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蒸汽机教育（STEAMerX）编程特训营（走读营）

程序其实离我们的生活并不遥远，有一个通俗的比喻：程序很像一门外语，一门计算机使用的语言。人类可以通过程序，实现与计算机之间的交流。

如果人们想要更好地使用计算机，就需要掌握这门与计算机交流的语言---程序。使用这门语言与计算机沟通，我们称为---编程。

很多人认为学习编程是为了更好地利用计算机，这没有问题，编程确实可以帮助学生更有效地发挥计算机的能力，但这只是一种知识能力上的拓展，远远不是学习编程全部的好处。

学习编程，更重要的是对于学生思维方式的锻炼和培养。

比如，编程中有一个重要的概念：顺序执行。意思是程序需要按照一定的顺序依次执行语句，这就要求学生在编程时要将想要实现的功能分解为多个具体的步骤，并且要考虑到不同步骤之间的关系和触发条件。学习了编程的人，在思考问题时会更加注意问题内部各个因素之间的关系，会对解决问题的步骤有一个更加清晰的思考。

又比如，编程中涉及到非常多的逻辑转换，需要人们将脑海中的逻辑转换成程序语言，这之中涉及很多的数学和逻辑学知识。编程中还需要考虑到程序执行时出现的各种可能，要对计算机内部和计算机运行环境有全面的了解，这锻炼了学生思考问题时的全面和细心。

除此之外，学生在学习编程的过程中会不断地尝试、不断地面对挑战、不断地经历失败，不断地从错误中学习，只有经历了这些，才能最终获得程序的正确运行。这整个的过程，会锻炼学生的挫折承受能力。

学习编程制作，不是为了成为计算机科学家或者程序员。学会编程，小学员们就能用编程学习代数，几何，离散数学甚至光学，电学，声学，化学，剧本创作，动画，系统构建等等看似高深，实则有趣的全学科知识与相关分析思考能力，这也是我们教授少儿编程的核心目标所在。

蒸汽机教育（STEAMERX）是依托于北京大学、其他国内外高校以及科技企业的科研成果，通过社会化合作和运行模式共同打造的国际化STEAM教育平台。蒸汽机核心团队成员均来自北京大学，专业背景涵盖工程，计算机，经济，管理，教育。

我们把国外新进的教育理念引入中国，专注于为5-15岁学生提供全面的STEAM教育解决方案，开设课程涵盖计算机，物理，化学，生物，机器人，电子工程，经济学，数学，艺术等，通过妙趣横生的讲解，让孩子从感性和理性综合理解STEAM教育的构建主义探究式学习方式，有利于孩子在启智之路上迈出坚实的脚步。

第一天

第二天：Scratch创意编程日(一)

第三天：Scratch创意编程日（二）

第四天：Minecraft与程序思维日

第五天：Scratch与智能硬件日

第六天：App Inventor的设计与实现日（初级）

  第七天

· Scratch 是什么？

起源于麻省理工学院（MIT）媒体实验室的Scratch是一款图形化可拖拽式编程软件。Scratch 创意编程课程专为 5-15岁学生设计，结合计算机、数学、逻辑、电子、剧本创作等知识，培养学生数理逻辑能力、创造力、动手能力和挫折承受力。

编程是纯粹的逻辑构建的宏伟大厦，Scratch让这座宏伟大厦的建造变得简单而不失稳固。

摈弃复杂的操作和艰深的语法，Scratch把整个开发过程以更直观的视觉图像呈现出来——编程仅需拖拽程序积木，再将它们堆叠即可。它可以让学生很容易地创建自己的互动故事、游戏和动画等等。在程序积木堆叠的过程中，学生会更容易体会程序的逻辑和架构美感。

简单有趣的 Scratch，不仅仅方便学生学习编程，更重要的是，它也会激发学生通过编程来学习更多的知识——在编程时他们能接触到更多的挑战，并获得学习其他知识的机会。

在本期蒸汽机教育编程特训营中，Scratch创意编程将进行如下专题的活动，

 【Scratch入门探索】

Scratch世界绚丽多姿，但是要入门，还需要更多的探索。这些探索我们希望孩子在我们的指导下自己完成。许多创造力十足的项目也都是因为孩子不经意的探索中迸发出的灵感。

