必讀!少兒編程簡史:你所不知道的Scratch的前世今生

騰訊又給少兒編程澆了一把油,3月24日,騰訊宣佈和Scratch達成合作,將為Scratch建立官方的傳播與分享渠道。

此外,騰訊雲將為Scratch提供網絡加速服務,以提升中國用戶的訪問體驗;而騰訊遊戲將提供更多創作素材,供孩子們選用。

在各類媒體、各類機構的不斷“推廣”下,少兒編程就是從Scratch開始,成為了主流論調。

雖然STEAM教育很重要,雖然孩子會編程也很重要,但是作為父母,在選擇前冷靜的思考是必不可少的。思考前,你需要了解Scratch的前世今生。

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1.1 LOGO語言 

要徹底搞清楚Scratch的起源,我們先要從LOGO語言說起。研發Scratch的靈感可以追溯到1967年。這一年,西摩爾·帕普特開發出了名為LOGO的編程語言,這也是全球第一款針對兒童教學使用的編程語言。

與當時其他的計算機語言不同,LOGO最主要的功能是繪圖。進入LOGO界面,光標將被一隻閃爍的小海龜取代。輸入“forward 50”(向前50)、“right 90”(向右90)這樣易於兒童理解的語言和指令後,小海龜將在畫面上走動,畫出特定的幾何圖形。


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LOGO語言雖然看起來簡單,但其背後的知識是人工智能、數學邏輯以及發展心理學等學科的結合。簡單的指令組合之後可以創造出非常多的東西。

雖然LOGO語言的語法簡單,而且功能也很強大,但是其輸入命令的編程方式還是不那麼直觀,小孩子學起來也有一定的難度。Scratch的出現改變了這種情況。

1.2 可視化的Scratch編程語言 

1982年春天,年輕的記者米切爾·雷斯尼克前往舊金山報道西海岸計算機展,剛好趕上LOGO編程語言的發明者西摩爾·帕普特做主旨演講。西摩爾·帕普特的演講使米切爾·雷斯尼克對計算機有了新的理解:“它不只是完成某項任務的工具,還可以是人們表達自我的新方式。”於是,米切爾·雷斯尼克很快申請入讀麻省理工學院,併成為西摩爾·帕普的學生,研究如何藉助技術讓兒童成長為具有創造性思維的人。

樂高公司和MIT媒體實驗室一直保持著密切的聯繫和合作。1983年,米切爾·雷斯尼克與西蒙·派珀特一起嘗試基於樂高積木來研發項目。他們將樂高積木與LOGO語言結合,當樂高模型與計算機連接後,孩子就能夠通過LOGO程序來控制樂高積木。這款硬件與軟件的組合後來被稱為“樂高/LOGO”,在1988年由樂高公司作為產品推出。

1989年12月,米切爾·雷斯尼克接到了時任波士頓計算機博物館教育主管娜塔莉·臘斯克的電話,她希望借用一些樂高/LOGO作為博物館假期活動的材料。博物館為期一週的活動效果出奇地好,活動結束後,還不斷地有孩子返回到博物館,詢問那些樂高/LOGO組件到哪裡去了。孩子們試用樂高/LOGO的過程使米切爾·雷斯尼克意識到,當時還沒有專門供兒童使用的編程軟件。於是,他決定開發一款適合兒童的認知水平、能夠融入兒童喜歡的媒體形態、具有開放性創造空間的編程軟件,有關Scratch的最初設想也就此開始醞釀。

LOGO語言的語法雖然很簡單,但是如果能夠進一步將其可視化就好了,這樣一來,孩子們就更加容易學習和掌握了。於是,在Scratch的編程界面中,程序語句都以積木拼接的形式呈現,積木根據功能劃分為不同顏色。編寫程序時,用戶只需要像拼插積木一樣把程序語句壘在一起就行了。只有當程序在語法上合規合理時,積木的接口才能對接上。Scratch這種使用積木接口的形狀作為拼插指引的設計,借鑑於樂高積木。而Scratch所有的語法,幾乎都借鑑了LOGO語言的語法。

