深度长文，聊一聊孩子要不要学习STEM？(一)

写在前面：

最近一直在纠结要不要给娃们（4岁半和8岁）报编程课。掌握编程技能对于现在的娃大约就像掌握计算机操作对于当年的我们。跟很多有娃的朋友聊过，大家百分百都知道少儿编程这个事情，但是再稍微往深了聊一聊就云里雾里了。于是本着对娃负责的态度，我把这个事情当成最近的头等大事，花了将近一个月的时间，仔仔细细的全面的了解了一下。现在我把自己获得的信息和心得体会写在这里，首先自己mark一下。以后脑子不清楚的时候可以过来看一下。也给有需要的人提供一些干货信息。文章主要回答两个问题：

第一、少儿编程的种类和学习内容

第二、要不要学or为什么要学、学什么、怎么学？即why, what, how

PS. 文章有点长，决定分两篇写，这一篇回答第一个问题，下一篇回答第二个问题（如下链接）

写作的过程中也是在帮助我自己整理思路。

下面切入正题：

-----------------分割线-------------------

第一、少儿编程的种类和学习内容

打开某度搜索引擎，满眼都是少儿编程的广告。比较有名的那几个推广都排在前面了。目前市场上主流的主要包括MIT的Scratch、Google 的blockly（Google 2016年的时候和MIT合作开始搞Scratch Block，两款产品各取一词）、CodeCombat(在国内已经和网易合作了，国内叫极客挑战)等，国内有编程猫，网易的有道卡搭、和腾讯扣叮、童程童美、乐博乐博等等等等，不可胜数。按照纵向（即受众对象）来分，以上课程内容可以分为Scratch Junior（

我们亲爱的工程师叔叔（码农）已经通过掉头发的代价给每个块块后面赋予了各种功能代码（以python为主，Java、C++也有，毕竟让我们全能的年轻工程师叔叔了解汇编语言是极其不现实和不人道的）。这种以平板应用为主，毕竟让Junior的小朋友使用键盘和鼠标也很不人道的。通过手指拖动块块实现让小猫小狗小海龟的移动，烟花的绽放的等功能。这种小朋友还是很喜欢的。毕竟能玩平板就是一件让他们开心的事情，谁还会在乎是不是在编程呢？不过这种家长一定一定要控制好使用时间。小朋友的眼睛是一定要保护好的。虽然后续可以矫正，但是像在眼睛里面动激光我是想都不敢想的。

Scratch：

这种画风有所变化，突出了代码，而弱化了卡通的任务。能够熟练使用这种编程风格已经需要小朋友有一定的数学基础，能够理解循环、判断、方位、运动、变量、赋值等编程基本概念了。而这些概念跟我们主流的编程语言几乎是没有差别的。这种方式已经可以做一些简单的程序开发了。据说全世界已经有1000万个这种方式开发的程序了。嗯…如果把上编程课小朋友的作品都算上的话那还是很有可能的。

虽然这个种编程方式不适合做项目开发，它也没有project（项目）、solution(解决方案)的概念，也不能自定义使用第三方库（一些必须的库攻城狮叔叔在后台已经帮小朋友弄好了），但是这个方式作为训练小朋友的基本编程能力和对编程的理解是绰绰有余的了。他们那不需要了解IDE，也不需要知道复杂的编程环境设置，那些其实都不是核心的。核心的是算法、是思维能力。我认为Scratch这一类编程方式给小朋友提供了一种方便的编程训练平台。跨平台，简单易用，直奔学习的主题。很容易上手。我们家老大可能比较适合学这个。我觉得学这个完全不是智商税（关于智商税的问题后边会有专门阐述）。

Python:

与C/C++/Java等编程语言相比Python绝对更适合小朋友学习。得益于计算机硬件的发展，内存空间已经从当年的16M、32M发展到了16G、32G甚至更大了。当年编程大牛们要精打细算的内存空间已经大了1000倍，也就是近乎于无穷大了。当年C语言为了合理分配内存空间需要定义的short、int、long、char、float、double等数据类型在新的计算机硬件之下已经不重要了。而编程语言的逻辑控制(if while for…)、表达式、函数、对象方法、数学运算、I/O等基本编程逻辑在Python又应有尽有。孩子直接上手Python可以学到编程语言的核心而无需关注太多在这个年龄段不太需要关注的东西。通过Python他们已经可以实现很复杂的软硬件的功能了，甚至能控制硬件去尝试改变世界。他们会很有成就感，也不会被无聊的语法搞得兴趣全无。毕竟兴趣才是最好的老师。而Python学得好的话毕业之后已经可以找到多金的工作了。

