应用、机器人、无人机和 3D 打印机:即将来临您附近的学校?

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在您通勤上班的路上,您口袋里的小型超级计算机将播客发送到您汽车仪表板中的计算机。尽管您尚未驾驶飞行汽车,但不可否认的是,我们生活在 2015 年的新时代,并且我们开始看到一些科幻梦想成真。

机器人正在照顾老人、从冰箱里取出冰镇饮料、清洁地板和照料庄稼。微型四轴飞行器无人机正在自主编队飞行,飞越抗议活动以收集新闻素材,有些甚至在运送鲜花、披萨和包裹。

3D 打印机正在制造汽车零件、心脏瓣膜、玩具和功能性假肢。当我撰写这篇文章时,我正在办公桌上的 3D 打印机上打印来自《卑鄙的我》Thingiverse.com 的小黄人。

我在大学的计算机科学系工作,我的大学生可以使用所有这些技术以及更多。想象一下他们能够做和创造的事情——更好的是,想象一下五年后,随着所有这些技术的下一代在工作场所和家中应用,他们将能够做和创造的事情。

但是,想想如果我们让年幼的学生也能使用这些工具,会发生什么。

从更小开始

如果我们专注于在高中……初中……甚至小学向孩子们介绍机器人、无人机、3D 打印机和编程,会怎么样?

如果我们让幼儿园的孩子在阅读的同时接触 3D 打印机呢?如果我们教三年级学生在学习乘法的同时如何编程移动应用程序呢?五年级学生可以在科学课上构建和使用 LegoVex 机器人吗?八年级学生可以使用几何和代数将四轴飞行器降落在足球场中央的平台上吗?如果可以,我们就可以培养新一代的发明家、创造者、制造者和问题解决者。

一些学校、公共图书馆和教师已经在率先行动。许多学校系统已经在初中和高中开设了计算机科学课程。一些学校已将编码融入课程,将其用作英语、科学和数学课程中的工具。我曾与小学、初中和高中生一起工作过,当我看到孩子们意识到他们可以让计算机打印 3D 玩具、编程机器人导航迷宫或为他们的手机或平板电脑创建自己的绘画应用程序时,我看到了他们眼中的光芒。

编码使所有这些活动成为可能——机器人、无人机或 3D 打印机中的硬件令人惊叹,但软件才是使这些物体能够移动、飞行和构建的原因。编码是解决问题的工具,它正在构建更好的医疗设备、更快地分享想法和产品的方法以及理解过去的新方法。

编码也是 21 世纪最热门的技能之一。根据美国劳工统计局的数据,未来五年十大薪酬最高和增长最快的职业中有七个是计算机相关工作。而且,让我们面对现实,几乎您想做的或您希望您的孩子能够做的每项工作都以某种方式涉及技术。

为什么要这么小就开始?越来越多的研究表明,到初中时,大多数儿童——以及不成比例的女孩——已经决定不从事 STEM(科学、技术、工程和数学)职业。我相信,获得并保持年轻人对这些急需领域的兴趣的一种方法是,让他们不仅学习如何与技术互动,还要学习如何尽早开始使用简单的代码来控制技术,并向他们展示他们可以在任何职业中使用最新的技术作为解决问题的工具。

并非每个学习编码的人都需要长大后成为程序员,就像并非每个学习英语的人都必须成为作家,也并非每个学习数学的人都必须长大后成为会计师一样。但是编码正在成为解决各行各业问题的重要工具,以至于我认为,由于未能将编码和计算思维融入 K-12 课程,我们正在不知不觉地阻止我们的孩子掌握最重要的现代素养之一。

好消息是,如今,对于想要向孩子们介绍编码的家长、教师和领导者来说,有更多的选择,从书籍到编码营,课后辅导班到像 Code.orgCodecademy.com 这样的网站。但是我们必须做得更多。

后续步骤

我正在倡导将编码和计算机科学纳入 K-12 课程。我和我的同事正在寻找新的方法,将编码和新兴技术(如机器人、无人机、3D 打印机、增强现实和虚拟现实)纳入我们的大学教师教育计划。教导新教师如何在科学、社会研究、英语、数学和艺术中使用技术将会产生影响,但这仅靠这一策略就需要整整一代人的时间才能惠及我们的孩子。

将编码和其他新技术纳入 K-12 的道路需要使用技术的专业人士参与当地学校,并展示这些新工具在当今世界正在产生的影响。如果您是在工作场所、艺术创作或改变世界中使用创新技术的人,请联系您当地的小学,并主动在职业日或在单个教室向学生进行演讲。

我也鼓励家长考虑将技术带回家。如果 350 美元的 Lego Mindstorms 或 Vex 机器人套件遥不可及,请考虑 49 美元的 Edison 或 60 美元的自组装 Cannybots。对于低成本的入门级无人机,请查看亚马逊上售价约 20 美元的 Cheerson CX10 迷你四轴飞行器。而且,很少有家庭能花费数千美元购买 Makerbot 或类似的 3D 打印机,但 Micro 3D 有一款售价 349 美元,而 Tiko 在 Kickstarter 上推出时仅售 179 美元。

现在就是开始行动的时候了。与您生活中的年轻人分享一些引人入胜的技术。帮助扩展他们的机会,并为我们所有人铺平通往更光明未来的道路。

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本文是“返校季”系列文章的一部分,该系列文章侧重于面向各个年级学生的开源项目和工具。

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Bryson Payne 是北佐治亚大学计算机科学终身教授兼网络运营教育中心主任,他是 No Starch Press 出版的书籍《教你的孩子学编程》(2015) 和《轻松学习 Java》(2017) 的作者,也是 Udemy.com 在线课程《教你的孩子学编程 (Python)》、《轻松学习 Java》和 Real-W 的讲师

4 条评论

我非常喜欢您的文章。我已经将它推特给了我能想到的所有教育技术朋友。我也在 Linkedin、Facebook 上分享了它,并通过电子邮件发送给了我那些不使用社交媒体的朋友。您的热情具有感染力,您的学生非常幸运能有您这样的教授。我很高兴您也是本网站的撰稿人。我希望您能写更多文章。 :)

谢谢你,Don - 这对一位同为作家、教育家和开源倡导者的人来说意义重大。
现在是教年轻人学习计算机技术的激动人心的时刻 - 我有一对 80 美元的无人机,我的儿子们非常喜欢,几乎和游泳和棒球一样喜欢 :)。
我希望其他人也会觉得这篇文章有用 - 再次感谢您的美言!

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这太对了,如今,STEM/技术启发式教育至关重要。我和我在 Robo 的同事认为,技术思维实际上应该从小就带给孩子们。因此,我们创造了 Robo - 一种即使是 5 岁的孩子也能编程、构建和定制的机器人。今年我们在加州进行了早期测试后,教育工作者们完全爱上了这款设备。请查看 startrobo.com(推特:@start_robo),我们即将发布

我们高中使用了您提到的许多资源来参加机器人大战。目标是让学生们意识到,制造业工作也需要 STEM 技能。

国家机器人联盟 - http://gonrl.org/

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