TED日本語 - シモン・ショケン: オープンで進化する教材

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TED日本語 - シモン・ショケン: オープンで進化する教材

TED Talks

オープンで進化する教材
The self-organizing computer course
シモン・ショケン
Shimon Schocken

内容

シモン・ショケンとノーム・ニサンは、学生が自分でコンピュータを作り上げるカリキュラムを開発しました。そしてその教材(ツール、シミュレータ、チップ仕様、その他資料)をネットで公開したところ、何千という人が学ぼうと飛びついたことに驚きました。1人でやる人もいれば、授業に使う人もいます。世界最初のMOOC(大規模オープン・オンライン・コース)です。成績のことなんか忘れて、自ら学ぶ欲求を引き出しましょう。

Script

So, this is my grandfather, Salman Schocken, who was born into a poor and uneducated family with six children to feed, and when he was 14 years old, he was forced to drop out of school in order to help put bread on the table. He never went back to school. Instead, he went on to build a glittering empire of department stores. Salman was the consummate perfectionist, and every one of his stores was a jewel of Bauhaus architecture. He was also the ultimate self-learner, and like everything else, he did it in grand style. He surrounded himself with an entourage of young, unknown scholars like Martin Buber and Shai Agnon and Franz Kafka, and he paid each one of them a monthly salary so that they could write in peace.

And yet, in the late '30s, Salman saw what's coming. He fled Germany, together with his family, leaving everything else behind. His department stores confiscated, he spent the rest of his life in a relentless pursuit of art and culture. This high school dropout died at the age of 82, a formidable intellectual, cofounder and first CEO of the Hebrew University of Jerusalem, and founder of Schocken Books, an acclaimed imprint that was later acquired by Random House. Such is the power of self-study.

And these are my parents. They too did not enjoy the privilege of college education. They were too busy building a family and a country. And yet, just like Salman, they were lifelong, tenacious self-learners, and our home was stacked with thousands of books, records and artwork. I remember quite vividly my father telling me that when everyone in the neighborhood will have a TV set, then we'll buy a normal F.M. radio. (Laughter)

And that's me, I was going to say holding my first abacus, but actually holding what my father would consider an ample substitute to an iPad. (Laughter) So one thing that I took from home is this notion that educators don't necessarily have to teach. Instead, they can provide an environment and resources that tease out your natural ability to learn on your own. Self-study, self-exploration, self-empowerment: these are the virtues of a great education.

So I'd like to share with you a story about a self-study, self-empowering computer science course that I built, together with my brilliant colleague Noam Nisan. As you can see from the pictures, both Noam and I had an early fascination with first principles, and over the years, as our knowledge of science and technology became more sophisticated, this early awe with the basics has only intensified. So it's not surprising that, about 12 years ago, when Noam and I were already computer science professors, we were equally frustrated by the same phenomenon. As computers became increasingly more complex, our students were losing the forest for the trees, and indeed, it is impossible to connect with the soul of the machine if you interact with a black box P.C. or a Mac which is shrouded by numerous layers of closed, proprietary software. So Noam and I had this insight that if we want our students to understand how computers work, and understand it in the marrow of their bones, then perhaps the best way to go about it is to have them build a complete, working, general-purpose, useful computer, hardware and software, from the ground up, from first principles.

Now, we had to start somewhere, and so Noam and I decided to base our cathedral, so to speak, on the simplest possible building block, which is something called NAND. It is nothing more than a trivial logic gate with four input-output states. So we now start this journey by telling our students that God gave us NAND - (Laughter) - and told us to build a computer, and when we asked how, God said, "One step at a time." And then, following this advice, we start with this lowly, humble NAND gate, and we walk our students through an elaborate sequence of projects in which they gradually build a chip set, a hardware platform, an assembler, a virtual machine, a basic operating system and a compiler for a simple, Java-like language that we call "JACK." The students celebrate the end of this tour de force by using JACK to write all sorts of cool games like Pong, Snake and Tetris. You can imagine the tremendous joy of playing with a Tetris game that you wrote in JACK and then compiled into machine language in a compiler that you wrote also, and then seeing the result running on a machine that you built starting with nothing more than a few thousand NAND gates. It's a tremendous personal triumph of going from first principles all the way to a fantastically complex and useful system.

