如何教新手編程
過去的一年中，許多計(jì)算機(jī)專業(yè)的教授和教育專家都寫了關(guān)于 MOOC 如何擴(kuò)大計(jì)算機(jī)教育服務(wù)的規(guī)模，使得成千上萬的學(xué)生都能享受到。而我想從另外一個角度，說一說我是如何在 9 個月的時間里向 1 位學(xué)生教授計(jì)算機(jī)編程的。
2011 年 7 月到 2012 年 3 月之間，我給 Brian Goler 教授基本的編程知識；他是舊金山灣區(qū)一位有經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)家，在市場、銷售和產(chǎn)品開發(fā)等方面都有廣泛的經(jīng)驗(yàn)。Brian 之前沒有編程經(jīng)驗(yàn)，但在幾個月的時間里，他就做出了 SwearBuy，一個讓那個人們對喜愛的產(chǎn)品發(fā)表評論的免費(fèi) web 應(yīng)用程序。更重要的是，Brian 獲得了自學(xué)的能力，能夠接下來自己搜尋、學(xué)習(xí)更高階的技術(shù)內(nèi)容。我的主要貢獻(xiàn)，是指導(dǎo)他克服一些通常會打擊初學(xué)者的障礙。
背景
Brian 通過我的個人網(wǎng)站上知道了我，因?yàn)槔镞呌袔灼?jì)算機(jī)科學(xué)教育的文章。下面摘錄他在 2011 年 7 月給我發(fā)的***封郵件里的一段內(nèi)容：
我們沒見過面，但我想試試看能否從您這兒得到些建議。
我在網(wǎng)上搜尋能幫我學(xué)習(xí)編程的導(dǎo)師的時候發(fā)現(xiàn)了你的網(wǎng)站。更準(zhǔn)確地說，我在上一門計(jì)算機(jī)課程，我希望找一個導(dǎo)師，每周能當(dāng)面輔導(dǎo)我 1-2 次，每次 1 小時左右。
我正在上 MIT 的 OCW 6.00 課程。盡管 OCW 和其他的在線課程都很棒，但我覺得如果有個人可以請教、還能檢查我的作業(yè)，并給與反饋，那我的進(jìn)度應(yīng)該會更快些，對概念的理解也會更深入。
您在 MIT 和 Stanford 都待過，應(yīng)該認(rèn)識一些合適的人吧？或者，可以給我推薦下去哪兒找合適的人？當(dāng)然，我會向輔導(dǎo)的人付錢的。
因?yàn)槟菚何覄偤貌幻Γ谑俏揖陀H自輔導(dǎo) Brian。我們***次的一小時會面是在他家，第二次是在附近的一家咖啡館。之后我去參加某個學(xué)術(shù)會議，于是第三次的輔導(dǎo)我們就通過 Skype 在線視頻電話進(jìn)行。我們用了 Skype 的屏幕共享功能，這樣在聊天的時候我就能同時看到他的電腦屏幕。這種形式非常適合輔導(dǎo)，于是我們決定接下來的所有輔導(dǎo)都通過 Skype 進(jìn)行。我只當(dāng)面輔導(dǎo)過 Brian 兩次，而我們的 Skype 視頻通話時長高達(dá) 50 小時（大約 40 次）。
在 Skype 上的在線輔導(dǎo)進(jìn)行的如此順暢，我們都感到很驚喜。這甚至比我們當(dāng)面聊天更有效，那樣還會受困于嘈雜的咖啡廳和狹小的筆記本電腦屏幕。借助 Skype 的屏幕共享功能，我能在我自己的公寓里邊舒服地看到 Brian 的電腦屏幕，并且與他實(shí)時互動。如果我需要畫些草圖來說明，那我只需要共享屏幕，然后用繪圖板來畫就行了。（Salman Khan 就是用類似的辦法教他的表弟，于是就有了現(xiàn)在知名的可汗學(xué)院教育視頻。）
基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)
Brian 的目標(biāo)是學(xué)習(xí)基本的編程技巧，提高自己；而不是要獲得一份程序員的工作，或是成為一名研究人員。在見我之前，Brian 已經(jīng)通過上 MIT 開放課程中的計(jì)算機(jī)科學(xué)與編程基礎(chǔ)，自學(xué)了幾周 Python 編程。開始的幾次輔導(dǎo)中，我們通過課程講義和作業(yè)，復(fù)習(xí)了基本的編程概念。
然而，我很快就意識到，僅僅通過學(xué)院式的課程資料來學(xué)習(xí)，無法讓 Brian 足夠投入，尤其考慮到他已經(jīng)大學(xué)畢業(yè) 20 年這個現(xiàn)實(shí)。他看起來并不滿足于只學(xué)習(xí)一些計(jì)算機(jī)學(xué)科的術(shù)語、做一些針對大學(xué)生的數(shù)學(xué)相關(guān)的小練習(xí)。
