一篇文章帶你了解少兒編程

一、什么是少兒編程?

編程：編程是編寫程序的中文簡稱，就是讓計算機代為解決某個問題，對某個計算體系規(guī)定一定的運算方式，是計算體系按照該計算方式運行，并最終得到相應結(jié)果的過程。為了使計算機能夠理解人的意圖，人類就必須將需解決的問題的思路、方法和手段通過計算機能夠理解的形式告訴計算機，使得計算機能夠根據(jù)人的指令一步一步去工作，完成某種特定的任務。

少兒編程指3歲至18歲的青少兒通過寓教于樂的方式學習編程語言。

編程語言是按照一定的語法規(guī)則、由表達各種意義的運算對象和運算方法構(gòu)成的計算機高級語言，是一種接近于人類自然語言和數(shù)學語言的程序設計語言。

少兒編程主要學的是編程思維以及解決問題的能力，而非編程語言本身的學習及高深專業(yè)代碼的編寫。

少兒編程教育是STEAM教育下的一個新賽道，被稱作K12賽道最后的金礦。

二、少兒編程的學習階段劃分

孩子多大學習比較合適？

按照美國CSTA的標準要求，結(jié)合中國的教育特點，建議如下：

作為思維訓練，在7歲以上就可以開始接觸Scratch；

2年級以前，了解基本的順序、循環(huán)和條件的應用，并能夠用可視化工具表達；

5年級以前，強化問題的分解，規(guī)劃，并靈活運用基本算法解決問題。

7年級以前，可以掌握Python,Java等高級語言的基本語法和環(huán)境。

8年級以前，開始學習NOIP的算法和C／C++實現(xiàn)。

當然還是根據(jù)每個孩子的實際接受能力而定

這里按照循序漸進、由淺入深的原則，把少兒編程粗略劃分為啟蒙、體驗、拓展三個階段，分別羅列一些備選的編程教學內(nèi)容。

啟蒙階段

部分家長希望孩子越早接觸編程越好，但大數(shù)據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示，*佳的編程啟蒙年齡是4~6歲。

這一階段可以帶領孩子開始玩一些編程的相關(guān)游戲，做一個興趣引導和前期鋪墊，主要目的在于帶著孩子了解計算機基礎知識、鍛煉孩子的動手能力，對邏輯順序的認知，主要培養(yǎng)孩子的興趣，正確引導孩子們對電子設備的使用。

體驗階段

6~8歲孩子的邏輯思維開始慢慢形成，這個時期可以學習簡單的編程知識，熟悉并學會使用程序思維的特點，如抽象、分類、分解等等，并且能夠通過程序的思維使自己在生活中做事具有一定的條理性，選擇一個合適的工具平臺進行系統(tǒng)學習，以便實現(xiàn)自己的想法。

2003年，美國麻省理工學院(MIT)和Google公司，針對6歲以上孩子們的認知水平，聯(lián)合研發(fā)了一款名為Scratch的趣味編程語言。Scratch本質(zhì)上不是教孩子學會某種編程語言，而是告訴孩子利用類似程序的邏輯關(guān)系，使之獲得獨立解決問題的能力和邏輯思維能力。

在Scratch中，構(gòu)成程序的命令和參數(shù)通過積木形狀的模塊來實現(xiàn)，使用者可以不認識英文單詞，也可以不會使用鍵盤，直接用鼠標拖動模塊到程序編輯欄就可以編寫自己的故事書、動畫片或者小游戲。

拓展階段

如果希望孩子真正掌握編程語言,即便是scratch這樣的圖形化編程語言,也需要孩子具備較成熟的邏輯理解能力，所以不能急于求成。
可以在孩子10歲左右（大概是小學五、六年級）結(jié)合興趣引入硬件編程（例如Arduino）或者代碼編程（強烈推薦Python，如果有意參加信奧賽，可以學習c++）。

