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對女兒的編程啟蒙(二)——Scratch介紹與坐標(biāo)系統(tǒng)
在女兒充滿期待的目光中,我打開電腦,點擊了一下那個可愛小貓咪的圖標(biāo),打開了Scratch軟件。
(不同的操作系統(tǒng)上界面會有不同,以下圖示都是macOS下的樣例)
初始界面是這個樣子滴:

我家小公舉的目光立刻被右上角那個瞪著大眼睛、咧著西瓜嘴、翹著小尾巴、快樂前行的小貓咪給吸引了,這個造型是她的最愛。
這就是風(fēng)靡全球的兒童編程軟件——Scratch。下面是維基百科對Scratch的簡要介紹:
Scratch是麻省理工媒體實驗室終身幼稚園組開發(fā)的一套計算機(jī)程序開發(fā)平臺,旨在讓程序設(shè)計語言初學(xué)者不需先學(xué)習(xí)語言語法便能設(shè)計產(chǎn)品。開發(fā)者期望通過學(xué)習(xí)Scratch,啟發(fā)和激勵用戶在愉快的環(huán)境下經(jīng)由操作(如設(shè)計交互故事)去學(xué)習(xí)程序設(shè)計、數(shù)學(xué)和計算知識,同時獲得創(chuàng)造性的思考,邏輯編程,和協(xié)同工作的體驗。
Scratch適用于8歲以上用戶。即便用戶從未學(xué)過程序編程,通過拖曳預(yù)先設(shè)定好的積木式程序模件,堆棧出指令,設(shè)置或控制角色及背景的行動和變化,從而完成程序設(shè)計。
Scratch的界面對于兒童來說,簡潔、明快、友好,關(guān)鍵還有那個首先映入眼簾的可愛卡通貓,可以快速地抓住兒童的注意力與好奇心。
我家小公舉已經(jīng)急不可耐了,把小貓咪摁在鼠標(biāo)下面一通揉搓,想看看到底所謂的編程貓能變出什么花樣。
我及時制止了她這種簡單粗暴的行為,并告訴她小貓咪很可愛,但不是這么玩的。
“你想不想讓它聽你的話,不用鼠標(biāo)就能讓它跑來跑去,往東往西,上躥下跳,喵喵直叫,怎么樣?”
小公舉這下興奮啦,他說爸爸你要給我變魔法?嗯,對,就是魔法,下面就是見證奇跡的時刻。不過,在見證奇跡之前,我要先給你講一講另外一個故事——坐標(biāo)的故事。
對于兒童首次使用Scratch軟件,坐標(biāo)系統(tǒng)是個繞不過去的坎。兒童如果不理解坐標(biāo)的概念,就沒有辦法使用指令去控制場景中角色的移動。你不能說把貓咪移動到這里!把貓咪移動到那里!這里是哪里?那里又是哪里?位置需要用坐標(biāo)值來表示。
我一開始并沒有給我家小公舉講任何具體的編程指令,在Scratch中編程指令的設(shè)計足夠簡明和友好,對于一個三年級的兒童來說,理解它們的含義不是什么難事。
比如看下面這些編程指令:


一個8、9歲的孩子會不理解這些話大體上要表達(dá)什么含義嗎?
他們不理解的是里面那些數(shù)字在這里表達(dá)什么意思,是因為里面有坐標(biāo)的概念存在。
所以,充當(dāng)其沖就是要給他們講明白坐標(biāo)是怎么回事。
坐標(biāo)的故事
我拿出一張紙,開始問女兒。
“你們班總共多少排?”
“6排”
我在紙上畫了6根橫線。
“總共多少列?”
“8列”
我又在紙上交叉畫了8根豎線。
我指給她看,這些交叉的每個點都代表你們班上的一個座位,你們班的座位是不是這個樣子?

她點了點頭。
“好,現(xiàn)在我們看啊,假設(shè)你們開學(xué)第一天,老師還不知道你們的名字,但她又想讓其中一位同學(xué)回答問題,她可不可以這樣說:‘第三排、第四列的同學(xué)請回答問題。’”

女兒看了看紙上的位置,推演了一下,貌似覺得沒啥問題。
我告訴她,這種表示法就是一個典型的坐標(biāo)系統(tǒng)——用橫向的一個數(shù)字結(jié)合縱向的一個數(shù)字定位一個位置,這樣就可以方便地提問到你們班的任何一個同學(xué),即使老師不知道他們的名字。
我估計她們老師在班上已經(jīng)使用過這種定位方法,我家小公舉馬上就理解了這個坐標(biāo)系統(tǒng)。
我一喜,大功快告成。
剩下的一個問題就是負(fù)數(shù)的概念。小學(xué)三年級還沒有講到負(fù)數(shù)的概念,在坐標(biāo)系統(tǒng)中直接使用負(fù)數(shù)可能會讓她困惑,需要明確一下這個概念。
我又開始問女兒。
“咱家的車停在什么地方?”
“樓下呀。”
“樓下幾層?”
“負(fù)2層。”
“咱們平時都是怎么去負(fù)2層的?”
“坐電梯。”
“坐電梯摁的哪一個按鈕?你把那個按鈕上的數(shù)字給爸爸寫一下。”
她就在紙上寫了一個大大的“-2”。
“好,你知道這一層為什么叫負(fù)2層嗎?”
“因為在地下呀。”
Bingo! 接著我就在紙上畫下了這幅圖:

“你說的沒錯,正是因為負(fù)2層在地下,而且它相對于地面來說是向下了2層,所以用-2來表示,而我們住的樓層是8層,而且它相對于地面來說是向上了8層,所以用+8來表示,而正數(shù)前面的+號可以省略,所以平時我們就直接說8層就可以了”
基礎(chǔ)知識差不多普及完了,在她心里對坐標(biāo)系統(tǒng)有了一個基本的認(rèn)識,剩下的就是在具體的編程實踐中領(lǐng)會和加強(qiáng)了。

我指了指小貓所在的位置,告訴她這個區(qū)域就是小貓的舞臺,小貓就是這個舞臺上的角色,現(xiàn)在小貓所在的位置叫原點,用(0,0)來表示,小貓可以在舞臺上任意移動,移動到的位置用坐標(biāo)來表示。你想象一下這個舞臺就是你們的教室,小貓咪就是你,你下課后在教室玩,一會跑到這個座位上,一會跑到那個座位上,每個座位都是你們教室的一個坐標(biāo)。
對應(yīng)的坐標(biāo)系統(tǒng)如下:

橫向用x表示,縱向用y表示,中間交叉點稱為原點。在橫向這條線上,原點右邊是正數(shù),原點左邊是負(fù)數(shù);在縱向這條線上,原點上邊是正數(shù),原點下邊是負(fù)數(shù)。+和-在這里你可以理解為方向,以原點為出發(fā)向外輻射的方向。我在這4個區(qū)域各取一個位置,它們的坐標(biāo)分別是這樣的。。。
吧啦吧啦我正說的帶勁呢,偷偷瞄了一下俺家閨女,我知道該打住了,小公舉已經(jīng)有點不耐煩了。小貓咪帶給她的興奮快要被這個該死的坐標(biāo)給淹沒了。
“好,下面正式開始啦。”
一聽這么說,小公舉的熱情又被點燃了,抓起鼠標(biāo)又準(zhǔn)備去摁小貓咪,我趕緊把她的小手給摁住。
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