因此，我決定教 Brian 成為一個實(shí)用主義的業(yè)余程序員，而不是一個博學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)專家。我鼓勵他想出一個給自己或朋友用、自己也愿意做的軟件。相應(yīng)地，我將指導(dǎo)他完成這個軟件項(xiàng)目。這個想法如此簡單，但效果卻異常好。
Brian 提出了一些 idea，并最終決定實(shí)現(xiàn)其中的一個，也就是后來的 SwearBuy。在接下來的 9 個月里，他每周都投入十幾個小時的時間編寫 SwearBuy，常常干到深夜。我們每周都有一到兩次的 Skype 輔導(dǎo)，每次持續(xù)一到兩個小時。輔導(dǎo)中的大部分時間，我都用來回答 Brian 的問題，幫他調(diào)試 bug，有時還跟他結(jié)對編程，一起寫點(diǎn)兒代碼。我每次講的時間都只有幾分鐘。除了能讓他的注意力高度集中外，這種基于問答的形式對我來說也很不錯，因?yàn)槲規(guī)缀醪槐鼗〞r間提前做什么準(zhǔn)備。
基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)十分高效，因?yàn)?Brian十分重視他自己的***個項(xiàng)目。他的學(xué)習(xí)被需求牽著走，而不是一些預(yù)先設(shè)置好的的學(xué)術(shù)課程。因?yàn)樗麑? Swearbuy 的熱情非常高，所以常常會想出很多新功能的點(diǎn)子。為了實(shí)現(xiàn)這些功能，他必然要學(xué)習(xí)一些新的編程技術(shù)。因此，我的角色就變成了：
- 評估他想實(shí)現(xiàn)的功能的可行性，如果需要的話，指導(dǎo)他完成一個簡單版本；
- 挑選最適合他需要的編程工具、風(fēng)格以及技巧；
- 給他找到合適的自學(xué)資料（比如代碼示例、博客、在線教程、書等）；
- 在他努力理解和應(yīng)用自學(xué)的內(nèi)容時，回答他的疑問。
編程實(shí)現(xiàn)一個任務(wù)，常常有幾十種甚至上百種方式；這種選擇的多樣性常常讓初學(xué)者手足無措。因?yàn)檫x擇太多，他們反而不知從何入手。我要做的，主要就是幫他將選擇范圍縮小到一個可控的范疇，適合他各個階段的學(xué)習(xí)；然后讓他去自學(xué)，遇到問題時我再解答他的疑問。
我十多年的編程和教授編程的經(jīng)驗(yàn)，使得我在每個需要選擇的點(diǎn)上，都能將選擇范圍縮小到我認(rèn)為最適合Brian學(xué)習(xí)的程度。比如，我選擇讓他用最基本的編程語言（比 如 Python, JavaScript, SQL）功能來“從頭”搭建 SwearBuy，而不是在已有的一些復(fù)雜的 web 應(yīng)用開發(fā)框架上開始。盡管為此 Brian 不得不寫更多的代碼來“從頭”（這個詞兒可能有些不準(zhǔn)確，因?yàn)椴豢赡芡耆珡牧汩_始）開始實(shí)現(xiàn)期望的功能，但他通過這個過程，能夠深入到內(nèi)部原理，深入理解 各個部分是如何組合到一起的。
Brian 的項(xiàng)目是我們 Skype 會話的絕好的基礎(chǔ)，因?yàn)槲夷軐⒆约阂淌诘男赂拍钊谌氲剿雽?shí)現(xiàn)的新功能中去。再多的刻意的課后練習(xí)所發(fā)揮的作用，也比不上一個屬于學(xué)生自己的的應(yīng)用程序。
在掙扎中學(xué)習(xí)
在我們每次 1-2 小時的 Skype 輔導(dǎo)開始前，Brian 通常會編程 10-15 個小時，所以他總是用大量急切的問題要問，有很多新寫的代碼需要我?guī)退麃碚{(diào)試和優(yōu)化。如果我只是給他講課，而不基于任何背景，那他不可能消化的這么徹底， 很可能只是點(diǎn)點(diǎn)頭，然后說“嗯，好吧，好像是這么回事兒……不錯，然后呢？”相反，因?yàn)樗诿看屋o導(dǎo)之前，都一直在和具體的代碼相關(guān)的問題糾纏——甚至經(jīng) 常因此而受挫和沮喪——所以每當(dāng)我給他解釋清楚了什么之前看起來好像不可逾越的問題時，他的反應(yīng)往往是“喔喔喔，哇哦！現(xiàn)在我算是徹底明白了！”。他的喜 悅和釋然每次都那么明顯。我覺得對消化知識來說，沒有比這更好的方式了：先花上幾個小時努力解決問題，不斷積累心中煩躁的情緒，然后再接受導(dǎo)師的指導(dǎo)。
