芥末堆 肥狗 8月7日文

為了保護(hù)視力，低齡孩子不宜長時(shí)間盯著熒光屏，那么這個(gè)年齡段的孩子可以學(xué)習(xí)編程嗎？

編程實(shí)物化是一個(gè)解決思路。深圳少年創(chuàng)客科技有限公司近日推出的機(jī)器人教育套裝，正是通過將屏幕中的代碼塊實(shí)物化，來實(shí)現(xiàn)對低齡兒童的編程思維啟蒙。

如上圖所示，如果你想讓圖片左上方的小鳥翅膀動(dòng)起來，只需要在其積木件上安入傳感器，接通黃色的主控器電源，然后利用圖中央的硬件編程塊拼出正確的程序，小鳥就能“起飛”了。如果你想改變翅膀扇動(dòng)的速度，只需要換上不同的數(shù)字模塊便可。

把Scratch代碼實(shí)物化，能解決低齡孩子學(xué)編程枯燥、學(xué)不懂的問題嗎？來跟芥末堆記者一起更深入地看看這款產(chǎn)品吧。

形似圖形化軟件編程的硬件模塊

這款機(jī)器人教育套裝包括積木結(jié)構(gòu)件、電子控制件和硬件編程模塊三部分。用積木結(jié)構(gòu)拼裝出形色各異的機(jī)器人，然后在軟件平臺(tái)上進(jìn)行編程，進(jìn)而控制機(jī)器人，是機(jī)器人編程教育的常見思路。而這款產(chǎn)品的最大亮點(diǎn)就在于，孩子可以完全擺脫軟件平臺(tái)，直接用實(shí)物編程塊學(xué)習(xí)編程。

在外觀上，這款實(shí)物編程模塊采用了經(jīng)典的卡扣式編程外形和磁吸式的連接方式，和電腦端的軟件編程“長得很像”。創(chuàng)始人董杰說，這樣設(shè)計(jì)的好處在于既節(jié)省面積，也方便孩子以后適應(yīng)更高階的電腦端的圖形化編程。

電腦端的圖形化軟件編程

實(shí)物化的編程模塊

但不同于軟件編程的是，實(shí)物編程針對的是年齡更小的孩子，因此編程語言要設(shè)計(jì)得更加簡單。在這上面，少年創(chuàng)客有過仔細(xì)的思考。比如，執(zhí)行啟動(dòng)的語言改為“開”和“關(guān)”，而不是“通電” 和“閉電”。

此外，編程模塊上有指示燈，如果編寫的程序有誤，會(huì)亮紅燈，起到提示的作用。

值得一提的是，區(qū)別于市面上大多數(shù)低齡機(jī)器人教具，這款產(chǎn)品的電子控制件類型更加豐富，一共35種，除了常用的按鈕、滑桿、光敏、聲控、電機(jī)等電子件，也有更高級別的傳感件，比如手勢顏色識(shí)別、激光測距、搖桿等，在教學(xué)設(shè)計(jì)上給予了老師和學(xué)生更大的發(fā)揮空間。即使是面向小學(xué)高年級的孩子，這款產(chǎn)品也能基本滿足需求。

為了更好地配合樂高積木件使用，創(chuàng)作團(tuán)隊(duì)將所有電子件的長、寬、高以及孔徑、孔距都按照樂高積木的長度或尺寸倍數(shù)單位來設(shè)計(jì)。

真正做到這一點(diǎn)并不容易。為了讓電子件外殼再薄1mm，董建和他的團(tuán)隊(duì)曾就此“死磕”大半年，并舍棄掉之前已經(jīng)申請了專利的方案?！皩?shí)際搭建作品時(shí)，這樣嚴(yán)格到不允許出一點(diǎn)少一點(diǎn)也不一定是多大事，但如果總有一些地方是這樣，會(huì)在視覺上讓整體的美觀感受大大降低?！倍苷f。

電子件前后對比圖

可遠(yuǎn)程控制的程序

利用積木件和電子件完成造型，再用硬件編程塊拼寫程序，最后按下上傳程序的按鈕，整個(gè)過程就完成了。

值得一提的是，上傳程序以后，即使把硬件編程模塊關(guān)機(jī)或拆除，程序依然能被執(zhí)行。打個(gè)比方，如果指令是讓小車跑，孩子們不需要抱著硬件編程塊追著車跑，車也能動(dòng)起來。董杰表示，這正是編程實(shí)物化的最大難點(diǎn)：完成程序的編譯和上傳，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

據(jù)董杰介紹，每個(gè)硬件模塊都包含了一個(gè)信號，用這些模塊可以產(chǎn)生非常多種組合方式，但是要讓任意組合都能被識(shí)別、編譯并上傳，產(chǎn)生最終的執(zhí)行動(dòng)作，對技術(shù)的要求很高。為了攻克這個(gè)難題，他們也琢磨了大半年。“簡單的做法也有，就是固定幾個(gè)組合，再把這些有限的組合記下來，這樣就不需要做編譯了，但創(chuàng)意就會(huì)很受限制?！倍苷f。

