建构主义之父：皮亚杰

前面谈到，瑞士著名儿童心理学家、哲学家让·皮亚杰把孩子的认知发展分成四个阶段：

（1）感知运算阶段（感觉-动作期，0-2岁）

这个阶段的儿童的主要认知结构是感知运动图式，儿童借助这种图式不妨协调感知输入和动作反应，从而依靠动作去适应环境。

（2）前运算阶段（前运算思维期，2-7岁）

儿童将感知动作内化为表象，建立了符号功能，可凭借心理符号（首要是表象）进行思维，从而使思维有了质的飞跃。

（3）具体运算阶段（具体运算思维期，7-11岁）

在本阶段内，儿童的认知结构由前运算阶段的表象图式演变为运算图式。

（4）形式运算阶段（形式运算思维期，从11岁开始一直发展）

这个时期，儿童思维倒退到抽象逻辑推理水平。

小学阶段的孩子基本上在「前运算阶段」和「具体运算阶段」。他们逐渐能够从具象化的实物抽象出数的概念、建立数感、符号意识、运算能力、简单的抽象逻辑和推理能力。

皮亚杰在二十世纪中叶提出了建构主义（constructivism）学习理论，标的是关注学习是如何发生的。该理论指出：

人们会基于过往的经验和对世界的理解来构建知识（constructing knowledge），而不是获得知识（acquiring knowledge）。

孩子理解周围的世界不是通过学习大人所掌握的知识的「小孩子版」或只是作为一个空容器被灌注贯注知识，而是作为一个活跃的个体与世界互动并构建出不断发展的理论。

皮亚杰把适应看作智力的本质，他把儿童看成建造自己的个人知识理论的小哲学家和科学家。他认为活动即是感知的源泉，又是思维发展的基础。

皮亚杰认为我们的学习是基于过往的经验和对事物的理解来建构自己的知识体系，而不是被灌注贯注知识。我们通过把未知和已知建立关联不断建构、完善自己的知识体系。

少儿编程之父：派帕特

西摩尔·派普特（Seymour Papert），一名来自南非的计算机科学家、数学家及教育家，是人工智能发展的先驱之一。

多年后，派普特把皮亚杰的理论充分地融合贯穿到 logo 语言的设计和理论之中。他曾在 1958-1963 年期间师从皮亚杰研究儿童发展理论。

派普特用LOGO语言设计了一款编程软件，由于绘图的光标一开始是一只小海龟，所以被亲切地称为「小海龟画图」。

通过logo编程，派普特落实了皮亚杰的「建构主义进修理论」。

与一般的计算机语言不同的是，LOGO 语言输出的表现结果是几何图形。这是第一款针对儿童教学使用的编程语言。派普特也由此被称为「少儿编程之父」。

他还参与创办了麻省理工学院媒体实验室（mit media lab）。

在 LOGO 编程语言中，孩子可以在键盘上写下指令，让小海龟在画面上走动，无论是上下左右，还是按照一定的角度、速度或重复动作等。

这虽然看起来简单，但其背后的学科知识是人工智能、数学逻辑以及发展心理学的联合。简单的指令组合之后可以创造出非常多样化的几何图形。

比如：

甚至这个：

不过，在 logo 语言发明的年代，计算机的价格太高，普通人根本用不起。因而派普特就发明了实体版的「小海龟画图」。

1984年，时任乐高公司 CEO 的克伊尔德·克里斯丁森在电视中看到了一次派普特的节目。当时派普特正在电视中演示实体 LOGO 海龟。克里斯丁森认为，实体化的海龟跟乐高的产品有很多相通之处，二者如果能够结合起来，一定是个不错的新产品。

随后，克伊尔德访问了 mit media lab。在与乐高接洽后，帕普特提出了一个新设想，能否创造一个能替代电脑的乐高零部件——一个具有估计的功能，又能跟乐高一样小巧，足够便宜的零部件。在当时，这是一个巨大的挑战，然而这也将会是一个巨大的革命式的创新。

这个设想在1998年得以实现。那年，乐高发布了全新的可编程机器人产品——Mindstorms 系列。

为向帕普特致敬，乐高用他 1980 年出版的书名作了注册商标「mindstorms」。今后，乐高掀起了一场全球的机器人风暴。时至今日，乐高机器人依然是全球最火爆的教育机器人。

帕普特的教育思想有四个核心要点：

1） 孩子在脱手中学习

在他看来，好的教育不是如何让老师教得更好，而是如何提供充分的空间和机会让学习者去构建自己的知识体系。当孩子们在制作一些对自己有意义的作品时，如编故事、编程序、或是音乐创作时，孩子们正处于学习知识的最佳状态。他们被自己的热情所驱动，主动地去获取知识而不是痛苦地被填鸭。

2） 可触摸的实体帮忙思考具象化

3） 强大的理论可以赋能个体

4） 自我反省可以帮助孩子看清自身的思考与周遭环境的联系

自我反省就像是编程过程中的调试（debugging）。就像程序中会出现错误（bug），需要反复调试一样，孩子可以通过调试自己来发现、分析并修正错误。这个过程是由孩子自己驱动的，教师扮演的角色只是在必要时给出反馈和提供支持。