Noam and I worked five years to facilitate this ascent and to create the tools and infrastructure that will enable students to build it in one semester. And this is the great team that helped us make it happen. The trick was to decompose the computer's construction into numerous stand-alone modules, each of which could be individually specified, built and unit-tested in isolation from the rest of the project. And from day one, Noam and I decided to put all these building blocks freely available in open source on the Web. So chip specifications, APIs, project descriptions, software tools, hardware simulators, CPU emulators, stacks of hundreds of slides, lectures -- we laid out everything on the Web and invited the world to come over, take whatever they need, and do whatever they want with it.

And then something fascinating happened. The world came. And in short order, thousands of people were building our machine. And NAND2Tetris became one of the first massive, open, online courses, although seven years ago we had no idea that what we were doing is called MOOCs. We just observed how self-organized courses were kind of spontaneously spawning out of our materials. For example, Pramode C.E., an engineer from Kerala, India, has organized groups of self-learners who build our computer under his good guidance. And Parag Shah, another engineer, from Mumbai, has unbundled our projects into smaller, more manageable bites that he now serves in his pioneering do-it-yourself computer science program.

The people who are attracted to these courses typically have a hacker mentality. They want to figure out how things work, and they want to do it in groups, like this hackers club in Washington, D.C., that uses our materials to offer community courses. And because these materials are widely available and open-source, different people take them to very different and unpredictable directions. For example, Yu Fangmin, from Guangzhou, has used FPGA technology to build our computer and show others how to do the same using a video clip, and Ben Craddock developed a very nice computer game that unfolds inside our CPU architecture, which is quite a complex 3D maze that Ben developed using the Minecraft 3D simulator engine. The Minecraft community went bananas over this project, and Ben became an instant media celebrity.

And indeed, for quite a few people, taking this NAND2Tetris pilgrimage, if you will, has turned into a life-changing experience. For example, take Dan Rounds, who is a music and math major from East Lansing, Michigan. A few weeks ago, Dan posted a victorious post on our website, and I'd like to read it to you. So here's what Dan said.

"I did the coursework because understanding computers is important to me, just like literacy and numeracy, and I made it through. I never worked harder on anything, never been challenged to this degree. But given what I now feel capable of doing, I would certainly do it again. To anyone considering NAND2Tetris, it's a tough journey, but you'll be profoundly changed."

So Dan demonstrates the many self-learners who take this course off the Web, on their own traction, on their own initiative, and it's quite amazing because these people can not care less about grades. They are doing it because of one motivation only. They have a tremendous passion to learn.

And with that in mind, I'd like to say a few words about traditional college grading. I'm sick of it. We are obsessed with grades because we are obsessed with data, and yet grading takes away all the fun from failing, and a huge part of education is about failing. Courage, according to Churchill, is the ability to go from one defeat to another without losing enthusiasm. (Laughter) And [ Joyce ] said that mistakes are the portals of discovery. And yet we don't tolerate mistakes, and we worship grades. So we collect your B pluses and your A minuses and we aggregate them into a number like 3.4, which is stamped on your forehead and sums up who you are. Well, in my opinion, we went too far with this nonsense, and grading became degrading.

So with that, I'd like to say a few words about upgrading, and share with you a glimpse from my current project, which is different from the previous one, but it shares exactly the same characteristics of self-learning, learning by doing, self-exploration and community-building, and this project deals with K-12 math education, beginning with early age math, and we do it on tablets because we believe that math, like anything else, should be taught hands on.

So here's what we do. Basically, we developed numerous mobile apps, every one of them explaining a particular concept in math. So for example, let's take area. When you deal with a concept like area -- well, we also provide a set of tools that the child is invited to experiment with in order to learn. So if area is what interests us, then one thing which is natural to do is to tile the area of this particular shape and simply count how many tiles it takes to cover it completely. And this little exercise here gives you a first good insight of the notion of area.

Moving along, what about the area of this figure? Well, if you try to tile it, it doesn't work too well, does it. So instead, you can experiment with these different tools here by some process of guided trial and error, and at some point you will discover that one thing that you can do among several legitimate transformations is the following one. You can cut the figure, you can rearrange the parts, you can glue them and then proceed to tile just like we did before. (Applause) Now this particular transformation did not change the area of the original figure, so a six-year-old who plays with this has just discovered a clever algorithm to compute the area of any given parallelogram.

We don't replace teachers, by the way. We believe that teachers should be empowered, not replaced.

Moving along, what about the area of a triangle? So after some guided trial and error, the child will discover, with or without help, that he or she can duplicate the original figure and then take the result, transpose it, glue it to the original and then proceed [ with ] what we did before: cut, rearrange, paste - oops - paste and glue, and tile. Now this transformation has doubled the area of the original figure, and therefore we have just learned that the area of the triangle equals the area of this rectangle divided by two. But we discovered it by self-exploration.

