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实物编程语言:扫清残疾儿童的编程障碍

注:本文译自With Project Torino, Microsoft creates a physical programming language inclusive of visually impaired children

如今,大多数孩子都是通过简化工具第一次接触编程。通过这些工具,他们可以拖放命令块来创建程序,并执行类似“迷宫导航”或“空间穿越”的任务。例如微软就提供了游戏《我的世界》让孩子们能够在游戏中开启对编程的兴趣。微软剑桥研究院的研究人员和设计师团队正努力让这一概念更进一步。他们创造了一种 “实物编程语言”的工具,让孩子们可以连接实物组件,由此构建程序代码。

始于一个普惠的目标

这个被称为Project Torino的项目的系统旨在帮助患有视力障碍或其他生理缺陷的孩子,确保他们能够与同学一起参与编程课程。但是,如该项目研究人员之一Cecily Morrison所说,Project Torino希望对所有的编程学习者都有所吸引并提供帮助——无论他们是否患有视力障碍或其他生理缺陷。

“我们的关键设计原则之一就是普惠。我们希望这些孩子不再被排除在外,”她说。“为此,我们计划创造一种多数班级可以使用并一同分享的工具。”

项目的终极目标更加雄心勃勃:让更多面临视觉障碍、阅读障碍、自闭症或其他挑战的孩子有机会走向软件工程师和计算机科学家的道路。“很明显,它提供了一个在专业计算领域从业的巨大机会,”Morrison说:“对于这些以往可能难以从事很多工作的孩子,这可以为他们提供可观的职业前景。”

这种项目有助于实现两方面的需求:一方面,技术类企业因缺乏足够的工程师和程序员满足业务需求,正面临着人才需求与供给的缺口;另一方面,如专家们所说,视力障碍人士很难找到有意义的、入行容易的职业道路。世界卫生组织估计,全世界有2.85亿失明或视力受损人士,其中绝大多数人生活在低收入状态。以英国为例,皇家全国盲人协会表示,处于就业年龄段的失明或视力受损成年人中,只有四分之一在从事有薪酬的工作。

从实验室到教室

皇家全国盲人协会方案、战略和规划负责人Steve Tyler目前正就该项目与微软开展合作。他指出,虽然编程是视力障碍者最有前景的职业道路之一,但近年来,随着计算机科学对图片、图形和概念编码方法愈加的依赖,视觉障碍的孩子会更加难以接触到这一领域,而像Project Torino这样的系统则可为他们提供这样一条捷径。“对我们而言,这是参与并支持这个项目的核心原因之一,”Tyler说。

Tyler曾从事过教育工作,他表示,目前一些儿童虽患有视力障碍却对编程感兴趣,或者更广泛而言具备了接触数学和战略思维的基础,但他们可享的资源却少得可怜。这个问题十分严峻,因为孩子们第一次接触这些概念的时刻可能至关重要,这也许决定着他们是否最终有兴趣在这些领域展开职业追求。以往,老师们会借助象棋给视障儿童讲解此类战略概念。“在我看来,这个项目跟象棋有点相似,”Tyler说,“但它更加接近当下趋势,更富活力。”

微软团队花了大约一年左右的时间,与十几名学生对这套系统进行测试。微软剑桥研究院高级研究员Nicolas Villar在Project Torino的设计上发挥了重要作用,他分享了该项目一个意想不到的乐趣:让他有机会与这些以不同方式体验世界的孩子们一起工作。

例如,他指出,团队最初提供的编程组件都是白色的,随后部分视力障碍的孩子们在体验的过程中表达了提供更多彩色组件对学习会更有帮助,团队很快的采取了这一建议。虽然在电子产品领域,人们往往倾向于把尺寸尽可能做小,但通过这个项目,他们发现,如果组件尺寸比较大,孩子们的参与度会更高。一定程度上,这是因为两个孩子一起做功课时,他们经常需要同时握住摸一个组件,这也是团队合作的一部分。

回忆起与孩子们共事的时光,Villar表示,“这真的是一次互相学习的合作,由我们双方一道设计而成。当初的我们曾以为这个项目是单向的,是我们帮助这些孩子,但实际情况却是我们一同参与了设计,我们也从孩子身上学习了很多。”

现在,他们正与英国皇家全国盲人协会合作,与大约100名学生进行扩展测试。研究人员和英国皇家全国盲人协会将于3月中旬在英国视障儿童教育工作者(VIEW)会议期间征寻更多的潜在参与者。

目前,测试工作已在英国展开,并旨在产生更大的影响:让更多孩子对编程产生兴趣。最终,他们希望能把该项目推广到英国以外其他地区的师生。

计算思维入门

Project Torino适合7至11岁的儿童。借助编程工具,学生可以完成作曲等任务,甚至包括编排奇怪噪音、诗歌和其他自主创造的声音。

Morrison表示,孩子们在编写程序时,会学习到一些基础的编程概念,这些概念将指引他们走上计算机科学或相关领域职业道路。“这个过程会潜移默化的传输一些概念,并助力他们成长为计算机科学家、程序员、软件工程师和计算思想家,”她说。“无论将来他们的职业发展方向如何,这都会为他们打下计算机科学基础,同时提供一些与计算科学相关的通用语汇。”

Morrison和同事们还为计划使用Project Torino系统的教师们制定了课程。她说,教师不需要计算机科学背景就可以使用这套课程——事实上,该项目的设定是大多数教师在编程方面并不具备任何专业知识。

在研究员的设计下,该系统还可与孩子们共同成长。Morrison表示,他们创建了一个应用,让孩子们掌握实物编程语言后,可将其使用实物系统完成的代码转换为基于文本的代码,再使用其他辅助性技术继续完善代码。

“我们正在绘制一条通向专业软件工程师之路的捷径,而实物编程语言就是一个开始。”Morrison说。