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少兒編程提升這些基本技能,你的孩子需要嗎?

童程童美 2017-08-31

坦率的說,少兒編程不是一個“寫程序,做碼農”的事情,少兒編程方向是一個基礎性的學科群體。少兒編程方向,未來可能會像數理化一樣,成為一個基礎性學科,甚至人文、藝術也可以基于它有延伸和融合。

摘要

坦率的說,少兒編程不是一個“寫程序,做碼農”的事情,少兒編程方向是一個基礎性的學科群體。少兒編程方向,未來可能會像數理化一樣,成為一個基礎性學科,甚至人文、藝術也可以基于它有延伸和融合。

做教育的人關心,家長也關心,而當我們接觸到大部分有這方面接觸的家長來講,談及Minecraft、Scratch等等,都說孩子們是超級喜歡。換言之,孩子們對電子游戲和計算機世界不是無感的,他們是最早投入和感興趣的一批人類群體。

無論我們是否回避,在孩子們基礎教育甚至高等教育的同步年齡段,以電子游戲和計算機世界為代表的生活方式都會大規模浸入孩子的真實生活。不管我們如何爭議、甚至堅決要求杜絕孩子接觸計算機,但事實上,我們絲毫拒絕不了計算機世界對孩子成長的影響。

所以,無論你持有什么立場,不妨一起先來看一看。

少兒編程提升這些基本技能,你的孩子需要嗎?

資料圖/網絡

少兒編程的基本背景

雖然大家可能對程序設計(也就是編程)、程序員(或者軟件開發工程師)有一些聽聞,但實際上真正了解少兒編程的并不多。

以Scratch為例進行展示(后面通篇默認都以Scratch為基礎工具)。Scratch是MIT研發并開放的一個兒童圖形化編程的工具平臺??梢栽趙eb上進行操作和分享,也可以下載到計算機本地。兒童甚至成人都可以使用它,來制作動畫賀卡,制作游戲,制作音樂,制作各種他們可以用編程完成的任務。非常的酷炫,所以也有人說,會編程的孩子未來就像搖滾巨星一樣,在孩子他們的群體中。

Scratch是一個圖形編程的工作方式,非常 適合兒童,但相應的它的編程語言設計,相比較專業計算機語言而言,就是一個簡版——對于兒童起步而言,剛剛好。

孩子懂得這些指令的基本含義之后(他完全可以探索式的嘗試,弄懂大部分簡單指令的含義),他就可以把中間的指令拖拽到右邊,享受他控制小貓咪的樂趣,創造一些活動場景和游戲的樂趣——這些就是編程過程。

所以這個兒童編程的過程,不是像我們軟件開發工程師那樣,對著符號化的計算機語言來工作。而是面向一個圖形化界面,面向一個具有豐富角色和操作性的、能夠讓他控制全部的新游戲。少兒編程就像一個創世紀的游戲一樣。

少兒編程對于教育的作用

三個層面來回答少兒編程對于兒童教育的巨大作用。

第一層:少兒編程有著豐富的基本技能內涵,可以在各個方面幫助到兒童。

第二層:少兒編程是一個學科融合的最佳平臺(之一),可以提供跨學科的學習。

第三層:少兒編程可以完成很多高階能力的培養,在未來公立教育中的地位也會不斷提高。

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少兒編程培養的基本技能

少兒編程涉及到的基本技能非常豐富,不僅僅是編程本身。我們前面說,就以Scratch為例,至少有如下四個方面的基本技能方向:

1.數學方面

第一個方面就是數學。少兒編程圖形化編程,第一技能方向就是數學。我們前面注意到,兒童學少兒編程,首先注意的就是一個或一些角色在舞臺上的行動——這其中就包括:

坐標系:舞臺是一個以中心為原點的直角坐標系,x軸正方向為右,y軸正方向為上。通過(x,y)坐標點,來控制所有角色的位置。

數據類型:最常見的是整數和小數,即實數集(在Scratch中所有實數是一個數據類型),另外還有布爾類型(真或假)、字符串類型(一段文本)。

數據的比較:也就是數學中三種基本順序,大于、等于和小于。

算術運算:加減乘除是四種基本運算,兒童在編程過程中,常常需要在具體的場景中來運用這四種基本運算。另外還有取模運算和四舍五入。

數學函數:在編程過程中,兒童將接觸到一些基本的數學函數,包括取絕對值,三角函數,對數函數以及指數函數等??梢苑浅V庇^的通過函數圖像的自動喵點畫圖及生活應用來理解它們。

幾何圖形:在編程過程中,一類常見的任務就是圖形繪制。這個過程中,兒童將大量接觸幾何圖形,并從坐標系中進行圖形繪制和操控。

所以這里面有著大量的數學學科內容,而且,這些內容都在具體的問題和任務場景中出現,既包括基本算術和幾何圖形知識,也包括函數以及坐標系等中學數學核心概念。通過它們在具體任務中的應用,兒童不僅操控了這個虛擬世界,而且會切身鍛煉到、應用到數學知識和能力。

