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Scratch编程实物化,能破解儿童编程教学难的瓶颈吗?

芥末堆看教育 | 我们只看教育 2019/08/09 23:17

新知达人, Scratch编程实物化,能破解儿童编程教学难的瓶颈吗?

♣ 作者|芥末堆 肥狗

♠ 编辑|芥末堆 东瓜

为了保护视力,低龄孩子不宜长时间盯着荧光屏,那么这个年龄段的孩子可以学习编程吗?

编程实物化是一个解决思路。深圳少年创客科技有限公司近日推出的机器人教育套装,正是通过将屏幕中的代码块实物化,来实现对低龄儿童的编程思维启蒙。

如上图所示,如果你想让图片左上方的小鸟翅膀动起来,只需要在其积木件上安入传感器,接通黄色的主控器电源,然后利用图中央的硬件编程块拼出正确的程序,小鸟就能“起飞”了。如果你想改变翅膀扇动的速度,只需要换上不同的数字模块便可。

把Scratch代码实物化,能解决低龄孩子学编程枯燥、学不懂的问题吗?来跟芥末堆记者一起更深入地看看这款产品吧。

形似图形化软件编程的硬件模块

这款机器人教育套装包括积木结构件、电子控制件和硬件编程模块三部分。用积木结构拼装出形色各异的机器人,然后在软件平台上进行编程,进而控制机器人,是机器人编程教育的常见思路。而这款产品的最大亮点就在于,孩子可以 完全摆脱软件平台,直接用实物编程块学习编程

在外观上,这款实物编程模块采用了经典的卡扣式编程外形和磁吸式的连接方式,和电脑端的软件编程“长得很像”。创始人董杰说,这样设计的好处在于既节省面积,也方便孩子以后适应更高阶的电脑端的图形化编程。

新知达人, Scratch编程实物化,能破解儿童编程教学难的瓶颈吗? 电脑端的图形化软件编程

新知达人, Scratch编程实物化,能破解儿童编程教学难的瓶颈吗? 实物化的编程模块

但不同于软件编程的是,实物编程针对的是年龄更小的孩子,因此编程语言要设计得更加简单。在这上面,少年创客有过仔细的思考。比如,执行启动的语言改为“开”和“关”,而不是“通电” 和“闭电”。

此外,编程模块上有指示灯,如果编写的程序有误,会亮红灯,起到提示的作用。

值得一提的是,区别于市面上大多数低龄机器人教具,这款产品的电子控制件类型更加丰富,一共35种,除了常用的按钮、滑杆、光敏、声控、电机等电子件,也有更高级别的传感件,比如手势颜色识别、激光测距、摇杆等,在教学设计上给予了老师和学生更大的发挥空间。即使是面向小学高年级的孩子,这款产品也能基本满足需求。

为了更好地配合乐高积木件使用,创作团队将所有电子件的长、宽、高以及孔径、孔距都按照乐高积木的长度或尺寸倍数单位来设计。

真正做到这一点并不容易。为了让电子件外壳再薄1mm,董杰和他的团队曾就此“死磕”大半年,并舍弃掉之前已经申请了专利的方案。“实际搭建作品时,这样严格到不允许出一点少一点也不一定是多大事,但如果总有一些地方是这样,会在视觉上让整体的美观感受大大降低。”董杰说。

新知达人, Scratch编程实物化,能破解儿童编程教学难的瓶颈吗?

电子件前后对比图

可远程控制的程序

利用积木件和电子件完成造型,再用硬件编程块拼写程序,最后按下上传程序的按钮,整个过程就完成了。

值得一提的是,上传程序以后,即使把硬件编程模块关机或拆除,程序依然能被执行。打个比方,如果指令是让小车跑,孩子们不需要抱着硬件编程块追着车跑,车也能动起来。董杰表示,这正是编程实物化的最大难点:完成程序的编译和上传,实现远程控制。

据董杰介绍,每个硬件模块都包含了一个信号,用这些模块可以产生非常多种组合方式,但是要让任意组合都能被识别、编译并上传,产生最终的执行动作,对技术的要求很高。为了攻克这个难题,他们也琢磨了大半年。“简单的做法也有,就是固定几个组合,再把这些有限的组合记下来,这样就不需要做编译了,但创意就会很受限制。”董杰说。