此時僅僅有興趣是不夠的，還需要孩子具備一定的毅力，老師和家長的適時鼓勵和引導至關(guān)重要。

硬件編程

Arduino是一套便捷、靈活、容易上手的硬件開發(fā)平臺，包括多種型號的控制電路板（Arduino板）和專用編程開發(fā)軟件（Arduino IDE），它能通過各種各樣的傳感器來感知環(huán)境并通過控制燈光、馬達和其他的裝置來反饋、影響環(huán)境，可以被用來制作許多好玩實用的創(chuàng)意電子作品，比如電子時鐘、四軸飛行器、寵物喂食機、3D打印機、電子顯微鏡等。

Arduino Uno電路板

Micro:bit是繼Aduino之后，又一款更適合小學及以上學生學習的創(chuàng)客工具。Micro:bit 是一款由英國 BBC 設計的ARM架構(gòu)的單片機，也被稱作微型可編程計算機，主要用于青少年的編程教育。

代碼編程

帶領孩子掌握一門可以快速上手的高級編程語言，以達成和計算機愉快『交談』的目的。

Python與編程教學改革

Python能夠讓你用更少的代碼來表達想法，是人工智能和編程教學的*佳選擇。Python易于學習、易于閱讀、易于維護，只關(guān)心計算問題的求解，抽象了問題及解決方案并自動化問題求解，是『復雜信息系統(tǒng)時代』利用計算機解決問題*直觀的表達工具。

美國多所高校的實際教學效果看， Python 語言適合的教學對象是需要利用計算機解決各類計算問題的群體，這恰是中小學編程教育課程的教學目的。

北京理工大學計算機學院副教授嵩天博士，認為『Python 語言是目前*接近自然語言的通用編程語言，它是程序設計課程教學改革的理想選擇，是理解計算思維時代性的重要體現(xiàn)』。

C++與信奧賽

C++目前是信奧賽（NOI）系列活動的主要編程語言之一，到2022年將成為競賽的編程語言。信奧賽是中小學生的編程競賽，全稱是，全國青少年信息學奧林匹克聯(lián)賽(National Olympiad in Informatics in Provinces，簡稱NOIP)。按競賽級別可以分為省級聯(lián)賽（NOIP，初賽每年10月，復賽每年11月）、全國競賽（NOI，每年7、8月）和國際競賽（IOI，每年7、8月）。

它由教育部和中國科協(xié)委托中國計算機學會統(tǒng)一組織，按照難度不同分為普及組、別面向初中和高中階段的學生，獲得提高組復賽一等獎的選手即可免試由大學直接錄取。

需要特別注意的是，競賽需要切實可行的計劃和持之以恒的堅持，只有那些學有余力且對計算機編程具有極高興趣的孩子，才適合參加信奧賽。

三、少兒編程課程體系

目前國內(nèi)少兒編程培訓課程分為兩大類型：軟件編程教學與硬件編程培訓。

軟件編程教學：基于Scratch、Python、C++等編程語言給學生搭建可視化圖形編程平臺和代碼編程學習平臺等，通過編程游戲、網(wǎng)頁、動畫、音樂等來學習編程語言。目前市面上還以Scratch作為編程語言基礎的課程和產(chǎn)品居多，Scratch是由美國麻省理工學院設計開發(fā)，能將復雜的Python和C++等代碼轉(zhuǎn)化成簡單的圖形化的模塊，通過積木式的拼搭來完成操作。而Python和C++則是要了解編程的代碼和算法等基礎理論知識，為學習人工智能知識建立基礎。

硬件編程培訓：通過機器人套件或者通過PicoBoard、Arduino等開源硬件平臺構(gòu)建模塊式的機械部件、電子元件和傳感器拼搭組合來學習編程。硬件可以作為載體來實現(xiàn)編程程序輸出展示，通過硬件平臺和軟件平臺的結(jié)合完成編程項目。

