3岁开始学编程——Learning Beautiful、Cubetto、机器乌龟、Scratch、Python

MIT Scratch(一种儿童编程工具)团队主管Mitchel Resnick表示“理解计算机思维,对孩子们是一件好事。这样的游戏能够很好地帮助他们做到这一点,” 他说,“孩子们需要更好地理解世界运作的方式。如今的世界,他们的周边全是计算对象。”

一、无屏幕编程玩具

电脑对小孩子来说是个矛盾的存在:长时间盯着屏幕看会损伤视力,但现在的早教已经越来越难离开电脑。
美国儿科协会(American Academy of Pediatrics)认为应该限制小孩面对着电脑、电视屏幕的时间,5岁以下的儿童每天最多看1个小时的电视。
早教编程就是个更加难的事情了:长时间使用电脑前不仅有损健康,编程本身也是一件抽象的功课。
今天,就来介绍3款不需要屏幕也可以教孩子学习编程的玩具。

1. MIT, Learning Beautiful 3-6岁

最近,MIT 媒体研究室(MIT media lab )的研究人员金伯莉·史密斯(Kimberly Smith )做了一套木质玩具 Learning Beautiful,用不接触电脑的方式来培养他们对编程的兴趣。

史密斯是一个设计师,也是 MIT 媒体实验室社会计算机组的研究生,她观察到不同年龄段的小孩对事物的感知能力不一样,对于 3-6 岁的小孩来说,摸到玩具的棱角、看到丰富的颜色,听到玩具碰撞发出的声音会让他们感到兴奋,而 6-9 岁的小孩对这些形象、颜色、声音背后的逻辑更加感兴趣。

受到蒙台梭利教育法(Montessori method)的启发,她觉得对小孩子的教育应该顺着他们的天性来,于是设计出了这样一套编程早教玩具。

这套玩具现在有 7 个系列,每个系列都包含了一个编程的基础知识。

比如一个叫二进制塔(Binary Towers)的玩具,由一堆木球和几个高矮不一的木塔组成。

小一点的孩子抓起小球,把球扔进塔里,这一过程中球的触感、和木塔碰撞发出的声音会吸引到他们;对于大一些的孩子来说,这些玩具还附带一些规则:当小球装满木塔时,塔口的盖子就会关上,上面写着 1;当没有装满时,盖子打开,这一面写着 0。这是二进制的道理:用 0 和 1 的组合来表示不同的意思。

像素图(Pixel Board)也是一样的原则。它由黑白方片组成,3-6 岁的孩子通过摆弄方片对像素这个概念有一个形象的理解;大一点的孩子则通过对方片的组合来模拟像素的运作原理:一个一个的像素组合起来就成了一张图片。

 

2. Primo Toys, Cubetto —— 编码玩具 3-7岁

除了 Learning Beautiful,英国伦敦的Primo Toys公司也推出了类似的玩具小车 Cubetto,玩具里面配有各种颜色的尖头挂钩和格子地毯,挂钩来表示不同的方向,小孩子通过在操控版上组合这些挂钩来控制小车在地毯上的走向,让小车从一个地方开到另一个地方。

对于下一代人类来说,也许写代码会像识字一样成为一项基本技能。那如何把这个枯燥无趣的技术教给他们呢?两个瑞士人为此特别开发了一款叫Cubetto的木质玩具,它的目标就是教会3到7岁的学龄前儿童学习编码。
他们在伦敦成立了Primo Toys公司,参加了PCH Highway 1加速器计划,并且受到Randi Zuckerber的鼎力支持。公司向家长和教育专家表示它们不用电子屏幕也能让不识字的小朋友学会基本的编程知识。

全新的Cubetto套装售价225美元,套装内包括一个木质、立方体形状的机器人,一个木质的游戏盘以及配套的移动木块,一块可供机器人走动的垫子以及使用说明书。
Cubetto的每一个木块都代表着相应的指令,这个与LOGO编程语言异曲同工,这些指令包括前后左右的任意移动以及特定的函数。
小朋友可以通过把木块放到游戏盘上来指挥机器人跨越席子上设置的不同障碍。

Primo Toys的首席执行官Filippo Yacob表示最新版本的Cubetto自从2015年就开始研发。
2013年,Primo Toys在Kickstarter众筹平台上推出最初Cubetto的时候就大获成功,当时的Cubetto类似DIY工具,帮助年龄较大的儿童学习编程和硬件知识。
公司趁热打铁在2016年三月推出第二个众筹计划,Yacob声称他们的产品打破平台上教育类的记录。
Primo Toys在其2016年Kickstarter众筹计划中,融资160万美元,拥有6553位支持者,收到2万预定订单,这些顾客来自92个不同的国家。
因为无需连接应用,所以Cubetto对于没有手机或者平板的儿童也同样适用,不会受到时间地点的束缚,方便快捷。Yacob认为Primo Toys的重点是为儿童打造离开电子屏幕的体验,让他们更多地参与现实交流。
众所周知,一旦有了电子屏幕,儿童就会目不转睛地看屏幕,而不是和身边的朋友交流。
首席执行官表示“我们借鉴了教育学家Montessori的方法,也结合了21世纪的必备技能,比如编程。”
Yacob 说道虽然目前Cubetto的主要受众是家庭,但是将来它会扩展到世界各地的早教中心、学龄前教育中心和其他学校。

