江紹祥教授：教大推動編程教育 訓練運算思維及解難

觀乎世界對創新科技的重視，不少數據顯示全球經濟發展都會依賴創新科技的動力。最近教育局推動中小學STEM教育的投資撥款顯示其對創新科技的重視。香港教育大學於2016年成立編程教育部，短短數月的時間，香港教育大學教學科技中心總監江紹祥教授已為教大添置120部流動裝置、40部電腦和20部3D打印機，近日其中一個電腦室更獲蘋果公司認可區域培訓中心，擴充了教大的教學資源。以教育為本的教大已經推出編程教育及3D打印課程，為教大的學生、在職的教師，甚至小學生建立運算思維的基礎。江教授肯定運用程式語言編程是未來的一種表達溝通的學習活動，他認為學生要認識這種語言，最重要的目的是學會其思維方式，運用程式語言編程及其思維方式解決生活及工作中遇到的種種問題，學生日後肯定受益。

獲賽馬會資助   教導學生透過編程學習問題解決

賽馬會撥款兩億推廣小學編程教育，教大獲得6000多萬的資助，教大與美國麻省理工學院合作開發教學課程，香港城市大學推動編程的家長教育，三校攜手合作為編程教育努力。江教授指出教大的編程教育的發展緣起於校長張仁良教授的一席話：「創新科技是未來的大趨勢，香港教育大學應該為香港的教育作出貢獻，培養下一代的的創新思維。」教育局正努力分別給中、小學撥款，資助學校在課程融入創新科技，促進科學教育的發展，但待教育局進行課程改變，需要時間，江教授引述張教授所言：「我們何不先為教大學生提供設施及課程，讓他們及早在畢業前學習相關知識，為未來的創新科技課程作出貢獻。」

為甚麼要學生學習編程發展運算思維？江教授坦言：「我們希望通過編程教育等課程培養學生的運算思維。運算思維是一種思考模式和解難的能力的培育，旨在讓學生懂得辨識問題，懂得運用數碼科技的知識着手解決。」江教授分享在課程設計初期，與團隊一同研發一款追蹤手機位置的流動應用程式，這例子便是學習編程與生活緊密結合的最佳詮釋。「父母年紀漸長，子女會擔心他們走失。我們開發這個流動應用程式是通過GPS定位系統追蹤父母所攜手機位置與家居位置的距離，如果離開的距離與指定地點超過100米便會發出信息通知子女。我們測試流動應用程式的那兩星期就在教大校園跑來跑去做實驗，我們希望學生也能體驗這些過程。」

小靈感 大發明   創新思維可帶來改變

再往前推進一步，要享受編程這個過程，便要懂得發掘問題。編程課程其中一個工作方向便是培養學生發掘問題的能力。教師曾帶領學生到愛護動物協會找尋編程的靈感，看看有甚麼問題可以幫忙。小學生當下立即想到為棄養的動物和領養主人的配對，可是江教授道：「你能想到的，其他人也能，要讓下一代獨當一面，創新思維很重要。」

江教授提到一個最近他樂於與人分享的故事——遙控航拍機安裝電燈泡。一個人遙控一架航拍機安裝電燈泡乍聽可能覺得沒有甚麼特別。他仔細分析指出，整個過程可以分拆為四個部分：遙控航拍機接近安裝燈泡位置、把燈泡頂部套進燈座、旋轉燈泡並套緊於燈座、航拍機離開並回航到地面。懂得編程把上述過程自動化的工作當中最難解決的部分便是把燈泡頂部套進燈座的一步。具備『自動泊車』功能的汽車便擁有相關技術，大家可以想像透過編程把上述工作自動化是可以做得到的。因此，賽馬會運算思維教育這個項目便是培育學生這樣的思維。若學生不單擁有這樣的思維並能找到合作夥伴，把這個創意的想法實踐，完成編寫程式和相關工作便可實踐創新。如果學生能夠找到商業合作夥伴為商場更換燈泡便可創業。」這個故事想說明創新思維可為整個社會帶來改變。

課程緊湊   必須提供學生思考空間

聽似有趣的學習經驗，江教授卻形容這是一門考驗毅力的課程。校方希望鼓勵學生在畢業前擁有創新科技的學習經驗，於是設立不計算學分的課程供學生選讀，開始時反應熱烈，報名人數達數百人之多，但最後能成功完成課程的同學約只有三份之一。江教授表示理解：「數個月內學會編程本身就是一項極具挑戰的任務，要同學在課餘時間完成長達39小時的課程，考驗實在不小。」最近傳來的好消息是我們聽聞有同學反映編程這個課程可協助他們更具競爭力可以更好找到工作，反映我們的工作正在回應社會發展的需要。

