? 作者｜芥末堆 肥狗

? 編輯｜芥末堆 東瓜

為了保護視力，低齡孩子不宜長時間盯著熒光屏，那么這個年齡段的孩子可以學習編程嗎？

編程實物化是一個解決思路。深圳少年創客科技有限公司近日推出的機器人教育套裝，正是通過將屏幕中的代碼塊實物化，來實現對低齡兒童的編程思維啟蒙。

如上圖所示，如果你想讓圖片左上方的小鳥翅膀動起來，只需要在其積木件上安入傳感器，接通黃色的主控器電源，然后利用圖中央的硬件編程塊拼出正確的程序，小鳥就能“起飛”了。如果你想改變翅膀扇動的速度，只需要換上不同的數字模塊便可。

把Scratch代碼實物化，能解決低齡孩子學編程枯燥、學不懂的問題嗎？來跟芥末堆記者一起更深入地看看這款產品吧。

形似圖形化軟件編程的硬件模塊

這款機器人教育套裝包括積木結構件、電子控制件和硬件編程模塊三部分。用積木結構拼裝出形色各異的機器人，然后在軟件平臺上進行編程，進而控制機器人，是機器人編程教育的常見思路。而這款產品的最大亮點就在于，孩子可以完全擺脫軟件平臺，直接用實物編程塊學習編程。

在外觀上，這款實物編程模塊采用了經典的卡扣式編程外形和磁吸式的連接方式，和電腦端的軟件編程“長得很像”。創始人董杰說，這樣設計的好處在于既節省面積，也方便孩子以后適應更高階的電腦端的圖形化編程。

?電腦端的圖形化軟件編程

?實物化的編程模塊

但不同于軟件編程的是，實物編程針對的是年齡更小的孩子，因此編程語言要設計得更加簡單。在這上面，少年創客有過仔細的思考。比如，執行啟動的語言改為“開”和“關”，而不是“通電” 和“閉電”。

此外，編程模塊上有指示燈，如果編寫的程序有誤，會亮紅燈，起到提示的作用。

值得一提的是，區別于市面上大多數低齡機器人教具，這款產品的電子控制件類型更加豐富，一共35種，除了常用的按鈕、滑桿、光敏、聲控、電機等電子件，也有更高級別的傳感件，比如手勢顏色識別、激光測距、搖桿等，在教學設計上給予了老師和學生更大的發揮空間。即使是面向小學高年級的孩子，這款產品也能基本滿足需求。

為了更好地配合樂高積木件使用，創作團隊將所有電子件的長、寬、高以及孔徑、孔距都按照樂高積木的長度或尺寸倍數單位來設計。

真正做到這一點并不容易。為了讓電子件外殼再薄1mm，董杰和他的團隊曾就此“死磕”大半年，并舍棄掉之前已經申請了專利的方案。“實際搭建作品時，這樣嚴格到不允許出一點少一點也不一定是多大事，但如果總有一些地方是這樣，會在視覺上讓整體的美觀感受大大降低。”董杰說。

?電子件前后對比圖

可遠程控制的程序

利用積木件和電子件完成造型，再用硬件編程塊拼寫程序，最后按下上傳程序的按鈕，整個過程就完成了。

值得一提的是，上傳程序以后，即使把硬件編程模塊關機或拆除，程序依然能被執行。打個比方，如果指令是讓小車跑，孩子們不需要抱著硬件編程塊追著車跑，車也能動起來。董杰表示，這正是編程實物化的最大難點：完成程序的編譯和上傳，實現遠程控制。

據董杰介紹，每個硬件模塊都包含了一個信號，用這些模塊可以產生非常多種組合方式，但是要讓任意組合都能被識別、編譯并上傳，產生最終的執行動作，對技術的要求很高。為了攻克這個難題，他們也琢磨了大半年。“簡單的做法也有，就是固定幾個組合，再把這些有限的組合記下來，這樣就不需要做編譯了，但創意就會很受限制。”董杰說。

