深度| 編程必修課，或扼殺了孩子創造力？

08-20

2017年編程正式成為高考科目；2018年國家全面叫停奧數、編程教育必修化；2020中國將取消特長生。中國教育界即將迎來一場變革的颶風，站在風口的是教育信息化的產物——編程教育。少兒編程已經替代奧數和樂器，成為兒童智力開發的新「必修課」。但要避免成為下一個奧數，則需要把孩子的創造力、動手能力和解決問題能力放在培育的首位。

程序是人類跟電腦對話的語言。掌握了編程等於控制了虛擬世界的話語權，讓電腦按照我們的指令在數字世界中進行創造。但編程只是創造工具的一種，孩子的想像力不應局限於設計網頁、遊戲。知識深度很重要，廣度也不能忽視。軟體和硬體結合才能讓孩子學習更廣泛的知識，享受更大的創造邊界，在虛擬和物理世界中解決問題。

需求是市場的風向標。隨著國家陸續出台5部重要的STEAM教育文件，少兒編程企業迎來了政策和資本的雙重賦能。2017年編程教育主要融資中，軟體和硬體玩家佔據了重要的位置。

如果說少兒編程的趨勢是軟硬結合，那麼「開源」則是重要的催化劑。

一、什麼是開源？

通俗理解上，開源就是開放產品的底層設計，讓更多人可以按需改裝。放到編程教育上，開源降低了創造的門檻：用戶改裝電子元件和結構配件，DIY屬於自己的機器人，並通過圖形化的編程軟體實現在生活場景中的互動。全球知名的開源硬體有Arduino和Raspberry Pi旗下微處理器；軟體則是MIT開發的Scratch編程工具。

二、軟硬結合的編程教育提供者，能給我們帶來什麼？

本文將從兩家國、內外有代表性的編程教育提供商，及其產品、教育和創造性的角度，分析「硬體+編程」能提供什麼平台，讓學生從數字和物理世界中進行創造。

編程教育提供商

1、Arduino（http://www.arduino.cc）

Arduino是全球領先的開源硬體、軟體生態系統提供商。創業初期，團隊常常在義大利伊夫雷亞的一家酒吧聚會，酒吧的名字後來用到了新公司上。Arduino憑著強大的開源性和簡便易學的應用方案，自2005年第一塊主板上市以來，一直備受全球廣大設計師、工程師、學生、開發人員和創客的青睞，成為創客項目的硬體首選。

根據官網，Arduino的業務主要分硬體、編程平台、教育方案、創客社區。雖然Arduino讓人記住的是它的硬體，但自主研發的編程工具也隨著硬體的風靡得到了廣泛使用，編程教育平台也應運而生。

2、Makeblock （http://www.makeblock.com）

Makeblock（創客工場）是一家成立於2013年總部位於深圳的科技公司。從名字可以看到，創造是這家公司核心。Makeblock主打軟硬結合的一體化STEAM教育方案和創客產品。業務遍布全球140多個主要國家，用戶超過450萬，在美國、荷蘭、日本和香港設有子公司。

根據官網，Makeblock業務主要有STEAM教育機器人、創客硬體、編程軟體、教育方案和MakeX賽事。

作為一家創客硬體起家的公司，Makeblock的STEAM教育機器人有一半是從創客硬體里進化而來。創客硬體可以說是Makeblock的靈魂。Makeblock旨在結合硬體和編程軟體，給創客和STEAM教育提供完整的解決方案。

硬體產品

1、Arduino硬體主要分三大種類：主板（Board）、迷你主板（Module）、電子模塊（Shield）、套件（Kit）；Arduino的硬體根據應用場景，可以交叉細分為：入門級、進階級、IoT產品、教育產品、可穿戴產品。不同場景會包含相應功能的主板、感測器、動力模塊和連接件等。

圖片：Arduino硬體分類表

圖片：Arduino各系列主控和元件

2、Makeblock創客系列涵蓋：

機械類：藍色鋁合金零部件

電子類：主板、感測器、電子模塊、電機/舵機、連接件等

軟體類：「慧編程」等

應用案例和教材

Makeblock的機械零件超過300種，電子元件超過100種。電子類中主板根據功能細分有5款，全部採用色標體系，用戶需要根據把同顏色的元件和主板介面（RJ25口）連接，便完成了組裝，大大降低了操作成本。

圖片來源：Makeblock

圖片來源：Makeblock電子元件

編程軟體：

1、Arduino為用戶提供了一款開編程工具-Arduino Software IDE。IDE使用Java編寫，基於Processing開發環境。用戶需要在該軟體上編寫好程序後，直接導入到電子主控板中。對編程有高級要求的用戶，可以把代碼利用Scratch或類似工具進行封裝，實現圖形化編程。

圖片：Arduino IDE

2、Makeblock基於Scratch 3.0開發了圖形化和代碼二合一綜合性的「慧編程」編程平台，除了可以用來編程Makeblock自己產品，還支持Arduino和Micro:Bit等硬體的編程。編程初學者可已選擇積木式圖形化編程，進階玩家可以切換到Python進行代碼編寫，並且支持圖像、語音識別等AI功能和結合硬體實現IoT智能應用。

圖片：慧編程（圖形化和Python界面）

教育內容:

