編者注：“芥末堆｜教育智囊團”社群邀請了教育行業(yè)專家、學(xué)者、創(chuàng)始人、老師等人，不定期對當(dāng)下的熱點話題、細(xì)分領(lǐng)域、教育現(xiàn)象進(jìn)行探討和分享。

本期分享嘉賓：張龍，諾丁科技CEO，開發(fā)圖形化編程工具。

在本期【智囊分享】中，張老師分享了編程和創(chuàng)客里面三個重要組成部分，硬件、課程和軟件。

• 硬件分為沒有操作系統(tǒng)和有操作系統(tǒng)兩大類，比較有代表性的無操作系統(tǒng)硬件是arduino ide，它能對自己進(jìn)行開發(fā)。有操作系統(tǒng)硬件是microbit，它的開發(fā)工具比較豐富,有BBC開發(fā)的，有微軟開發(fā)的。

• 課程按照學(xué)習(xí)方式分成兩種不同類別，互聯(lián)網(wǎng)引導(dǎo)式學(xué)習(xí)和案例式學(xué)習(xí)。互聯(lián)網(wǎng)引導(dǎo)式學(xué)習(xí)，他實際上很像闖關(guān)游戲，完成一個任務(wù)，再完成另外一個任務(wù)。比較知名的是code.org，Blockly games。案例式的講解，這種大部分是以應(yīng)用軟件的應(yīng)用為學(xué)習(xí)方向。比較出名的有scratch、Blockly、Blockly for arduino，編程貓。

• 軟件按照功能分類，分為文本編程類、動畫編程類、純硬件編程類。

以下是分享實錄，經(jīng)智囊團成員陳健(@ by磕磕嘻)編輯整理。

大家好，今天主要和大家分享編程和創(chuàng)客里面三個重要組成部分，硬件、課程和軟件。但是本次分享不涉及課程授課方法這類內(nèi)容，相對于這些，我更擅長技術(shù)。

一、硬件

當(dāng)前市場上創(chuàng)客類的硬件有很多，琳瑯滿目，為幫助大家理解，我簡單做了個小分類，把它分成沒有操作系統(tǒng)和有操作系統(tǒng)兩大類。

1.沒有操作系統(tǒng)

生活中常見的arduino，是沒有操作系統(tǒng)的，主要是以C語言類編程為主；比較有代表性的就是arduino ide，它能對自己進(jìn)行開發(fā)。然后是scratch、blockly for arduino、以及scratch for arduino。此外，arduino比較特別，它本身是沒有操作系統(tǒng)的，必須先用編輯器生成代碼，對它進(jìn)行燒寫，燒寫后它才能根據(jù)指定命令行來執(zhí)行相應(yīng)的運行方式或者動作。這是我們最常見的，也是比較廉價的一種。市面上大概70%左右的商家，應(yīng)該都是基于arduino來制作的創(chuàng)客套件。

2.有操作系統(tǒng)的

有操作系統(tǒng)的硬件芯片比較特別。相對單片機的芯片它里面包含了一個操作系統(tǒng)，價格會稍稍貴一些。

它包含的操作系統(tǒng)也分成兩類。

第一類是嵌入式操作系統(tǒng)，它是非實時操作系統(tǒng)，比較代表性的就有樹莓派，類似于一個小電腦一樣，我們可以把它看成一個手機板子。此外還有樂高，樂高EV3大主機里面，實際上是集成了一個Linux操作系統(tǒng)，也屬于嵌入式，內(nèi)核會比較大一些，但和PC比起來，功能相對較弱，我們可以把它看成手機。

第二類是實時操作系統(tǒng)，內(nèi)核較小，很精簡。目前我見到的實時操作系統(tǒng)硬件類產(chǎn)品只有一個，BBC公司開發(fā)的microbit，它的開發(fā)工具比較豐富,有BBC開發(fā)的，有微軟開發(fā)的，有德國人開發(fā)的，還有其他。它的實時操作系統(tǒng)是應(yīng)用micro python的實時操作系統(tǒng)，也是一個開源操作系統(tǒng)。對micro python支持的有諾丁。microbit是在microPython的基礎(chǔ)上開發(fā)的。

