“孩子程式設計必須從Scratch起步嗎？”
“少兒程式設計學Scratch才是王道！”
等等……
看來，小斑有必要將
少兒程式設計發展的歷程
以及更多優秀的少兒程式設計工具
呈現給大家。
01
Scratch誕生記
讓孩子對電腦程式設計，而不是讓電腦對孩子程式設計。
——西摩爾·帕普特（Seymour Papert）
要說Scratch的誕生，就不得不提及少兒程式設計之父，西摩爾·帕普特（Seymour Papert）。
▲西摩爾·帕普特（Seymour Papert，1928。2。29~2016。7。31）
他是來自南非的計算機科學家、數學家及教育家，人工智慧發展先驅
早在 60 年代，帕普特就在思考，怎麼才能讓電腦成為孩子學習的好幫手，讓孩子成為電腦的主宰。為了讓孩子能用電腦做點有意義的事情，帕普特發明了 LOGO 程式語言，這一語言非常簡單，任何一個小孩一天就能學會。
在 LOGO 的世界裡有一隻小海龜，你可以透過輸入指令，讓海龜在畫面上走動，可以向上下左右，或者是按照你指定的角度移動。你還可以讓小海龜以加速或減速移動，也可以讓小海龜重複某一個動作。
▲孩子可以在鍵盤上寫下指令，讓小海龜在畫面上走動，海龜會留下痕跡， 相當於在螢幕上畫線。
1984年，樂高公司的CEO拜訪了MIT實驗室，在與帕普特洽談中，帕普特提出來，能否創造一個能替代電腦的樂高零部件——一個具有計算的功能，又能跟樂高一樣小巧，又足夠便宜的零部件。在當時，這是一個巨大的挑戰，而這個設想直到 14年後才得以實現。
1998年，樂高發布了全新的可程式設計機器人產品——Mindstorms 系列，掀起了一場全球的機器人風暴。
▲為向帕普特致敬，樂高用他 1980 年出版的書名（Mindstorms）作了註冊商標。
▲1980年，帕普特出版了《Mindstorms》（頭腦風暴：兒童、計算機與強大的想法）
樂高 Mindstorms 在 1998 年 9 月發售，當年 12 月 1 日即全部售罄。時至今日，樂高機器人依然是全球最火爆的教育機器人。
同樣受到帕普特啟發的還有一名青年記者。一次偶然的機會，他聽了帕普特的演講，由此改變了他對計算機的認知。第二年，這個年輕記者拿著MIT的獎學金，參加了帕普特的研討班。
這個青年記者就是後來的“Scratch 之父“—— 米切爾·瑞斯尼克（Mitchel Resnick）。
▲Scratch之父：米切爾·瑞斯尼克（Mitchel Resnick）
他是MIT實驗室學習研究教授，同時也是樂高教育全球董事，是主導樂高機器人背後的科技巨人
作為帕普特理念的繼承者，瑞斯尼克在 LOGO 的影響下，推出了更先進的面向兒童的程式語言——Scratch。Scratch的首個版本是於 2007 年釋出的，建立在 LOGO 的理念與樂高機器人程式設計工具基礎之上。
▲Scratch的程式設計方式是命令式圖塊的邏輯去搭建，更易於兒童理解。
至今，Scratch 的線上平臺已經有超過 3900 萬註冊使用者，被翻譯成 70 餘種語言，在 150 個國家裡被使用。Scratch 語言與各種硬體和軟體相結合，被廣泛使用在學校、家庭以及校外的計算機、程式設計教育等。教師也用Scratch語言服務於其數學、科學、地理、歷史、藝術等教學。Scratch 為兒童創造了一個低門檻的程式設計學習環境，也方便孩子將來學習其他程式語言。
以上，就是Scratch誕生背後的故事。
02
兒童程式語言進化史
Scratch是視覺化程式語言（Visual Programming Languages，下面統一用縮寫：VPL）的一種。
視覺化程式設計被業內認為，是教授給孩子們計算機科學和計算思想的最好方式。由於可以擺脫艱澀的程式設計語法，孩子們在很小的時候就可以靈活地掌握軟體程式設計的精髓。
▲Scratch的誕生，是VPL語言發展史中重要的一塊里程碑。
圖片來源：constructingkids。com 作者：Martin Exner