 【双人足球世界杯】

欧雷欧雷欧雷欧嘞！别人用脚踢球，我们用计算机踢球。为了实现一个计算机足球游戏，我们不仅要设计一个带有智能的球，还要实现两个玩家的控制器，这将给之后的复杂项目打下基础。

【酷炫跑酷】

你知道Chrome浏览器上的小恐龙跑酷吗？你玩过天天酷跑吗？现在我们不用打开浏览器，也不用打开手机，就能玩跑酷游戏啦。当然，前提是你要自己实现一个跑酷游戏才行。本项目将会涉及到角色的克隆和角色跳跃的实现。

【飞机大战】

激烈的空战设计飞机的控制，子弹的克隆与发射以及敌机的生成与发射子弹。看似复杂的空战游戏其实没有那么困难。孩子们将学到如何通过分解项目，将看似复杂的项目编程若干个简单的小项目。

【吹蒲公英】

在程序中存在的美丽蒲公英，我们在屏幕之外就可以吹起她如絮的顶顶小伞吗，真实世界与虚拟世界通过什么神奇地搭建起来了呢，小学员们将在吹蒲公英程序的编写中掌握两者之间本质的联系。

【放烟火】

“砰砰砰”，新年的夜空中少不了烟花的点缀。程序如何再现夜空中绚丽的烟火？如何让城市的天际线被烟火点亮？ 在学习放烟火的程序的过程中学生们将学习随机数和克隆的概念。

事实上Minecraft是作为一个教育的手段和工具才能展现其真正的价值。Mojang在2009年发布Minecraft之后，Minecraft迅速风靡全球。而教育界也发现了Minecraft的价值。

Minecraft通过放置不同的方块可以创造自己独有的建筑、电路、自动化工具。Minecraft作为蒸汽机教育编程明星培养计划最初的一环，旨在通过多人协作使用Minecraft教育版，学习建筑、历史、电路、地理、数学等知识，锻炼合作意识，培养计算机操作能力。同时，我们会使用一款叫做MCedit的编辑软件让小学员能够创作自己地理风貌和建筑作品，以及自己的电路作品，以便在此过程中顺畅平滑度过编程学习曲线中最陡峭的一段，从而打开知识新世界的大门。

给从未接触过计算机的孩子提供一个平滑的入门方式，也给对计算机感兴趣的孩子一个编程的敲门砖。我们希望通过本期编程特训营经由Minecraft，孩子们能自然而然的学到知识，锻炼沟通和协作意识，以及培养对电子和程序的兴趣。

在本次编程特训营中，Minecraft部分的相关内容与授课方式为

● 孩子学习Minecraft中角色的基本操作。

● 老师讲解3D引擎历史以及程序背后的数学逻辑。

● 从Minecraft的源代码中找到程序控制的秘密

● 学习Scratch，并在Scratch中模仿源码写出一个自己的控制程序。

● 在Minecraft中进行跑酷挑战，看谁能率先顺利抵达终点

【Minecraft数学力挑战赛】

* Minecraft图书馆有一面墙被风吹倒了，现在要用72块砖块垒起一面长方形的墙，一共有几种方法？

* 要围成一个面积为12的长方形，这个长方形的周长最长能有多长？

一个高塔由几块砖块组成，有快速计算的方法吗？

* 怎样才能快速解开4位密码？

【Minecraft大作战:风车】

我们应该向荷兰致敬，因为荷兰给全世界提供了很多优秀的抗洪思路。

我们在Minecraft中建造一个风车来重现往日荷兰人填海造陆地的勤奋光景。

风车最显著的两个特征是什么？巨大的传动齿轮？

还是风车扇叶？

我相信这都是风车必不可少的组成部分！

我们将与特训营小学员们一起

在风车项目的完成过程中，引导小学员们深刻体会与掌握程序的相关知识、运行方式与设计方法。

Arduino，源自意大利语，译为“强壮的朋友”。它是开源电子原型设计、开发和控制的平台，包含软件(arduino IDE)、硬件(各种型号的arduino板)和各类周边硬件去兼容这个平台，这些硬件通常带有兼容Arduino控制器的函数库。就其本质而言，Arduino是一个易用度高、扩展性强的微控制器主板（MCU）平台。

