STEM程式教育的時代趨勢，小學、國中就開始學程式會很難嗎？

近年教育界頗為流行一組關鍵字：STEM，以及由 STEM 衍生而成的 STEAM，其概念最早由美國國家科學委員會所提出，為了提升美國科技與經濟方面的競爭力，故特別重視 Science（科學）、Technology（科技）、Engineering（工程）以及 Math（數學）等領域的發展，STEM 就是這四個領域的英文單字首字母組合而成。

2011年時，歐巴馬政府甚至在白宮成立了專司其職的 STEM 教育委員會（CoSTEM）；2015年，美國國會更發布《STEM教育法》，將其落實到教學場域之中，培育相關 STEM 教育人才，透過跨學科的整合，培養解決問題與創新的能力，近年來新加坡、香港等地，也都積極發展 STEM 教育，並將其列入官方教育政策。

加入人文思維的STEAM

或許是 STEM 太過於重視理工方面的學科，教育界因此產生了新的意見，要求將 Arts（藝術） STEM 納入教育之中，強調科技不能失去人性，同時必須具備藝術及美感，因此加入了 Arts 之後， STEM 就變成了 STAEM。目前許多創新科技的出現，例如3D列印、虛擬實境、無人機、智慧積木等等，其實都不脫 STEM 、STEAM 的範疇，如果要舉出一個最成功的例子，那大概就是賈伯斯時代的 Apple 了吧，在那個時期所推出 iPhone、iPod 以及 iPad 等產品，除了具備優秀的硬體設計，為不同情境提供最佳解決方案，也精準掌握住人們對於美感、功能以及直覺性介面的要求。

▲ 歐巴馬在其任期中曾提出中小學教育改革藍圖法案，並積極推動落實 STEM 教育。

運算思維的養成

STEM 打破了傳統學科的界線，學習方式當然也隨之改變，它要求學生在解決問題的過程中，同時運用到不同領域的知識，那麼，傳統單向式、一個蘿蔔一個坑的思考方式顯然不夠，而是需要整合性的「運算思維」。運算思維（Computational Thinking）一詞由美國華裔學者周以真提出，主旨是運用電腦科學的基本概念來解決問題、設計系統、並瞭解人類的行為。鑑於 STEM 教育在台灣仍在起步階段，要培養運算思維，有個最簡單的方式，就是學習程式設計。

▲ 川普政府於2018年底發表新的 STEM 教育戰略，除將挹注更多資源外，更特別強調「運算思維」的重要性。

每個人都能學會寫程式

雖然程式設計亦屬於 STEM 所涵蓋的範圍中，但它更像是一張串連起不同領域學科的網絡，因為在解決問題、實現創意的過程中，無可避免地經常需要用到電腦這項工具，而電腦是一種二進位制系統，所以我們只能借助於程式碼，把我們的想法，轉化成電腦能夠理解的語言，讓它能夠依照我們的需求，執行某些特定條件的任務、測試目前還未發明的概念，而這就是「程式設計」的目的，近年坊間出現「每個人都該學習程式設計」的聲音，包括今年9月即將上路的108課綱，也把程式設計列入中學必修課程，無論是對孩子或父母，這種與電腦「對話」的能力，未來將成為生活基本技能。

程式語言的發展

程式語言的種類不下成千上萬種，依其特性可以區分為高階、低階程式語言，低階代表它比較接近電腦底層的運作模式，缺點是對於人類來說相當難以判讀；高階程式語言則是把人類的語詞文法帶入程式語言中，讓我們在編寫程式時更加直覺簡便，雖然電腦需要經過多一道編譯的流程，才能理解高階程式語言的指令，但電腦硬體發展飛快，效能已經不算是什麼大問題。常見的高階程式語言如 Python、C++、JavaScript、Ruby 等等，所應用的環境也不盡相同，不是雜誌寥寥數頁可以簡單說完的，因此在本篇主題學習中，我們會把焦點放在較為入門的視覺化程式語言上，視覺化程式語言進一步把人類的語言及指令也加以圖像化，以拼圖或積木的形式呈現，利用滑鼠便能輕鬆加以堆疊，不必再手動輸入一堆程式碼，例如樂高機器人的 EV3編輯程式，MIT Media Lab 開發的 Scratch 均可為代表。

▲ 結合實體玩具與及圖像式程式設計的 Lego Boost，其實就是簡化版的 Mindstorms 樂高機器人。

其實視覺化程式語言本身亦可算是一套程式，只是功能有限，無法設計出較為複雜的功能，但即便如此，它與所有的程式語言都有著共通的核心概念，例如迴圈、條件陳述以及變數等等，這些概念由現實世界的電腦科學、邏輯、數學所發展出來，藉由 Google Blockly Games、或是 Code.org 的一小時玩程式等應用，我們可以學習到程式設計師如何思考、如何運用這些概念建立起程式的雛形，等到你覺得它們已經無法達到你所設定的目標，再進入主流程式設計的領域學習也不遲。

▲ 程式設計會同時運用到負責邏輯語言的左腦，以及掌管想像、創造力的右腦，對於孩子而言是相當有益的全腦思考活動。