在過去的五十年，程式設計師們不斷地改進帕普特所創造的LOGO程式語言，進而出現了一大批介面稍有不同而核心思想相同的程式語言。
▲近幾十年間所出現的各類VPL
圖片來源：constructingkids。com 作者：Martin Exner
由於scratch程式語言的流行，當前的程式設計教學標準是基於模組（blocks）的程式設計方式。在CSTA的K-12計算機科學教學標準中，對於K-5年級，要求學生達到“使用基於模組的可視程式語言來構建和測試解決方案”的程式設計能力。
CSTA是什麼
CSTA全稱Computer Science Teachers Association，即成立於2004年的計算機科學教師協會。
CSTA釋出的K-12階段計算機科學標準（CSTA K-12 CS standards），以其成員廣泛性、計算機科學教育方面專業性，而成為美國各州、各地區學校制定本地化課程大綱的指導標準。
我國對資訊科技課程教育仍處於摸索階段，CSTA對於我國資訊科技課程設定、評估和實施途徑具有重要的借鑑意義。
計算機科學教育的另外一個趨勢是受眾越來越年輕。研究表明，僅僅五歲的孩子就能夠掌握計算機程式設計的概念。不過，要教還不認識字的孩子們學習程式設計，程式中就需要避免使用文字。在Scratch Jr 和 Code。org 的第一階段課程中，都使用圖示替代了文字。
▲Scratch Jr的程式介面
視覺化程式設計教育的另一種實現形式，是讓孩子們看見自己的程式碼在現實生活中出現，這將引起他們極大的興趣。這就是機器人程式設計。
之前提到的樂高Mindstorms，就是將基於模組的程式設計帶到了現實世界。學生們可以在計算機上寫程式，然後將其下載到他們搭建的機器人裡。
▲樂高Mindstorms EV3 程式圖
此版本可以給模組增加輸入引數，以指定距離、時間、輸出等等。
由LOGO語言衍生出了非常多的程式語言，它們大多都是圍繞著特定場景產生的，比如建立遊戲、製作 3D 故事情節環境、繪製圖片、機器人程式設計，甚至可以控制虛擬魚缸。這些VPL吸引了許多的孩子，但是還有很多人在學習編寫一段程式時，仍然感覺有些困難。
除了這些基於模組的程式語言，還有一種新的語言採用了不同的方式來教孩子們程式設計。
2015年，奇幻工房（Wonder Workshop）設計一個名為 Wonder 的新程式語言，採用的是“基於流”（Flow-Based Programming）的程式設計介面。Wonder可以讓學生們將注意力放在一些預先定義好的功能單元的連線上，來構建一個狀態機（state machine）。
在任何時刻，機器人都是一個單一的給定狀態；它會做一些操作，給一些輸入就會讓它改為做不同的操作。
▲以上展示瞭如何使用“基於流”的方式來判斷起床後的任務。
除了擺脫了線性程式設計的正規化，Wonder的這種程式語言還提供了一種不同的計算思想：讓學生們以一種容易掌握的方式來模擬響應現實中的變化。
學生們可以更容易地把問題分解成小部分，每次只需要關注一個問題，以此解決非常複雜問題。這個過程稱之為分解，既是計算機領域的基礎知識，也是 Wonder 的設計目的。
▲Wonder程式圖
這個程式是用來控制機器人在感應到不同狀態時，亮不同的燈光
在斑馬課堂裡，我們有“程式碼指揮官”與“機器人指揮官”，這對應了兒童程式設計教育兩塊非常重要的組成部分：軟體程式設計與機器人硬體程式設計。
回到開頭的問題，在斑馬課堂，程式碼指揮官所指向的，不僅僅是一種程式語言，隨著計算機語言的更新迭代，我們希望讓孩子掌握核心的計算思維以及靈活運用的能力，這與西摩爾·帕普特的思想是一致的。我們希望孩子能主宰計算機和人工智慧，而不是它們所奴役。
03
少兒程式設計的”好朋友”
下面，小斑將推薦一些與Scratch同樣優秀（而且，從使用基數上講，也完全不屬於Scratch）的少兒程式設計工具哦！
Tynker
