探究|明星编程软件Scratch的前世今生

【编者按】编程教育这个早就成为热门话题的行业，无论是国际还是国外，无论是线上还是线下，你在各大公司官网的课程介绍里面都能够看到的一个词汇——Scratch。

本文将以Scratch的创始人，米切尔·雷斯尼克的独特视角探索这个明星编程软件的前世今生，以及未来的发展走向。

本文转自芥末堆，作者红印儿，经亿欧编辑，供业内人士参考。

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关注计算机发展史的人应该不会忘记1983年1月3日刊发的《时代》杂志。个人电脑第一次以1982年“年度机器”的身份登上杂志封面，打破了《时代》杂志以往仅甄选杰出个人作为“年度人物”的惯例。

对于当时还是《商业周刊》科学记者的米切尔·雷斯尼克来说，他人生中最重要的转折点也发生在1982年，并且同样与计算机有关。

1982年春天，米切尔·雷斯尼克前往旧金山报道西海岸计算机展，刚好赶上西蒙·派珀特做主旨演讲。西蒙·派珀特是Logo编程语言的发明者，自20世纪70年代起，他一直致力于用Logo语言帮助儿童更具创造性地表达自己、实现想法。 

西蒙·派珀特的演讲让米切尔·雷斯尼克对计算机有了新的理解：“它不只是完成某项任务的工具，还可以是人们表达自我的新方式。”他很快申请入读麻省理工学院，并成为西蒙·派珀特的学生，探究如何借助技术让儿童成长为具有创造性思维的人。 

可视化编程平台Scratch是米切尔·雷斯尼克团队在2007年交出的一份阶段性成果。在Scratch编程环境里，用户只需像拼搭积木那样拖动程序语句模块，就可以创作自己的编程作品。目前，Scratch平台上的注册用户约3000万，用户遍布全球超过150个国家，平台被翻译成超过50种语言。 

Scratch官网上的介绍似乎可以概括这个编程学习平台的初心和野心： “ Scratch将帮助年轻人进行创造性的思考、系统性的推理以及合作性的工作——这些都是生活在21世纪的重要技能。”

来自一只海龟的启发

研发Scratch的灵感可以追溯到1968年。这一年，西蒙·派珀特开发出名为Logo的编程语言，这也是全球第一款针对儿童教学使用的编程语言。

与当时其他的计算机语言不同，Logo最主要的功能是绘图。进入Logo界面，光标将被一只闪烁的小海龟取代。输入“向前25”、“向左11”这样易于儿童理解的语言和指令后，小海龟将在画面上走动，画出特定的几何图形。

Logo编程语言的指令示意图

整个20世纪80年代，全球成千上万的学生都在学习Logo语言。不过，学习热情消散得也很快。 一方面，编写Logo程序的过程充满了不够直观的语法和标点，使用门槛依然不低；另一方面，学生对使用Logo完成的任务并不感兴趣，学习Logo变成一门技术活，而无关乎创造。 

这样的结果自然背离了西蒙·派珀特推出Logo语言的本意，即让儿童有机会利用科技去构建知识、解决问题、创造性地表达自己。于是，在继承Logo初衷的基础上，米切尔·雷斯尼克从可操作性、意义性和社交性三个方面进行改良，设计出Scratch编程平台。 

“Scratch”的名字来源于DJ打碟时摆弄碟片的情景：来回调试唱片，用充满创意的方式把不同的音乐片段混合到一起。在Scratch编程环境中，用户也会像DJ那样把图片、动画、照片、音乐、声音等媒体形态拼搭在程序里。 

“我们用图形化语言替代了编辑文本语言，从而让Scratch更容易上手；我们在Scratch里引入音乐、图片、声音等多种媒体形式，让编程过程更贴近儿童的兴趣；Scratch平台还拥有分享和交流机制，儿童可以在社交中向同辈学习。” 米切尔·雷斯尼克解释。

数字版乐高积木 

在Scratch编程界面，程序语句都以拼图模块的形式呈现，模块按功能划分为不同颜色。编写程序时，用户只需像拼插积木那样把拼图模块垒在一起。只有当程序在语法上合规合理时，模块的接口才能对接上。

用模块接口的形状作为拼插指引的设计借鉴自乐高积木。实际上，在导师西蒙·派珀特之外，给米切尔·雷斯尼克的职业生涯带来最重要影响的就是乐高了。

Scratch平台上一个音乐生日贺卡项目的程序脚本界面

“能够引人思考的玩具才是我的兴趣所在。”米切尔·雷斯尼克在新作《终身幼儿园》里写道。 在他看来，乐高积木恰好给儿童提供了想象、创造与分享的空间。

1983年，米切尔·雷斯尼克刚来到麻省理工学院不久，就与西蒙·派珀特尝试基于乐高积木研发项目。他们将乐高积木与Logo语言结合，当乐高模型与电脑连接后，儿童就能够通过Logo程序控制乐高积木。这款硬件与软件的组合后来被称为“乐高/Logo”，在1988年由乐高公司作为产品推出。 

1989年12月，米切尔·雷斯尼克接到了时任波士顿计算机博物馆教育主管娜塔莉·腊斯克的电话，她希望借用一些乐高/Logo作为博物馆假期活动的材料。为期一周的活动效果出奇地好，活动结束后，还不断有孩子返回博物馆询问乐高/Logo组件到哪里去了。 