So, in addition to learning some useful geometry, the child has been exposed to some pretty sophisticated science strategies, like reduction, which is the art of transforming a complex problem into a simple one, or generalization, which is at the heart of any scientific discipline, or the fact that some properties are invariant under some transformations. And all this is something that a very young child can pick up using such mobile apps. So presently, we are doing the following: First of all, we are decomposing the K-12 math curriculum into numerous such apps. And because we can not do it on our own, we've developed a very fancy authoring tool that any author, any parent or actually anyone who has an interest in math education, can use this authoring tool to develop similar apps on tablets without programming. And finally, we are putting together an adaptive ecosystem that will match different learners with different apps according to their evolving learning style.

The driving force behind this project is my colleague Shmulik London, and, you see, just like Salman did about 90 years ago, the trick is to surround yourself with brilliant people, because at the end, it's all about people. And a few years ago, I was walking in Tel Aviv and I saw this graffiti on a wall, and I found it so compelling that by now I preach it to my students, and I'd like to try to preach it to you. Now, I don't know how many people here are familiar with the term "mensch." It basically means to be human and to do the right thing. And with that, what this graffiti says is, "High-tech schmigh-tech. The most important thing is to be a mensch." (Laughter) Thank you. (Applause) (Applause)

祖父のサルマン・ショケンです 貧しく学のない家庭に生まれ 6人兄弟で 14歳の時には家計を助けるため 学校をやめなければならず その後 学校に戻ることはありませんでした 代わりに祖父は輝くデパートの帝国を 築き上げました 彼は完璧主義者で どの店舗もバウハウス様式の 珠玉の建築でした 彼はまた究極の独学者で 他のあらゆることと同様盛大にやりました 彼は若く無名の学究者を 身の回りに置いていましたマルティン・ブーバー シュムエル・アグノンフランツ・カフカ 彼らに月給を払って 文筆に専念できるようにしていたのです

30年代に何が起きようとしているか悟った彼は すべてを置いて家族と共に ドイツを去りました 彼のデパートは没収されました 彼は残りの人生を芸術と文化の 飽くなき追求に費やしました この中学校中退者は 82歳で亡くなりましたが ものすごい知識人でありエルサレムにあるヘブライ大学の 共同創立者兼初代学長であり 評判の高い出版社で 後に ランダムハウスに買収されたショケン・ブックスの 創業者でした まさに独学の力です

こちらは両親です 彼らもまた 大学教育を享受してはいません 家庭や国を築くことにあまりに忙しかったのです それでも祖父と同様に 生涯に渡りひたむきに独習し続けました 家には何千冊という本やレコードや美術作品が溢れていました 父が言っていたのを良く覚えています 「近所の人がみんなテレビを買ったら うちもFMラジオを買うことにしよう」(笑)

これは私です 最初のそろばんを手にしているところです 父に言わせたなら iPadの十分な代替品というところでしょう (笑) 私が家で学んだことのひとつは 教育者は必ずしも教える必要はないということです 自ら学ぶ自然な能力を刺激する リソースと環境を与えればいいのです 独習し 自分で探求し自分で成長すること それが 優れた教育のもたらすべきものです

それで今日は 素晴らしい同僚のノーム・ニサンと一緒に作った 独習コンピュータ・サイエンス・コースについて 話したいと思います 写真を見てお分かりと思いますが ノームも私も 幼い頃から物事の大元に興味を持っていました 長い時間をかけて 科学や技術に対する知識を磨いてきましたが この基本原理に対する畏敬の念は ますます深まるばかりです 12年前のことです ノームと私は既にコンピュータサイエンスの教授になっていましたが 共に同じ現象に不満を抱いていました コンピュータがますます複雑になっていく中で 学生たちは木を見て森を見失っていたのです 中身を窺い知れないソフトウェアで 幾重にも覆われたブラックボックスである PCやMacをいじっていても コンピュータの魂に触れることはできません ノームと私が思い付いたのは コンピュータがどのように働くか 骨の髄まで学生に理解させたければ 最良の方法はおそらく 完全な動作する汎用的で有用なコンピュータを ハードもソフトも含め基本原理から始めて 一から作らせるということです

