编程启蒙教育思考

作者panjunbiao发表在Uncategorized

本文主要分享本人关于编程启蒙教育的思考。

为什么要学习编程呢？我相信在未来社会，大部分工作都会用得上编程。而且编程能够帮助养成逻辑、严谨的思维习惯。

那么小孩子可以学会编程吗？我相信在孩子具备一定的逻辑和数学基础之后，循序渐进一定能够学会。

这里我将编程启蒙教育分为三个阶段。

阶段一： 编程初体验（小学二、三年级或以上）

这一阶段的主要目标是引领孩子入门，大致明白什么是编程，以及编程的基础概念。

这一阶段可以采用一些编程机器人或者编程游戏app作为教学工具，培养孩子对编程最初的感觉。例如有一种编程机器人，孩子可以通过编程向机器人发送“上下左右”的移动指令：

  • 程序“存储”在一块木板上：没错，就像当年的纸带程序一样，是可以拿着在手上的。
  • 能够控制一个机器人向4个方向移动：让孩子直观感受到程序能够做什么。
  • 能够定义和调用一个四个动作的函数：这个设计非常厉害，让孩子接触函数的概念。

当然，市场上有很多编程入门教具或者app。无论是哪一款，只要能够达到让孩子了解基本编程概念的目标，都是可以的。

这一阶段建议至少花一个学期时间。有朋友可能会觉得这么简单的概念要花一个学期？其实这些概念对从来没有编程过的孩子来说并不简单，例如程序的指令、顺序执行、函数、程序状态、流程图等等，这些都是编程最基础的概念，不要着急，要慢慢去消化、理解。

这一阶段可以学习程序流程图，甚至让孩子尝试先画流程图，再编程实现。

有人会问能不能更早开始学习编程？这个我不太确定，个人感觉难度会比较大，可能也没太多必要。毕竟要理解这些编程概念的话，孩子要具备一些最基本的逻辑思维能力和数学知识，揠苗助长可能会得不到期望的效果。当然这只是个人想法，事实未必如此。

阶段二：可视化编程（小学三、四年级或以上）

这一阶段主要学习变量赋值、条件语句、循环控制等基础概念。个人觉得可以选择Scratch，原因有：

  • Scratch是可视化编程，相对容易入门和理解。
  • Scratch的图形编程能够帮助孩子学习二维平面坐标系的概念：这个是更像是数学范畴的概念，不过大多数的图形和游戏编程都会用到。
  • Scratch采用事件驱动模型编程：一方面，事件驱动模型简化了编程流程的设计。另一方面，事件驱动也是应用非常广泛的编程概念。

有朋友觉得为什么要学可视化编程，为什么不直接上Python或其它语言？个人感觉，这个阶段让孩子像写作文一样写出程序代码难度偏大。我们学习编程，最重要是学习到概念、方法。至于是可视化编程，还是文本编程，并不影响到这个目标。而可视化编程可以帮助孩子更快达成这个目标。

这一阶段需要多长时间？个人的实践，一个学期应该足够了。如果孩子对Scratch的游戏设计特别感兴趣的话，我也不反对投入更多时间。毕竟多实践总是好的。

经历过可视化编程之后，我们就可以进入下一阶段，真正的编程了。

阶段三：孩子的第一门编程语言（小学四年级或以上）

从现在开始，孩子将会像程序员一样写代码了！

这一阶段孩子将要接触到更多的概念，例如：

  • 基本的数据结构：数字，字符串，数组等
  • 变量
  • 理解程序的循序执行概念
  • 流程控制（条件语句，循环，循环终止）
  • 函数、函数的调用和嵌套
  • 能够读懂一段程序
  • 能够对简单的问题进行编程建模
  • 能够开发一些简单的游戏

注意上述不是一个完整的体系，只是作为举例。

但是，程序语言有很多，而选择第一门编程语言很重要，因为这门语言将会成为孩子编程的“母语”。个人偏好选择Small Basic作为第一门编程语言，原因有：

  • Small Basic能够支持帮助孩子掌握上述的概念。
  • 根据Small Basic主页的介绍，Small Basic是唯一的为帮助学生从可视化编程过渡到文本编程而设计的语言。
  • Small Basic不支持太多的高级语言特性，例如：
    • Small Basic支持GOTO语句：别以为这是个缺点，这是低级语言（例如汇编语言）的机制，了解和正确运用GOTO语句将能够帮助孩子更接近于计算机编程的本质。
    • 缺乏面向对象的支持，甚至连break语句都没有，要通过GOTO来实现，但我却认为这是优点，因为虽然Small Basic不支持类，却提供了TextWindow等一些现成的对象，这将会帮助孩子将来学习面向对象编程。

有朋友觉得，为什么不选择流行的Python或者其他语言，而要选择偏冷门的Small Basic呢？对此我的观点是：

  • Small Basic既具备了一些低级语言的特性（例如GOTO），同时也没有引入一些高级语言的特性（例如面向对象、break语句等）。我认为作为一门面向教育的语言，其火候控制的恰到好处，需要的功能，不多也不少，刚刚好。既能帮助孩子掌握最重要的概念，也避免了分散孩子的注意力或者增加学习难度。
  • 虽然Python很强大，业界很流行，但我认为要把编程教育和编程职业区分开来。Python是很强大，但不要着急，我们不应该期待孩子很快成为职业程序员，而应该给孩子非常充分的时间，慢慢地去学习所有的概念。例如，虽然面向对象很重要，但让孩子过早接触的话，增加了不必要的学习难度。我反而觉得，应该让孩子去写大量的面向过程的程序，这些程序看起来可能看起来很业余、不专业，但是没有关系，在写了足够多的代码之后，孩子自然而然地会产生优化程序地需求，那个时候再学习专业的编程语言也不迟。

当然，如果你希望选择Python或其它语言作为第一门编程语言，我也是完全赞同的。无论选择了哪种语言，我们的初衷是让孩子掌握编程的概念，以及逐步形成编程思维、编程建模的能力和习惯。

我觉得可能需要用上一、两年时间，才能完成这一阶段的目标。不要着急，关键是要打好坚实的基础。

阶段四：第二门语言、游戏编程、数据结构和算法

这一阶段我会考虑让孩子学习专业的编程语言，以及数据结构和算法，也让孩子做一些相对复杂的游戏作为实践项目。（这一阶段等积累足够心得再分享）

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