C/C++/ FORTRAN等：

灵魂拷问：Python已经很牛了，我为什么还要学习C/C++等晦涩的语言？答：因为Python的效率很低很低。Python之所以发展的很火有一个观点是认为在计算机硬件已经很强大了，代码的运行效率第一点没有关系，可以用强大的硬件性能去弥补，也就是程序员的时间比计算机的时间更有价值。这个好像也对。但是我们周边有单片机、Arduino、DSP、树莓派等嵌入式硬件。对不起，这些硬件的存储容量是经不住Python式编程的折腾的。他们的底层语言基本上都是C这一类的高效编程语言。而这些嵌入式硬件又大量存在于我们的生活中，洗衣机、洗碗机、智能音箱、指纹锁等等等等。包括您给小孩买的可编程机器人。对，你可以用Python甚至Scratch去控制他们，但是这些东西的底层驱动代码基本上都是C语言。而Python语言里用的第三方库很多也是这些语言写的。小朋友用Python或者Scratch控制会动的小猫也是底层的C/C++语言在屏幕上不断刷新绘制的。打字的键盘、触摸屏等底层也都是C/C++语言。OpenGL、DirectX、高效的科学计算、天气预报、飞机气动性能分析、数据库。。。等等等等都不是用Python这种语言可以实现的。这些东西与我们的生活息息相关，你可以不知道，很多人也没有必要知道，但是他们确实是存在的。他们是需要有人不断投身其中、维护更新的。高效、简洁的编程语言之美只有在这里可以体现。所以像信息奥林匹克竞赛使用的编程语言依然是C这种。如果你想让小孩打信奥比赛，拿保送资格或者降分录取，这类语言是必须要学习的。

软件大概就这些，像Matlab之类的东西我就不说了。其实大部分人走不到最后一步，学学前面的东西已经够了，甚至也是可以获奖拿保送or降分录取资格的（下一篇关于竞赛的部分会讲到）。举个汽车的例子，学到最后的人是要去造车的，而前面的人是学习开车的。大部分人没有必要学会造车，会开就够了。但是要会开，不然人生会少了很多乐趣。其实对大部分人来说，学到Python已经够了。而从小开始培养是完全必要的，兴趣是有延续性的。

下面说纯硬的：

乐高绝对是纯硬件的代表。从Lego Duplo，国内叫乐高得宝、乐高大颗粒到乐高小颗粒，年龄段可以覆盖上到九十九下到不会走的范畴。

这类玩具完全不需要屏幕，小朋友即使专注的玩半天也不用担心他们眼睛的问题。这类玩具实在是太多了，某宝上搜索不可枚举。我们（30+）从小玩的玩具基本上都是属于这个范畴。这个没法分类，也没法细说。贴两张图吧。第一张是需要从木板开始组装的小鼓。电池给电机供电转动，通过调整木棒位置调整敲击频率。第二张是中国传统的鲁班锁。这类玩具不伤眼（我们娃就买了很多），小朋友有时候也喜欢玩。开发开发智力，打发时间是没有问题的。也挺好玩。但是他们基本不会有任何的输出。就是个玩具。

硬件一般包括一个控制电脑，以单片机、ARM为主，通过若干个输入和输出端口与传感器、电机等执行机构连接。硬件通过蓝牙、wifi、红外等方式与电脑连接。在电脑端通过编程软件（以Scratch为主、Python也有）实现感知环境，执行任务的功能。这里插一个B站的视频。这个视频是2020-WRO（国际奥林匹克机器人大赛）小学组的一个任务。这里通过编程让机器人通过传感器识别出不同乐高块的颜色，再将乐高块放到对应颜色的区域。中间不能碰到某些物品。（WRO 是国家体育总局认可的机器人赛事之一。这个升学应该是有加分的。关于竞赛加分这个我后面会专门介绍）说实话这个视频确实惊到我了。恕我眼界太浅，居然不知道乐高还可以这样玩。很多工业级的应用比如快递分拣机器人、自动物流机器人的原理也不过如此。

再高级一点 的有VEX机器人大赛，这个是美国机器人教育与竞赛基金会主办的一个国际性赛事。再放一个B站的视频，介绍2018-2019赛季Turning Point 比赛规则的介绍。这个比赛含金量很大，取得成绩的话国内和国外都是认可的。不管是国内的自主招生还是国外名校申请都是有积极作用的。当你SAT或者IB考的不错的时候又有一个很好的VEX成绩那你进名校甚至藤校的概率是会大大增加的。

