编者注：“芥末堆｜教育智囊团”社群邀请了教育行业专家、学者、创始人、老师等人，不定期对当下的热点话题、细分领域、教育现象进行探讨和分享。

本期分享嘉宾：张龙，诺丁科技CEO，开发图形化编程工具。

在本期【智囊分享】中，张老师分享了编程和创客里面三个重要组成部分，硬件、课程和软件。

• 硬件分为没有操作系统和有操作系统两大类，比较有代表性的无操作系统硬件是arduino ide，它能对自己进行开发。有操作系统硬件是microbit，它的开发工具比较丰富,有BBC开发的，有微软开发的。

• 课程按照学习方式分成两种不同类别，互联网引导式学习和案例式学习。互联网引导式学习，他实际上很像闯关游戏，完成一个任务，再完成另外一个任务。比较知名的是code.org，Blockly games。案例式的讲解，这种大部分是以应用软件的应用为学习方向。比较出名的有scratch、Blockly、Blockly for arduino，编程猫。

• 软件按照功能分类，分为文本编程类、动画编程类、纯硬件编程类。

以下是分享实录，经智囊团成员陈健(@ by磕磕嘻)编辑整理。

大家好，今天主要和大家分享编程和创客里面三个重要组成部分，硬件、课程和软件。但是本次分享不涉及课程授课方法这类内容，相对于这些，我更擅长技术。

一、硬件

当前市场上创客类的硬件有很多，琳琅满目，为帮助大家理解，我简单做了个小分类，把它分成没有操作系统和有操作系统两大类。

1.没有操作系统

生活中常见的arduino，是没有操作系统的，主要是以C语言类编程为主；比较有代表性的就是arduino ide，它能对自己进行开发。然后是scratch、blockly for arduino、以及scratch for arduino。此外，arduino比较特别，它本身是没有操作系统的，必须先用编辑器生成代码，对它进行烧写，烧写后它才能根据指定命令行来执行相应的运行方式或者动作。这是我们最常见的，也是比较廉价的一种。市面上大概70%左右的商家，应该都是基于arduino来制作的创客套件。

2.有操作系统的

有操作系统的硬件芯片比较特别。相对单片机的芯片它里面包含了一个操作系统，价格会稍稍贵一些。

它包含的操作系统也分成两类。

第一类是嵌入式操作系统，它是非实时操作系统，比较代表性的就有树莓派，类似于一个小电脑一样，我们可以把它看成一个手机板子。此外还有乐高，乐高EV3大主机里面，实际上是集成了一个Linux操作系统，也属于嵌入式，内核会比较大一些，但和PC比起来，功能相对较弱，我们可以把它看成手机。

第二类是实时操作系统，内核较小，很精简。目前我见到的实时操作系统硬件类产品只有一个，BBC公司开发的microbit，它的开发工具比较丰富,有BBC开发的，有微软开发的，有德国人开发的，还有其他。它的实时操作系统是应用micro python的实时操作系统，也是一个开源操作系统。对micro python支持的有诺丁。microbit是在microPython的基础上开发的。

除了Linux操作系统以外，还有一类带着安卓操作系统的。这种就是手机直接用的操作系统，它也被用到了创客套件里面，但比较少见。举个例子说明一下，像市面上我们容易见到的，带着视频、会走、会说话、带着语音识别功能的，大多数都是这类安卓操作系统在后台做支撑开发的。它的开发版功能会强大一点，芯片比较不同。这类有操作系统的芯片大部分都是ARM芯片，它的性能会比较好一些，价格会比较高一些。

二、课程

按照学习方式来分类，我们把课程分成互联网引导式学习和案例式学习。

1.互联网引导式学习

第一种学习方式很像闯关游戏。这种方式是按照编程思路来学习的，比如我们先学习它怎么动，然后再学习它的条件，再学习循环和学习嵌套循环，之后学习函数，一步一步引导式学习。比较知名的是code.org，Blockly games、诺丁，还有codemonkey都是采用这种形式学习。

2.案例式讲解学习

另外一种是案例式的讲解，这种大部分是以应用软件的应用为学习方向。比较出名的有scratch、Blockly、Blockly for arduino， microbit、编程猫和一些其他的东西。这种方式一般开场的第一堂课，都是讲解这个软件的界面是什么样、什么地方是舞台、什么地方是编程栏、角色是什么样的、如何使用拖块？大部分的形式是这样，之后会以案例形式来讲解，比如说我们今天做一个案例，愤怒的小鸟。这个游戏是怎么样的？然后我们来分解它，先做什么后做什么，都是以项目驱动式为主。 比如做一个小车，先搭建什么，后搭建什么，然后给它编程，哪一个马达转、哪个马达停下，大部分都是这样的。

虽然分成了两个不同类别，但是我认为两种方式都需要。向导式，更适合低幼段的儿童，比较游戏化，比较循序渐进。他对这个软件还没有思路的时候，我们可以一步一步来引导他，这种方式多适合于在线上来操作。案例讲解的这种形式，在线上有个问题，互动交流不是很好，建议放到线下来做会更好一些，气氛和小朋友的学习心态等各方面都会好很多。

