CN108806405A - 一种实物化儿童编程积木及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实物化儿童编程积木及其使用方法，包括循环型主积木、选择型主积木、分支型主积木和若干个数字积木；所述循环型主积木、选择型主积木、分支型主积木分别包括电性连接的微处理器一、输出模块、电源接口模块和数据通信接口模块；所述数字积木包括微处理器二，所述循环型主积木、选择型主积木、分支型主积木分别通过电源接口模块和数据通信接口模块与数字积木拼接。本发明将传统积木中内嵌微处理器，并通过多个积木拼接，实现传统编程语言中的循环，选择及分支结构，可用于儿童的早期编程语言的学习。

Description

一种实物化儿童编程积木及其使用方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种实物化儿童编程积木及其使用方法。

背景技术

着眼未来，人工智能是大势所趋。人工智能必将连接未来教育，面向大众进行普及。其中儿童阶段的人工智能教育尤其重要，儿童学会编程能提高逻辑思维能力、改变思维方式，从而成为适应社会发展的复合型人才。

学习编程，传统的方式是通过键盘输入程序语言来完成的，对于儿童来说,这种方式缺乏直观性。他们很难记住和理解程序语言的语法、逻辑关系和程序架构等非常专业的知识。同时，这种方式过于枯燥，难以激发儿童的学习兴趣。所以，图像化编程出现了。它将各种程序语言的概念转化为显示在屏幕上的各种图形，儿童通过拖动各种图形，完成小程序，并且理解了程序语言的语法和逻辑关系。但对于儿童而言，直接操控电脑并不利于他身心发展。实物编程对于程序的操作超越了计算机屏幕的限制。实物编程通过为实物赋予程序语言含义,再将实物逻辑转化为程序逻辑来进行编程。儿童通过操纵实物来学习编程，可锻炼其动手动脑能力。

综上所述，如何让儿童通过拼搭实物编程积木，来理解程序语言的语法和逻辑关系，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种实物化儿童编程积木及其使用方法，将传统积木中内嵌微处理器，并通过多个积木拼接，实现传统编程语言中的循环，选择及分支结构，可用于儿童的早期编程语言的学习。

本发明所采用的技术方案是：

一种实物化儿童编程积木，包括循环型主积木、选择型主积木、分支型主积木和若干个数字积木；所述循环型主积木、选择型主积木、分支型主积木分别包括电性连接的微处理器一、输出模块、电源接口模块和数据通信接口模块；所述数字积木包括微处理器二，所述循环型主积木、选择型主积木、分支型主积木分别通过电源接口模块和数据通信接口模块与数字积木连接。

进一步的，所述循环型主积木的左侧、右侧和底侧面上均连接有数字积木，所述循环型主积木的微处理器一接收左、右和底部三个数字积木的微处理器二发送的数据，进行循环运算处理后得到的结果发送到循环型主积木的输出模块显示。

进一步的，所述选择型主积木的左侧、右侧、后侧和底侧面上均连接有数字积木，所述选择型主积木的微处理器一接收左、右、后和底部四个数字积木的微处理器二发送的数据，进行条件运算处理后得到的结果发送到选择型主积木的输出模块显示。

进一步的，所述分支型主积木的左侧、右侧、前侧、后侧和底侧面上均连接有数字积木，所述分支型主积木的微处理器一接收左、右、前、后和底部五个数字积木的微处理器二发送的数据，进行加、减、乘、除运算处理后得到的结果发送到选择型主积木的输出模块显示。

进一步的，所述循环型主积木、选择型主积木、分支型主积木内分别设置有电池，所述数字积木通过电源接口模块从主积木获取电源。

进一步的，所述输出模块包括数字显示模块和语音播报模块。

一种实物化儿童编程积木的使用方法，包括：

当三个数字积木与循环型主积木组合实现循环编程运算时，三个数字积木分别拼接在循环型主积木的左侧、右侧和底侧面上，底部数字积木代表运算中的循环初值，左部数字积木代表运算中的循环次数，右部循环积木代表运算中的循环步长，循环型主积木的微处理器一接收左、右和底部三个数字积木的数据进行循环运算，运算结果显示在循环型主积木的数字显示模块上；或者，将运算结果作为数字积木传递至下一循环型主积木。