まず出発点を決めなければなりません それでノームと私は私たちの伽藍の基礎として 最もシンプルな要素を選ぶことにしました それはNANDと呼ばれるものです これは入出力のパターンが4つだけの 単純な論理ゲートです この旅路は 学生にこう言って始めます― 「神は人にNANDを与え “コンピュータを作れ” と命じられた“どのように”と問うと 神は答えて言われた“一段ずつ進め”」 この助言に従って ちっぽけなNANDゲートから始めて 入念に用意された 一連のプロジェクトを通じて学生たちを導いていきます チップセット ハードウェア・プラットフォーム アセンブラ 仮想マシン 基本的なオペレーティングシステム Javaに似たシンプルな言語JACKのためのコンパイラ そして この大作の締めくくりとして JACKを使って様々な楽しいゲームを作ります ピンポンゲームや ヘビゲームやテトリスなどです それで遊ぶのがどれほど楽しいか想像できるでしょう そのテトリスはJACK言語を使って自分で書いたもので それをマシン語にコンパイルするコンパイラも 自分で書いたものであり それを動かすマシンもまた何千個かのNANDゲートから 自分で作り上げたものです 基本原理から始めてとても複雑で有用なシステムを すべて自力で作り上げるというのは 個人として ものすごく達成感があります

ノームと私は この階段を準備しツールやインフラを作り 学生が一期で完成できるようにするため 5年間取り組みました これを実現するため力を貸してくれたチームです コツが何かというとコンピュータの構成を分解し 個々に仕様を定め 構築しユニットテストできる たくさんの独立した モジュールにするということです ノームと私は最初からそれらの構成要素を すべてオープンソースとしてWebで無料公開しようと 決めていました チップ仕様 API プロジェクト記述ソフトウェアツール ハードウェアシミュレータCPUエミュレータ 何百というスライド講義資料・・・ すべてをWebで公開し 必要なものを何でも持っていって したいことを何でもするよう 世界の人々に呼びかけました

すると素晴らしいことが起きました 世界中の人々がやってきたのです あっという間に何千という人々が 自分のマシンを作り上げました NAND2Tetrisは世界最初の MOOC (大規模オープン・オンライン・コース) となりました もっとも そのようなものをMOOCと呼ぶようになるとは 7年前の私たちには知る由もありませんでしたが 私たちはただ様々な独自のコースが 私たちの教材を元にして次々と現れるのを 眺めていました たとえば インドのケララ在住のエンジニア プラモード・C・Eは 勉強会を組織して 彼の指導の元 みんなでコンピュータを作りました ムンバイのエンジニアパラグ・シャーは 私たちのプロジェクトをもっと小さな 飲み込みやすい部分にばらして DIYコンピュータサイエンスプログラムとして提供しています

こういったコースに惹かれる人の多くは ハッカー精神を持っています 物事の働く仕組みを知りたがり グループで取り組むのを好みます このワシントンDCのハッカークラブのように 彼らは私たちの教材を使ってコミュニティコースを提供しています 教材はオープンソースで広く入手可能なので 中にはとても変わった 予想外の使い方をする人もいます 広州のユ・ファンミンは このコンピュータを作るのにFPGA技術を使い どうやったのか解説するビデオを作りました ベン・クラドックは CPUアーキテクチャの内部を見せる 素敵なゲームを開発しました とても複雑な3次元迷路で Minecraft 3Dシミュレータエンジンを使って作られています Minecraftコミュニティでこのプロジェクトが話題になって 彼はメディア上のちょっとした有名人になりました

実にたくさんの人が いわば NAND2Tetris巡礼の旅に出て そこで人生を変えるような体験をしています たとえばダン・ラウンズは 音楽と数学を学ぶミシガン州イーストランシングの人ですが 何週間か前に 私たちのウェブサイトで達成報告をしました 読んでお聞かせしましょう 彼はこう書いています

「このコースに取り組むことにしたのはコンピュータの理解は 読み書きや計算のように重要なものだと思ったからでした そしてやり遂げました何かに これほど熱心に取り組んだことも こんなに大きな挑戦をしたこともありませんでした でも 今自分にどれだけのことができるかを思うとき 他のことにもチャレンジできると感じます NAND2Tetrisをやろうと思っている人は 確かに大変ですが きっと大きな変化を経験するはずです」

ダンは このコースをウェブ上で学んだ 独習者たちの持つ自発性や牽引力を 良く表しておりとても感銘を受けます というのも 彼らは成績などまるで 気にしていないからです ただ1つの動機で彼らはやっています 学ぶことへの情熱です