调试的技能就是分析和解决问题的能力，这在儿童学习过程中非常重要，能够在理想生活中训练出批判性思维，孩子脑中的调试程序是「智力活动的本质」 。

在1980 年的著作《Mindstorms》（中文名《因计算机而强大》）中，帕普特写道：

通过编写计算机程序，孩子们既能尝试着理解和掌握最现代、最强大的技术对象，有机会触及科学和数学的最深处，并且体会到创建智能模型的美。

《Mindstorms》的序言作者叫做John Sculley，就是乔布斯用「卖糖水还是改变世界」勾引过来的那位百事CEO。

那么这本书到底谈什么呢？他谈了一个很大的话题：教育的整体设计，与计算机在其中的作用。

在书中派帕特主要以数学为例，讨论教育的变革问题。

他认为要实现高质量的教育，你需要同时搞懂两大问题：特定教育领域（如数学）的内容、以及教育方法。他认为教育界的一大问题，就是常常忽略了前者，而关注后者，但这样很难搞好。

派帕特提出了他的观察，有些领域，例如语言，其实内容挺多，但小孩自然而然地，就能学会讲话，各种各样的对话，并没有多少压力。而在数学这样的领域，为什么小孩的能力很难自然增长，只能依靠正式的教育？

围绕这样一条路线，教育的关键可能并不是在课堂上，给学生灌输多少知识。而是如何打造有效的系统，让人们可以在特定的领域（如数学），「通过日常非正式学习自然提升」。或者说「让正式教育可以有效地带动非正式学习」。

派帕特指出，当前的教育思维中，有一个被习以为常的误区，恰恰扼杀了「非正式学习/自然成长」的可能性。这就是过度重视正确的知识。

以物理为例，我们都知道学校会传授牛顿物理学的知识，而对亚里士多德物理学（例如：力是物体运动的原因），认为是错误的直接跳过。

这样做的问题在哪里呢？派帕特认为，亚里士多德物理学，是牛顿物理学的自然步骤。因为亚里士多德物理学，其实是和我们的直觉吻合的。例如我们看到风在吹的时候，树叶就动了，比较自然地就能够得出「力是物体运动的原因」。

那么当我们砍掉了这个部分之后，其实我们的直觉，就和物理脱钩了。物理就不再是经验上可以理解的东西，而仅仅是公式和符号。而人类的认知系统，是很难去理解公式和符号的，所以我们凭经验与直觉，就会感觉学习物理很难。

数学也是如此，58+37=？，对娃来说，这些通常都是很抽象的概念，缺乏个人体验，也无法在日常生活中自然理解。

作者谈到它设计Logo语言，其实就是想建立这样一个「自然认知」的数学教育方式。在Logo里有个小乌龟，输入Forward 50就会前进50步，输入Forward 5就会前进5步，那么小孩很自然地，就开始把数字与实际经验建立关联。你还可以让乌龟调整角度（例如45度、90度），这其实是在建立基本的几何概念：角度、二维空间等。

通过Logo语言来做数学教育，可以产生一个传统教育方式很难达到的目标：让学生在学习过程中，满足某种个性化的需求，找到学习的目标和动力。传统的数学教育，更强调标准化的灌输，难以激发娃的学习动机。而当用Logo编程的时候，你想画一朵花就画一朵花，他想画一个矩形就画一个矩形，因为这是「他们自己想要的目标」，自然就有了兴趣和动机。

那些爱学习和学习能力强的人，常常是在学习中，找到了满足某种个人需求的方式。而高质量的教育，可以让更多的人获得「解决自己问题的学习动力」。

所以派帕特谈到，藉由计算机建立的虚拟世界，可以提供前所未有的强大手段，在激发人们个性化动力的同时，帮助学生建立「经验世界」与「理论世界」的联系，从而让他们可以在日常生活/环境中，自然提升。

四十多年过去了，派帕特的观点时至今日，依然非常具有前瞻性。

Scratch之父：瑞斯尼克

在 80 年代，受到帕普特启发的还有一名青年记者。一次偶然的机会，他听了帕普特的演讲，也由此改变了他对计算机的认知。第二年，这个年轻记者拿着MIT的奖学金，参加了帕普特的研讨班。

这个青年记者就是后来的「Scratch 之父」—— 米切尔·瑞斯尼克（Mitchel Resnick）。作为帕普特的学生，瑞斯尼克同样也是其一生重要的合作者。

乐高公司和 MIT Media Lab 一直保持着密切的联系和合作。1989 年，乐高向 MIT Media Lab 捐助了一个教授席位，帕普特也理所当然成为了第一位「LEGO Professor of Learning Research（乐高学习研究教授）」。在帕普特退休之后，为纪念他，这个席位名称改为 LEGO Papert Professorship of Learning Research，并传给了他的得意门生瑞斯尼克。

作为帕普特理念的继承者，瑞斯尼克在 LOGO 的影响下，推出了更具视觉化的面向儿童的编程语言——Scratch。Scratch 首个版本在 年发布，在 LOGO 的理念与乐高机器人编程工具基础之上，推出了更易于儿童理解的用命令图块搭建逻辑的编程方式。

Scratch 语言与各种硬件和软件相结合，被广泛使用在学校、家庭以及校外的计算机、编程教育等。

LOGO语言的核心是通过简单几何图形的绘制和组合，训练人的思维能力。

而Scratch的界面功能更强大，更个性化，例如，你可以导入图片、设置背景、创建对话等。基于这些功能，可以方便地做出各种小动画、小游戏，激发小朋友的创造和学习动力。