2.邏輯方面

編程的基礎,既有數學,也有邏輯。邏輯思維能力,是兒童發展的一個基本能力,在文理各個方向都是十分重要的基礎。少兒編程,可能是第一次對兒童正式的、系統的進行邏輯方面的鍛煉。

邏輯變量:起點就是邏輯變量或事件的真或假。真或假是邏輯世界的兩個基本值。

比較邏輯:對于用比較判斷的邏輯,是兒童有直接經驗并可以學習的基本邏輯判斷,大于、等于、小于三種邏輯判斷。

事件邏輯:其次是事件邏輯,基于事件的判斷,也是兒童比較熟悉的。少兒編程用幾種基本的事件模式,來生成事件判斷語句。在Scratch中都是以“觸碰”為核心動作來構建的。

邏輯運算:在簡單的邏輯推理中,三種基本邏輯運算是最重要的基礎。即與邏輯、或邏輯和非邏輯——這三種基本邏輯在少兒編程中大量的使用到。

邏輯控制:然后就是一組邏輯控制,包括條件判斷、循環控制和等待。這些既是少兒編程的基本邏輯控制語句,也是邏輯思維鍛煉的一個基本工具。

所以在少兒編程中,邏輯思維的訓練是一個基本訓練,這也是程序設計及計算機科學方向的一個基本核心特征。兒童將在大量的問題解決和任務控制中,形成系統化的有邏輯的解決方案。突出鍛煉到兒童的邏輯思維能力。這種邏輯訓練的密集度,不是其它活動所能比擬的。

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3.設計思維

設計思維是人們提出的對未來社會有重大意義的思維方式,它是一種面向問題解決的、創新的系統思維方法。這也是屬于STEM課程方向內少兒編程的優勢之一。我們的兒童將學會系統的思維方法來分析、分解問題(需求),并通過綜合的資源來解決問題。

基本設計:在Scratch的編程世界中,任何一個問題需求或任務,都需要在背景、角色及行為上進行思考和分解。它們是這款編程工具提供的基本視角和思維框架。

角色表達:在角色的行為表達過程中,基本的表達工具是外觀圖形的控制和聲音音樂的控制(Scratch提供21種樂器的模擬)。一個角色的外在行為和表達,無非這些方面。

交互邏輯:在事件過程中,背景、角色、行為所組成的一個完整世界中,核心邏輯是通過它們交互來完成的。除了程序所控制的軟件層面的交互之外,Scratch還提供豐富指令對計算機外部設備(如鼠標、鍵盤)以及外部的自動化控制元件的操作能力,這使得少兒編程的解決問題方式,擴展到了硬件層面,擴展到了生活中的自動控制層面。

所以,少兒編程是一個具有豐富資源和場景可能性的學科方向,以驅使兒童深入的、創新的考慮問題的解決方法,并鍛煉到兒童的設計思維。隨著問題的復雜度,以及兒童問題解決方案的復雜度,和方案中操控設備復雜度的提升,兒童的設計思維能力在不斷提升。

4.程序設計

最后再談一談少兒編程對程序設計能力的提升——這是顯而易見的,這是本門的功能。雖然我們前面說,就編程啟蒙工具Scratch這一類而言,它的語言設計是簡版的,但對兒童而言卻是剛剛好。

程序設計的基本方面:程序設計和計算機語言的基本方面,包括數據與變量的概念,包括語句和模塊(函數),都是程序設計的基本概念。

計算機科學的方面:另外,Scratch中還有數據結構的支持,這是計算機科學的基本核心內容之一,還有對消息機制的應用,這在計算機軟件系統中大量的應用著。同樣的,需要使用到流程圖等設計工具。

系統運行邏輯:目前我們的社會,是一個人機協作的社會。相當多的職業和職位,都需要和計算機系統打交道。理解計算機系統運行的原理,最好最深入的方式就是理解一段程序。少兒編程每個任務,都會涉及到系統啟動、運行和結束的基本過程。

工程技術研發邏輯:這既屬于元認知層面的訓練,同時也是STEM學科方向的基本特征之一。兒童在少兒編程過程中,將學會如何分析問題(需求),學會設計、研發、測試,并在應用中體會著解決問題的快樂。深刻理解在工程意義上而言解決一個真實問題的過程。

通過以上數學方面、邏輯方面、設計思維和程序設計四個方向基本技能介紹,我們可以得出結論,少兒編程,對比現在學校里的所有學科而言,都有鮮明的特色和優勢。它對我們兒童的教育和鍛煉,恰恰是許多學科所不能提供的。

所以,少兒編程對于兒童的基本技能的學習和訓練,有著巨大的、不可替代的作用。

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