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人工智能编程儿童(人工智能scratch编程)

说起少儿编程,Scratch、Python、C++这两年变成了“三件套”。

那么,学习编程是不是只有这个路径?当然不是,甚至可以说,把图形化编程尤其是Scratch编程,说成“人工智能时代必须要学的课程”就是一种很不负责任的说法。

人工智能编程儿童(人工智能scratch编程)

C++要不要学?这门大学相关专业里的课程,如今借着信息奥赛的名头,也被用作制造焦虑的工具,想让小学生“抢跑”,可终究大多数孩子也是在陪跑。

信奥到底是什么?信息学是编程的能力还是什么?

其实信息学就是用编程的方法来表达数学和论证数学问题。没错,它首先需要有极强的数学能力,正如杭州某名师说的:需要较好的数学基础,特别是数论和组合数学。

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所以,C++也好,信奥也好,真正衔接的并不是Scratch,而是数学。

人工智能编程儿童(人工智能scratch编程)

那么问题来了,幼儿园到小学低龄段的孩子,到底要不要学编程?编程还可以怎么学?

随着互联网、物联网、人工智能等技术的广泛运用,编程越来越普遍,所以孩子会编程,可以了解更多的物体运行的机制,从而启发创造力。举例:智能电动车的无人驾驶

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(“未来一号”智能车编程)

编程独有的逻辑性,通过模式和规律去解决问题,是孩子计算思维的启蒙。什么是计算思维?用听得懂的话说就是:让孩子思路更有条理,更习惯于在平时生活中、文化课答题中注重方法、规律和思考的逻辑。

所以,编程在低幼阶段,重点并不在于技术上的深度。重点在于思维的启蒙,重点在于通过编程怎样让自己的创作变得更加丰富,让自己思考和解决问题的时候更有条理。

所以,大家有必要跳出Scratch,看看编程教育在全球,还有哪些更好的方式呢?

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(Matatalab编程)

编程创作可以脱离电脑,甚至编程本身也可以不需要任何电子屏幕。

以上,不完全依赖于电脑软件编程的方式,就是当前流行于欧美国家和国内部分学校的“实景编程”。一直有很多词用来描述这种学习方式,比如硬件编程、实物编程、无屏编程。

但,我还是更喜欢“实景编程”这个词。有实物场景、结合生活实际场景的编程,称为“实景编程”。

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(丹麦的Kubo无屏编程结合乐高场景搭建)

那么,“实景编程”比纯软件图形化编程好在哪?它与纯软件编程教学有什么区别?有哪些“实景编程”的产品和课程?

01

什么是“实景编程”?

所谓的“实景编程”就是与实物场景发生交互,将编程实体化。

和实物结合的编程,在幼儿-小低阶段(幼儿园到小学低龄),在具象思维发展期,前运算时期(皮亚杰的儿童认知发展理论),可以更好地启蒙孩子的逻辑思维和计算思维;

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(儿童认知发展理论)

同时减少电子屏幕的接触,因为过早地通过电子产品长时间学习,通过高兴奋刺激进行学习,在心理学上对孩子的身心发展仍然是有不利影响的。

身边也已经有不少例子产生,比如:“现在,我孩子只知道用Scratch做游戏,有时候一不留神就一直在玩游戏。”……

家长心存疑惑这个很正常,因为从国外来看,Scratch就是定义为儿童创作和分享的工具和社区,不是用来长期学习编程技术深度的,更没有像国内,一谈编程入门就是Scratch,或者一学就学两年三年。

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(Matatalab编程)

自从Scratch发布3.0版本之后,越来越多的硬件都用Scratch或者谷歌的Blockly源代码封装,推出了图形化的编程工具。比如大家熟知的乐高机器人,也已经全面切换为图形化编程,是不是和Scratch很像?