除了Linux操作系統(tǒng)以外，還有一類帶著安卓操作系統(tǒng)的。這種就是手機直接用的操作系統(tǒng)，它也被用到了創(chuàng)客套件里面，但比較少見。舉個例子說明一下，像市面上我們?nèi)菀滓姷降模瑤е曨l、會走、會說話、帶著語音識別功能的，大多數(shù)都是這類安卓操作系統(tǒng)在后臺做支撐開發(fā)的。它的開發(fā)版功能會強大一點，芯片比較不同。這類有操作系統(tǒng)的芯片大部分都是ARM芯片，它的性能會比較好一些，價格會比較高一些。

二、課程

按照學(xué)習(xí)方式來分類，我們把課程分成互聯(lián)網(wǎng)引導(dǎo)式學(xué)習(xí)和案例式學(xué)習(xí)。

1.互聯(lián)網(wǎng)引導(dǎo)式學(xué)習(xí)

第一種學(xué)習(xí)方式很像闖關(guān)游戲。這種方式是按照編程思路來學(xué)習(xí)的，比如我們先學(xué)習(xí)它怎么動，然后再學(xué)習(xí)它的條件，再學(xué)習(xí)循環(huán)和學(xué)習(xí)嵌套循環(huán)，之后學(xué)習(xí)函數(shù)，一步一步引導(dǎo)式學(xué)習(xí)。比較知名的是code.org，Blockly games、諾丁，還有codemonkey都是采用這種形式學(xué)習(xí)。

2.案例式講解學(xué)習(xí)

另外一種是案例式的講解，這種大部分是以應(yīng)用軟件的應(yīng)用為學(xué)習(xí)方向。比較出名的有scratch、Blockly、Blockly for arduino， microbit、編程貓和一些其他的東西。這種方式一般開場的第一堂課，都是講解這個軟件的界面是什么樣、什么地方是舞臺、什么地方是編程欄、角色是什么樣的、如何使用拖塊？大部分的形式是這樣，之后會以案例形式來講解，比如說我們今天做一個案例，憤怒的小鳥。這個游戲是怎么樣的？然后我們來分解它，先做什么后做什么，都是以項目驅(qū)動式為主。 比如做一個小車，先搭建什么，后搭建什么，然后給它編程，哪一個馬達(dá)轉(zhuǎn)、哪個馬達(dá)停下，大部分都是這樣的。

雖然分成了兩個不同類別，但是我認(rèn)為兩種方式都需要。向?qū)剑m合低幼段的兒童，比較游戲化，比較循序漸進(jìn)。他對這個軟件還沒有思路的時候，我們可以一步一步來引導(dǎo)他，這種方式多適合于在線上來操作。案例講解的這種形式，在線上有個問題，互動交流不是很好，建議放到線下來做會更好一些，氣氛和小朋友的學(xué)習(xí)心態(tài)等各方面都會好很多。

三、軟件

我們按兩個不同的分類區(qū)分，第一個是按照功能分類，第二個是復(fù)雜分類。

1、按照功能分類

功能分類，實際上就是看他是不是可以進(jìn)行動畫編程、可不可以對硬件進(jìn)行控制？有沒有舞臺，有沒有動畫角色，能不能敲文字？ 是不是可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊？來進(jìn)行分類。

我粗略地把它分成了三類。

• 文本編程類：這個比較經(jīng)典，最早的小海龜編程就是這種方式。它的上面是小海龜，下面是代碼。這種代碼比較特別，它不完全是編程代碼，它里面加載了特定的庫。還有codemonkey也是這種形式。之后我們可能在網(wǎng)上看見的學(xué)Python、JS，還有成人的一些課程里大部分都是用這種文本編程的形式。

• 動畫編程類：動畫編程以scratch為主要特征，帶有舞臺、卡通效果，有各種角色，動畫能夠互相交互，很像以前的flash。但是它不是通過調(diào)整畫面幀來實現(xiàn)動畫效果，而是通過圖形化編程語言來實現(xiàn)，使用面也比較廣。此類軟件國內(nèi)常見的就是scratch，以及諾丁、編程貓。

• 純硬件編程類：它的軟件有很多，我列幾個比較流行的。像手機上能夠拖快的、小汽車能跑、機器人能動等這類都是硬件編程工具來實現(xiàn)的，比較出名的是微軟開發(fā)的makecode、北師大副教授開發(fā)的米思奇、以及makeblock等等。

