关于ZAKER 免费视频剪辑 合作 加入
外滩教育 2021-12-08

两百万年薪“华为天才少年”出圈的背后:相比技术,“计算思维”更值得家长关注

看点 在瞬息万变的将来," 计算思维 " 或将成为人们的一项必修基础技能。那么面对这门新兴学科,家长可以帮助孩子做好哪些准备呢?外滩君特意请来孩子们心中的 " 男神 ",上海七宝德怀特高级中学 IBDP 数学与计算机科学教师刘宏逸,讲述他对 " 计算思维 " 的独到见解和实践感悟。刘老师认为,未来人人都需要掌握的 " 计算思维 ",其实是一种底层思维。他更希望培养学生解决问题的能力,让他们从思考中获益,学会以新视角看待新世界。

支持外滩君,请进入公众号主页面 " 星标 " 我们,从此 " 不失联 "。

文丨柯察金 编丨 Lulu

近年有关 " 华为天才少年 " 的消息接连不断,让人不禁一次又一次地感慨:英雄出少年。

不久前,华为员工网络社区曝出一篇名为《种下一颗种子,繁衍成一片森林》的文章,曾斩获华为最高档年薪(201 万人民币)的钟钊,在文中口述了自己的事迹。

钟钊(居中),图来自华为

这也是他入围华为 " 天才少年 " 计划之后,首次主动介绍自己的科研之路。

入职不到一年时间,钟钊就带领团队,把自动机器学习(AutoML)应用到数千万台华为手机上,做到了在业界第一次将 AutoML 大规模商用的突破。

第二年,他又带领团队,研发端到端像素级 AutoML 流水线,成功将视频摄影原型算法的复杂度降低百倍,再次突破业界与学术界的极限。

他在文章中自述,现在所做事情的 " 种子 ",起源于读本科时候的一些想法。

不过从他的成长故事看,这颗 " 种子 " 显然可以追溯到更久以前。

早在钟钊记事起,他便经常用父亲的电脑玩小乌龟画画(一种为儿童研发的编程语言),还偷偷地在 DOS 系统中找到隐藏的游戏玩。

对此,钟钊父亲并未禁止,只是规定一周只能玩两次电脑。除了控制玩游戏的时间,父亲也在不动声色地引导他,关注游戏软件背后的代码和原理。

在这种成长氛围下,钟钊在小学阶段就开始自学代码,并且能够做出一些简单的网页。

这颗 " 种子 " 我们可以叫它热爱,可以叫它痴迷,但是如果从思维的角度来说,有一个更适合的专有词汇——计算思维(Computational Thinking,简称 CT)。

计算思维:2006 年 3 月,美国卡内基 · 梅隆大学计算机科学系主任周以真 ( Jeannette M. Wing ) 教授在美国计算机权威期刊《Communications of the ACM》杂志上给出,并定义的计算思维 ( Computational Thinking ) 。周教授认为 : 计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。

像钟钊这样计算机科学领域内的杰出人才,得到大众镁光灯的青睐,已经不是第一次了。一部分原因,正是他的这种能力契合了当今时代的技术需求与发展潮流。

以前人家常说 " 学好数理化,走遍天下都不怕 ",如今,计算机俨然成为人类社会最重要的基础设施之一,该是计算思维登上舞台的时候了。

为了揭开华为 " 天才少年 " 们思维层面的秘密,外滩君有幸联系到上海七宝德怀特高级中学的刘宏逸老师。

上海七宝德怀特高级中学

IBDP 数学与计算机科学教师

刘老师毕业于复旦大学数学系,之后获华盛顿圣路易斯数学专业硕士学位。曾任职图形算法工程师。

著名华裔计算机科学家周以真说过," 像计算机科学家一样思考 " 的能力,将造福整个人类社会。

她相信,计算思维将在 21 世纪成为人们的一项基本技能,像阅读、写作和算术一样基础。

作为同学们心目中的 " 男神 " 老师,热爱教育的刘宏逸对于 " 计算思维 " 也有着独到见解与亲身实践。

计算机行业霸占高薪榜首

但有比它更 " 万金油 " 的

计算机科学涵盖的子项很广,但从整体上看,这门专业实在是个 " 万金油 " 专业。

第一 薪资待遇高。

《中国统计年鉴》披露的数据看,计算机科学相关专业 " 钱景 " 一路 " 高歌猛进 "。

早在 2016 年,IT 就反超金融,成最赚钱行业,平均工资达 12.25 万元,并连续多年霸占 " 榜首 " 位置。2020 年,该行业年平均工资已经高达 17.75 万元。

