少儿编程和乐高机器人啥关系、编程启蒙到底怎么做
第一类问题:
编程和乐高和机器人,究竟是啥关系?
“编程就是学乐高吗?”
“编程就是学机器人吗?”
“编程就是学乐高机器人吗?”
“一直弄不懂编程,好多积木拼装也说是编程,感觉好糊涂啊”
……
BUT,没关系,只要是对娃有用的,咱们就撸起袖子把它啃透彻搞清楚!
首先,乐高是儿童拼装搭建积木的大品牌,旗下包括很多很多的系列产品,我把它们按功能分成三大类:
砖块搭建类大家应该非常熟悉,绝大多数孩子刚开始接触乐高时玩的就是这一类。我们平时给孩子买的很多一盒一盒的场景类、建筑类主题积木,或者散装的积木桶(Lego Classic系列)都是这种类型。孩子可以按照图纸说明一步一步从头到尾,或者凭自己想象创造拼搭出成品。
它最大的特点是——不能动。
砖块搭建玩熟了之后,渐渐地可以让孩子接触机械搭建类,机械搭建时会用到轮子、齿轮、梁、栓、马达、控制器等器件。我们平时给孩子买的很多一盒一盒的汽车、火车、飞机、变形金刚等等主题积木,或者专门的科技积木套装(Lego Technic系列)都是这种类型。
它最大的特点是——能简单地、重复地动。
乐高机器人则是在砖块和机械搭建的基础之上,结合了编程控制。比方说上面这个挖土机的手臂能通过齿轮被马达所带动,它是个机械搭建。但如果它还能连接电脑程序,让它可以自动地从指定的A点挖些土搬到B点,就是个机器人了。
它最大的特点是——想怎么动就怎么动,通过编程来控制。
所以,回答前面的问题,学乐高机器人是包括了学编程的。
BUT(注意是一个大大的BUT哦),编程只是乐高机器人的一部分,可以说是比较简单的一部分。比如就挖土机这个例子,编程要干的活很少,控制它走到A点,挖土,再跑到B点,倒土,完了,期间可能需要判断一下距离,角度,或者调用一下传感器,逻辑非常简单。可在没有图纸的情况下,怎么搭出这个能前进、后退、转弯,手臂能抬起放下,还能挖土、倒土的机器却是难点。没有这个灵活的机器,程序编得再好也没招,叫天天不应叫地地不灵。
去年逃逃和几位同学一起参加FLL(FIRST Lego League,FIRST乐高联赛),开始他们想当然地把团队分成一半一半,一半负责搭建,一半负责编程,后来发现要完成任务的瓶颈全集中在机械搭建上,编程则很简单,派一人搞定即可。
所以说如果想培养孩子的编程能力,我建议最好专门学编程,玩乐高机器人通常可能只有30%左右的时间会花在编程上,而且一般不会很深入(当然如果你要整个机器人去解魔方,编程的比重就会很大,但这种Project毕竟是少数)。乐高机器人的机械搭建部分很有挑战,而且非常培养孩子的综合能力,比如力学知识、空间思维、想象力、创造力、美感等等。只是说如果你的目的是让孩子学编程的话,通过乐高机器人学编程,有点像报了个“平面设计”的班来学画画一样。
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第二类问题:
学编程究竟该学啥语言?
“6岁孩子学Scratch怎么样?”
“那种拖块块看起来像玩游戏,不算正规编程吧?”
“11岁学C++OK吗?”
“现在Python很火,是不是该学Python?”