Cubetto由一个木质机器人、编程木板、以及若干指示牌构成,指示牌共有四种颜色,不同颜色代表不同的指令,比如黄色代表向左。把不同的颜色拼在一起,就会像机器人发出各种指令。

木板里有一个阿都伊诺(Arduino)兼容开发板线路,可以读取指示牌命令。比如三个黄色指示牌就能让Cubetto转个圈:向左向左再向左,是不是感觉萌萌哒。通过这样的过程,孩子慢慢就能掌握编程最基本的原理,除此之外,还能减少宝宝们对着电脑屏幕的时间。

Cubetto的设计者Matteo Loglio和Filippo Yacob称这个玩具的灵感来自三年前硕士学习期间一次交互设计。“编程是一种新的读写能力,应当从娃娃抓起。通过接触编程环境,了解算法语言、移除编程错误、学习功能才能让他们获得数字时代成功的必要基础。” Filippo Yacob说。

Cubetto的设计者Matteo Loglio和Filippo Yacob
Cubetto的开发理念基于蒙台梭利早教理论的动手学习理论,以及麻省理工LOGO编程语言,该语言系统能帮助儿童成为自己“智力建设”的建设者。它的设计简单,还可以讲故事,能充分激发孩子想象力。孩子们可以将木质机器人想象成一个人物,创造出自己的故事。为此,Cubetto还配有玩具垫,可以帮助孩子们模拟外太空、海底世界等各种故事场景。

如今Primo已经获得了包括马克·扎克伯格的姐姐兰迪·扎克伯格,以及阿都伊诺(Arduino)联合创始人Massimo Banzi的投资。Cubetto这套玩具从最初在瑞士进行测试,现在已经遍布40多个国家了。“孩子们对这些像积木一样的玩具以及面临的挑战都非常有兴趣。” 这是Filippo Yacob在多地实验之后得到的反馈。

据悉,Primo还将开发一系列玩具旨在激发儿童探索更多的数字世界。或许有一天,这些寓教于乐的编程玩具不仅仅是儿童玩具,也会成为“程序猿”们的心头好。

 

3. ThinkFun, Robot Turtles 机器乌龟 4-6岁

如今,学习编程越来越方便了,Raspberry Pi 提供了便宜的硬件,Codeacademy 上有免费的课程。但是,对于儿童来说,这些工具还是太过复杂了。如果你想要从小培养孩子的编程能力,一款名为《机器乌龟》(Robot Turtles)的桌面游戏可能更为合适。

在《机器乌龟》中,孩子们用卡片控制玩具乌龟,穿越桌面方格中的各种障碍,就像是程序员用软件代码控制屏幕上的图像与数据。这款“面向小程序员的游戏”由 Dan Shapiro(曾在 Google 和微软工作)制作,并且在 Kickstarter 上成功融资。不过,真正把游戏推向大众的,是一家有着悠久历史的游戏公司 ThinkFun。

据 Wired 网站的报道,ThinkFun 创建于 1985 年,其创始人是 Bill Ritchie 和妻子 Andrea Barthello。Bill Ritchie 与著名的贝尔实验室有着很深的渊源。他的父亲曾参与贝尔实验室的电话交换技术研究,而他的兄长 Dennis Ritchie 是 C 语言的发明者之一,参与了 Unix 的设计。

他父亲的好友 Bill Keister 也是贝尔实验室的研究员。在十多年的时间里,Bill Keister 用贝尔实验室仓库里的电线、灯泡和开关,创作了许多智力游戏,其中,他在 1937 年制作的“井字棋”机器,被 Bill Ritchie 称作是“世界上第一个计算机游戏”。Bill Ritchie 是玩着这些游戏成长的。80 年代,他与妻子决定成立一家公司,把 Keister 的智力游戏推向大众。

《机器乌龟》游戏正好符合 ThinkFun 公司的理念。它面向四岁以上的儿童,让他们在玩耍中领会到编程的理念。游戏自然不能使每个人变成专业编程者,不过,在 Bill Ritchie 看来,任何人都可以从编程技巧,或者编程理念中获得益处。“这是要构建一种被称作“执行功能”的东西——一种专心工作、做计划、理解目标以及保持专注的能力,”Ritchie 说,“编程就是组织你的思维,从头至尾的可视化,完成所有的细节。”

这些创意玩具虽谈不上炫酷,但也意义深重,设计师赋予了它们向孩子输送知识的使命,使孩子们学习知识不再那么枯燥反而更有趣,孩子们也更愿意去玩这些玩具,通过自己思考着边玩边学。

 

二、有屏幕编程入门

1. Scratch Jr
网站、应用程序和编程语言,5-7岁

热门可视化编程语言Scratch的最新版本,专为8岁以下儿童设计。原始Scratch网站提供面向8岁及以上儿童的编程语言。

2. MIT Scratch,8-12岁
这个勿需多言,具体参考MIT官网,https://scratch.mit.edu,后续文章再详细介绍。

3. Python,12岁+
真正的编程语言,AI(人工智能)的首选语言,后续文章再详细介绍。

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