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(乐高新版的编程软件:classroom)

所以图形化编程是一个工具,和硬件结合,就可以运用在“实景编程”中,乐高是个例子,还有包括大疆机器人、无人机,micro:bit等硬件,都在低龄段使用图形化编程。“实景编程”可以运用在机器人启蒙教育、物联网、结合硬件的人工智能、创客教育等各个场景中。

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(Scratch3.0支持各类硬件,实现编程)

然后,我们再看3-8岁的幼儿和小学低龄段的孩子,在编程启蒙中,如何完全脱离电脑软件,脱离电子屏幕?“无屏编程”产品应运而生。

我们把一些图形化编程软件中,“积木式”的编程模块,变成真正的实物积木或者卡片,在桌面上通过动手拼搭、连接的方式,非常具象地进行编程逻辑的运用。

然后这些编程积木、卡片,通过有线、或RFD无线传输、摄像头读取等方式,将指令传送给一台机器人,或者一些电子装置。实现编程效果的实时反馈。这就是当前已经在欧美和国内部分家庭、幼儿园、小学最流行的“实景编程”教学模式之一。

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当然,从护眼角度考虑,就在最近,教育部等十五部门印发《儿童青少年近视防控光明行动工作方案(2021—2025年)》,在教学中降低电子产品使用,尤其在幼儿园和小学三年级以前,禁止不必要的电子屏幕使用,是教育主管部门的要求。

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比如在上海,已经有不少小学,开始控制三年级以前学生,使用电脑学习编程,而是采用“实景编程”的无屏编程教具来开展编程启蒙。

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总的来说,“实景编程”主要具备3个基本特征:编程简单,真实场景,交互性强。

不管是无屏编程,还是结合硬件的编程,涉及到的编程语言大多比较简单。图形化编程工具如Scratch、Makecode,或者是实物积木、卡片。

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(丹麦的Kubo无屏编程使用的指令卡片)

和真实场景结合,无论是机器人还是可编程硬件,都是随手可以触摸到的实际物品;编程效果都通过实物的运行和感知获得实时反馈,不会受到电子屏幕过多的注意力干扰。是孩子具象思维阶段最合适的编程启蒙方式。

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(英国的Micro:bit微电脑硬件编程)

另外,通过编程和“实际场景”的交互,可以真正去理解编程是个工具,最终目的是去解决问题和进行创作。无论是物联网、智能硬件还是各类艺术设计上的拓展,更符合幼儿园到小学阶段孩子。

学习编程,不是为了做个“码农”,也不是去PK少部分拔尖学生的“信奥”,而是脚踏实地掌握计算思维、创意思维;掌握认识智能世界,创造智能世界的工具。这便是“实景编程”最大的教育意义。

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(Cubetto木制机器人)

02

实景编程案例介绍

一般来说,“实景编程”产品,包括:

可以接收指令的机器人或智能硬件、地图场景和编程指令模块这三大主要配置。

其中,机器人或智能硬件作为编程的最真实反馈和孩子产生互动;场景地图是进行故事化或项目制学习的标配;指令模块是学习编程和进行实践探究的核心。

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(OID编程机器人

下面,我介绍几个“实景编程”的具体产品和教学案例。

(1)Cubetto

适合年龄:3-6岁

项目主题:设计高尔夫球场

具体内容:

Cubetto是一个木制机器人,它可以通过冒险和动手游戏的方式,教给孩子们计算机编程的基础知识。与之配合的套件有编码块、控制板、地图等。其中,编码块代表你可以触摸和操作的编程语言,控制板是执行程序的开关,地图是可以辅助你的挑战工具。

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(Cubetto木制机器人及其套件)

要制作高尔夫球场,首先需要将毛毡切成有趣的形状,并将它粘成一块波浪长条。随后在毛毡的一端,切一个比球稍大的孔,作为球的进洞之处。如果想增加一点难度,我们还可以在毛毡长条上设计一些障碍物。

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准备工作都完成之后,我们可以将Cubetto放在毛毡的另一端。利用Cubetto上的控制板,我们可以控制“球杆”向左或向右移动,想办法将球击打进洞。期间,孩子们可以通过对编码块的调整与设计,让球的路线发生变化,增加该项目的趣味性。