进一步的，还包括：

当四个数字积木与选择型主积木组合实现条件编程运算时，先在选择型主积木的底侧面上拼接数字积木，然后在选择型主积木的左侧、右侧和后侧面上拼接数字积木，选择型主积木的左侧、右侧、后侧面分别代表了大于、小于和等于条件运算符号，底部数字积木代表运算中的被比较值，左部、右部和后部的数字积木分别代表运算中的第一比较值、第二比较值和第三比较值，选择型主积木的微处理器一将底部数字积木的被比较值分别与左部、右部和后部的数字积木的比较值相比较，输出结果为与最后一个拼接在分支型主积木侧面的数字积木比较值相比较的结果，输出结果显示在循环型主积木的数字显示模块上；或者，将输出结果作为数字积木传递至下一选择型主积木。

进一步的，还包括：

当五个数字积木与分支型主积木组合实现分支编程运算时，先在分支型主积木的底侧面上拼接数字积木，然后在分支型主积木的左侧、右侧、前侧和后侧面上拼接数字积木，分支型主积木的左侧、右侧、前侧和后侧面分别代表了加、减、乘、除运算符号，底部数字积木代表运算中的被计算值，左部、右部和后部的数字积木分别代表运算中的第一计算值、第二计算值和第三计算值，选择型主积木的微处理器一将底部数字积木的被计算值分别与左部、右部、前部和后部的数字积木的计算值进行加、减、乘、除四则计算，输出结果为与底部数字积木的被计算值与最后一个拼接在分支型主积木侧面的数字积木计算值的计算结果，计算结果显示在循环型主积木的数字显示模块上；或者，将计算结果作为数字积木传递至下一分支型主积木。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过不同类型的主积木和数字积木将传统编程语言实物化，使儿童在玩耍中就理解编程语句的含义和语句之间逻辑关系，大大地提高了儿童的逻辑思考能力和想象力，对儿童的编程智力的开发有极其重要的作用。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是实物化儿童编程积木的结构图；

图2是循环型积木结构图；

图3是选择型积木结构图；

图4是分支型积木结构图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中图像化编程需要儿童直接操控电脑，存在不利于儿童身心发展的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种实物化儿童编程积木及其使用方法，儿童通过拼搭实物化编程积木,来理解程序语言的语法和逻辑关系，培养儿童逻辑思维，为以后深度学习打好基础。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，提供了一种实物化儿童编程积木，该实物化儿童编程积木包括循环型主积木、选择型主积木、分支型主积木和若干个数字积木；所述循环型主积木、选择型主积木、分支型主积木分别包括电性连接的微处理器一、输出模块、电源接口模块和数据通信接口模块；所述数字积木包括微处理器二，所述循环型主积木、选择型主积木、分支型主积木分别通过电源接口模块和数据通信接口模块与数字积木连接。

在本实施例中，所述微处理器一嵌设在主积木的内部，所述微处理器二嵌设在数字积木的内部，所述微处理器二用于将数字积木本身代表的数字发送至主积木，通过主积木的微处理器一进行相应的运算。所述循环型主积木、选择型主积木、分支型主积木的左侧、右侧、前侧、后侧和底侧面上分别设置有电源接口模块和数据通信接口模块，用于拼接数字积木；所述输出模块设置在主积木的顶部，用于数字显示运算结果或播放语音、音乐。

如图2所示，所述循环型主积木的左侧、右侧和底侧面上均连接有数字积木，所述循环型主积木的微处理器一接收左、右和底部三个数字积木的微处理器二发送的数据，进行循环运算处理后得到的结果发送到循环型主积木的输出模块显示。三个侧面的数字积木输入的数据分别代表循环的初值，循环次数和循环步长。结果可显示，也可以作为数字积木传递至下一主积木。

如图3所示，所述选择型主积木的左侧、右侧、后侧和底侧面上均连接有数字积木，所述选择型主积木的微处理器一接收左、右、后和底部四个数字积木的微处理器二发送的数据，进行条件运算处理后得到的结果发送到选择型主积木的输出模块显示。底部的数字积木的输入数据作为被比较值，选择型主积木的三个侧面为大于，小于和等于条件。三个侧面通过数字积木输入比较数据。输出结果为与最后一个拼接数字积木的输入数据比较的结果。其结果可显示，也可作为数字积木传递至下一主积木。