1、Arduino Education主要針對STEAM教育市場。憑藉著自身的硬體優勢，Arduino挑選打造了自己的旗艦STEAM教育套件——Arduino CTC 101 Program。該套件涵蓋旗下主板、電子模塊和動力、感測器等配件。同時搭配項目紙模和26個項目的線上Arduino IDE編程課堂和教學案例。

圖片：Arduino CTC 101 Program

圖片：Arduino Education 平台

2、Makeblock Education是一個針對STEAM教育研發的平台。以上述的創客系列硬體和6款STEAM教育機器人為基礎，配合自研的5款編程軟體，為個體用戶和教育從業者提供了多語言教材、視頻教學資料和創意案例等學習、分享的平台。

圖片：Makeblock Education平台

圖片：Makeblock 科學機器人教育套件和編程教育教材

創造性：

1、Arduino的創造性體現在

開源--用戶擁有很高的改裝自由度，結合紙模和各種搭建材料，搭建了應用場景邊界。

開放的電路圖設計源代碼，供用戶免費下載；

在Arduino官網獲取硬體的設計檔，加以調整電路板及組件，用戶可以匹配實際設計的需求；

快捷地和感測器，各式各樣的電子組件連接，如紅外線、超音波、熱敏電阻、光敏電阻、伺服馬達等；

支持多樣的交互程序，如Adobe Flash, Max/MSP, VVVV, Pure Data, C, Processing。

USB介面，並另外提供直流（DC）電源輸入。

圖片：Arduino Uno主控和麵包板

2、Makeblock的創造性體現在：

開源。

Arduino主控和編程代碼研發，具備良好的開源性。用戶可以根據需求，在電子版上接入第三方硬體，如Arduino和Raspberry Pi板。簡單的第三方電子模塊可以直接寫入Arduino的接入量進行匹配。用戶可以在官網下載資料，直接更改底層程序。

圖片：Make Me orion主控與Raspberry Pi板對接

結構搭建。

Makeblock的機械零件超過300種，電子元件超過100種，能滿足各種項目形態的搭建需求。零件上採用統一的設計和連接方式，並且兼容樂高和其他工業標準件，降低了初學者的搭建成本；另外對於有工作台的進階用戶，零件支持鑽孔、切割等二次加工。

圖片：用戶在加工金屬梁

創造案例：

1、得益於完善的硬體類別和功能，Arduino產品的應用場景非常廣泛，涵蓋STEAM、創客、機器人等項目。也正是因為Arduino充分開源、可塑性大，吸引了全球眾多編程機器人廠家成功改裝並推出市場，其中有Little Bits，Micro:Bit等。但值得一提，Arduino推出案例的套件，但都只包含主板、電子元件和小型配件等核心硬體，鼓勵用戶利用官方紙模或自行尋找第三方材料實現教學或創客項目。

圖片：遙感遙控車

2、Makeblock的創造有兩個維度。

Makeblock針對入門學生，挑選了若干機械和電子零件組成STEAM機器人套件，讓初學者通過簡易搭建學習機器人編程。

Makeblock mBot機器人系列套件

利用創客系列的金屬部件和開源主板和電子元件，搭建各種STEAM、創客或科研項目，基本不需要自行張羅搭建材料。

圖片：Makebalock mGiraffe 3D印表機

圖片：Makeblock 創客套件

對於進階用戶，也可以搭配生活中的物料實現更多形態、功能的項目。

圖片：學生基於Me Orion主控發明的安全頭盔

小結：

1、Arduino成立初衷是讓沒有任何電子背景的人都會用電路板。全系列、多功能、用戶友好和開源是Arduino佔領全球口碑的法寶。不管是STEAM教育從業者、創客或者其他硬體編程愛好者都能找到合適的產品進行改裝和編程。但針對少兒編程而言，使用Arduino的知識門檻會比較高，教育套件主要針對13到17歲的學生。要玩轉Arduino，用戶要有一定電子元件搭建、代碼編程基礎，以及製作搭建材料的資源。總的來說Arduino更適合年齡稍大的學生以及創客群體。

2、創造是Makeblock的核心，目標是讓每個人享受創造的樂趣。雖然打上了開源和創客的標籤，Makeblock提供的創造平台不管是金屬件和電子件組裝、機器人套件和編程軟體都把知識和技術的要求降到最低，既滿足了創客們的多種項目需求，又照顧到入門小白的痛點。想要玩轉Makeblock硬體和編程產品，學生只需要足夠大的腦洞和源源不斷的好奇心，因為創造的門檻已經被大大降低了。

少兒編程路向何方？

少兒編程的火熱不禁讓我們思考：編程會被過度開發，淪為第二個奧數嗎？這是一個涉及孩子、教育和科技走向的公共話題，值得投入更多資源去論證。但我們不能忽視一個規律，語言會被同化。回顧計算機語言的發展，我們可以預見，電腦語言會趨向人類語言，不久將來或許電腦能自主精確地理解我們的話，說一句話足以指揮機器人，專門學習計算機語言的需求會大大降低。避免孩子把過多時間投入到單個科目，提供條件開拓他們的知識廣度，降低學習門檻，不僅在數字而且更重要在物理世界中發揮創意，解決實實在在的問題，或許是一個長遠的方案。

作者：J_18f5

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