франц Кафка,

і він платив кожному з них
щомісячну зарплату,

щоб вони могли спокійно працювати.

Проте, в кінці 30-х Салман побачив,
до чого йде.

Він утік з Німеччини разом з родиною,

залишивши все інше.

Його торгові центри були конфісковані,

і він провів решту свого життя
в невпинному прагненні

до мистецтва і культури.

Цей діяч, що не закінчив середню школу,

помер у 82 роки, будучи

визначним інтелектуалом, співзасновником
і першим виконавчим директором

Єрусалимського єврейського університету,

засновником Schocken Books.

Це популярне видавництво згодом увійшло

у видавництво Random House.

Ось яка сила самоосвіти.

А це мої батьки.

Вони також не мали
привілею здобути вищу освіту.

Вони були дуже зайняті
будівництвом сім'ї і країни.

І як Салман, вони все своє довге життя
вчилися самотужки,

і наш дім був заповнений

тисячами книжок, записів
і художніх творів.

Досі пам'ятаю, як батько мені казав

що коли в усіх сусідів буде телевізор,

ми купимо нормальний радіоприймач.

(Сміх)

А це я,

тримаю, можна сказати,
мою першу рахівницю,

яка, на думку мого батька,

цілком здатна замінити iPad.

(Сміх)

Тож я виніс із дому розуміння того,

що педагоги не обов'язково
повинні навчати.

Проте вони можуть створити атмосферу
і надати ресурси,

які пробудять нашу вроджену
здатність самостійно вчитися.

Самоосвіта, самостійне дослідження,
саморозвиток –

все це запорука чудової освіти.

Отже, я хочу розповісти вам
про самоосвіту,

курс комп'ютерних наук
для саморозвитку,

який ми створили разом
із моїм чудовим колегою Номом Нісаном.

Як ви бачите на цих фото,

ми обидва рано захопилися
базовими принципами,

і з плином років,

разом з тим, як наші знання
про науку і техніку поповнювалися,

рання пристрасть до базових принципів

тільки посилювалася.

І було не дивно, що 12 років тому

ми з Номом, вже професори
комп'ютерних наук,

були однаково розчаровані,
спостерігаючи один феномен.

З ускладненням комп'ютерів,

наші студенти не бачили лісу за деревами.

Зрозуміло, що складно
збагнути суть машини,

якщо ти працюєш
з чорним ящиком PC або Mac,

який оповитий численними шарами

закритого власного
програмного забезпечення.

Ном і я зрозуміли, що якщо
ми хочемо, щоб наші студенти

розуміли, як працює комп'ютер,

і розуміли це до мозку кісток,

тоді, можливо, найкращий шлях –

створення придатного для основних задач
корисного комп'ютера, що працює

з відповідним апаратним
і програмним забезпеченням,

комп'ютера, побудованого з нуля,
спираючись на базові принципи.

Нам треба було з чогось почати,

і ми вирішили, що в основу
нашого "собору" ляже

найпростішa основнa частина комп'ютера,

яка називається NAND.

Це просто тривіальний логічний оператор

з чотирма станами входу-виходу.

Ми почали нашу пригоду з того,
що сказали студентам,

що Бог дав нам NAND,

(Сміх)

і наказав побудувати комп'ютер,
а коли ми запитали як,

Бог сказав: "Крок за кроком".

І тоді, дотримуючись цієї поради,

ми почали працювати
з цим скромним NAND-ом,

і ми провели студентів дорогою,

що складалася з численних кроків,
де вони послідовно нарощували

мікросхему, апаратні рішення,
асемблер, віртуальну машину,

базову операційну систему і компілятор

для простої Java-подібної
мови під назвою "JACK".

Студенти святкують закінчення
цієї мандрівки,

використовуючи JACK, щоб
написати всілякі цікаві ігри,

такі як понг, змійка і тетріс.

Ви можете уявити неймовірну
насолоду від гри в тетріс,

яку ви самі написали на JACK

і потім зібрали
e машинний код компілятором?

який так само ви написали,
і бачите результат?

запущений на машині,
яку ви почали будувати,

використовуючи тільки
кілька тисяч NAND операторів.

Це величезний особистий тріумф

переходу від базових принципів
до фантастично складної

і корисної системи.

Ми з Номом працювали п'ять років,
щоб полегшити це сходження,

й створити інструменти та інфраструктуру,

які дозволять студентам це побудувати
протягом одного семестру.

А це чудовa команда,
яка допомогла нам це зробити.