為了減少 Brian 的痛苦，我?guī)退罱碎_發(fā)環(huán)境，做了一些乏味的工作，因?yàn)檫@些東西不會直接促進(jìn)他的學(xué)習(xí)。我希望他把精力花費(fèi)在編程和搭建 SwearBuy 上，而不要浪費(fèi)時間做些不相關(guān)的事情，比如搭建服務(wù)器或是版本控制系統(tǒng)。（當(dāng)然了，如果他的目標(biāo)是成為一個系統(tǒng)管理員，那我盡可以讓他去糾結(jié)那些細(xì)節(jié)。）
有很多時髦的書、在線教程以及直播節(jié)目，都宣稱能讓你在 7 天或是 3 周時間里學(xué)會編程（或者別的什么技能）。很明顯，你不可能在幾周里就掌握一門新技能，而且我覺得也沒幾個人真的相信他們可以。這些“快速獲取技能”計(jì)劃的 真正問題在于，他們忽視了可持續(xù)性。這些課程就好像減肥食譜一樣，可能會讓你馬上減掉 10 磅體重，但卻無法讓你保持住，除非你真正地養(yǎng)成了好的習(xí)慣。類似的，除非你不斷努力很多年，否則也無法精通編程；為了激勵自己不斷努力，你必須是在做自己 有熱情的事情。努力掙扎可不是什么有趣的事兒，如果沒有適當(dāng)?shù)募睿菀自缭绲胤艞壛恕?/p>
當(dāng) Brian 意識到他不再需要我的輔導(dǎo)時，我知道我成功了。盡管他也承認(rèn)要成為一名技藝精湛的程序員，自己還需要努力好幾年，但他已經(jīng)知道在現(xiàn)有的水平下，如何努力才 能到達(dá)那個高度。在過去的九個月里，他學(xué)到了足夠多的東西，能夠支持他繼續(xù)自學(xué)下去。對于自己給了他足夠的方法和智慧來繼續(xù)自學(xué)，而不是填鴨式地應(yīng)付一個 學(xué)生，我感到很自豪。
***的思考
在我們的輔導(dǎo)結(jié)束之后，Brian 反映說，盡管他受益于這種“通過做來學(xué)習(xí)”的方法，但他仍然認(rèn)為，將基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)和傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)課程學(xué)習(xí)結(jié)合起來，有很大的價值。在構(gòu)建 SwearBuy 的過程中，他經(jīng)常通過 Google、閱讀技術(shù)博客、從 StackOverflow 上拷貝代碼等方式，來臨時解決自己的問題。結(jié)果，他發(fā)現(xiàn)自己經(jīng)常得出并非***的方案，而且用的東西自己都無法完全理解。Brian 的一些巨大的進(jìn)步，來自于他從項(xiàng)目中抽身出來，轉(zhuǎn)而去學(xué)習(xí)書中或課程中遇到的新的概念，然后想著如何將其用到 SwearBuy 中。
自從我們 2012 年 3 月結(jié)束***一次的輔導(dǎo)以來，我 6 個月沒有收到 Brian 的消息了。最近他給我發(fā)的電子郵件中提到，他剛剛寫了個 Python 腳本，幫自己給個人股票投資建立模型：“對這個腳本我感到很自豪，因?yàn)檫@是我做的***個實(shí)用的自用工具。我過去一直都在評估股票投資項(xiàng)目，一直想模擬各種 場景；一開始我用的是 Excel，但后來終于發(fā)現(xiàn) Python 才是做這件事兒的不二之選。”
我很喜歡這封郵件，因?yàn)樗故玖司幊碳寄艿淖饔茫屧緹o聊且困難的任務(wù)能夠輕松完成。我希望每個學(xué)習(xí)編程的人都能有邁過那道坎兒的時刻，從那以后就不僅是為學(xué)校或公司的活兒而編程，而更多的是為自己而編程。
我還想說一遍那句老話，積極性意味著一切(motivation is everything)。Brian 的積極性來自自己的項(xiàng)目，所以實(shí)際上他是自學(xué)的。我要做的僅僅是定期指導(dǎo)一下他，幫他最有效地進(jìn)步，讓他的努力變?yōu)橛行У膶W(xué)習(xí)。
我的這些經(jīng)驗(yàn)如何才能推廣到教授大批的自我激勵的程度遠(yuǎn)不及 Brian 的學(xué)生的教學(xué)實(shí)踐中去？我摸索出的這些技巧如何能不再局限于一對一的輔導(dǎo)這種形式？我也不知道。我只知道，如果你能讓學(xué)生產(chǎn)生真正的積極性，幫他們移除學(xué) 習(xí)中一些不必要的障礙，而且在適當(dāng)?shù)臅r候拉他們一把，那么實(shí)際上他們就完全可以自學(xué)。