问这类问题的麻麻们肯定对少儿编程比较熟悉了。不过为了让大家都能看明白,我还是先解释一下这些Scratch、C++、Python是怎么回事,为什么会有这么多编程语言。
在上篇我谈到编程的本质,用一句话来解释,就是和电脑对话,用电脑听得懂的语言,告诉它我想让它做的事。可电脑那台冷冰冰的机器能听懂啥啊?其实它只能听懂由0和1组成的序列。所以long long ago,程序员写代码都是靠在纸带上打孔,打孔代表1,不打代表0…
后来,打孔打得眼冒金星的程序员们受不了了,就纷纷开始发明新的编程语言,于是有了汇编、C、C++、C#、Java、JavaScript,Python…还有和这些语言相匹配的翻译器。这些翻译器能把它们翻译成电脑搞得懂的0、1序列,所以编程时只管用这些语言就好,剩下的就留给翻译器去办。比如在上篇说到的那个娃妈喊娃爸买包子的梗,用C++来表示就是这样:
If (看到卖西瓜的)
{
买包子(1);
}
Else
{
买包子(10);
}
再后来,一些有爱的程序员觉得这样的语言小朋友用起来太难了,那些“if”、”else”什么的很难记,所以又发明了一类拖拽式的编程语言。编程者不需要手动写代码,只需要将操作界面上的指令方框拖到主界面,并且对指令框做一些参数设置就好。这种拖拽式的编程语言有很多种,比如Scratch、Hopscotch以及国内的编程猫,前面提到的乐高机器人,用的也是拖拽式的编程语言。
拖拽式编程语言
OK,有了这些背景知识,现在可以回答前面的问题了,主要有这几点:
1. 孩子一开始接触编程,建议从拖拽式的编程语言开始,难度低,上手快,孩子会比较感兴趣,一般5-6岁左右的孩子就可以开始;
2. 无论是拖拽式的Scratch什么的,都是正规在学编程,其中用到的编程思想和手动写代码是一样;
3. 拖拽式编程语言有个局限,没法编写很复杂的程序,因为一旦程序逻辑很复杂的时候,满屏框框会显得很臃肿很混乱。所以当孩子学到一定程度(不一定需要按年龄来划分,只要孩子觉得拖拽式不能清爽地表达他想要的逻辑时),就可以转为更加专业的,需要手动写代码的编程语言了。
4. 究竟该学C++、C#、Java、JavaScript还是Python呢?
每种编程语言都有自己适用的一亩三分地。广义的编程可不仅仅是用某种语言编写代码,更重要的是该怎么用语言去操控它适用的环境。比如说你可能听过JavaScript用来进行网页开发,但要真正使用它得熟悉html,DOM,CSS,网页生命周期,浏览器渲染机制等等等等;而C++则适合写底层驱动,但也必须把操控的资源和硬件接口搞得一清二楚。@#¥%&()*&…逃妈你究竟在说什么?噢,这一小段搞不太懂没关系,我想表达的是:
因为孩子学的是基本的编程思想,而不是解决某个领域的特定问题,所以学哪个语言都无所谓,因为基本的编程思想在各个语言中是相通的。只有当真正去从事编程工作时,才需要根据要实现的功能选择一门合适的语言。而且,对于很多编程高手来说,换语言就像从使用Windows电脑换成使用苹果电脑一样,没什么难度,只要稍微适应一段时间就好。
如果非要排个先后次序,我比较推荐Python。Python的语法格式比较简单,孩子容易上手。而且从目前的行业情况来看,Python的需求量很大,学好了说不定暑假还可以去干个兼职补贴家用什么的^_
第三类问题:
孩子究竟该怎么开始学编程呢?
“孩子完全没基础该怎么开始?”
“几岁可以开始学编程?读绘本玩桌游还是直接用电脑编程呢?”
“不想孩子老盯着电脑屏幕怎么办?”
“推荐一些编程学习资源吧~”
有这类疑问的麻麻应该是想对孩子的编程学习做一个系统规划,所以下面我大致按照孩子的年龄和适合的学习方式和大家捋一捋:
4岁以下
有没搞错,这么小就开始学编程?我之前也觉得夸张,但在美国还真有幼儿园专门为孩子设计了一些既能Get到编程概念,又有趣好玩的活动。比如这个叫“If then backyard coding game”(“如果…就…” 后院编程游戏)的户外活动:
游戏的玩法是:
先选定一位小朋友当Programmer(程序员),别的小朋友当Computers(电脑)。
Computers要根据Programmer的指令来做出正确的反应。从简单到复杂可以分为好几关:
第一关:
“程序员”做一个动作,“电脑”们就要做相同的动作。练习“If …then…”的概念,对应的编程语句是:
If(Programmer举左手)
then { Computers举左手; }
第二关:
“程序员”做一个动作,“电脑”们要做相反的动作。练习逻辑“非”的概念,对应的编程语句是:
if ( Programmer 举左手)
