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细数儿童编程语言发展史

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儿童编程语言进化史

Scratch是可视化编程语言(Visual Programming Languages,下面统一用缩写:VPL)的一种。

 

可视化编程被业内认为,是教授给孩子们计算机科学和计算思想的最好方式。由于可以摆脱艰涩的编程语法,孩子们在很小的时候就可以灵活地掌握软件编程的精髓。

说到儿童编程,就不得不提及少儿编程之父,西摩尔·帕普特(Seymour Papert)。

儿童编程语言进化史

西摩尔·帕普特

(Seymour Papert,1928.2.29~2016.7.31)

 

帕普特 1928 年出生于南非,年轻的时候曾参与反对种族隔离的运动。他 24 岁就拿到了数学博士学位,30 岁的时候拿到了第二个数学博士学位。

 

其后他去到瑞士日内瓦,追随著名心理学家皮亚杰(Jean Piaget)学习儿童发展的理论。后来帕普特在一次学术会议上与人工智能研究的先驱马文·明斯基(Marvin Minsky)相识,而且非常有趣的是,当时两人提交了几乎一模一样的论文。明斯基邀请帕普特来到 MIT,开启了帕普特在美国的学术生涯。

 

帕普特参与创办了 MIT 人工智能实验室,也是后来成立的 MIT 媒体实验室的创始教员。

 

早在 60 年代,帕普特开始思考怎么用电脑来帮助儿童更好地学习。他发明了 LOGO 编程语言,也成为 20 世纪下半叶继皮亚杰之后的,建构主义学习理论的代表人物。帕普特一生致力于理解儿童是怎么学习的,儿童到底在学习什么,怎样才能更好地帮助儿童学习。

 

儿童编程语言进化史

 

他的研究和实践给无数的教育工作者带来了启发,尤其是 《Mindstorms》(乐高Mindstorms 的命名就是为了致敬帕普特) 一书,虽然是诞生于个人电脑尚未普及的 70 年代末,但书中的思想即使是今天读起来依然让人感觉是超前的。

 

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LOGO编程语言

 LOGO编程语音是 1967 年从 LISP 语言的基础上发明的,比 C 语言还要早。它是第一款针对儿童教学使用的编程语言。因为绘图光标是一只小海龟图案,所以又被称作“小海龟绘图”(Turtle Graphics)。

 

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LOGO 语言输出的表现结果是几何图形。你可以通过输入指令,让海龟在画面上走动,可以向上下左右,或者是按照你指定的角度移动。你还可以让小海龟以加速或减速移动,也可以让小海龟重复某一个动作。这些指令看似简单,但假如能将其进行合理的组合和排序,你就可以创造出各种东西,包括人、房子、汽车、动物、抽象图案,甚至有人还专门写了一本 600 多页的书(书名就是 Turtle Geometry,乌龟几何),发掘 LOGO 带给人们的无限可能。

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小海龟操作图

但在60,70年代,就算是美国,一台电脑的价格是在几千美元,根本不能普及教育,加上语言本身的不成熟,很难发展下去。后来派普特就研发出了不插电版的“小海龟画图“。

 

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LEGO MINDSTORM 系列

 

1984年,时任乐高公司 CEO 的克伊尔德·克里斯丁森在有一次无意中看到了实体 LOGO 海龟的演示节目。克里斯丁森认为,实体化的海龟跟乐高的产品哲学有相通之处,二者如果能够结合起来,一定是个不错的新产品。

 

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随后,克伊尔德访问了 MIT Media Lab。在与乐高接洽后,派普特提出了一个新设想:能否创造一个能替代电脑的乐高零部件——一个具有计算的功能,又能跟乐高一样小巧,又足够便宜的零部件。在当时,这是一个大胆的设想,双方也坚信如果实现了,也将是巨大的革命式的创新。

1998,乐高发布了全新的可编程机器人产品——Mindstorms系列。

 

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为向派普特致敬,乐高用他 1980 年出版的书名《Mindstorms》注册了商标。时至今日,乐高机器人依然是全球最火爆的教育机器人。

1989 年,乐高还向MIT Media Lab 捐助了一个教授席位,派普特也理所当然成为了第一位“LEGOProfessor of Learning Research(乐高学习研究教授)”。

 

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(乐高Mindstorms机器人的三代产品:RCX、NXT和EV3)

 

 

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Scratch的诞生

同样受到帕普特启发的还有一名青年记者。一次偶然的机会,他听了帕普特的演讲,由此改变了他对计算机的认知。第二年,这个年轻记者拿着MIT的奖学金,参加了帕普特的研讨班。

 

这个青年记者就是后来的“Scratch 之父“—— 米切尔·瑞斯尼克(Mitchel Resnick)。

 

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瑞斯尼克继承了导师派普特的理念,借鉴了LOGO 语言和乐高积木的设计精华,在2003年推出了更易于儿童理解的积木块式的图形化编程语言——Scratch。

2007 年Scratch首次向公众免费开放。

2013 年,Scratch发布了可直接在网络浏览器里在线操作的2.0 版本。从可操作性、创造性和社交性三个方面进行改良,保留了Logo编程语言的初衷,让儿童在编程学习中更容易上手、更感兴趣;并建立作品分享社区。

 

2019年1月,Scratch发布了3.0版本,3.0版本最大的特点是增加了丰富的硬件拓展,比如与乐高EV3机器人和WeDo 2.0机器人兼容、与Makey Makey、Micro:bit硬件兼容。

 

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其产品再次回归到派普特的“实体化的海龟”,编程+硬件,让编程更具象。

至今,Scratch 的在线平台已经有超过 3900 万注册用户。

 

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由于scratch编程语言的流行,当前的编程教学标准是基于模块(blocks)的编程方式。

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在CSTA的K-12计算机科学教学标准中,对于K-5年级,要求学生达到“使用基于模块的可视编程语言来构建和测试解决方案”的编程能力。

 

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什么是CSTA?

 

CSTA全称Computer Science Teachers Association,即成立于2004年的计算机科学教师协会。

CSTA发布的K-12阶段计算机科学标准(CSTA K-12 CS standards),以其成员广泛性、计算机科学教育方面专业性,而成为美国各州、各地区学校制定本地化课程大纲的指导标准。

 

我国对信息技术课程教育仍处于摸索阶段,CSTA对于我国信息技术课程设置、评估和实施途径具有重要的借鉴意义。

 

在过去的五十年,程序设计师们不断地改进帕普特所创造的LOGO编程语言,进而出现了一大批界面稍有不同而核心思想相同的编程语言。(后面会专题介绍Scratch语言之外的其它几种编程语言)

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