作者：Happy Holden
自1970年以来一直钻研于印制电路技术，先后效力于惠普、NanYa?Westwood、Merix、Foxconn和Gentex等公司。目前，Happy任《I-Connect007》杂志技术编辑，并著有《PCB制造业的自动化和先进程序》和《24项工程师必备的技能》等专栏。
近期，我了解到了micro:bit编程工具，以及英国一项关于教授年轻学生学习编码的重要计划。对此我深受启发，于是购买了一套培训视频并观看了整套教程，并计划发给我10岁的孙子，让他也了解一下这个工具。他跟我说他已经迫不及待想要开始学习了。
起初我把这个工具展示给了我的儿子，让他也学习一下，以便解答他的儿子提出的各种相关问题。整个系统售价大约是18美元，价格并不高，所以我希望这个系统在全球都能得到普及。
micro:bit工具在吸引学生方面设计得十分出色，可以让学生在不需要购买其他项目的基础上创建自己想要的项目。由于内置了蓝牙和无线装置，这款工具让电池供电的设备具备了建立网络的功能，它也可能是一件无价之宝。那么要如何开始使用这款工具呢？
新计划
2015年，BBC启动“Make It Digital”（一起实现数字化）计划 [1]，旨在激励年轻一代利用编程和数字技术构建新时代创造力。与此同时，该计划还支持政府强制英国学校为各个年级的学生教授计算机科学类课程。而BBC的micro:bit工具就是从这项计划发展而来。micro:bit是BBC和其他29家合作伙伴共同设计、研发并落实的可编程和嵌入式小型计算机。今年，这款工具会被分发到大约70万所小学的学生手中。这项发明最早可以追溯到BBC Micro Computer [2]。BBC将micro:bit称之为“30年来最雄心勃勃的教育计划，旨在激发数字化创造力并培养新一代技术先驱” [3]。
BBC micro:bit延续使用解释性的建构方法，采用简单易上手的工具进行计算机教学，从一项英国本土的教育试验项目转变为一项在全球范围内实施的计划，在Micro:bit教育基金会（Micro:bit Educational Foundation，简称MEF，是一家成立于2016年9月的非营利性组织）的推动下不断发展壮大。迄今为止，已在60多个国家/地区部署了超过3900万个micro:bit，同时还搭配使用了许多硬件，涉及到了很多教学内容和教育合作伙伴。MEF的目标是“在micro:bit的辅助下，让孩子们在学习过程中以技术为工具，创造发明新事物并充分表达自我”，并且“激励每个孩子创建出属于自己的最美好数字化未来”。
往期专栏文章
这并不是我第一次撰写儿童科技玩具的相关内容。2006年8月，我就为《CircuiTree Magazine》撰写了一篇名为《想要孩子更聪明，智能玩具少不了》的专栏文章。图1展示了除了乐高MINDSTORMS以外，还可以买哪4种机器人构造来组建一款机器人交通工具。澳大利亚的VIPER装置非常别致，各式各样的机器人部件都电镀在了PCB上，边缘通孔形状变成了城堡形，便于所有部件进行电气连接和机械连接。
图1：(a) Radio-Shack的Vex；(b) Parallax的Boe-Bot；(c) FIRST机器人比赛；(d/e) 澳大利亚VIPER采用PCB线路板作为元件；(f) 俄勒冈州立大学的TekBot
Micro:bit的悠久历史
自1978年开始，BBC就一直关注学生的早期编程能力，在这方面的持续研究也决定了英国从七年级开始就给学生提供计算机编码课程。鉴于此，BBC帮助其他对该项事业有兴趣的技术专家和教育工作者组建了MEF。他们认为，机器人程序和Arduino、Raspberry Pi等创客电子产品被引入教学的时间太晚，导致很多尚未准备好动手参加实践课程的学生都无法进一步学习相关课程。
MEF的使命是帮助并激励所有儿童融入数字世界，尤其是女孩和弱势群体儿童。MEF希望让 micro:bit成为简单有效的学习工具，与教育工作者合作设计出优秀的课程，搭建属于教育工作者和合作伙伴的专属社群，从而帮助学生消除学习数字技能的障碍。
硬件详情
micro:bit的尺寸只有51.6×42.0毫米（2.0”×1.7”），由两节 AA 电池供电，使用两个目前常用的ARM 32位 Cortex微控制器，内置了FPU、内存条和蓝牙无线电（图 2）。
图2：micro:bit内置了传感器，可由USB或电池供电。左边是micro:bit的原始版本；中间是功能升级后的2.0版本。这两个版本都配有按钮，背面都带有5x5LED显示屏[5]
图3所示为硬件工作原理图。
图3：Micro:bit 2.0版本的硬件工作原理图[5]
软件详情
软件和编码功能是micro:bit的最大亮点，该工具提供了4种编程语言以及调试、编辑器和仿真工具：
- 适合初学者的微软图形语言MakeCode（Blocks）
- 麻省理工学院的Scratch
- 适合中学生的MicroPython
- 适合高阶学习者的JavaScript
Micro:bit还提供了以下软件编辑器/工具：
- Mu：Python编辑器
- Espruino：JavaScript解释器
- EduBlocks：MicroPython模块编辑器
其他支持在大学和业界持续使用的编程语言包括Free Pascal、MATLAB中的Simulink、C++、Forth、Lisp、Rust、Ada、Swift、BASIC和Zephyr。
编程
对于七年级的中学生而言，学习编码可能是一个挑战。幸运的是，多年来BBC和MEF 不断试验和研究吸引年轻学生学习编码的最佳方式。在微软的帮助下，他们创建了MakeCode这款编程学习工具（图4）。
图4：Micro:bit 的微软MakeCode的网页应用程序
学生案例
技术论文《BBC micro:bit如何从英国普及到全球》（“The BBC micro:bit-from the UK to the world”）[2]从7个学习项目中挑选了一些案例，分为4类用途场景：
- 可穿戴设备和互动游戏
- 数字手工艺制作
- 科学和测量
- 互连设备
图5：案例项目：(a) 反应游戏；(b) 光反应纸板机器人；(c) 装有micro:bit的Bloodbound模型火箭车；(d) 利用micro:bit插线测量土壤温度[2]
制造工艺
与其他硬件项目不同，micro:bit对外公开了源代码、便于以后修订使用的PCB 设计文件（Altium和EAGLE Gerber文件）建议，以及所有图纸和机械结构。MEF真诚地希望在众人的帮助下，micro:bit成为质量更好、成本更低、更具启发性、更能吸引学生的工具。
更多详情
BBC micro:bit硬件和软件资产是开源的。可前往下列网站了解更多详情：
- Github.com
- Microbit.org
- Microbit.org/resellers
资料来源
1. The BBC Make It Digital Initiative.
2. “The BBC micro:bit—From the UK to the World,” by Jonny Austin, Howard Baker Thomas Ball, et al, 2018.
3. “The Legacy of the BBC Micro Effecting Change in the UK’s Cultures of Computing,” by Tilly Blyth, May 2012.
4. “If You Want Smarter Kids, Buy Them Smarter Toys,” by Happy Holden, CircuiTree Magazine, August 2006.
5. Micro:bit Technical information available at tech.microbit.org.
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