如图4所示，所述分支型主积木的左侧、右侧、前侧、后侧和底侧面上均连接有数字积木，所述分支型主积木的微处理器一接收左、右、前、后和底部五个数字积木的微处理器二发送的数据，进行加、减、乘、除运算处理后得到的结果发送到选择型主积木的输出模块显示。分支型主积木的四个侧面通过数字积木输入数据，分支型主积木的四个侧面分别代表加、减、乘、除四则运算。输出结果为底部数字积木输入数据与最后一个拼接的侧面数字积木输入数据计算的结果。其结果可显示，也可作为数字积木传递至下一主积木。

在本实施例中，所述循环型主积木、选择型主积木、分支型主积木内分别设置有电池，所述数字积木通过电源接口模块从主积木获取电源，数字积木的微处理器二将自身所代表的数字发送给主积木的微处理器一。数字积木所代表的数字在积木表面进行标识。

在本实施例中，所述微处理器一和微处理器二分别采用stc15f104w单片机；所述输出模块包括数字显示模块和语音播报模块，数字显示模块和语音播报模块分别采用现有技术结构，在本申请中不再赘述。

在本实施例中，主积木尺寸为8*6*6cm，主积木接口为3个，包括电源正极接口，负极接口和1个数据接口。数字电源接口与主积木接口对应。

本发明通过主积木和数字积木将传统编程语言实物化，使儿童在玩耍中就理解编程语句的含义和语句之间逻辑关系，大大地提高了儿童的逻辑思考能力和想象力，对儿童的编程智力的开发有极其重要的作用。

本申请的另一种典型实施方式，提供了一种实物化儿童编程积木的使用方法，该方法包括以下步骤：

如图2所示，当三个数字积木与循环型主积木组合实现循环编程运算时，三个数字积木分别拼接在循环型主积木的左侧、右侧和底侧面上，底部数字积木的数字代表运算中的循环初值，左部数字积木的数字代表运算中的循环次数，右部循环积木的数字代表运算中的循环步长，循环型主积木的微处理器一接收左、右和底部三个数字积木的数据进行循环运算，运算结果显示在循环型主积木的数字显示模块上；或者，将运算结果作为数字积木传递至下一循环型主积木。

如图3所示，当四个数字积木与选择型主积木组合实现条件编程运算时，先在选择型主积木的底侧面上拼接数字积木，然后在选择型主积木的左侧、右侧和后侧面上拼接数字积木，选择型主积木的左侧、右侧、后侧面分别代表了大于、小于和等于条件运算符号，底部数字积木的数字代表运算中的被比较值，左部、右部和后部的数字积木的数字分别代表运算中的第一比较值、第二比较值和第三比较值，选择型主积木的微处理器一将底部数字积木的被比较值分别与左部、右部和后部的数字积木的比较值相比较，输出结果为与最后一个拼接在分支型主积木侧面的数字积木比较值相比较的结果，输出结果显示在循环型主积木的数字显示模块上；或者，将输出结果作为数字积木传递至下一选择型主积木。

如图4所示，当五个数字积木与分支型主积木组合实现分支编程运算时，先在分支型主积木的底侧面上拼接数字积木，然后在分支型主积木的左侧、右侧、前侧和后侧面上拼接数字积木，分支型主积木的左侧、右侧、前侧和后侧面分别代表了加、减、乘、除运算符号，底部数字积木的数字代表运算中的被计算值，左部、右部和后部的数字积木的数字分别代表运算中的第一计算值、第二计算值和第三计算值，选择型主积木的微处理器一将底部数字积木的被计算值分别与左部、右部、前部和后部的数字积木的计算值进行加、减、乘、除四则计算，输出结果为与底部数字积木的被计算值与最后一个拼接在分支型主积木侧面的数字积木计算值的计算结果，计算结果显示在循环型主积木的数字显示模块上；或者，将计算结果作为数字积木传递至下一分支型主积木。

