儿童编程的技巧

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图形化编程软件Scratch对儿童编程教育的推动力

作者：张德宇

来源：《卷宗》2020年第13期

摘 要：我们生活在一个数字化时代，电脑和手机已经成为孩子们生活中的一部分。除了阅读、写作和算术，现在的孩子需要的不仅仅是使用电子产品，而是学会如何编程。不管他们以后选择的职业是什么，编程会像阅读和写作一样成为最基本能力之一。在面对复杂问题时，孩子会像计算机科学家一样，把所有的变量因素考虑进去，再逐个分析，直到找到最优的解决方法。未来的趋势是什么，是大数据，是人工智能，是互联网+，这些领域都涉及编程。

关键词：Scratch;编程教育;创新教育;图形化编程;创造力

随着大数据和人工智能时代的到来，编程已成为人类未来发展必不可缺少的技术之一，科技的发展使得儿童有更多的机会来接触编程。而现有的软件已经无法满足他们，他们希望自己也能创作作品。学习编程不仅对数学和科学知识方面有所帮助，而且对语言、创造力等方面都能起到积极和重要的作用。Scratch作为这十年全世界最流行的儿童编程语言，一直延续着其诞生之初的“辉煌”，并被人们自发带到了世界各大洲——从繁华的纽约到贫困的尼日利亚，都有它的身影。

1 我国及国外儿童编程现状

《中国少儿编程行业研究报告》显示，从大约2013年开始孕育、发展，少儿编程行业刚走过不过7年时间。实际上，编程教育的兴起并非偶然。2017年7月，国务院发布《新一代人工智能发展规划》，提出完善人工智能教育体系，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育。自从教育部明令取消奥数高考加分之后，2018年初，浙江、上海等地确定把编程作为高考科目正常对待，与理综科目平齐。南京、天津等地则将编程纳入中考特招范围。其实，在起步稍早的一些教育发达国家，编程教育的主阵地被限定在学校内的课堂里。2014年，英国成为世界上首个强制在校少年儿童学习电脑编程知识的国家。2015年，美国提出计划10年普及中小学生编程教育。2019年日本将编程纳入小学必须课程。此后，多个国家相继将编程纳入中小学必修课程。

现如今，家长对于孩子的教育重视度很高，都希望自己的孩子很优秀，能够掌握更多的技能，于是少儿编程成为很多家长培养孩子思维能力的选择课程。

目前，国内很多省市地区也已经将编程列为必修课了。那么如何学习才好?

真正优秀的编程课程，必须要极大地调动和鼓励孩子的探索性。

都说兴趣是最好的老师，有了兴趣的前提，孩子在学习过程中，编程思维能力、空间想象力都会得到提升，这些综合能力的提升也会驱动孩子去认真学习，形成一个良性循环的过程。

因此，第一要素是让孩子喜欢编程，爱上编程，除此之外，在家里多多创造编程的交流环境，多跟孩子聊聊编程相关的话题，吸引孩子自发的去探索。

编程就像孩子各种各样的早教项目是一样的，站在家长的角度，我们要明确给孩子学习这项这项技能的目的是什么，是培养一项兴趣爱好，增加对新事物的了解，锻炼一些软性的技能，还是说往专业化的道路上走走看。

明确这样的目标，我们才能去分析什么是学的好，是提升了能力呢，还是拿到了什么证书呢。

同时要看看孩子现在处于什么年龄，如果是学龄前，那么各种项目都是兴趣性地学习+打基础，如果是小学，如果孩子已经找到某个他有一定兴趣的项目，就应该进行更多的知识积累，到了初高中，就可以有一些专业性引导，获取一些比较切实的成绩。

就编程而言也是一样，最早可以当一个兴趣培养，体验编程，了解编程能够为我们带来什么，下一个阶段适当的引入知识的专业性，更重要的是提升一些思维能力，创意，以及能够独立分析解决问题的能力，与他人合作，达到多领域的协调等等。