それを思う時 従来の大学の成績評価には不満を感じます 私はうんざりしています みんな成績にこだわっていて それはデータにこだわっているからですが 成績評価は失敗する楽しみを奪ってしまいます しかし学びの大きな部分は 失敗することから得られるのです チャーチルに言わせると 「勇気とは 情熱を失わずに 負け続けられる能力」なのです (笑) そしてジョイスによれば 「間違いは発見への入り口」です それなのにみんな間違いを許容せず 成績を崇め立てています それで B+ だとかA- だとかをかき集めて それを3.4みたいな1個の数字にまとめ 額にスタンプで押して それが その人を表すというのです 私に言わせると そんなのは行きすぎたナンセンスで 成績付けは人の自尊心を踏みにじるものです

だから私は逆の話をしたいと思います 私が今やっているプロジェクトをお見せしましょう 前のとは違うものですが 基本は共通しています 独習するやることで学ぶ 自分で探求するコミュニティを構築する このプロジェクトでは幼小中高の 数学教育を扱っています タブレットを使いますがそれというのも 数学は自分で解くことで学ぶものだと信じているからです

これがそうです たくさんのモバイルアプリを開発していて それぞれ 数学の特定の概念を解説しています たとえば「面積」を見てみましょう 面積のような概念を扱う時 私たちは様々なツールも一緒に提供して 子どもたちが実験しながら学んでいけるようにしています 面積を知りたい時 自然な方法は 同じタイルを敷き詰めて タイルの数を数えるということでしょう この小さなエクササイズで面積の概念に対する 基本的なイメージを与えることができます

先に進んで 平行四辺形の面積はどうすれば分かるでしょう? タイルを敷き詰めようとしてもうまくいきません 代わりに そこにある いろいろなツールを使って 試行錯誤するのです やっているうちに ある変換方法を見つけられるでしょう 切り離して 位置を変え貼り合わせると 前にやったように タイルを敷き詰めることができます (拍手) この変換によって 図形の面積は変わらないので このアプリで遊ぶ6歳児は 平行四辺形の面積を計算する 巧妙なアルゴリズムを自分で発見することになるわけです

ちなみに私たちは教師を置き換えようと 思っているわけではなく力を与えたいと思っているのです

先に進んで 三角形の面積はどうでしょう? この環境の中で試行錯誤を繰り返すうちに ヒントをもらって あるいは自力で子どもたちは見つけます 元の図形のコピーを作って それをひっくり返し貼り合わせると 前と同じやり方が使えるようになります 切って 位置を変え貼り合わせ タイルを敷き詰める この変換で面積は元の2倍になっているので 三角形の面積は この長方形の面積の 半分だと分かります それを自分で探求することによって発見するのです

幾何学の有用な知識を学べるのに加え 子どもたちは還元のような洗練された科学的方法に 触れることになります これは複雑な問題を 単純な あるいは一般化した問題へと変換する技術で あらゆる科学分野の 核にあるものです あるいは変換に対して不変な性質を 見つけるかもしれません そういったことは小さな子どもでも このようなモバイルアプリを使うことで可能になるのです 現在私たちがやっているのは まず幼小中高の数学カリキュラムを こういったたくさんのアプリへと分解するということです 私たちだけで全部作ることはできないので アプリ作成ツールを用意しました 作家や 親や あるいは 数学教育に関心のある人は誰でも そのツールを使うことでこのようなアプリを タブレット上で プログラミングせずに作ることができます 最終的には 適応性のあるエコシステムを作り上げ 進歩していく学習スタイルに合わせて 様々な学習者と様々なアプリをマッチングできるようにします

このプロジェクトの推進力となっているのは 私の同僚のシュムリク・ロンドンです 私の祖父が 90年前にそうしたように うまくやるコツは 優れた人を身の回りに置くということです 結局のところ 人がすべてだからです 何年か前にテルアビブの街を歩いていて この落書きを見つけました とても訴えるものがあるので 私はいつも学生に言って聞かせていますが 皆さんにもお教えしたいと思います “mensch” という言葉を知っている人が どれくらいいるかわかりませんが それは基本的には「人間らしくあり 正しいことをする」ということです この落書きにはこう書かれています 「ハイテクだけじゃつまらない 一番大切なのはmenschであること」 どうもありがとうございました (拍手) (拍手)

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品詞分類

  • 主語
  • 動詞
  • 助動詞
  • 準動詞
  • 関係詞等

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