坦率的说,少儿编程不是一个“写程序,做码农”的事情,少儿编程方向是一个基础性的学科群体。少儿编程方向,未来可能会像数理化一样,成为一个基础性学科,甚至人文、艺术也可以基于它有延伸和融合。

做教育的人关心,家长也关心,而当我们接触到大部分有这方面接触的家长来讲,谈及Minecraft、Scratch等等,都说孩子们是超级喜欢。换言之,孩子们对电子游戏和计算机世界不是无感的,他们是最早投入和感兴趣的一批人类群体。

无论我们是否回避,在孩子们基础教育甚至高等教育的同步年龄段,以电子游戏和计算机世界为代表的生活方式都会大规模浸入孩子的真实生活。不管我们如何争议、甚至坚决要求杜绝孩子接触计算机,但事实上,我们丝毫拒绝不了计算机世界对孩子成长的影响。

所以,无论你持有什么立场,不妨一起先来看一看。

少儿编程提升这些基本技能,你的孩子需要吗?

资料图/网络

少儿编程的基本背景

虽然大家可能对程序设计(也就是编程)、程序员(或者软件开发工程师)有一些听闻,但实际上真正了解少儿编程的并不多。

以Scratch为例进行展示(后面通篇默认都以Scratch为基础工具)。Scratch是MIT研发并开放的一个儿童图形化编程的工具平台。可以在web上进行操作和分享,也可以下载到计算机本地。儿童甚至成人都可以使用它,来制作动画贺卡,制作游戏,制作音乐,制作各种他们可以用编程完成的任务。非常的酷炫,所以也有人说,会编程的孩子未来就像摇滚巨星一样,在孩子他们的群体中。

Scratch是一个图形编程的工作方式,非常 适合儿童,但相应的它的编程语言设计,相比较专业计算机语言而言,就是一个简版——对于儿童起步而言,刚刚好。

孩子懂得这些指令的基本含义之后(他完全可以探索式的尝试,弄懂大部分简单指令的含义),他就可以把中间的指令拖拽到右边,享受他控制小猫咪的乐趣,创造一些活动场景和游戏的乐趣——这些就是编程过程。

所以这个儿童编程的过程,不是像我们软件开发工程师那样,对着符号化的计算机语言来工作。而是面向一个图形化界面,面向一个具有丰富角色和操作性的、能够让他控制全部的新游戏。少儿编程就像一个创世纪的游戏一样。

少儿编程对于教育的作用

三个层面来回答少儿编程对于儿童教育的巨大作用。

第一层:少儿编程有着丰富的基本技能内涵,可以在各个方面帮助到儿童。

第二层:少儿编程是一个学科融合的最佳平台(之一),可以提供跨学科的学习。

第三层:少儿编程可以完成很多高阶能力的培养,在未来公立教育中的地位也会不断提高。

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少儿编程培养的基本技能

少儿编程涉及到的基本技能非常丰富,不仅仅是编程本身。我们前面说,就以Scratch为例,至少有如下四个方面的基本技能方向:

1.数学方面

第一个方面就是数学。少儿编程图形化编程,第一技能方向就是数学。我们前面注意到,儿童学少儿编程,首先注意的就是一个或一些角色在舞台上的行动——这其中就包括:

坐标系:舞台是一个以中心为原点的直角坐标系,x轴正方向为右,y轴正方向为上。通过(x,y)坐标点,来控制所有角色的位置。

数据类型:最常见的是整数和小数,即实数集(在Scratch中所有实数是一个数据类型),另外还有布尔类型(真或假)、字符串类型(一段文本)。

数据的比较:也就是数学中三种基本顺序,大于、等于和小于。

算术运算:加减乘除是四种基本运算,儿童在编程过程中,常常需要在具体的场景中来运用这四种基本运算。另外还有取模运算和四舍五入。

数学函数:在编程过程中,儿童将接触到一些基本的数学函数,包括取绝对值,三角函数,对数函数以及指数函数等。可以非常直观的通过函数图像的自动喵点画图及生活应用来理解它们。

几何图形:在编程过程中,一类常见的任务就是图形绘制。这个过程中,儿童将大量接触几何图形,并从坐标系中进行图形绘制和操控。

所以这里面有着大量的数学学科内容,而且,这些内容都在具体的问题和任务场景中出现,既包括基本算术和几何图形知识,也包括函数以及坐标系等中学数学核心概念。通过它们在具体任务中的应用,儿童不仅操控了这个虚拟世界,而且会切身锻炼到、应用到数学知识和能力。