2、按復(fù)雜分類

按照比較有代表性的軟件生態(tài)圈，進(jìn)行了分類。

首先講的就是scratch，它2.0版以后是用Blockly開發(fā)的，把之前的代碼都拋棄掉了。但是我們目前用得最多的還有scratch1.0和2.0。它由MIT獨立研發(fā)，它的形式就是在左側(cè)/右側(cè)有舞臺，都是基于圖形化的拖塊形式?？梢越o動畫人物編程，同時也可以給硬件編程。但是硬件編程大部分都是由第三方來提供。比如scratch 1.0比較出名的第三方工具叫S4A，它是由伯克利大學(xué)的一個軟件團隊來開發(fā)的，只是對arduino進(jìn)行了兼容。

scratch2.0在國外的第三方硬件插件就很多了，但是scratch2.0原是支持硬件的。國外的第三方插件有S2M、scratch for arduino、scratch for microbit，實際上scratch也可以對micro python的操作系統(tǒng)編程,也可以對C語言的單片機進(jìn)行編程，但它中間都是通過通信插件來結(jié)合的。國內(nèi)做得比較好的有很多，我們在市面上看見帶著舞臺、又可以給硬件編程的，基本上都是scratch。

我們先跳過Blockly，我們先講下面的!snap。!snap跟scratch有千絲萬縷關(guān)系,實際上scratch是由adobe公司的ActionScript這個語言來開發(fā)的，必須用flash這個插件來支持。所以后來伯克利大學(xué)的教授覺得這種方式不是很好，就用了html方式重新把scratch的所有功能都實現(xiàn)了一遍，它的名字就叫!snap。它本身不支持硬件，后來有個國外團隊，把arduino的硬件植入到了!snap里面，它的軟件又做了一個離線的封裝，它叫snap4arduino，大家都可以到github上面去找，國內(nèi)用!snap的其實不多。

最下面是小海龜編程，這個分類主要是用代碼來實現(xiàn)教小朋友編程。這種方式，年齡大一點的小孩比較容易接受，這個分支其實比較多，有很多的軟件也運用這種形式，但是代碼就不再是當(dāng)年小海龜編程的那套代碼。改寫的人蠻多的，大家可以到36Kr上面教育板塊去看編程類的公司，用這類方式來做的還是蠻多的。這種形式比較出名的就是codemonkey。它們也是用這種形式來教的，教Python、JS、C等。

Blockly這個分支比較特別，實際上Blockly本身不是教編程的具，它是一個圖形化編程框架。谷歌公司把這個框架提供給大家，大家在這個框架上來堆東西，堆出來各種各樣的東西。

支持用這種形式來堆的硬件公司就比較多了。像國外的微軟的makecode、PXT formicrobit等。剛才我們提到過，scratch還有一個新的版本——scratch3.0， scratch改換了兩種不同的語言開發(fā)，現(xiàn)在是第三種。他基本把以前的工具都放棄掉，然后重新在blockly的基礎(chǔ)上構(gòu)建了scratch3.0，應(yīng)該會在18年的中旬或者年底發(fā)行這款軟件。

基于谷歌這個框架，這種游戲情節(jié)向?qū)綄W(xué)習(xí)方式有三個，我上面只寫了兩個，第一個是code.org，這個大家都知道，第二個是谷歌自己的學(xué)習(xí)工具叫Blockly games，也是在它這個框架上二次開發(fā)的。這種方式費時間，但是效果會很好，大部分都是以學(xué)編程的邏輯為主。

我們再講講國內(nèi)的，國內(nèi)的支持基于Blockly來開發(fā)。實際上我們知道有圖形化界面，有舞臺效果的，應(yīng)該就是編程貓了，諾丁也同時支持。不過諾丁比較特別一些，諾丁支持arduino的硬件和micro python,同時支持多個硬件互動，加入了一些物聯(lián)網(wǎng)功能。這兩款軟件是國內(nèi)開發(fā)的，算是比較少見的。

然后最后一類就是國內(nèi)開發(fā)的，基于blockly開發(fā)可對開源硬件及單片機進(jìn)行編程的，比如：腦力風(fēng)暴、米思奇，makeblock手機版等等，只要你在手機上看見能用的，有一個左側(cè)的變量或者是右側(cè)變量可以通話，運行生成后直接對硬件進(jìn)行控制。這種形式基本上都是對Blockly進(jìn)行二次開發(fā)。支持硬件的軟件比較多，也比較常見。

本次分享的內(nèi)容大概就這些，如果有我沒提到的，大家想要補充的可以在文章底部留言區(qū)告訴我,我來補充一下，謝謝大家！