除此外，編程實(shí)物化的第二個(gè)難點(diǎn)還在于，必須考慮體積、操作性的問題。軟件編程有下拉菜單選項(xiàng)，頁面可以翻頁，不用擔(dān)心模塊太多或者程序過長，但到了硬件編程這里，這些細(xì)節(jié)全都需要重新考慮。比如，軟件上的傳感器有ABCDEF6個(gè)選項(xiàng)，如果用硬件堆疊的方式表示，編程板塊會(huì)變得很長、不靈活。后來，董建他們想出用按鈕來切換的辦法，并把傳感器選項(xiàng)簡化到4個(gè)，在維持基本功能的同時(shí)降低了實(shí)現(xiàn)難度。

部分電子件展示

如何用實(shí)物編程教學(xué)

這款實(shí)物編程的上課效果到底如何呢？芥末堆記者現(xiàn)場體驗(yàn)了該產(chǎn)品的第一堂落地教學(xué)。課上共有8位6-12歲的孩子，大部分孩子此前沒有接觸過編程。教學(xué)分兩部分：先用積木件拼出路燈模型，然后學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的Scratch編程原理，編寫出“天黑時(shí)路燈自動(dòng)點(diǎn)亮”的程序。

男孩在拼編程模塊

在拼接實(shí)物編程塊的過程中，孩子們提出了很多問題，比如這么多數(shù)字代表什么意思？“否則”是什么意思？一個(gè)8歲的小女孩對我說，“好好奇啊！”課程結(jié)束時(shí)，大部分孩子能夠“依葫蘆畫瓢”擺出正確的程序，讓燈泡亮起來，不過在說出程序的所以然上，小孩子還是很困難，大一些的孩子理解顯然更好。問及哪一部分最好玩，8歲的小女孩毫不猶豫地說，“燈泡亮的時(shí)候！”

可以看出，此次課程準(zhǔn)備比較匆忙，在設(shè)計(jì)還有許多可以改善的地方，比如把硬件模塊功能演示得更清晰，把任務(wù)和步驟拆解得更簡單。畢竟，兒童編程教育最重要的還是降低編程語言的學(xué)習(xí)門檻，增加孩子們的學(xué)習(xí)興趣和成就感。

董杰表示，將會(huì)為這款產(chǎn)品配套完整的三年課程，共126節(jié)，目前課程正在設(shè)計(jì)中，已經(jīng)完成了18節(jié)。

總體而言，實(shí)物編程的形態(tài)更接近于這些低齡孩子所熟悉的積木和拼圖，增加了他們對編程的接受度和親近感，同時(shí)動(dòng)手?jǐn)[出小程序的過程也提高了編程學(xué)習(xí)的趣味性。從啟蒙的層面來看，這款產(chǎn)品已較好地達(dá)到了這個(gè)目標(biāo)。如果課程設(shè)計(jì)得當(dāng)，孩子們的學(xué)習(xí)效果應(yīng)該會(huì)很不錯(cuò)。目前，這款機(jī)器人教育的初級套裝市場售價(jià)為1980元/套。

實(shí)物編程還有哪些形態(tài)？

雖然編程實(shí)物化的探索仍處于早期，但市面上也已出現(xiàn)了一些實(shí)物編程產(chǎn)品，比如樂芒iMango的實(shí)物編程套裝芒果樂聯(lián)和Matatalab的實(shí)物編程機(jī)器人。

以芒果樂聯(lián)為例，孩子只需將不同的指令模塊進(jìn)行拼搭，就可以驅(qū)動(dòng)機(jī)器人在地圖上運(yùn)動(dòng)，比如前進(jìn)、轉(zhuǎn)身、后退等，也可以實(shí)現(xiàn)音樂播放等功能。Matatalab的實(shí)物編程機(jī)器人玩法也和芒果樂聯(lián)類似。

芒果樂聯(lián)部分指令模塊

從入門難度來看，這些指令模塊的語言更加簡單、形象化，較少涉及“if else”這樣的條件語句，降低了學(xué)習(xí)門檻。相對的缺點(diǎn)也存在，比如機(jī)器人能夠完成的動(dòng)作不多，機(jī)器人不能改裝，自由發(fā)揮的空間不夠等?？傮w而言，這款產(chǎn)品更偏向啟發(fā)孩子編程、邏輯思維，適合更加低齡，比如3-6歲的孩子。

而少年創(chuàng)客這款把Scratch編程實(shí)物化的產(chǎn)品，則更適合5歲以上的孩子，對于邏輯推理、判斷能力的要求更高，創(chuàng)造空間大，更便于設(shè)計(jì)體系化的編程課程，也利于此后還需要繼續(xù)學(xué)習(xí)編程的孩子能更快上手編程軟件。同樣的，變成課程后也會(huì)面臨更大的教授難度，初次接觸的孩子或許沒辦法馬上上手，仍需先了解Scratch的邏輯。

隨著市場變化，實(shí)體化編程產(chǎn)品正在增加。學(xué)習(xí)編程思維和學(xué)習(xí)編程技能這兩種觀點(diǎn)也在慢慢地將市場上的教玩具產(chǎn)品分為兩個(gè)派系。最終，實(shí)體化編程產(chǎn)品的定位究竟是作為編程技術(shù)入門的啟蒙產(chǎn)品？還是作為獨(dú)立的編程思維開拓類產(chǎn)品，仍待市場的檢驗(yàn)。