Хитрість полягала в тому,
щоб розкласти конструкцію комп'ютера

на численні автономні модулі,

кожeн з яких можна було
індивідуально визначати,

будувати і перевіряти
окремо від решти проекту.

З першого дня ми з Номом
вирішили викласти

всі ці модулі у вільному доступі
з відкритим кодом

в Інтернеті.

Отже, специфікації чіпів,
інтерфейс прикладного програмування,

описи проектів, програмні засоби,
імітатори апаратних засобів,

емулятори процесорів,
стопки слайдів, лекції –

ми виклали все в Інтернеті,

й запросили світ прийти

і взяти все, що кому потрібно,

і робити з цим що завгодно.

І тоді сталося щось захопливе.

Світ приєднався.

І дуже швидко тисячі людей долучились

до побудови нашої машини.

А NAND2Tetris став одним із перших

масових відкритих онлайн-курсів.

Звичайно, сім років тому ми і не думали,

що це зветься MВOК
[Масовий відкритий онлайн-курс].

Ми просто спостерігали,
як самоорганізовані курси

майже спонтанно виникали

з наших матеріалів.

Наприклад, Прамоде C.E.,

інженер з Керали, Індія,

організував групи самонавчання,

які будують наш комп'ютер
під його дбайливим керівництвом.

А Параг Шах, теж інженер, з Мумбаю,

розбив наші проекти на менші,

зручніші шматки,
які він зараз використовує

у своїй новаторській програмі
самостійного вивчення комп'ютерної науки.

Люди, яких приваблюють ці курси,

зазвичай мають менталітет хакерів.

Вони хочуть зрозуміти, як це працює,

і вони хочуть робити це в групах,

наприклад, як цей клуб
хакерів у Вашингтоні,

який використовує наші матеріали
для проведення курсів для спільноти.

І оскільки ці матеріали
у вільному доступі

з відкритими джерелами,
різні люди використовують їх

для дуже різних
і непередбачуваних завдань.

Наприклад, Ю. Фанґмін, з Гуанчжоу,

використовував технологію ПКВМ (FPGA)

для створення нашого комп'ютера,

і записав відеокліп,
щоб показати іншим, як це робити.

А Бен Креддок розробив дуже приємну
комп'ютерну гру, яка розгортається

в нашій процесорній архітектурі
і являє собою досить складний

3D-лабіринт, який Бен розробив

за допомогою ігрового
симулятора Minecraft 3D.

Спільнота Minecraft
у захваті від цього проекту,

і Бен умить здобув медійну популярність.

І дійсно, для багатьох людей

це, можна сказати,
NAND2Tetris паломництво

перетворилося на досвід,
що змінив їх життя.

Наведу ще один приклад:
Ден Раундз, з Іст Лансінг, штат Мічиган.

В нього музична і математична освіта.

Кілька тижнів тому
Ден опублікував переможний пост

на нашому сайті,
і я хотів би його вам прочитати.

Ось що сказав Ден:

"Я вивчав цей курс, тому що для мене
розуміти комп'ютери

так само важливо, як і бути грамотним
та вміти рахувати.

І я дійшов до кінця. Я ще ніколи
не докладав таких зусиль,

мені ніколи не було настільки тяжко.

Але враховуючи все те,
що я тепер навчився робити,

я б, звичайно, зробив це знову.

Для всіх, хто має намір
зайнятися NAND2Tetris, знайте:

це буде важка подорож,
яка на вас глибоко вплине".

Ден це один з багатьох учнів,

які за власним бажанням
проходять наш курс в Інтернеті

за власною ініціативою,
і це просто вражає,

тому що цих людей не хвилюють

оцінки.

Вони роблять це, маючи лише один мотив.

Вони мають величезну
пристрасть до навчання.

До речі, з огляду на це,

хочу сказати кілька слів про традиційну
системy оцінювання у вищій освіті.

Вона мені набридла.

Ми одержимі оцінюванням,

бо ми одержимі даними,

хоч оцінки відбивають
все задоволення від поразки,

а поразка – це дуже суттєва

частина навчання.

Черчилль казав, що сміливість –

це здатність переходити
від однієї поразки до іншої,

не втрачаючи ентузіазму.

(Сміх)

А [Джойс] казав, що помилки –

це портали відкриття.

Але ми не терпимо помилок

і молимося на оцінки.

Тому ми збираємо наші
чотири з плюсом і п'ять з мінусом

у середній бал, наприклад 3,4,

якій нiби штампований у вас на лобі

і підсумовує, хто ви є.