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Cubetto还可以被用来设计圣诞节面具、万圣节服装等一系列创意作品。它最大的特点是,可以在没有屏幕的情况下进行编码教学,提高学生参与度。它的主要作用在于帮助儿童进行协作游戏,锻炼他们的创造性思维。而且使用它的门槛也很低,零编程基础的孩子也可以很快上手。

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(2)Kubo

适合年龄:4-10岁

项目主题:公路旅行

具体内容:

Kubo是来自丹麦的无屏编程套件,主创团队来自乐高教育。它的编程卡片,完全从计算机编程的核心知识出发,程序、子程序、嵌套、循环等等知识都可以用编程卡片来拼接。和代码编程的语法知识衔接紧密。

教学解决方案简单直接,而且根据场景主题可以自由的设计创意地图。和Cubetto一样,它也是无屏幕的,并且附上了大量精美的教案和任务卡,以及一些有趣的教程和入门指南。

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(Kubo机器人)

所不同的是,Kubo不依靠其他配件进行指令传输,而是将基于编程指令的卡片拼接在一起,进而创建指令和代码,由“机器人”去读取卡片程序,然后在场景地图上执行程序。在这样的设计下,孩子们通过拼图就可以创建一系列代码,在无形中锻炼自己的编程和计算思维。

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这里给大家介绍的“公路旅行”项目,以Kubo附带的地图为基础,引导学生为开往各国的小车道路进行编程。在使用拼图拼接道路的过程中,学生需要计算Kubo机器人在地图上行驶的实际距离,进而规划好全部的路线和地点。同时他们也要思考,如何让小车以最短的路线走完全程。

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(3)智能车“小鸭镇”

适合年龄:7-12岁

项目主题:自动驾驶、避障和搬运

具体内容:

小鸭镇,英文名Duckietown,是一个自动驾驶的研究和教育平台,由日本的丰田汽车赞助。从2016年开始,Duckietown在麻省理工学院开课,之后逐渐演变成一项全球计划,旨在实现AI和机器人教育

由于Duckietown提供的所有教学材料都带有一个“小鸭子”的形象,所以也被称为“小鸭镇”。它的侧重点是以机器人为基础的自动驾驶,包含的教学资源大多与城市交通、汽车行驶有关。

人工智能编程儿童(人工智能scratch编程)

参考该平台的资源内容,玩物星球STEAM俱乐部设计了“小鸭镇”智能车工作坊。该工作坊基于“未来一号”的天篷智能车和micro:bit,进行自动驾驶类的编程学习与实践。

目前,“小鸭镇”智能车工作坊第一期的“自动驾驶”主题已经结束,第二期将以“避障和搬运”为主题,指导学生在原有的自动行驶上,进行“小鸭”装载和运输的拓展任务。

人工智能编程儿童(人工智能scratch编程)

今天介绍的这些“实景编程”产品和案例,都力求让编程与现实世界发生交互,让编程更符合幼儿-小低阶段孩子的心理发育和认知发展。

当我们不局限于电脑软件的时候,就会发现“编程”无处不在,而我们的孩子也就拥有了更丰富、更能激发创意的学习形式。

抛开Scratch,实景编程更精彩。

“实景编程”是未来舱人工智能教育实验室,在国内全力推动的编程产品和更激发儿童创意的编程学习计划。

计划一:图形化编程普惠计划

Scratch图形化编程线上启蒙课终身免费;micro:bit微电脑“实景编程”课程免费体验。

计划二:“未来一号”智能车编程产品和课程众筹预售

将会推出4个学习套餐,搭配“未来一号”可编程智能车、场景地图和线上课程,在家即可以完成编程学习和场景任务的编程设计。

人工智能编程儿童(人工智能scratch编程)

计划三:do your: bit 全球挑战赛,联合国可持续发展目标的编程创作比赛,正在进行中

机构或家长可以点击下方链接,或者与我本人直接联系,了解比赛和套件的相关介绍。

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