看到这里我只想说能在这种比赛拿成绩的团队都很不简单，而且要知道参加这种比赛的都是高中生、初中生甚至小学生，太牛了。对，回到主题，我觉得我家老大应该学这个。

写到这里我觉得自然而然的要引出STEM的概念了。

STEM是科学（Science），技术（Technology），工程（Engineering），数学（Mathematics）四门学科英文首字母的缩写，其中科学（不包括社会科学）在于认识世界、解释自然界的客观规律；技术和工程则是在尊重自然规律的基础上改造世界、实现与自然界的和谐共处、解决社会发展过程中遇到的难题；数学则作为技术与工程学科的基础工具。

STEM四个方向里可以提炼出三块内容：硬件、软件、算法。硬件是与外界交互的媒介、包括作动器和传感器两部分，对应我们人类的肢体和眼睛、耳朵等，软件是硬件实现期望运动的表达，而算法则是灵魂。

STEM是舶来品，其实在国外，STEM和K12的教育是一个被系统研究的课题。IEEE（美国电气和电子工程师协会，世界上最大的非营利性专业技术学会，它的很多会议和期刊都是世界顶级的）每年会有若干关于K12教育和STEM的学术性会议。比如：

IEEE Frontiers in Education (FIE) Conference

IEEE Integrated STEM Education Conference (ISEC)

非常遗憾，这种会议几乎没有中国人的身影，而研究STEM和K12教育的论文反正我是没有看到。

在国内的大环境下STEM完全被炒作成了一个概念。在大量培训机构的炒作之下，STEM = 少儿编程 = 小孩必须要掌握的内容 = 不学就输在起跑线上 = 被贩卖的焦虑 = 令人反感 = 智商税。

但是不管怎么说，真正的STEM还是一个很好的理念，学生很有必要经历长期、系统的训练去提升STEM的水平。功利一点的可以通过参加各种STEM竞赛（不止只有信奥一种）去提升自己的水平，获得好的名次，从而在升学上拥有更大的优势。而且最重要的一点是，它很好玩。

写到这里我不禁想起英国的一项Bloodhound SSC（嗜血猎犬）项目。该项目大约在2008年启动。这个团队要研发一辆汽车。一辆屌炸天的车“这辆超音速汽车搭载了欧洲“台风”战斗机的喷气式发动机，以及用螺栓固定的火箭发动机，其发动机结合起来可以产生135000的惊人马力，嗜血猎犬号的最高时速能突破1000英里（约合1610千米）每小时。这辆车长12.8米、重6.4吨，车轮使用高级钛制成，初步预计加速到时速1600公里只需要40秒。”你没看错，一台超音速的车。

打造如此强力的一台车可不只是为了破世界纪录。其目标是为了激励年轻人，让他们对科学产生兴趣，以便能好好学习。这里有一个大背景，在英国越来越少的年轻人里选择工程作为自己的方向。作为第一次工业革命发源地的曾经的日不落帝国，英国政府越来越有压力，期望通过这样一个项目唤起年轻人对STEM的兴趣。没错就是STEM。下面是官网介绍截图，大意是“在过去10年开发过程中，相当数量的人们被嗜血猎犬的故事所打动，并且选择去探索科学、技术、工程和数学（STEM），并且选择继续从事STEM相关的工作。。。。”

链接（需要梯子）：

目前，英国已经有超过10万名儿童学习了有关嗜血猎犬汽车的相关课程，同时参加了不少相关活动。有份参与该车制造过程的大学中，学习工程学的学生人数也在激增。同时，预订来到金丝雀码头免费参观嗜血猎犬超音速汽车的人数也已爆满。

老牌日不落帝国为了让学生学习STEM也是拼了。可以理解，毕竟STEM相关的行业才是一个国家的立国之本。德国就是一个很好的例子。工业制造4.0、中国制造2025、以及美国的制造业回归几乎都是对上述概念最好的诠释。

最后小结一下，为了给小朋友选择合适少儿编程课程，我在过去一个多月里仔细的研究了一下这个领域。主要总结了两问题，即：

第一、少儿编程的种类和学习内容

第二、要不要学or为什么要学、学什么、怎么学？即why, what, how

文章写起来有点长，决定分两篇写，这一篇回答了第一个问题，下一篇回答第二个问题（如下链接）

写作的过程中也是在帮助我自己整理思路。

有问题欢迎评论区留言讨论。

P.S. 申明一下，绝对不是劝家长去报班啊。绝对不是。学习STEM有更好的方式。