专注兴趣的引导,全面覆盖幼儿编程教育,码农谈谈壳乐派的体验

2020-11-06 23:53:00 2点赞 9收藏 0评论

英国在2014年正式把编程列入必修课程,儿童从5岁开始学习。日本文部科学省要求从今年4月起,将编程作为必修内容加入小学算术和理科教科书中。在国内,北京、广州、深圳、武汉、西安5个城市作为第一批试点落地城市,3-8年级的学生将全面试点学习人工智能与编程的课程,编程也被纳入了中考和高考的科目。面对蓬勃发展的人工智能浪潮,幼儿编程教育已经成为大势所趋。


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幼儿为什么要学习编程,应该培养怎样的编程思维?

幼儿学习编程并不是为了将来能够当上“996”的码农,而是为了学习一种未来表达自我的一种方式;是为了培养理性思维,进而发现问题,理解问题,解决问题的能力;是为了培养是为了适应未来剧烈变革的数字生活。

乐高积木最有名的理念就是场景带入,儿童会根据警察局、消防队、急救站等不同的场景去编自己脑中构造的故事,将自己带入故事,通过积木将故事表达出来。这其实是儿童在语言能力尚未成熟时,表达自己的思想、感受、情绪,与世界沟通的一种方式。幼儿编程也是一样的道理,只不过表达幼儿想法的载体从积木变成了Scratch中的程序块,故事的呈现也变成了一个动画或者游戏程序。


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所谓的编程思维对幼儿来说太过乏味,让一个不到十岁的孩子去理解全局变量和面向对象的编程有点过分。众多的幼儿编程软件中已经将程序员们需要牢记的繁复语言规则剔除,剩下的仅仅是一些易用易懂的代码积木。所以幼儿编程本质上并不是在学习一项技能,而是在这个过程中掌握一些对其未来成长有帮助的方法论,培养理性思维,进而发现问题,理解问题,解决问题的能力。这种能力是要在现实中吃很多亏才能够学会的。


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还有一点比较重要,就是适应未来剧烈变革的数字生活。身为一个成年人你是否能够理解图像识别、云、大数据、AI、AIoT等等近些年才进入大众视野的科技概念?下一代面对的数字生活变革只会更剧烈,早些涉猎这些新事物,就不会像我们的父辈一样在计算机普及时那般手足无措。


如何发掘和培养孩子的兴趣?

在编程学习过程中配套产品的选择又是一个比较大的学问。孩子学习编程的过程本身就是孩子兴趣发掘和培养的过程,大而全的产品更具有优势,不会放过孩子任何一个可能感兴趣的方向。能够涉及到整套STEAM(科学、技术、工程、艺术、计算)教育理念中的各个方面,且能够支撑孩子完整的学习过程的产品才算是全面的产品。


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千挑万选下,如晤看中了一款新发布的幼儿编程教育产品。壳乐派是近期一家深圳企业开发的针对儿童设计的面向STEAM教育的零基础入门编程学习机,它的外形仿照笔记本电脑,核心为树莓派,将树莓派拓展成为一台类似PC的产品。这个产品全面涵盖了STEAM的五个方向和全阶段的学习。


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硬件方面壳乐派配有1080P分辨率的IPS屏幕、蓝牙键盘、触控板、无线鼠标、200W像素摄像头、2个USB3.0接口、两个USB2.0接口、网口和3.5mm接口,可以说硬件功能上完全满足一台小型笔记本的规格。壳乐派的软件系统则是基于Linux的定制系统,功能相对简单,性能一般,能够满足孩子学习的需要,却又不能运行稍微大一些的游戏。


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移除壳乐派上面的键盘,就能够看到壳乐派配备的内容丰富的开发板,囊括了近乎所有开发过程中能够用到的电气元件。同时随机附赠了很多无法集成在开发板上面的电气元件,这些电气元件可应用于不同项目和学习阶段,十分全面了。



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壳乐派也支持我并不太了解的音乐类创作软件Sonic Pi,以及计算相关的Wolfram Mathematica,仅在此处简单提及。


怎样的学习路径能让孩子保持持续关注力?

孩子对事物的新鲜感持续的时间很短,想要保持孩子在编程上的兴趣,就要把学习编程这件事情变成“玩”编程。遵循一定的学习路径,由简入深,让孩子在这个过程中充分享受游戏中打怪升级般的成就感。

启蒙期可以通过实体积木的形式作为启蒙,让幼儿自行却解决游戏中的难题。这种形式更接近幼儿已经所有了解的物理世界,实现方式也是通过和物体互动的方式实现,幼儿接受度更高,类似游戏闯关的方式也更容易吸引幼儿。


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孩子在熟练后就可以接触Scratch、Arduino、Microbit这类图形化编程工具,孩子在这个阶段已经对电子产品(手机、电脑、智能电视等)有足够的了解,操作电子产品已经不存在什么大问题。将原先的实体积木转换成图形编程软件中的虚拟积木,进一步接近真实编程的操作环境,开始初步接触编程中的一些简单规则,也是工程类电器元件介入的时机。


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接下来会面对一个分水岭,要充分考虑孩子的兴趣所在。如果对孩子的未来没有程序员的职业规划,可以从相对简单的Python开始正式学习一门语言,如果是为了培养特长,就需要选择相对困难的C语言作为第一门语言。

再往后的编程学习会涉及到职业向的学习了,这时候孩子已经有了自主选择的权利,可以按照他/她的想法进行了。如果孩子自身没有成熟的想法,学习C++是一个不会出错的选择。


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目前比较成熟的幼儿编程学习路径为Scratch JR -》 Scratch 3.0 -》 Python/C -》 C++,这个路径涵盖了孩子从幼儿园到高中乃至大学期间的全部内容,也是当前实用性比较强的。


壳乐派是如何让孩子保持持续兴趣的?