除此外,编程实物化的第二个难点还在于,必须考虑体积、操作性的问题。软件编程有下拉菜单选项,页面可以翻页,不用担心模块太多或者程序过长,但到了硬件编程这里,这些细节全都需要重新考虑。比如,软件上的传感器有ABCDEF6个选项,如果用硬件堆叠的方式表示,编程板块会变得很长、不灵活。后来,董杰他们想出用按钮来切换的办法,并把传感器选项简化到4个,在维持基本功能的同时降低了实现难度。

新知达人, Scratch编程实物化,能破解儿童编程教学难的瓶颈吗? 部分电子件展示

如何用实物编程教学

这款实物编程的上课效果到底如何呢?芥末堆记者现场体验了该产品的第一堂落地教学。课上共有8位6-12岁的孩子,大部分孩子此前没有接触过编程。教学分两部分:先用积木件拼出路灯模型,然后学习基础的Scratch编程原理,编写出“天黑时路灯自动点亮”的程序。

新知达人, Scratch编程实物化,能破解儿童编程教学难的瓶颈吗? 男孩在拼编程模块

在拼接实物编程块的过程中,孩子们提出了很多问题,比如这么多数字代表什么意思?“否则”是什么意思?一个8岁的小女孩对我说,“好好奇啊!”课程结束时,大部分孩子能够“依葫芦画瓢”摆出正确的程序,让灯泡亮起来,不过在说出程序的所以然上,小孩子还是很困难,大一些的孩子理解显然更好。问及哪一部分最好玩,8岁的小女孩毫不犹豫地说,“灯泡亮的时候!”

可以看出,此次课程准备比较匆忙,在设计还有许多可以改善的地方,比如把硬件模块功能演示得更清晰,把任务和步骤拆解得更简单。毕竟,儿童编程教育最重要的还是降低编程语言的学习门槛,增加孩子们的学习兴趣和成就感。

董杰表示,将会为这款产品配套完整的三年课程,共126节,目前课程正在设计中,已经完成了18节。

总体而言,实物编程的形态更接近于这些低龄孩子所熟悉的积木和拼图,增加了他们对编程的接受度和亲近感,同时动手摆出小程序的过程也提高了编程学习的趣味性。从启蒙的层面来看,这款产品已较好地达到了这个目标。如果课程设计得当,孩子们的学习效果应该会很不错。目前,这款机器人教育的初级套装市场售价为1980元/套。

实物编程还有哪些形态?

虽然编程实物化的探索仍处于早期,但市面上也已出现了一些实物编程产品,比如乐芒iMango的实物编程套装芒果乐联和Matatalab的实物编程机器人。

以芒果乐联为例,孩子只需将不同的指令模块进行拼搭,就可以驱动机器人在地图上运动,比如前进、转身、后退等,也可以实现音乐播放等功能。Matatalab的实物编程机器人玩法也和芒果乐联类似。

新知达人, Scratch编程实物化,能破解儿童编程教学难的瓶颈吗? 芒果乐联部分指令模块

从入门难度来看,这些指令模块的语言更加简单、形象化,较少涉及“if else”这样的条件语句,降低了学习门槛。相对的缺点也存在,比如机器人能够完成的动作不多,机器人不能改装,自由发挥的空间不够等。总体而言,这款产品更偏向启发孩子编程、逻辑思维,适合更加低龄,比如3-6岁的孩子。

而少年创客这款把Scratch编程实物化的产品,则更适合5岁以上的孩子,对于逻辑推理、判断能力的要求更高,创造空间大,更便于设计体系化的编程课程,也利于此后还需要继续学习编程的孩子能更快上手编程软件。同样的,变成课程后也会面临更大的教授难度,初次接触的孩子或许没办法马上上手,仍需先了解Scratch的逻辑。

随着市场变化,实体化编程产品正在增加。学习编程思维和学习编程技能这两种观点也在慢慢地将市场上的教玩具产品分为两个派系。最终,实体化编程产品的定位究竟是作为编程技术入门的启蒙产品?还是作为独立的编程思维开拓类产品,仍待市场的检验。

本文作者: 肥狗

芥末堆 记者

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