第二 发展势头足,人才缺口大。

都说这年头是 " 黑天鹅 " 到处飞,但在不确定性的世界里,人类社会愈加深入的数字化发展却是板上钉钉。

在最难找工作的疫情年里,计算机行业仍然保持着很大的缺口,尤其是高端领域,招聘市场更是 " 一才难求 "。据预测,未来五年我国信息化人才总需求量将高达 1500 万到 2000 万人。

第三 适应性强,灵活性高

同样是 " 语言 ",学英语、二外的很难到国外谋一份体面的工作,因为你是在跟母语者抢饭碗;但学计算机语言的,所学的东西其实放到全世界都通用。

正因为这几点,很多不是相关专业的人在毕业很多年后,也捡起了计算机方面的书。但也有不少人,会觉得这个行业门槛太高而不敢尝试。

刘宏逸老师表示,计算机行业当然也是有门槛的,但是这个门槛与我们想的可能不太一样。

他说,其实并不是计算机专业的人就自然地拥有更高的计算思维,就好比数学专业的学生,也不见得就是数学思维最强的那一批人。

" 那么反过来看,非计算机专业的其它领域,也会有很多计算思维很强的人,并把这种思维应用到很合适的地方。"

比技术更 " 万金油 " 的,是思维。

计算机行业日新月异,只要歇个几年不接触,学的技术也许就报废了。但掌握了计算思维,则会受益终生,它是一种更底层的能力。

近几年,编程教育很火,但如果把敲代码和计算思维划上等号,计算机教育便只重视了操作层面,而忽视了思维培养。

在刘宏逸老师看来:" 在新世纪里,这显然是具有局限性的,我们希望能够为孩子提供一个思维方式,一个思考的模型"。

在计算机领域,有 C++、Java 等各种不同的语言。但学什么语言其实不重要,重要的是明白它们之间都是存在共性的。

" 这好比你学会了拉丁语,会发现同一个语系里的其它语言存着很多相似性 ",刘宏逸老师如此说道。

计算思维很早就有了

但现在提最合适

计算思维英语叫 Computational Thinking,但如果追溯历史,它在很早的时候便露出了身影。

让我们想想中国古代 " 田忌赛马 " 的历史故事,军事家孙膑将赛马分成上中下等,通过巧妙的排列最终赢得了比赛。这种奇巧的策略,不正体现了计算思维么?

刘宏逸老师表示," 田忌赛马 " 已经是完成度比较高的一个策略,我们还可以举出另一个显著的例子—— " 韩信点兵 ":

被后人称作 " 兵仙 " 的韩信才智过人,他从不直接清点自己军队的人数,只要让士兵先后以三人一排、五人一排、七人一排地变换队形,每次只掠一眼队伍的排尾就知道总人数了。

刘宏逸老师解释,韩信使用了一套比较成熟的算法,可以快速地把军队的人数掌握,于是有了 " 韩信点兵,多多益善 " 的说法。历史上,这样的故事不胜枚举。

不过,在计算机发明和普及以前,这种思维被隐藏在数理逻辑思维背后。而且乍一看,确实也没多大区别。

但当计算机逐渐普及、人类社会步入数字化后,情况发生了翻天覆地的改变。

"Computational Thinking" 里的 Computer 成为现实,于是计算思维在这个时代,比任何时候都更有用武之地。

今天,随着大数据时代的来临,所有学科的研究人员——包括艺术、人文和社会科学——都在使用计算方法和工具发现新知识

计算终于和理论、实验一起,成为科学方法中的 " 第三个支柱 "。毕竟,计算机已经被用于模拟大型、复杂的物理和自然系统。

刘宏逸老师介绍,其实计算思维与很多领域都产生了密切联系:" 比如社会科学,现在有一个新的分支叫‘计算社会学’;而心理学当中,计算机科学也起到了很大的作用,在心理学实验中占据重要意义。"