Scratch的首個版本在2007年發佈。2013年,Scratch發佈了可直接在網絡瀏覽器裡在線操作的2.0版本。2019年1月,Scratch 3.0發佈了,它使用HTML5重新編寫,支持圖形式編程,並且可以在平板電腦和手機上使用。時至今日,Scratch的在線平臺已經有超過1800萬的註冊用戶,被翻譯成70餘種語言,風靡150多個國家和地區。Scratch語言與各種硬件和軟件相結合(Makey Makey、micro:bit、LEGO MINDSTORMS EV3、LEGO EDUCATION WeDo 2.0等),在學校、家庭以及校外的計算機和編程教育等場所廣泛使用。教師也使用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編程學習環境,也方便孩子將來學習其他的編程語言。

1.3 4P原則 

除了可視化編程功能之外,Scratch最與眾不同的地方或許在於它背後的設計理念,這也是米切爾·雷斯尼克一直所提倡和推廣的創造性學習方法的4P原則。

4P原則就是指項目(Project)、熱情(Passion)、同伴(Peers)和遊戲(Play)。簡而言之,米切爾認為4P原則是培養創造力的最好方法,而Scratch的持續設計和開發工作,都是由創造性學習的4P原則引導的。

項目。“開始創作”或“創建”項目是Scratch用戶和社區的核心活動。通過創造項目,用戶開始了創造性學習曲線,從而深入瞭解了創造的過程。這也是做中學的開始。

熱情。當人們從事自己關注的項目的時候,往往願意花更多的時間,投入更多的精力。Scratch注重“寬牆壁”的設計理念,涵蓋了遊戲、故事、動畫等多種類型的項目,力圖讓每個用戶都能夠找到自己感興趣的項目,進而投入更多的熱情。

同伴。創造力的開發不是一個單一的過程,而是一個互動的過程,甚至是社會性的過程。完成創作之後,用戶只要點擊“分享”按鈕,任何人都可以看到開源的程序腳本,並借用和改編它。通過在一個社區合作、分享和修改彼此的作品,項目活動和在線交互就能夠相互融合,從而形成深入而廣泛的互動。人們結成同伴關係之後,參與感更加強烈,思維也能碰撞出更多美麗的火花。

遊戲。Scratch支持通過嘗試來培養創造力,鼓勵用戶冒險嘗試和積極參與,從而激發他們不斷去創造新的項目,產生新的想法。

1.4 低高寬的設計原理 

在討論用技術來支持學習和教育的時候,LOGO語言之父西摩爾·帕普特總是會強調“低地板”和“高天花板”的原則。他說,成功而有效的技術應該能夠為新手提供簡單的入門方式,即“低地板”,同時又能讓他們隨著時間的推移和經驗的積累去從事日益複雜的項目,即“高天花板”。LOGO語言就是這樣,操作小海龜的語法非常簡單直白,但熟練掌握並靈活運用之後,就能夠繪製出極為複雜的幾何圖像。

在Scratch的設計中,“低地板”和“高天花板”的原則也得到了貫徹和體現。師承西蒙·派珀特的米切爾·雷斯尼克給Scratch新增添了一個設計維度,即“寬牆壁”。雷斯尼克意識到,從“低地板”到“高天花板”,僅僅提供單一的途徑是不夠的,要能支持不同類型的項目和學習路徑,即把學習的入口和跑道都拓寬。

“低地板+高天花板+寬牆壁”這個三角形的設計理念反映在Scratch平臺上目前超過3700萬個編程作品裡。


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Scratch 3.0所有功能和界面上的改進和設計原則,都是為了讓新手更加容易上手。Scratch 3.0還提供了豐富的視頻教程、案例、卡片,幫助用戶開發出令人炫目的項目。

打開Scratch網站,我們可以看到音樂生日賀卡、撿蘋果小遊戲、螃蟹跳舞動畫等難度不同和主題各異的編程項目。如今,Scratch能夠風靡全球,這3項設計原則應該說功不可沒。