壳乐派搭载了独有的学习系统,先通过自主开发的几个人机互动项目将孩子的兴趣激发。紧接着就是根据壳乐派定制的简单易懂的Scratch教程(含视频),让零基础的孩子跟随着教程一步步操作,获得成就感,并充分了解壳乐派。


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再往下就是要和代码、复杂电器元件亲密接触的Python教程。在Python的教程中,孩子将把Scratch的代码积木转换成真正的编程语言,会充分了解Python的语法特性,以及复杂电子元器件的电路连接和API调用。完成了这步,孩子已经完全知晓它能够通过代码和这些元器件完成什么样的任务,接下来就要看孩子能够通过这些“积木”表达一些什么想法了!


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当然除去这种循循善诱的方式,另外一种相对“暴力”的方式,就是让孩子接触游戏!让孩子知道除去充钱外,修改游戏程序也是一种能够改变游戏体验的事情。我也是出于“没必要遵循别人设定的规则”这种想法开始研究逆向破解和内存修改的。


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《我的世界》是一款风靡全球的沙盒类游戏,沙盒类游戏的优点是可MOD。壳乐派在学习系统中内置了以Mine Craft(《我的世界》)为基础的游戏编程教程。在这个教程中,孩子会理解游戏的构成,深刻体会什么是游戏引擎。


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当然,很多编程习惯是很多编程产品教不了的,只能靠引导、复盘和多写。譬如,前期的代码结构规划组织、版本控制、面对对象的编程、实意化命名、代码去重、函数封装、代码优化、勤写注释、勤打LOG、勤保存、不使用自动填充类的IDE等这类写代码的良好习惯还需要慢慢养成。


壳乐派的高可拓展性陪同孩子一同成长

壳乐派总共包含Scratch、Microbit、Arduino、Python、Mine Craft编程、人工智能(语音识别和人脸识别),并在桌面模式下内置了多个Java IDE、Python游戏代码编辑器。当然也可以将壳乐派变成一个模拟器游戏机(Retropi系统),由于孩子自制力差,壳乐派并未直接提供这部分程序,需要按照教程一步步地去操作。


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同壳乐派在硬件上力图做到大而全一样,壳乐派在软件上也能够提供主流编程教育中经常使用到的软件程序。视频、音频播放器、LibreOffice、图片浏览器、网络浏览器等在PC上常用的软件功能也能完全能够实现。从大而全这个角度上来说,壳乐派的功能和专门用于教育领域的ChromeBook有异曲同工之妙,只不过壳乐派更专注于编程教育领域,也更好地限制孩子将其变成不折不扣的游戏机。


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参照之前我说学习路径,壳乐派能够很好的支持孩子在编程教育中各个支线的发展。同时壳乐派核心树莓派,本身就是一个拓展性十分强大的产品,也是专门用于Python教育中的性价比且名头很大的产品,也支持Java和C++的编程。如果善用百度,你会发现针对树莓派的进阶玩法相当多,相信伴随着孩子成长,壳乐派仍然能够给孩子带来足够多的乐趣。


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上手尝试一下

身为一个自学码农还是要露一手的,在这里我说一下我要做的事情:通过Scratch制作一个“井字棋”的小游戏,通过鼠标点击落子,落子的同时壳乐派开发板上蜂鸣器短促地响一声,游戏结束蜂鸣器长鸣2秒,重新开始。

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首先规划一下实现的方式,通过鼠标点击的位置来实现落子位置的判断;通过显示、隐藏与棋盘位置对应的棋子对象来实现视觉上的落子效果;通过on_off变量作为不同棋子落子的开关;建立两个数组(chess_X、chess_O)来存储X和O的落子情况;通过num变量来控制总落子数量。

第一步,准备场景素材,建立场景背景和对象,大概长这个样:


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第二步,初始化场景,涉及到代码部分长这样,当然后面的变量和对象也会在初始化中被重置:


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第三步,写主程序代码实现交替落子的效果,代码段涉及复杂的嵌套判断,略长,仅提供一部分截图:


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第四步,调用开发板上的蜂鸣器,通过响度判断事件让棋子显示。


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到这里主体已经实现了,由于Scratch本身只支持简单的运算,很多能用简单代码实现的判断算法实现起来反而不如代码舒服,这里就不做输赢判断这部分了。


总结

在外形设计上使用了常见的笔记本的形式,让孩子更容易接受,实用性更强;

以本身拓展性就极强的树莓派作为核心的设计,让壳乐派的拓展性非常强大,可玩性很高,也能够激发孩子的学习兴趣;

在课程的设计上遵循循序渐进的规则,内置项目的趣味性、可操作性和互动性都非常不错;

壳乐派在兼容不同初级编程平台(Scratch、Microbit、Arduino)上很全面;

代码版本会更迭,语法也会调整,壳乐派在选用学习代码版本上是经过深思熟虑的。以我了解的Python为例,2.X版本和3.X版本的语法改动虽然不多,但2.X已经在官方的推动下逐渐被淘汰,而3.X版本中目前最为稳定的是3.72版本,也是壳乐派选用的版本;


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壳乐派在科学、技术、工程方面它可以说非常强大,而艺术和计算这种入门难度更高,并且我并不是很了解的方面,不多做评价;

吐槽

壳乐派在支持Python上面非常全面,而针对C/C++的教程尚在开发中,这点需要跟进;

MineCraft的教程以网页教程呈现,多少有些不太用心,虽然也能理解新产品优化不够彻底。请务必保持简单易懂!

外观件还需要打磨,卡扣、按钮、转轴、外壳都略显用料不足。



见字如晤,以平和的心态面对科技的进步!


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