可见,计算思维是一种更底层的能力——不是说从事计算机专业,就自动地获得了计算思维;也不是说从事其它专业,就与计算思维没有关系。

如果说在古罗马的元老院,雄辩与演说能力将助你一步登顶,那么21 世纪,显然是属于计算思维的时代。

培养计算思维

就是为了解决问题

钟钊在入职华为不久,就和团队遇到了巨大的挑战。

手机上的光源器件很小,要想达到更好的效果,就得用算法弥补光学的不足,而且在确保拍照效果的同时,还要将功耗稳定在一定范围内,并保证出图速度等指标要求。

学术界没有任何公开的将 Auto ML 应用在像素级任务上的研究,就更不用提商用样例。

当时,华为产品的交付进度已经因为这个项目的悬而未决,钟钊团队面临一场 " 硬仗 "。

然而这个看起来近乎苛刻的攻关难题,两个月左右就被解决了。

在采访中钟钊说:" 成功的关键就是要对准目标方向找到真实的问题。我们从一开始目标就很明确,就是要做有用的研究,而不是为了创新而创新。"

"对准目标方向,找到真实的问题",这句话一语道破计算思维的天机。

培养计算思维,正是为了找准问题、找对问题,以及解决问题。

我们可以参考 BBC 对于计算思维 "4 大基石 " 的描述:

分解(decomposition):将复杂的问题或系统分解为更小、更易于管理的部分;

模式识别(pattern recognition):寻找问题之间与问题内部的相似之处;

抽象(abstraction ):关注重要信息,暂时忽略不相关的细节;

算法(algorithms):制定问题的分步解决方案,或解决问题要遵循的规则。

在计算机科学家眼中," 答案 "(solution)是与常人不太一样的。

刘宏逸老师对此解释道:" 这跟我们小时候解数学应用题一样,一般人对 solution 的理解就是‘答’后面的一句话,但对于计算机科学家来说,solution 是‘解’后面的过程——如果把数字换掉以后,我是不是还能够快速地得到答案?"

计算思维课大受欢迎

关键是以学生为中心

刘宏逸老师介绍,在澳大利亚、新西兰、美国、英国等一些国家,计算思维已经被纳入到国家课程当中。

比如美国 AP 阶段,有门课叫" 计算机科学原理 "(Computer Science Principle),它不太看重编程,而是聚焦于计算思维的培养。

从 2019 年到 2021 年的 3 年时间里,这门课的报名人数有 100% 的增长,相比之下,AP 的报名人数只有 6% 的增长。

 在英国,一个叫 Computing At School 的民间组织推动教育部于 2014 年引入 CT 教育。

英国新修订的国家课程标准中明确表示:"高质量的计算教育,将使学生‘装备’用计算理解、改变世界的思维和创造力。"

CT 教育在全球各地的实践,目前的反馈都不错。

一些高校面向非计算机专业的同学开设相关课程,结果也大获成功。比如在哈佛和耶鲁大学,Computer Science(计算机科学)成为校内最火爆的课程之一。

而这些课程共同的特点是:不关注枯燥的代码本身,而是聚焦于思维层面的培养。

尽管 CT 这个词听起来有点 " 书呆子和令人生畏 ",但现实恰恰相反,它绝对是一个容易掌握,也是一个有趣的教学概念。

刘宏逸老师坦言:" 数学也好,计算机也好,很多人觉得无趣,是因为认为自己学不会。"

他设计了一系列有趣的课程。比如在一节数学与计算机融合课程上,面对同学们的没有复杂的机器,只有简单的游戏。

刘宏逸老师在课堂

为了让同学们了解二进制是如何表示,刘宏逸老师用黑色和白色两种卡片让学生表现数字。

当学生能够理解黑色、白色可以用来表示 0 和 1 后,也就了解了计算机的编码方式。

学生还可以将思路应用到图片上,将图片翻译成编码——因为所有的图片都是由一个个小像素点组成的。

" 当学生们完成了这样的小游戏,他们就会突然意识到,原来传真机也是这样工作的,原来微信发送的图片也是这样工作的。"

