从小培养孩子的编程能力,有助于他们提升批判性思维、创造力以及解决问题的能力,使他们能够在当今技术主导的世界中获得成功。
树莓派(Raspberry Pi)以其经济实惠和易用性,成为引导青少年进入计算机科学和编程领域的理想工具。它在机器人技术、计算机程序设计,甚至家庭自动化等多个领域都有广泛应用,这使得它非常适合孩子们学习编程。
1. 入手树莓派
图片来源: 树莓派官方网站
为了让计算机和数字创作能够普及,树莓派基金会推出了价格亲民且广泛应用的树莓派电脑。自 2012 年第一代树莓派问世以来,已经推出了多种型号和版本。
如果你还没有树莓派,可以考虑花费大约 35 美元购买一个。建议选择旗舰型号树莓派 4,尽管早期的型号也有其优点。此外,你还可以选择树莓派 400,它拥有与树莓派 4 几乎相同的功能,并且采用了键盘一体化的设计。
官方的树莓派 4 桌面套装价格较高,但它包含了使用树莓派所需的大部分组件,例如键盘、鼠标、外壳、电源适配器以及 microSD 卡。你只需要额外准备一个兼容的 HDMI 显示器即可连接电脑。
官方套装中的 microSD 卡预装了 Raspberry Pi OS,这是一个专门为树莓派电脑开发的 Linux 发行版。你也可以参考相关的指南,了解如何在树莓派上安装操作系统。
完成初始设置后,你的孩子就可以开始他们的编程之旅。一个好的起点是浏览树莓派基金会的项目资源库。
2. 选择适合儿童的编程语言
图片来源:蓝山图书馆/Flickr
为了让你的孩子能够享受编程的乐趣,选择一种适合儿童的编程语言至关重要。Scratch、Python 和 Ruby 是一些最为人熟知的选择。
Scratch
Scratch 是一个互动式的编程环境,它使用基于模块的可视化界面。它是专门为儿童设计的少数几种编程语言之一。由于其可视化编程风格,Scratch 学习起来非常简单直观。在 Scratch 中引入的编程概念可以应用到更高级的语言中,例如 Python 和 Java。
Scratch 官方网站提供了大量的教程,指导用户如何使用这门语言。用户还可以在网站上重新组合和使用其他用户创建的项目。
除了学习编程之外,Scratch 还可以成为你的孩子探索视觉艺术和音乐等其他兴趣领域的跳板。
Python
Python 的语法对于初学者来说非常简单明了。这门语言应用广泛,可以说是树莓派上最流行的编程语言。因此,有大量的资源可以帮助初学者入门。
Python 提供了访问预先编写的代码库的权限,这些代码库可以集成到个性化的应用程序中。这是 Python 的一个关键优势,因为它使得与通过树莓派的 GPIO 接口连接的物理电子元件进行交互变得更加容易,从而让你能够创建更高级的项目。
Ruby
Ruby 由 Yukihiro “Matz” Matsumoto 于 20 世纪 90 年代在日本开发。它是一种通用的编程语言,被誉为“程序员最好的朋友”,与 Python 有许多相似之处。它也是最容易入门的编程语言之一。
和 Python 一样,Ruby 的语法既简单又富有表现力。它也不依赖于缩进来分隔代码块。然而,它比 Python 更强调面向对象编程。尽管近年来其受欢迎程度有所下降,但它仍然是一种优秀的编程语言,深受开发者和程序员的喜爱。
除了上面列出的语言之外,其他适合教孩子编程的优秀选择还包括 Lua、JavaScript、Swift 和 Java(适合年龄较大的孩子)。
3. 实践项目和挑战
图片来源:Arno Mikkor/维基共享资源
为了巩固孩子们的编程技能,鼓励他们使用树莓派参与实践项目和挑战至关重要。以下是一些可以尝试的想法:
创建简单的游戏
视频游戏对大多数孩子都具有很强的吸引力。使用树莓派制作游戏机有很多方法。你可以先从使用树莓派制作复古游戏机开始,无需涉及任何编程,然后再尝试我们最佳树莓派游戏项目列表中更复杂的项目。
制作遥控汽车
如果你的孩子已经有一辆遥控汽车,这是一个不错的项目。你可以对其进行重新接线,使其可以通过树莓派而不是原装的遥控器进行控制。Instructables 网站提供了详细的步骤,该项目使用了 Traxxas 遥控汽车和远程 Wi-Fi USB 天线。
如果你不想进行破解遥控汽车这一既有挑战性又充满乐趣的过程,你可以从诸如 PiCar-V SunFounder 等网站购买树莓派遥控汽车套件,这些套件通常已经预装了编程功能。
带有运动检测功能的安防摄像头
如果你的孩子对家庭安全和监控技术感兴趣,他们可能会发现安装一个具有动作激活功能的安防摄像头也是一个有趣的挑战。
使用树莓派和摄像头模块,孩子们可以创建一个监控摄像头,它可以记录静态图像或视频,并且可以检测到运动。可以使用 Python 编程树莓派,使其能够记录检测到的每个动作,并将文件保存到 USB 驱动器或在线云存储服务。
我们关于如何使用树莓派和 MotionEyeOS 创建多摄像头闭路电视系统的教程是一个很好的起点。
4. 加入编程社区和俱乐部
除了选择编程语言和开展项目之外,编程俱乐部还可以帮助你的孩子更快地培养协作和沟通等基本技能。
你应该鼓励你的孩子加入编程小组或其他专门为年轻程序员设计的线下平台,以保持学习的势头并建立社区意识。他们通常可以在这些环境中找到合作伙伴,并从专业人士那里获得建议。这些团体还可以提供持续的鼓励,并帮助那些刚接触编程的人提高技能。
你还可以尝试寻找你附近的 Code Club 或 CoderDojo。这些组织得到了树莓派基金会的支持,但它们不仅限于树莓派硬件。
帮助你的孩子使用树莓派学习编程
树莓派最初的愿景是让电脑变得更加普及,并激发更多年轻人对编程的兴趣。如果你的孩子渴望探索编程作为表达创造力和直觉的方式,那么树莓派可能是一项非常有价值的投资,可以帮助他们将这一愿景变为现实。
借助在线资源、线下社区以及实践项目,这块单板计算机可以成为引导孩子进入编程世界的理想工具。