1.5 嬰兒圍欄和遊樂場 

事實上,遊戲(Play)這個原則是4P學習法中被人們誤解最多的環節。人們往往覺得遊戲是歡笑、樂趣和玩樂。而且,如果孩子在計算機、平板電腦、手機上玩上幾個小時,家長會焦慮並擔心孩子會沉迷遊戲、損壞視力、不擅社交等等,但如果孩子花費同樣多的時間讀書,家長則會覺得無所謂。人們忽略了遊戲對於創造力的重要性。

當然,也並非所有的遊戲都能給人們帶來創造性的學習體驗。我們用嬰兒圍欄和遊樂場的比喻來說明這個問題。嬰兒圍欄是一個限制性的環境,嬰兒在其中的活動空間有限,探索的機會也很有限,他們能夠在圍欄裡玩玩具,但是種類和範圍是有限的。這種環境讓孩子缺乏實驗的自由,缺乏探索的自由,缺乏創造性嘗試的機會。

相比之下,遊樂場則提供了更多的空間讓孩子去走動、探索、實驗和協作。觀察一下游樂場的孩子,你會發現他們特別活躍,在各個不同的空間、不同的玩具之間嘗試,玩自己的遊戲,還經常會有一些創造性的動作,而且不同的孩子之間,也經常會有互動和協作。遊樂場更加能夠促進孩子的掌控力、創造力和自信心的發展。

Scratch就是要發展為一種遊樂場式的玩具,而不是嬰兒圍欄式的工具。Scratch支持遊戲、動畫、故事等不同的玩具場景,鼓勵用戶動手去嘗試,通過社區帶動用戶的交流,而不會將用戶限定在某一個可活動、可操作的範圍之內。如果在Scratch中沒有去大膽地嘗試新功能,新創意,那麼,你肯定沒法通過學習Scratch來培養創造力。

1.6 面向未來的Scratch 

2018年8月1日,Scratch 3.0測試版發佈,這是自2013年Scratch 2.0問世以來的又一次升級。Scratch 3.0將能夠在平板電腦和手機上使用,並且加入了更豐富的圖像編輯、聲音編輯、谷歌翻譯等功能。另外,Scratch 3.0還可以與LEGO MINDSTORMS EV3和LEGO EDUCATION WeDo 2.0兼容。2019年1月3日,Scratch 3.0正式發佈。

大部分教授編程的基礎教程都是通關式的,孩子們創建一個程序,移動一個虛擬角色,讓它做一些事情並達成目標。孩子們在編寫程序解決問題的過程中,就學習到了編碼的技能和計算機科學的概念。

但Scratch不同。作為Scratch的締造者,米切爾·雷斯尼克及其團隊認為Scratch不僅是一種編程語言,更是一個在線學習社區。Scratch專注項目,而不是問題解決,它鼓勵孩子們創造自己的互動故事、遊戲和動畫,從創意開始,把這些想法實現為項目,然後再和其他人分享。

考慮到Scratch線上社區裡不同受眾的特點,圍繞Scratch衍生的內容也日漸增多。ScratchEd是為教育者專門開發的獨立線上資源社區,支持故事分享、互動教育資源、線上討論等功能。目前,ScratchEd上的教育者資源覆蓋幼兒園到大學全學段,內容類型包括教案、課程、評測、教材等,涉及的學科領域有數學、音樂、社會科學、視覺藝術等。

Scratch主要面向8~16歲兒童,而ScratchJr則主要針對5~7歲低齡兒童。相比Scratch,ScratchJr以平板電腦為載體,編程模塊的體積更大、素材庫中的圖片更多、拼插方式也更直接。ScratchJr的界面示意圖如下。


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除了線上學習社區,Scratch還在世界各地舉辦名為“Scratch Day”的線下交流活動。2017年,全球舉辦了超過1000場Scratch Day活動。在各種社交媒體的Scratch社區和論壇,人們用各種語言記錄著Scratch Day的編程、分享和遊戲體驗。

未來的世界充滿了新鮮的事物。今天絕大多數的孩子,未來所從事的工作都離不開創造力和創造性。不管是什麼年齡段的孩子,學習Scratch不僅能夠培養他們的計算思維和創造能力,還能讓他們和同齡人、老師和家長分享和溝通。Scratch是孩子們走向未來的一個“創造力遊樂場”。

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