本发明通过将传统编程语言实物化，使儿童在玩耍中就理解编程语句的含义和语句之间逻辑关系，大大地提高了儿童的逻辑思考能力和想象力，对儿童的编程智力的开发有极其重要的作用。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种实物化儿童编程积木，其特征是，包括循环型主积木、选择型主积木、分支型主积木和若干个数字积木；所述循环型主积木、选择型主积木、分支型主积木分别包括电性连接的微处理器一、输出模块、电源接口模块和数据通信接口模块；所述数字积木包括微处理器二，所述循环型主积木、选择型主积木、分支型主积木分别通过电源接口模块和数据通信接口模块与数字积木连接。

2.根据权利要求1所述的实物化儿童编程积木，其特征是，所述循环型主积木的左侧、右侧和底侧面上均连接有数字积木，所述循环型主积木的微处理器一接收左、右和底部三个数字积木的微处理器二发送的数据，进行循环运算处理后得到的结果发送到循环型主积木的输出模块显示。

3.根据权利要求1所述的实物化儿童编程积木，其特征是，所述选择型主积木的左侧、右侧、后侧和底侧面上均连接有数字积木，所述选择型主积木的微处理器一接收左、右、后和底部四个数字积木的微处理器二发送的数据，进行条件运算处理后得到的结果发送到选择型主积木的输出模块显示。

4.根据权利要求1所述的实物化儿童编程积木，其特征是，所述分支型主积木的左侧、右侧、前侧、后侧和底侧面上均连接有数字积木，所述分支型主积木的微处理器一接收左、右、前、后和底部五个数字积木的微处理器二发送的数据，进行加、减、乘、除运算处理后得到的结果发送到选择型主积木的输出模块显示。

5.根据权利要求1所述的实物化儿童编程积木，其特征是，所述循环型主积木、选择型主积木、分支型主积木内分别设置有电池，所述数字积木通过电源接口模块从主积木获取电源。

6.根据权利要求1所述的实物化儿童编程积木，其特征是，所述输出模块包括数字显示模块和语音播报模块。

7.一种权利要求1所述的实物化儿童编程积木的使用方法，其特征是，包括：

当三个数字积木与循环型主积木组合实现循环编程运算时，三个数字积木分别拼接在循环型主积木的左侧、右侧和底侧面上，底部数字积木代表运算中的循环初值，左部数字积木代表运算中的循环次数，右部循环积木代表运算中的循环步长，循环型主积木的微处理器一接收左、右和底部三个数字积木的数据进行循环运算，运算结果显示在循环型主积木的数字显示模块上；或者，将运算结果作为数字积木传递至下一循环型主积木。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征是，还包括：

当四个数字积木与选择型主积木组合实现条件编程运算时，先在选择型主积木的底侧面上拼接数字积木，然后在选择型主积木的左侧、右侧和后侧面上拼接数字积木，选择型主积木的左侧、右侧、后侧面分别代表了大于、小于和等于条件运算符号，底部数字积木代表运算中的被比较值，左部、右部和后部的数字积木分别代表运算中的第一比较值、第二比较值和第三比较值，选择型主积木的微处理器一将底部数字积木的被比较值分别与左部、右部和后部的数字积木的比较值相比较，输出结果为与最后一个拼接在分支型主积木侧面的数字积木比较值相比较的结果，输出结果显示在循环型主积木的数字显示模块上；或者，将输出结果作为数字积木传递至下一选择型主积木。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征是，还包括：

当五个数字积木与分支型主积木组合实现分支编程运算时，先在分支型主积木的底侧面上拼接数字积木，然后在分支型主积木的左侧、右侧、前侧和后侧面上拼接数字积木，分支型主积木的左侧、右侧、前侧和后侧面分别代表了加、减、乘、除运算符号，底部数字积木代表运算中的被计算值，左部、右部和后部的数字积木分别代表运算中的第一计算值、第二计算值和第三计算值，选择型主积木的微处理器一将底部数字积木的被计算值分别与左部、右部、前部和后部的数字积木的计算值进行加、减、乘、除四则计算，输出结果为与底部数字积木的被计算值与最后一个拼接在分支型主积木侧面的数字积木计算值的计算结果，计算结果显示在循环型主积木的数字显示模块上；或者，将计算结果作为数字积木传递至下一分支型主积木。