Tynker語言是在Scratch上發展而來的，完全基於瀏覽器平臺執行，底層程式碼是使用開放的Web標準編寫而成，比如Javascript、HTML5、CSS3，但是並沒有使用Flash。
Tynker看上去和Scratch非常相像，但是Scratch是旨在程式設計，而Tynker的重心則是教授程式設計。Tynker有設計教案功能，同時還有課堂管理工具，以及線上演示學生們的“大作”。
整體來說Tynker裡的遊戲更多更豐富，可玩性很強。但是由於是英文介面，加上游戲過程中系統不會進行細緻的內容講解，還是需要家長陪同的，或適合年齡較大，認知能力比較強的孩子玩。
▲官網：www。tynker。com
除了以上優點意外，Tynker有按鍵可以隨時在影象式與程式碼式程式設計介面（Swift）之間切換，可以讓孩子輕鬆掌握程式語言和自然語言之間的對應關係，為孩子們未來學習程式碼式程式語言提供了發展空間。
要知道，Swift可是蘋果公司創造的用於為IOS/Mac/Apple TV/Apple Watch開發APP的開源程式語言。如果孩子們先從Tynker 入門學習程式設計，再切換升級到Swift，以後就能編寫出App Store 上架的APP，這是真正的“學以致用”！
Code。org
也許你沒聽說過code。org，但你一定對風靡全球的“程式設計一小時（An Hour of Code）”的活動有所耳聞。Code。org創建於2013年，它以動畫、遊戲等等多樣的方式給學生免費提供計算機科學課程。（小斑劃重點：免費）
目前有35萬名老師註冊了Code。org，為學生提供計算機科學入門課，約1100萬個學生註冊賬號。在美國，有超過100個學區把Code。org的課程整合到自己的學校當中。
2013年末，Code。org在全美舉行了“程式設計一小時”活動，吸引了超過2000萬名學生參加，在兩週內寫了近7億行程式碼。美國總統奧巴馬也曾參與該活動。
在Code。org學習程式設計，不需要用到程式語言，而是直接透過積木拼接完成任務，重在邏輯思維訓練。
▲官網：https：//studio。code。org/courses
Code。org深入貫徹了“興趣即第一驅動力”的理念，用有趣、好玩的方式循序漸進地引導孩子進行學習，從培養思維模式到自主創造創新。不同年齡段、不同學習階段的孩子都能在這裡找到適合自己的進度。
MakeCode
MakeCode由微軟公司出品，為使用者提供圖形化程式設計環境。開啟網頁即可程式設計，旨在打造有吸引力的計算機科學學習體驗，為實際程式設計奠定基礎。MakeCode 為不同水平的學習者提供有趣的專案、即時結果、積木塊編輯器和文字編輯器，讓所有學生了解計算機科學的實際應用。
MakeCode功能強大，能夠結合micro：bit、Circuit Playground Express、Minecraft我的世界、樂高EV3、Wonder的達奇機器人Cue、Arcade遊戲掌機等進行程式設計。
▲MakeCode可連線的開源硬體
MakeCode對初次編寫程式碼的學生十分友好，可以從彩色塊開始，將彩色塊拖放到工作區來構建程式。
當學生們具備一定基礎時，便可以改用功能齊全的Java Script 編輯器。且編輯器中會提供程式碼片段、工具提示和錯誤檢測工具。
▲MakeCode程式設計介面
雖然Makecode本質上仍然還是以圖形化程式設計為主，但是從實際使用中，無論是上手難度還是計算思維的要求，比Scratch都是略有提升的。家長們可以根據孩子的學習情況和階段進行適當調整。
介紹完這些優秀的少兒程式設計啟蒙工具，小斑需要提醒家長，每款工具都有各家的長處和難度範圍。
Code。org較為基礎，可以作為啟蒙工具！
Tynker難度稍高一些，可以實現程式碼式程式設計學習（Swift）的轉換橋樑！
MakeCode難度頗高，同樣可以實現程式碼程式設計學習（JavaScpript）的過渡，而在連線各種感測器和模組上，MakeCode有無限的擴充套件性。這對孩子的程式設計能力、邏輯思維和動手操作能力有明顯的提高作用。