少兒編程學什么：

關(guān)于少兒編程的學習內(nèi)容，不同的機構(gòu)有不同的課程體系，經(jīng)過兩年的發(fā)展，“scratch-python-C++”少兒編程課程體系已經(jīng)漸漸統(tǒng)一了這個行業(yè)。

Scratch

選擇少兒編程入門語言應盡可能降低入門門檻，降低初學的挫敗感，讓孩子在幾乎沒有代碼和錯誤挑戰(zhàn)的情況下，專心感受程序邏輯;在所有的編程技術(shù)中，Scratch是一個劃時代的技術(shù)革命，使用者不需要會英語也不需要記憶大量的編程命令，甚至不需要會使用鍵盤，Scratch讓編程和說母語一樣簡單，因此它是目前*佳少兒編程入門語言。

Python

孩子學習Scratch一段時間后，圖形化編程語言對他的幫助越來越小，這是因為設計精煉的工具和案例，時間久了容易限制孩子創(chuàng)造力的培養(yǎng)。此時，孩子需要學習代碼編程語言，極客晨星選擇python，因為python能夠最大程度地幫助孩子學習編程，與人工智能無關(guān)。

C++

為什么我們要教孩子C/C++?雖然C/C++語言不是第*個高級編程語言，但是它們深刻影響了后來出現(xiàn)的高級開發(fā)語言，C++甚至影響著計算機開發(fā)語言的整個世界。計算機技術(shù)的每一步演變，都是技術(shù)的進步，思想的革新，對問題的解決，對局限的打破。如果一個人有機會學習兩種不同年代的編程語言，就會深入地理解，這些人類歷史上*聰明的人，他們的反思和對技術(shù)的認識。

另外，由于C++徹底兼容了C語言，而C語言有能力操作計算機硬件中幾乎每一個資源，所以深入學習免不了要知悉計算機體系結(jié)構(gòu)，這是一個有機會打開CPU外殼去看內(nèi)核的技術(shù)。因此，讓孩子去參加信息學奧賽，我們并不聚焦于取得獎項榮譽，更希望孩子在學習過程能夠深入技術(shù)，體會算法之美，思考C/C++發(fā)明者的思想，得到人生真正寶貴的財富。

四、少兒編程培養(yǎng)的基本技能

兒童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(shù)學方面

第*個方面就是數(shù)學。兒童編程圖形化編程，第*技能方向就是數(shù)學。我們前面注意到，兒童學兒童編程，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(shù)據(jù)類型：*常見的是整數(shù)和小數(shù)，即實數(shù)集(在Scratch中所有實數(shù)是一個數(shù)據(jù)類型)，另外還有布爾類型(真或假)、字符串類型(一段文本)。

數(shù)據(jù)的比較：也就是數(shù)學中三種基本順序，大于、等于和小于。

算術(shù)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(shù)學函數(shù)：在編程過程中，兒童將接觸到一些基本的數(shù)學函數(shù)，包括取絕對值，三角函數(shù)，對數(shù)函數(shù)以及指數(shù)函數(shù)等。可以非常直觀的通過函數(shù)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(shù)學內(nèi)容，而且，這些內(nèi)容都在具體的問題和任務場景中出現(xiàn)，既包括基本算術(shù)和幾何圖形知識，也包括函數(shù)以及坐標系等中學數(shù)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(shù)學知識和能力。

2.邏輯方面

編程的基礎，既有數(shù)學，也有邏輯。邏輯思維能力，是兒童發(fā)展的一個基本能力，在文理各個方向都是十分重要的基礎。兒童編程，可能是第一次對兒童正式的、系統(tǒng)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(jīng)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。兒童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(gòu)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——這三種基本邏輯在兒童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(huán)控制和等待。這些既是兒童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。

所以在兒童編程中，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(tǒng)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。

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(chuàng)新的系統(tǒng)思維方法。這也是屬于STEM課程方向內(nèi)兒童編程的優(yōu)勢之一。我們的兒童將學會系統(tǒng)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，這使得兒童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，兒童編程是一個具有豐富資源和場景可能性的方向，以驅(qū)使兒童深入的、創(chuàng)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