三、软件

我们按两个不同的分类区分，第一个是按照功能分类，第二个是复杂分类。

1、按照功能分类

功能分类，实际上就是看他是不是可以进行动画编程、可不可以对硬件进行控制？有没有舞台，有没有动画角色，能不能敲文字？ 是不是可以通过网络进行通讯？来进行分类。

我粗略地把它分成了三类。

• 文本编程类：这个比较经典，最早的小海龟编程就是这种方式。它的上面是小海龟，下面是代码。这种代码比较特别，它不完全是编程代码，它里面加载了特定的库。还有codemonkey也是这种形式。之后我们可能在网上看见的学Python、JS，还有成人的一些课程里大部分都是用这种文本编程的形式。

• 动画编程类：动画编程以scratch为主要特征，带有舞台、卡通效果，有各种角色，动画能够互相交互，很像以前的flash。但是它不是通过调整画面帧来实现动画效果，而是通过图形化编程语言来实现，使用面也比较广。此类软件国内常见的就是scratch，以及诺丁、编程猫。

• 纯硬件编程类：它的软件有很多，我列几个比较流行的。像手机上能够拖快的、小汽车能跑、机器人能动等这类都是硬件编程工具来实现的，比较出名的是微软开发的makecode、北师大副教授开发的米思奇、以及makeblock等等。

2、按复杂分类

按照比较有代表性的软件生态圈，进行了分类。

首先讲的就是scratch，它2.0版以后是用Blockly开发的，把之前的代码都抛弃掉了。但是我们目前用得最多的还有scratch1.0和2.0。它由MIT独立研发，它的形式就是在左侧/右侧有舞台，都是基于图形化的拖块形式。可以给动画人物编程，同时也可以给硬件编程。但是硬件编程大部分都是由第三方来提供。比如scratch 1.0比较出名的第三方工具叫S4A，它是由伯克利大学的一个软件团队来开发的，只是对arduino进行了兼容。

scratch2.0在国外的第三方硬件插件就很多了，但是scratch2.0原是支持硬件的。国外的第三方插件有S2M、scratch for arduino、scratch for microbit，实际上scratch也可以对micro python的操作系统编程,也可以对C语言的单片机进行编程，但它中间都是通过通信插件来结合的。国内做得比较好的有很多，我们在市面上看见带着舞台、又可以给硬件编程的，基本上都是scratch。

我们先跳过Blockly，我们先讲下面的!snap。!snap跟scratch有千丝万缕关系,实际上scratch是由adobe公司的ActionScript这个语言来开发的，必须用flash这个插件来支持。所以后来伯克利大学的教授觉得这种方式不是很好，就用了html方式重新把scratch的所有功能都实现了一遍，它的名字就叫!snap。它本身不支持硬件，后来有个国外团队，把arduino的硬件植入到了!snap里面，它的软件又做了一个离线的封装，它叫snap4arduino，大家都可以到github上面去找，国内用!snap的其实不多。

最下面是小海龟编程，这个分类主要是用代码来实现教小朋友编程。这种方式，年龄大一点的小孩比较容易接受，这个分支其实比较多，有很多的软件也运用这种形式，但是代码就不再是当年小海龟编程的那套代码。改写的人蛮多的，大家可以到36Kr上面教育板块去看编程类的公司，用这类方式来做的还是蛮多的。这种形式比较出名的就是codemonkey。它们也是用这种形式来教的，教Python、JS、C等。

Blockly这个分支比较特别，实际上Blockly本身不是教编程的具，它是一个图形化编程框架。谷歌公司把这个框架提供给大家，大家在这个框架上来堆东西，堆出来各种各样的东西。

支持用这种形式来堆的硬件公司就比较多了。像国外的微软的makecode、PXT formicrobit等。刚才我们提到过，scratch还有一个新的版本——scratch3.0， scratch改换了两种不同的语言开发，现在是第三种。他基本把以前的工具都放弃掉，然后重新在blockly的基础上构建了scratch3.0，应该会在18年的中旬或者年底发行这款软件。

基于谷歌这个框架，这种游戏情节向导式学习方式有三个，我上面只写了两个，第一个是code.org，这个大家都知道，第二个是谷歌自己的学习工具叫Blockly games，也是在它这个框架上二次开发的。这种方式费时间，但是效果会很好，大部分都是以学编程的逻辑为主。

我们再讲讲国内的，国内的支持基于Blockly来开发。实际上我们知道有图形化界面，有舞台效果的，应该就是编程猫了，诺丁也同时支持。不过诺丁比较特别一些，诺丁支持arduino的硬件和micro python,同时支持多个硬件互动，加入了一些物联网功能。这两款软件是国内开发的，算是比较少见的。

然后最后一类就是国内开发的，基于blockly开发可对开源硬件及单片机进行编程的，比如：脑力风暴、米思奇，makeblock手机版等等，只要你在手机上看见能用的，有一个左侧的变量或者是右侧变量可以通话，运行生成后直接对硬件进行控制。这种形式基本上都是对Blockly进行二次开发。支持硬件的软件比较多，也比较常见。

本次分享的内容大概就这些，如果有我没提到的，大家想要补充的可以在文章底部留言区告诉我,我来补充一下，谢谢大家！