目前有12所小學參與試行由教大與美國麻省理工學院合作開發的編程課程，課程分為兩個模式，分別是9小時和14小時課程，相等於12節和24節電腦課。課程從設計遊戲入手，讓學生通過簡單的拖放動作（drag and drop）進行編程。但拖放動作的背後是編程的知識和運算的思維，學生需要時間明白編程的任務，亦要時間編寫及測試程式，因此，課程內容的編排相當具挑戰。教大與美國麻省理工學院的同事正設計及試行編程課程，並按學校的回饋進行課程內容和編排的修訂，務求課程能夠為學生提供思考的空間和時間，在有實證的基礎上完成課程設計。課程的實踐顯示我們一定要盡量為學習過程提供支援，例如流動應用程式的設計需要的文字可預先提供，省卻他們打字的功夫，直接複製貼上，讓學生能把時間和精力集中於編程邏輯的思考和理解，針對運算思維的發展。他道：「編程是未來表達自己的一種方式。我們希望學生可以透過編程發展這種思維能力，絕不止於編程語言的學習，希望未來能全面普及到香港所有的500多間小學。」

師資培訓任務艱巨   網絡課程拓寬受眾

學生如此，老師亦然。每所參與項目計劃的學校均派出三名教師參與課程，他們參加兩個課程的培訓，一個由美國麻省理工學院的同事專程到港來教授為期一周的密集式課程，另一個由教大提供十三星期的課程每星期上課三小時並需回校實習。教師都懷着興奮的心情參加課程。但是大部份前來學習的教師皆沒有電腦科學的背景，當中包括不少中英文科目的教師，因此，對於這些接受培訓的教師而言，學習編程和學習教授運算思維，都未免有些吃力。江教授予以肯定道：「我們正在見證一批具教授編程發展運算思維能力的教師誕生。他們的經驗將不但可在本港分享，亦可於今年年中舉辦的運算思維教育國際會議分享。」

知識轉移是一門大學問，教師要在短時間的培訓課程掌握這些複雜的知識和概念，再運用合適的教學法於小學施教，無疑是一件具挑戰的工作。江教授承認，目前師資培訓是一大瓶頸。針對這個問題，教大考慮設計及推出運算思維教育教學法的網上課程，供教師進修。課程希望服務香港及大中華地區。

與教局緊密溝通  引入業界支持人才培訓

江教授指經過一年的試驗，賽馬會運算思維教育的項目正一步一步落實。讓人感到高興的是，教育局從這計劃的開始到現在都參與其中，為課程的推行提供意見。計劃希望運算思維教育這項目能幫助推動課程的改變，促成編程教育加插成為小學課程的一部分，讓更多學生受惠，江教授對這樣的發展感到相當樂觀。

每個人在社會上都有不同的崗位。江教授指，每個人在現今的數碼時代若果都能把「運算思維」融入到自己的專業領域，這樣的創新思維將可為整個社會帶來改變。歐洲部分國家已早着先機，英國從2014年起已推動全英國的中小學的編程教育並作為國策，為未來發展儲備人才；印度及越南等國早在十多年前已開始培養編程人才，賺取外匯；日本計劃2020年推行編程教育；人口只比香港多300萬的瑞典預計未來十年將需要培育及輸入一萬名編程的專才，以協助各行各業的發展。

江教授指，香港在這時開始編程教育的時機剛好，眼見其他國家正推動運算思維教育，有很多經驗都值得香港借鏡。值得一提的是，江教授曾獲邀到北京演講，發現北京以「智慧城市」的模式讓科技與生活結合並藉此讓市民親身體驗創新科技，這也是普及「運算思維」意識的一種方法。科技發展一日千里，江教授驚訝指出：「我在2006年創設及教授的一門通識課名為『流動科技與社會（Mobile Technology and Society）』，想不到十年後課程中的討論都一一成真了。」江教授指，運算思維教育的未來進一步的發展是引入業界的支持，讓年輕人不單有機會接受運算思維教育，並能通過業界提供的機會實踐運算思維推動創新科技的發展。

（圖片：香港教育大學）