then { Computers(举右手);}
第三关:
如果“程序员”做一个动作A,“电脑”们就要做相同的动作,否则“电脑“们做另一个动作B。练习”if…else“的概念,对应的编程语句是:
If(Programmer举左手)
then { Computers举左手; }
else {Computers 抬右腿;}
逃逃小时候我们也和他玩过类似的游戏,每人轮流扮演机器人,其他人发号施令。机器人每次只执行一条指令。比如想让“机器人”帮忙拿个东西,可以说“站起来;左转45度;抬左脚往前迈一步;抬右脚往前迈一步”…有时为了好玩还发出一些“循环”指令,比如“在听到下一条指令前请保持直行”,很快机器人就“撞墙死机”了,一通爆笑中孩子也大致Get到分解问题、顺序执行、循环,甚至“死循环”等概念。
这些游戏小宝宝的家长们可以参考,不过不要期望太高,处于这个年龄的孩子才不管你是“if…then”、逻辑“非”还是循环什么的呢,可以打发时间,顺便还能隐约Get到一些编程的基本概念就算赚到啦。
02
4-6岁
如果从小阅读习惯培养得比较好的话,这个年龄段的孩子应该对书是很感兴趣的了。推荐两本编程的启蒙书,特别适合刚开始接触编程的小朋友。
一本是《Hello Ruby, Adventures in Coding》,中文名叫《Hello Ruby 儿童编程大冒险》,它是一本讲故事的绘本,却将计算机的很多小知识悄悄带入其中,用很多有趣的故事情节将程序设计中用到的概念介绍得很清楚,非常特别。
另一本是DK的《My First Coding Book》,我是在逃逃学校的图书馆里看到这本书的,DK的品质没得说,用非常童趣的语言囊括了几乎所有的编程概念,并通过翻翻、拖拉等方式模拟跟电脑一样的分步执行,好看又好玩。不过目前好像还没有中文版。
这个年龄还可以开始接触最简单的电脑编程了,推荐由美国麻省理工学院媒体实验室开发的ScratchJr,它是有故事书一样翻页设计的编程工具,程序指令很简单,界面卡通可爱,使用起来非常方便,很吸引低龄孩子。
不过从理解编程思维方面来讲,我更推荐孩子多玩编程桌游,好处是避免长时间对着电子屏幕,而且该练的能力也能练到。首推Thinkfun家的编程桌游,从启蒙到系统学习级,它家都有一系列的桌游覆盖,其中适合这个年龄段的是编程乌龟Robot Turtles,属于启蒙级别的。
03
6-8岁
这个年龄的孩子可以上真正的编程了,前面提到的拖拽式编程语言就很合适。推荐两个非常权威的编程学习网站:
一个是Scratch,是ScratchJr的进阶版,孩子可以通过拖拽方框来学写程序,也逐渐开始了解循环、判断等编程语言的基本功能。
另一个是Code。这是奥巴马倡导了全美“Hour of Code”编程活动,并提出要将编程引入学校后,美国教育部门专门创建的一个教K-12孩子编程的课程网站,非常系统和专业。
这个年龄可以使用的编程桌游是Thinkfun的编程大师Code Master,简单的关卡和编程乌龟的玩法类似,但到后面设计闯关路径时难度会变大,逻辑和步骤也更加复杂。
04
8岁+
这个年龄段孩子的逻辑思维应该已经发展得很不错了。如果是这个年龄才刚开始接触编程,可以从上面提到的Scratch和Code,拖拽式的编程语言开始,也可以直接从手动编写代码开始。
如果是手动编写代码,我特别推荐苹果IPad(只在IPad上,IPhone上没有)上的一款编程APP——Playground,它其实算是从拖拽式编程到手写代码编程的过渡。代码不需要孩子一个一个字母敲出来的,Playground 界面底部会有可选项,直接点击选择就好。
孩子虽然不需要敲代码,但能看到源代码完整的样子,这跟他以后真正要写程序时使用的代码是一模一样的,这点会让孩子很有成就感。Playground逃逃用了很长一段时间,每次通关都挺得瑟。
当然,顺利过渡之后,就可以完全进入手写代码阶段了,具体选择学什么编程语言可以参照前面“第二类问题”中所谈到的。
至此,儿童编程系列的上、下篇都写完了,希望对大家有帮助。正如我在上篇中谈到的,学编程不等于一定要当码农。我大学同学毕业后头5年大多都还在IT行业,在写程序,不过10年后都七七八八地“跨界”去了,我就是其中之一。编程中积累的经验和能力让我们在其他行业也游走得尚好,因为它不光是一项技能,更是培养一种思维,一种观察世界、思考问题的角度。
所以我建议,每位孩子都应该学习编程。咦,这句话怎么似曾相识,噢,跟这位大咖说的很雷同啊~
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