最后再談一談兒童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(shù)據(jù)與變量的概念，包括語句和模塊(函數(shù))，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(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的支持，這是計算機科學的基本核心內(nèi)容之一，還有對消息機制的應用，這在計算機軟件系統(tǒng)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(tǒng)運行邏輯：目前我們的社會，是一個人機協(xié)作的社會。相當多的職業(yè)和職位，都需要和計算機系統(tǒng)打交道。理解計算機系統(tǒng)運行的原理，*好*深入的方式就是理解一段程序。兒童編程每個任務，都會涉及到系統(tǒng)啟動、運行和結(jié)束的基本過程。

工程技術(shù)研發(fā)邏輯：這既屬于元認知層面的訓練，同時也是STEM方向的基本特征之一。兒童在兒童編程過程中，將學會如何分析問題(需求)，學會設計、研發(fā)、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。

五、少兒編程有什么好處？

1、構(gòu)思能力

編程是一種先寫劇本，后看結(jié)果”的活動，這要求孩子先在腦子里進行構(gòu)思并模擬出結(jié)果，然后再實際驗證結(jié)果是不是符合預期。這是一個“異步”的過程，對于這種“都得事先想好”的方式，孩子一開始是不適應的，因為這違背他們的直覺。

2、邏輯能力

編程需要考慮到各種情況，根據(jù)不同的情況作出不同的選擇（分支），而且各個分支之間不能重復，也要避免遺漏某一種可能性造成程序的異常行為。在邏輯思維中有個詞叫做MECE（Mutually Exclusive and Collectively Exhaustive），意思就是“相互排斥且整體完備”，也就是“不重復，不遺漏”。這是邏輯思維中的一個重要原則。

3、模式識別能力

少兒編程培訓哪家好？在編程中我們經(jīng)常需要發(fā)現(xiàn)一些“可以重復”的單元，然后讓計算機去重復它。舉個簡單的例子，計算(1+5)×4相當于(1+5)+(1+5)+(1+5)+(1+5)，其中每一個(1+5)就是一個可重復的單元，或者說是一種模式（pattern）。在解決實際問題時，模式并不都是顯而易見的，有些模式是隱藏的，或者需要一定的變換才能出現(xiàn)的，這些都考驗孩子觀察力和識別力。

4、分解問題的能力

一些復雜的問題都可以分解中等的問題，中等的問題還可以進一步分解成小問題。在解決復雜問題時，問題的分解是非常重要的，編程中我們也經(jīng)常需要使用這樣的方法。

5、調(diào)試除錯能力

任何工作都無法一蹴而就，是人總會犯錯誤，程序運行起來發(fā)現(xiàn)不對有問題，這時需要孩子能夠找到出錯的地方在哪里，并且將它改正。這里面包含的能力很多，比如抗挫折力、觀察力、專注力等等。

總之，通過學習編程所培養(yǎng)的能力并不只是適用于編程，而是可以在很多方面派上用場。

學習編程，能讓孩子獲得什么呢？

編程需要培養(yǎng)的是一種思維,其目的不在于結(jié)果,更注重的是培養(yǎng)孩子的思維過程。實際上編程是培養(yǎng)學生如何去分析問題、解決問題,讓孩子的思維活躍起來。而且在編程過程中可能會粗心大意寫錯代碼，在查錯的過程中讓孩子養(yǎng)成更加嚴謹?shù)淖鍪铝晳T。編程的意義主要體現(xiàn)在以下幾方面：

01·培養(yǎng)孩子探索和創(chuàng)新精神 

02 ·提升孩子邏輯思維能力

03·樹立孩子面向?qū)ο蟮乃枷?/p>

04·解決復雜問題的能力

05·孩子發(fā)散性思維的培養(yǎng)

06·樹立孩子計算思維模式

07·培養(yǎng)團隊意識與協(xié)作分享

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