如何教孩子學習編程

作者:范德成

鏈接:https://www.zhihu.com/question/19705160/answer/164490969

我想過這個問題多年了。我家娃長大以后,我會這樣教她:首先,計算機的本質是有限狀態自動機。所以先教有限狀態自動機。為了有趣,做一個C語言字面量字符串解析器,也就是能解析"Hello\tWorld\x21\x20What's\x0020up?\040\n"這樣的一個狀態機。然后,介紹馮·諾依曼計算模型。主要概念是分別存儲程序和數據。程序不再只是放在ROM中的,而是可以加載進RAM里執行的。

再接下來學習BASICA/GWBASIC。看起來有點老古董,但實際上它們能做的事情也不少,比如用來做一個簡單的財務處理程序,或者畫一個餅圖,做一個漢諾塔小游戲等等。內存只有64KB可用,還可以讀寫文件,可以讓孩子學到內存和文件大小的概念。BASICA/GWBASIC學到了非結構化編程。

接下來學QBASIC,它帶來了結構化編程的概念。包括函數調用。學函數調用時要教一下棧的概念。QBASIC教的時候還要著重學一下內存池。因為直到QBASIC為止還沒有malloc的功能。要教一下用內存池怎樣分配和釋放對象。

QBASIC可以學到初二。然后教C語言初步,這個講究程序效率和匯編對應性的中級語言。內存分配、未初始化內存、讀寫越界、野指針、內存泄漏、重復釋放、general protection fault等等都要講一下,并教一下怎樣做錯誤處理。結構體的內存布局、對齊。匯編代碼一覽。然后用函數指針來實現一下接口和多態。

初三估計可以講http://VB.NET和C#了。強類型、內存安全并帶垃圾回收的編程語言的好處。泛型的優勢。用http://VB.NET8.0以上,或者C# 2.0以上,可以用它們的state machine功能教一下協程coroutine的概念。同時以回顧歷史的方式教一下Windows 3.x協作式多任務。用C#模擬一下Windows的消息循環。它們和Windows 95的搶占式多任務的不同。并且,如果在語言沒有提供協程功能的情況,怎樣手動展開棧來實現協程。

C#和http://VB.NET的面向對象編程必然是要教的。這是一個好時機。

然后教Python和JavaScript。這兩門動態類型語言最好和TDD一起教。這是因為TDD可以避免動態語言運行時再確定類型而讓人容易犯的類型錯誤。TDD中可以隨時添加有關類型的斷言,以避免類型錯誤。而且,動態語言本來就寫起來比較簡潔,加上TDD既保證了質量,又不會像靜態類型語言那樣繁瑣。

Python和JavaScript的面向對象編程也必然是要教的。

接下來,估計是在高一吧。要深入C語言了,并結合操作系統和應用程序環境,用它來做幾個生產用的程序。話說高中課業壓力大,如果學不完,放到大學再學也是可以的。

然后學C++。學C語言的時候我覺得C89標準就行,但C++我覺得不必學太老的,因為在我看來,C++ 98本身就是一個不成熟的版本。應該學C++ 11/14等新標準。直接啃@vczh大俠審校的C++ Primer 5th Edition就行。

數據庫學兩個,Python/C#訪問sqlite和C#訪問SQL Server。

多線程編程。先教有鎖數據結構。等到有鎖數據結構學好了以后,再教互鎖(interlocked)操作。完了以后再介紹一下無鎖多線程編程,它的優勢和劣勢。

最后要討論一下如何把多線程程序手動轉換為協程以讓它變得可以做單元測試。基本的數據結構和算法。其他主題,隨需要而學,包括計算機體系結構、數據結構和算法、網絡、操作系統、數據庫、編譯原理(包括垃圾收集)、圖形學、圖像處理、音頻處理、函數式編程、機器學習等。

所有這些教學都以雙語進行,特別是語言規范等都直接看英文原版。

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