到了中学阶段，就可以接触有实际意义的编程项目，或者参加一些国内外的竞赛。在国外甚至有些学生高中阶段就以软件开始创业项目的例子。

从教学方法来说，学和练是密不可分的关系，比如今天听一个知识点，回家不进行练习，复习，下次在上课估计已经忘光了，所以，有学有练才能更好的达到目的。

目前很多编程课程为了保持学生的劲头(多赚学费)，以兴趣为主，忽略了练，效果肯定难以保证。如果能引起更深层次的兴趣，激发孩子的探索欲望和挑战困难的能力，相信效果会达到更好。

LabVIEW的编程技巧

本章介绍局部变量、全局变量、属性节点和其他一些有助于提高编程技巧的问题，恰当地运用这些技巧可以提高程序的质量。

８．１ 局部变量

严格的语法尽管可以保证程序语言的严密性，但有时它也会带来一些使用上的不便。在LabVIEW这样的数据流式的语言中，将变量严格地分为控制器（Control）和指示器（Indicator），前者只能向外流出数据，后者只能接受流入的数据，反过来不行。在一般的代码式语言中，情况不是这样的。例如我们有变量a、b和c，只要需要我们可以将a的值赋给b，将b的值赋给c等等。前面所介绍的LabVIEW内容中，只有移位积存器即可输入又可输出。

另外，一个变量在程序中可能要在多处用到，在图形语言中势必带来过多连线，这也是一件烦人的事。还有其他需要，因此LabVIEW引入了局部变量。

８．１．１ 局部变量的创建

我们在框图上设置三个变量，两个控制器分别为Numeric和Numeric 2，现在增加局部变量。选择Function→Structures→Local Variable 然后将其拖到框图上，就可得到一个代“？”的图标，下一步将其与框图中已有的变量建立关联，有鼠标右键单击图标，进入Select Item选择“input1” ，最后框图就变成了图７－１右边的样子。

图７－１ 局部变量的创建

局部变量只是原变量的一个数据拷贝，但是它的属性可以修改，并且这种改变不会影响原变量。例如上图中的这个局部变量可以利用快捷菜单中的Change To Read 变成一个指示器。这样的一对变量的组合，就使它既可读又可写了。局部变量有三种基本的用途：控制初始化、协调控制功能、临时保存数据和传递数据。下面我们通过练习来说明。

８．１．２ 应用举例

练习８－１ 用一个开关控制两个循环

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该练习中有两个While循环，现在我们用一个开关同时控制它们的运行。面板与框图如上所示。在左边的一个循环中设定了一个开关。右边的循环中做了这个开关的局部变量。并且在快捷菜单中选Chang To Read，最后与循环的条件端子连接。这样就实现了所须的功能。

Python高级编程技巧

本文展示一些高级的Python设计结构和它们的使用方法。在日常工作中，你可以根据需要选择合适的数据结构，例如对快速查找性的要求、对数据一致性的要求或是对索引的要求等，同时也可以将各种数据结构合适地结合在一起，从而生成具有逻辑性并易于理解的数据模型。Python的数据结构从句法上来看非常直观，并且提供了大量的可选操作。这篇指南尝试将大部分常用的数据结构知识放到一起，并且提供对其最佳用法的探讨。

推导式(Comprehensions)

如果你已经使用了很长时间的Python，那么你至少应该听说过列表推导(list

comprehensions)。这是一种将for循环、if表达式以及赋值语句放到单一语句中的一种方法。换句话说，你能够通过一个表达式对一个列表做映射或过滤操作。

一个列表推导式包含以下几个部分：

一个输入序列

一个表示输入序列成员的变量

一个可选的断言表达式

一个将输入序列中满足断言表达式的成员变换成输出列表成员的输出表达式

举个例子，我们需要从一个输入列表

num = [1, 4, -5, 10, -7, 2, 3, -1]

filtered_and_squared = []

for number in num:

if number > 0:

filtered_and_squared.append(number ** 2)

print filtered_and_squared

# [1, 16, 100, 4, 9]

很简单是吧？但是这就会有4行代码，两层嵌套外加一个完全不必要的append操作。而如果使用filter、lambda和map函数，则能够将代码大大简化：

num = [1, 4, -5, 10, -7, 2, 3, -1]

filtered_and_squared = map(lambda x: x ** 2, filter(lambda x: x > 0, num))