Arduino简单的输入输出接口和控制命令简化了元器件的控制，使得我们得以以迅速将电子控制应用到其它领域中。Arduino实现了编程跟硬件的直接交互，同时也打造了物理计算的设计理念。

Arduino也很重视设计互动的体验感，力求探索科技之美以及人类对科技体验的创作性。在交互艺术作品设计方面，它提倡模块化、标准化与接口化，在降低开发门槛和成本并且提高开发效率的同时，Arduino追求想象力和创造力的自由表达，可以让设计师将智慧聚焦和倾注在自主设计的世界中去，使用Arduino的黑魔法将自己流光溢彩的创意变为触手可及的现实。

在本次蒸汽机教育编程集训营中，我们将共同在Arduino王国中闯关与探险，共同探索Scratch创意编程与Arduino共同构建的世界中的逻辑与表现意义。

在本期编程特训营中，小学员们制作一款智能计时装置。

智能灯

智能浇花器

水果DNA提取与分析、徒手造飞机与空气动力学知识、希罗喷泉、植物拓印、大象牙膏、风力发电户外实验等多学科综合性生动有趣的科学研学活动。其中：

●徒手造飞机与户外试飞赛

飞机起飞的上升力是怎样运行的，体现着怎么样的空气动力学原理；飞机平稳飞行时机翼的功能体现在哪些方面。

上述原理，在本期特训营徒手造飞机的过程中，小学员们将获得深刻理解。以相关原理为基础，小学员们对Scratch的飞机大战中的编程设计会有更好的理解；也将在编程设计中更好地理解和运用相应的物理知识和数学知识。

●希罗喷泉的制作与分析

希罗喷泉是古希腊科学家希罗提出的，美丽的希罗喷泉是怎么产生的，背后体现着怎样的物理原理呢，同时使用什么样的数学思维来计算压强等相关物理量呢。

小学员们将跟我们的老师一起探索物理王国和数学王国的奥秘。

同时我们怎么在编程中设计实现这些原理，在程序的世界中也能实现希罗喷泉的现象呢，小学员们对于编程、物理、数学等相关知识在STEAM的框架下将会得到更全面深入的理解和运用.

另外，水果DNA提取与分析、植物拓印、大象牙膏和风力发电户外实验等其他STEAM科学研学活动都会以怎样的方式予以呈现呢，我们将一一与小学员们探索。

App Inventor，是一个友好有趣的app开发平台。

身处移动互联的浪潮之中，可能每个人对于app的开发都有一些自己的demo和愿景，但受限于编程问题，往往无法着手实现。青少年在编程语言学习中也容易理不清头绪。App Inventor正是基于这些问题应运而生的。

Google App Inventor是一款Google Labs推出的基于上层的界面化编程软件，也是一个app开发平台。通过该软件可以任意使用Google的Android系列软件，自行研发适合手机使用的任意应用程序。

App Inventor对于理解编程的逻辑思维也具有化繁为简的作用，之于青少年编程学习者和Android系统语言初学者而言，App Inventor提供了一个能够专注于逻辑构建和创意完成的简化途径，一个得以提纲挈领和全景统览的认知高度。

App Inventor采用可视化图形模块语言，在这个完全在线开发的Android编程环境中，这款工具软件将代码编写完毕并封装成模块，使用模块积木拖拽堆叠方法，使用者只需根据自己的想法添加服务选项和调整相关参数，就可以简单有趣地进行程序外观设计和程序运行行为与流程的设定，即可完成程序拼装。编程环境十分友好。

App Inventor作为一套成熟的工具软件，内嵌了若干传感器组件，比如位置传感器、加速度传感器、方向传感器等，从而使用者可以通过调用设备而实现多种功能。App Inventor也支持乐高NXT机器人的指令设定与调控。

App Inventor非常适合青少年编程学习者、Android系统语言初学者和机器人爱好者学习和实际操作。不但可以免去具体代码理解和编写的困扰，简单有趣地完成自有app的制作，还能够从宏观的角度理解Android编程环境和相关逻辑，可以更专注于逻辑构思和想法创意，进行有效的编程思维的训练。同时对进一步更深层次和更具体的Android 语言的系统学习会起到提纲挈领的作用，具有很好的启蒙效果。

第四期:2017年2月4日到2017年2月10日