除此外，編程實物化的第二個難點還在于，必須考慮體積、操作性的問題。軟件編程有下拉菜單選項，頁面可以翻頁，不用擔心模塊太多或者程序過長，但到了硬件編程這里，這些細節全都需要重新考慮。比如，軟件上的傳感器有ABCDEF6個選項，如果用硬件堆疊的方式表示，編程板塊會變得很長、不靈活。后來，董杰他們想出用按鈕來切換的辦法，并把傳感器選項簡化到4個，在維持基本功能的同時降低了實現難度。

?部分電子件展示

如何用實物編程教學

這款實物編程的上課效果到底如何呢？芥末堆記者現場體驗了該產品的第一堂落地教學。課上共有8位6-12歲的孩子，大部分孩子此前沒有接觸過編程。教學分兩部分：先用積木件拼出路燈模型，然后學習基礎的Scratch編程原理，編寫出“天黑時路燈自動點亮”的程序。

?男孩在拼編程模塊

在拼接實物編程塊的過程中，孩子們提出了很多問題，比如這么多數字代表什么意思？“否則”是什么意思？一個8歲的小女孩對我說，“好好奇啊！”課程結束時，大部分孩子能夠“依葫蘆畫瓢”擺出正確的程序，讓燈泡亮起來，不過在說出程序的所以然上，小孩子還是很困難，大一些的孩子理解顯然更好。問及哪一部分最好玩，8歲的小女孩毫不猶豫地說，“燈泡亮的時候！”

可以看出，此次課程準備比較匆忙，在設計還有許多可以改善的地方，比如把硬件模塊功能演示得更清晰，把任務和步驟拆解得更簡單。畢竟，兒童編程教育最重要的還是降低編程語言的學習門檻，增加孩子們的學習興趣和成就感。

董杰表示，將會為這款產品配套完整的三年課程，共126節，目前課程正在設計中，已經完成了18節。

總體而言，實物編程的形態更接近于這些低齡孩子所熟悉的積木和拼圖，增加了他們對編程的接受度和親近感，同時動手擺出小程序的過程也提高了編程學習的趣味性。從啟蒙的層面來看，這款產品已較好地達到了這個目標。如果課程設計得當，孩子們的學習效果應該會很不錯。目前，這款機器人教育的初級套裝市場售價為1980元/套。

實物編程還有哪些形態？

雖然編程實物化的探索仍處于早期，但市面上也已出現了一些實物編程產品，比如樂芒iMango的實物編程套裝芒果樂聯和Matatalab的實物編程機器人。

以芒果樂聯為例，孩子只需將不同的指令模塊進行拼搭，就可以驅動機器人在地圖上運動，比如前進、轉身、后退等，也可以實現音樂播放等功能。Matatalab的實物編程機器人玩法也和芒果樂聯類似。

?芒果樂聯部分指令模塊

從入門難度來看，這些指令模塊的語言更加簡單、形象化，較少涉及“if else”這樣的條件語句，降低了學習門檻。相對的缺點也存在，比如機器人能夠完成的動作不多，機器人不能改裝，自由發揮的空間不夠等。總體而言，這款產品更偏向啟發孩子編程、邏輯思維，適合更加低齡，比如3-6歲的孩子。

而少年創客這款把Scratch編程實物化的產品，則更適合5歲以上的孩子，對于邏輯推理、判斷能力的要求更高，創造空間大，更便于設計體系化的編程課程，也利于此后還需要繼續學習編程的孩子能更快上手編程軟件。同樣的，變成課程后也會面臨更大的教授難度，初次接觸的孩子或許沒辦法馬上上手，仍需先了解Scratch的邏輯。

隨著市場變化，實體化編程產品正在增加。學習編程思維和學習編程技能這兩種觀點也在慢慢地將市場上的教玩具產品分為兩個派系。最終，實體化編程產品的定位究竟是作為編程技術入門的啟蒙產品？還是作為獨立的編程思維開拓類產品，仍待市場的檢驗。

本文作者：肥狗

芥末堆 記者

先把自己喚醒

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