Ну, на мій погляд, з цією нісенітницею
ми зайшли так далеко,

що оцінювання знецінилося.

Тому я хотів би сказати кілька
слів про переоцінку,

і коротко розповісти вам
про мій поточний проект,

який відрізняється від попереднього,

але поділяє такі його характеристики

як самонавчання, практичне навчання,

самостійне дослідження
та побудова спільноти,

і цей проект стосується вивчення
математики у середній школі.

Починаючи з дітей раннього віку,

ми вчимо математику з застосуванням
планшетів, бо віримо,

що її, як і все інше,
треба вивчити на практиці.

Так ось що ми робимо.
По суті, ми розробили

численні мобільні програми,
кожна з яких пояснює

якесь поняття в математиці.

Наприклад, візьмемо площу.

Коли ми маємо справу
з таким поняттям, як площа,

то ми також
надаємо дитині певні знаряддя,

запрошуємо її експериментувати,
щоб зрозуміти, що таке площа.

Так що, якщо вас цікавить
площа конкретної фігури,

природно просто покрити
цю фігуру плиточками

і просто їх підрахувати,

скільки плиточок потрібно,
щоб покрити фігуру повністю.

Ця маленька вправа

дає перше інтуїтивне розуміння
поняття площі.

Далі, як виміряти площу цієї фігури?

Ну, плиточки тут не дуже
допоможуть, чи не так?

Але ж можна експериментувати

з цими різними інструментами,

і в процесі керованих спроб і помилок,

в якийсь момент виявити,

що серед кількох можливих перетворень
може бути ось таке.

Можна розрізати фігуру
на декілька частин,

переставити частини і склеїти,

а потім покрити плиточками
так само, як робили раніше.

(Оплески)

Оце перетворення

не змінило площу первісної фігури,

і тому шестирічна дитина,
яка цим погралась,

щойно відкрила цікавий алгоритм

обчислення площі
будь-якого заданого паралелограма.

До речі, ми не замінюємо вчителів.

Ми вважаємо, що вчителів
треба підтримувати, а не замінювати.

Далі, що робити з площею трикутника?

Після серії керованих спроб і помилок

дитина виявить, з допомогою або без,

що вона може скопіювати
початкову фігуру,

а потім взяти результат, перенести,

приклеїти до оригіналу,
а далі робити те, що й раніше:

відрізати, посунути,
вставити – ой – вставити і склеїти,

і покрити плиточками.

Отже, це перетворення подвоїло площу

початкової фігури,
тож ми щойно дізналися,

що площа трикутника дорівнює
площі цього прямокутника,

розділеному на два.

Але ми виявили це шляхом
самостійного дослідження.

Отже, на додаток до користі
від вивчення геометрії,

дитина опанувала деякі досить складні

наукові стратегії, такі як редукція,

яка є мистецтвом

перетворення складної
проблеми на просту;

або узагальнення, яке лежить в основі

будь-якої наукової дисципліни;

або те, що деякі властивості
залишаються незмінними

при деяких перетвореннях.

І всі ці речі
дуже маленька дитина

може усвідомити за допомогою
таких мобільних додатків.

Тому зараз ми робимо ось що:

перш за все, розкладаємо
навчальну програму з математики

для середньої школи
на такі численні додатки.

Через те, що ми не можемо
зробити все самі,

ми розробили дуже просунутий
інструмент для написання таких додатків,

і будь-який автор, батьки або будь-хто,

хто має інтерес до математичної освіти,

може використовувати цей інструмент
для створення подібних програм

для планшетів,
навіть не знаючи програмування.

І, нарешті, ми збираємо
адаптивну екосистему,

яка буде підбирати
різним учням різні програми,

відповідно до прогресу учнів
і їхнього стилю навчання.

Мій колега Шмулик Лондон

є рушійною силою цього проекту.

І, бачите, точно так само,

як Салман робив близько 90 років тому,

хитрість полягає в тому,
щоб оточити себе блискучими людьми,

тому що, врешті-решт,

люди вирішують усе.

Кілька років тому я йшов по Тель-Авіву

і побачив це графіті на стіні,

його зміст так мене зачепив,

що тепер я демонструю
його своїм студентам,

і спробую продемонструвати його вам.

Я не знаю, скільки людей тут знайомі

з терміном "mensch".

По суті, він означає бути людиною

і чинити як слід.

Тепер стане зрозумілим зміст графіті:

«Хайтек-шмайтек.

Головне бути людиною».

(Сміх)

Дякую.

(Оплески)