2.逻辑方面

编程的基础,既有数学,也有逻辑。逻辑思维能力,是儿童发展的一个基本能力,在文理各个方向都是十分重要的基础。少儿编程,可能是第一次对儿童正式的、系统的进行逻辑方面的锻炼。

逻辑变量:起点就是逻辑变量或事件的真或假。真或假是逻辑世界的两个基本值。

比较逻辑:对于用比较判断的逻辑,是儿童有直接经验并可以学习的基本逻辑判断,大于、等于、小于三种逻辑判断。

事件逻辑:其次是事件逻辑,基于事件的判断,也是儿童比较熟悉的。少儿编程用几种基本的事件模式,来生成事件判断语句。在Scratch中都是以“触碰”为核心动作来构建的。

逻辑运算:在简单的逻辑推理中,三种基本逻辑运算是最重要的基础。即与逻辑、或逻辑和非逻辑——这三种基本逻辑在少儿编程中大量的使用到。

逻辑控制:然后就是一组逻辑控制,包括条件判断、循环控制和等待。这些既是少儿编程的基本逻辑控制语句,也是逻辑思维锻炼的一个基本工具。

所以在少儿编程中,逻辑思维的训练是一个基本训练,这也是程序设计及计算机科学方向的一个基本核心特征。儿童将在大量的问题解决和任务控制中,形成系统化的有逻辑的解决方案。突出锻炼到儿童的逻辑思维能力。这种逻辑训练的密集度,不是其它活动所能比拟的。

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3.设计思维

设计思维是人们提出的对未来社会有重大意义的思维方式,它是一种面向问题解决的、创新的系统思维方法。这也是属于STEM课程方向内少儿编程的优势之一。我们的儿童将学会系统的思维方法来分析、分解问题(需求),并通过综合的资源来解决问题。

基本设计:在Scratch的编程世界中,任何一个问题需求或任务,都需要在背景、角色及行为上进行思考和分解。它们是这款编程工具提供的基本视角和思维框架。

角色表达:在角色的行为表达过程中,基本的表达工具是外观图形的控制和声音音乐的控制(Scratch提供21种乐器的模拟)。一个角色的外在行为和表达,无非这些方面。

交互逻辑:在事件过程中,背景、角色、行为所组成的一个完整世界中,核心逻辑是通过它们交互来完成的。除了程序所控制的软件层面的交互之外,Scratch还提供丰富指令对计算机外部设备(如鼠标、键盘)以及外部的自动化控制元件的操作能力,这使得少儿编程的解决问题方式,扩展到了硬件层面,扩展到了生活中的自动控制层面。

所以,少儿编程是一个具有丰富资源和场景可能性的学科方向,以驱使儿童深入的、创新的考虑问题的解决方法,并锻炼到儿童的设计思维。随着问题的复杂度,以及儿童问题解决方案的复杂度,和方案中操控设备复杂度的提升,儿童的设计思维能力在不断提升。

4.程序设计

最后再谈一谈少儿编程对程序设计能力的提升——这是显而易见的,这是本门的功能。虽然我们前面说,就编程启蒙工具Scratch这一类而言,它的语言设计是简版的,但对儿童而言却是刚刚好。

程序设计的基本方面:程序设计和计算机语言的基本方面,包括数据与变量的概念,包括语句和模块(函数),都是程序设计的基本概念。

计算机科学的方面:另外,Scratch中还有数据结构的支持,这是计算机科学的基本核心内容之一,还有对消息机制的应用,这在计算机软件系统中大量的应用着。同样的,需要使用到流程图等设计工具。

系统运行逻辑:目前我们的社会,是一个人机协作的社会。相当多的职业和职位,都需要和计算机系统打交道。理解计算机系统运行的原理,最好最深入的方式就是理解一段程序。少儿编程每个任务,都会涉及到系统启动、运行和结束的基本过程。

工程技术研发逻辑:这既属于元认知层面的训练,同时也是STEM学科方向的基本特征之一。儿童在少儿编程过程中,将学会如何分析问题(需求),学会设计、研发、测试,并在应用中体会着解决问题的快乐。深刻理解在工程意义上而言解决一个真实问题的过程。

通过以上数学方面、逻辑方面、设计思维和程序设计四个方向基本技能介绍,我们可以得出结论,少儿编程,对比现在学校里的所有学科而言,都有鲜明的特色和优势。它对我们儿童的教育和锻炼,恰恰是许多学科所不能提供的。

所以,少儿编程对于儿童的基本技能的学习和训练,有着巨大的、不可替代的作用。