整个过程都没有用到电子设备,但却很好地说明了计算机的工作原理。

" 培养计算思维,是需要进行大量尝试的,作为老师,我们需要尽量少采取一点以教师为中心的方式。计算思维无法通过灌输来培养,只能通过引导和激励,给到学生更多的思考机会",刘宏逸老师如此强调。

很多人觉得计算思维太难了,但其实一点也不可怕。

" 从我的教学经验来看,一旦学生能够度过改变思维模式的阶段后,他们很快能体会到逻辑及沟通的快乐,享受到计算思维带来的好处。比方说自动化方面,现在很多事情我们可以通过算法让机器去执行,看到这种及时反馈的结果,你很难不感受到乐趣 ",刘宏逸老师说。

日常生活中培养计算思维

有很多可利用的资源

培养计算思维,一旦形成自觉的意识,带来的改变将会非常明显。

刘宏逸老师分享了一个学生的故事:有位女同学,爸爸是一位算法工程师,他从女儿很小的时候就下意识地培养她对问题的抽象能力,鼓励女儿帮家里的智能家居做设计,哪怕只是触发一个开关。

" 这位同学虽然最后的志向是艺术设计,但她从小有这样的思维,最终设计出来的产品也一定会非常的人性化和智能化,而这样的思维已经领先别人的童年很多了 ",刘宏逸老师说道。

很多孩子从小对计算机感兴趣,虽然可能早期不知道自己未来的方向,但尽早培养计算思维,会对他们产生潜移默化的影响。

培养孩子的计算思维,不一定要借助高端的电子设备,事实上,国外很多公益组织都提倡以 " 不插电 " 的形式进行计算思维教育。

刘宏逸老师也认为,日常生活中其实有很多可利用的资源。

" 对于小孩子来说,一堆乐高积木就是很好的资源,是很典型的计算思维的展现。它是一种模块化的设计,只要有一些小小的模块,就能搭出很多东西来。"

他还补充道,家长可以给孩子定一个具体的目标,比如乐高要堆到多少厘米的高度。但是具体怎么做,要给孩子一定的时间和自由。

甚至还可以随时随地做这样的训练,比如在孩子当中很流行的 " 我的世界 ",是一款跟乐高很类似的沙盒游戏,家长可以鼓励孩子创造一些东西,看看他们能不能实现。

" 我的世界 " 沙盒

另外,刘宏逸老师还推荐了一些非营利性网站,比如 code.org、microbit.org、classic.csunplugged.org 等,它们完全免费,并且提供多达几十种语言。

code.org(提供简体中文版)

在日常生活中培养孩子的计算思维,关键是陪伴和有耐心的引导。

钟钊在自述中也说过:

" 小时候玩游戏总会想着它背后是怎么做出来的,为什么我按键一下角色会跟着动?怎么用编程语言实现简单的功能?带着这些想法其实就不会一味沉迷在游戏里,所以也不影响后来的学习发展。"

" 我的父亲对我的影响非常大,父亲从小对我的教育也是非常开放和宽容的,他对我打游戏的观念不是强制的阻止,而是控制时间并带我了解游戏软件背后的代码和原理,我一直在父亲的潜移默化中,慢慢清楚自己的兴趣和特长。"

参考文献:

( 上下滑动浏览 )

Paul Curzon,Peter W McOwan, The Power of Computational Thinking;

Jeannette Wing,Computational Thinking, 10 Years Later;

Google for education, Exploring Computational Thinking;

Steven Azeka,Aman Yadav, A computational thinking intergration model for primary and secondary classrooms;

Max Stephens, Embedding algorithmic thinking more clearly in the mathematics curriculum.

BBC,Introduction to computational thinking.

钟钊,种下一颗种子,繁衍成一片森林

关注外滩教育

发现优质教育

以上内容由"外滩教育"上传发布
一起剪

一起剪

ZAKER旗下免费视频剪辑工具

一起剪

觉得文章不错,微信扫描分享好友

扫码分享

热门推荐

查看更多内容

原创精品

查看更多内容