孩子们试用乐高/Logo的过程让米切尔·雷斯尼克意识到，专门供儿童使用的编程软件几乎没有。“专业性软件如Java、C++超出了儿童的驾驭能力，一些可以编程的APP又只能输出特定的游戏程序。 ” 米切尔·雷斯尼克回忆。 

开发一款适合儿童的认知水平、能够融入儿童喜欢的媒体形态、具有开放性创造空间的编程软件看起来是一个刚需 ，有关Scratch雏形的设想也就此开始酝酿。 

如今看来，Scratch的确像是数字版的乐高积木。Scratch的研发过程也像搭建乐高积木那样经历了自下而上、渐进迭代的阶段，仅Scratch 1.0的开发过程就持续了4年。

三角原则与4“P” 

在可视化编程功能之外，Scratch最与众不同的地方或许在于它背后的设计理念。

说起设计编程语言，西蒙·派珀特总会强调“低地板”和“高天花板”的原则。“ 低地板”是指技术手段能给新手提供简单易上手的起点，“高天花板”是说学习体验能够包含由易到难的循序渐进过程。 例如，Logo语言就让儿童可以从绘制极简的三角形开始，最终画出复杂的几何图像。

师承西蒙·派珀特的米切尔·雷斯尼克给Scratch新增了一个设计维度，即“宽墙壁”。 这意味着编程语言要能支持不同类型的项目和学习路径，学习的入口和跑道都应该是宽广的。

“低地板+高天花板+宽墙壁”的三角设计理念反映在Scratch平台上目前超过3700万个编程作品里。打开Scratch网页，可以看到音乐生日贺卡、捡苹果小游戏、螃蟹跳舞动画等难度和主题都各异的编程项目。

另外还有4个以字母“P”开头的关键词像基石一样支撑着Scratch的开发设计。米切尔·雷斯尼克用一句话来解释：“在具体的项目(Project)中，孩子做着自己充满热情(Passion)的事，并与同伴(Peer)交流共进，整个过程都伴随着游戏(Play)精神。”

在Scratch平台，每个程序都是一个项目，儿童依照自己的兴趣确定项目的主题、语境、目的和实现方式。项目完成后，设计者只需点击“共享”按钮，作品就会进入到Scratch在线学习社区中。之后，任何人都可以看到开源的程序脚本，并进行借用和改编。 

Scratch上有各式各样基于兴趣形成的工作室

共享共创的文化让交流和协作变得容易，基于专业性或兴趣爱好的互补配对协作很常见。 例如，Scratch平台上可以创建包含多个项目的工作室，其中有一类工作室叫“反馈工作室”。在这里，希望获得项目反馈的成员与喜欢点评项目的成员被联结起来，彼此为对方提供价值。 

Scratch家族 

2018年8月1日，Scratch 3.0测试版发布，这是自2013年Scratch 2.0问世以来的又一次升级。 Scratch 3.0将能够在平板电脑上兼容，并加入了更丰富的图像编辑、声音编辑、谷歌翻译等功能。另外，Scratch3.0还可以与乐高教育头脑风暴EV3机器人和WeDo 2.0机器人兼容。

作为Scratch的缔造者，米切尔·雷斯尼克和团队认为Scratch不仅是一种编程语言，更是一个在线学习社区。“我们的首要任务是为世界各地的年轻人提供创造性的学习体验，帮助老师、家长、设计师、研究者及其他人了解在线技术和在线社区是如何支持创造性学习的。”他在《终身幼儿园》中写道。

考虑到Scratch线上社区里不同受众的特点，围绕Scratch的衍生内容日渐增多。 

ScratchEd是为教育者专门开发的独立页面，支持故事分享、互通教育资源、线上讨论等功能。目前，ScratchEd上的教育者资源覆盖幼儿园到大学全学段，内容类型包括教案、课程、评测、教材等多种，涉及的学科领域有数学、音乐、社会科学、视觉艺术等。

由于Scratch主要面向8-16岁儿童，针对5-7岁低龄儿童的ScratchJr便相应推出。相比Scratch，ScratchJr以平板电脑为载体，编程模块的体积更大、素材库中的图片更多、拼插方式也更直接。

 ScratchJr的界面示意图

除了线上学习社区，Scratch还有遍布全年的名为“Scratch日”的线下交流活动。2017年，全球举办了超过1000场Scratch日活动。在推特的“#ScratchDay”话题下，人们用各种语言记录着Scratch日的编程、分享和游戏体验。 

另外，米切尔·雷斯尼克还与Two Sigma投资管理公司的联合创始人大卫·西格尔创立了Scratch基金会，为Scratch、ScratchJr、ScratchEd的研发和运营提供支持。 

“ 建造的快乐和创造的骄傲(Joy of Building and Pride of Creation)”是乐高的品牌意涵之一，也是米切尔·雷斯尼克很喜欢的一个口号。他希望Scratch能将这个愿景继续带到线上世界，让不论来自何种背景的儿童都能通过编程表达自我、成为创造性的思考者。

在那本以个人电脑作为封面的《时代》杂志里，一位资深作者写道：“计算机曾被认为是遥远的、不详的抽象物品，但在1982年，它变得更个性化、更小巧，人们可以拿住并把玩它。”如今，计算机以及计算机所能撬动的人类创造力似乎都离我们更近了。

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