برنامه نویسی اسکرچ چیست؟ راهنمایی برای معلمان و والدین

یادگیری برنامه نویسی دیگر فقط یک مهارت تخصصی برای مهندسان نرم افزار نیست؛ بلکه به ابزاری کلیدی برای پرورش خلاقیت، حل مسئله و تفکر منطقی در کودکان و نوجوانان تبدیل شده است. اگر شما والدین، معلم یا دانش آموزی هستید که به دنبال راهی ساده، جذاب و مؤثر برای ورود به دنیای برنامه نویسی می گردید، اسکرچ (Scratch) دقیقاً همان چیزی است که باید بشناسید. اسکرچ نه تنها یک زبان برنامه نویسی تصویری است، بلکه بستری جهانی برای یادگیری، همکاری و خلق پروژه های خلاقانه است که میلیون ها نفر در سراسر جهان را به هم متصل می کند.

در این مقاله به بررسی اسکرچ میپردازیم هدف این است که شما پس از مطالعه این مقاله، نه تنها با اسکرچ آشنا شوید، بلکه بتوانید تصمیم بگیرید چگونه و چرا از آن استفاده کنید و چه مسیرهایی پیش روی شماست.

اسکرچ از ایده تا جنبش جهانی

اسکرچ یک زبان برنامه نویسی سطح بالا و مبتنی بر بلوک است که توسط گروه “کودکستان مادام العمر” (Lifelong Kindergarten) در آزمایشگاه رسانه ای MIT طراحی و توسعه یافته است. هدف اصلی اسکرچ، فراهم کردن بستری برای کودکان و نوجوانان (عموماً ۸ تا ۱۶ سال) است تا بتوانند با کنار هم قرار دادن بلوک های تصویری، پروژه های تعاملی مانند بازی، انیمیشن، داستان و موسیقی بسازند و آن ها را با دیگران به اشتراک بگذارند.

ریشه های فلسفی و الهام بخش

ایده اولیه اسکرچ از زبان لوگو (Logo) الهام گرفته شده است؛ زبانی که توسط سیمور پاپرت و همکارانش برای آموزش برنامه نویسی به کودکان طراحی شد. اما تیم اسکرچ با الهام از رویکرد “ساخت گرایی” (Constructionism)، بر این باور بود که یادگیری زمانی عمیق تر می شود که کودکان بتوانند بر اساس علاقه خود، پروژه هایی واقعی خلق کنند.

مسیر توسعه و نقاط عطف

• ۲۰۰۳: آغاز پروژه اسکرچ در MIT با حمایت بنیاد ملی علوم آمریکا.
• ۲۰۰۷: انتشار عمومی نسخه ۱.۰ و راه اندازی وب سایت اسکرچ.
• ۲۰۱۳: انتشار نسخه ۲.۰ با ویرایشگر آنلاین و قابلیت های جدید.
• ۲۰۱۹: انتشار نسخه ۳.۰ با معماری مبتنی بر HTML۵ و جاوااسکریپت و افزونه های متنوع.
• ۲۰۲۳–۲۰۲۵: معرفی قابلیت هایی مانند Face Sensing، بلوک های با کنتراست بالا، و سیاست های جدید ایمنی.

فلسفه “تصور کن، برنامه نویسی کن، به اشتراک بگذار”

شعار اسکرچ “تصور کن، برنامه نویسی کن، به اشتراک بگذار” است. این زبان نه تنها ابزار برنامه نویسی، بلکه بستری برای همکاری، بازآفرینی (Remix) و یادگیری اجتماعی است. پروژه ها تحت مجوز Creative Commons منتشر می شوند و کاربران می توانند آثار یکدیگر را بازبینی و بازسازی کنند.

نهادها و بازیگران کلیدی: MIT، بنیاد اسکرچ و جامعه جهانی

این بخش به معرفی سازمان ها و گروه هایی می پردازد که نقش اساسی در شکل گیری، توسعه و گسترش اسکرچ داشته اند. هر یک از این نهادها با اهداف و مأموریت های متفاوت، اما مکمل، در مسیر رشد این زبان برنامه نویسی مشارکت کرده اند.

نقش MIT و گروه کودکستان مادام العمر

آزمایشگاه رسانه ای MIT و گروه Lifelong Kindergarten به رهبری میچل رزینک (Mitchel Resnick) نقش محوری در طراحی و توسعه اسکرچ داشته اند. این گروه با همکاری دانشگاه UCLA و مراکز Computer Clubhouse، اسکرچ را بر اساس نیازهای واقعی کودکان و نوجوانان طراحی کردند.

بنیاد اسکرچ (Scratch Foundation)

در سال ۲۰۱۳، بنیاد اسکرچ به عنوان یک نهاد غیرانتفاعی تأسیس شد تا مالکیت و توسعه اسکرچ و ScratchJr را بر عهده بگیرد. از سال ۲۰۱۹، تیم توسعه اسکرچ به طور رسمی از MIT جدا شد و به بنیاد اسکرچ پیوست، اما همکاری نزدیک با MIT ادامه دارد.

جامعه معلمان و مربیان: ScratchEd

جامعه ScratchEd که توسط دانشکده آموزش هاروارد توسعه یافته، فضایی برای معلمان و مربیان فراهم می کند تا تجربیات، منابع و ایده های خود را به اشتراک بگذارند. همچنین رویدادهایی مانند Scratch Educator Meetups و Scratch Week هر سال برگزار می شود تا ارتباط و یادگیری جمعی تقویت شود.

ویژگی های فنی و معماری اسکرچ: نسخه ها، زبان پیاده سازی و افزونه ها

در ادامه به نسخه ها و سیر تکامل اسکرچ میپردازیم.

نسخه ها و سیر تکامل

• Scratch ۱.x: پیاده سازی با زبان Squeak (مبتنی بر Smalltalk)، انتشار اولیه در سال ۲۰۰۷.
• Scratch ۲.۰: پیاده سازی با ActionScript، معرفی ویرایشگر آنلاین و بلوک های سفارشی (۲۰۱۳).
• Scratch ۳.۰: مبتنی بر HTML۵ و جاوااسکریپت، سازگار با مرورگرهای مدرن و دستگاه های مختلف (۲۰۱۹).

معماری بلوکی و افزونه ها

اسکرچ بر پایه برنامه نویسی رویدادمحور و بلوکی است. بلوک ها با استفاده از کتابخانه Blockly (توسعه یافته توسط گوگل) پیاده سازی شده اند و کاربران می توانند با کشیدن و رها کردن بلوک ها، منطق برنامه را بسازند. افزونه ها (Extensions) امکان افزودن قابلیت هایی مانند کنترل سخت افزار (micro:bit، LEGO)، تشخیص صدا، موسیقی و اخیراً Face Sensing را فراهم می کنند.

سیستم عامل ها و دسترسی

اسکرچ از طریق وب سایت (scratch.mit.edu) و اپلیکیشن های آفلاین برای ویندوز، مک، لینوکس، iOS و اندروید قابل استفاده است. پروژه ها با فرمت های .sb، .sb۲ و .sb۳ ذخیره می شوند و قابلیت انتقال بین نسخه ها وجود دارد.

به روزرسانی ها و تغییرات اخیر (۲۰۲۳–۲۰۲۵)

• Face Sensing Extension (۲۰۲۵): امکان کنترل پروژه ها با حرکات صورت و تعامل فیزیکی.
• Scratch Membership (۲۰۲۵): معرفی عضویت ویژه برای حمایت مالی و دسترسی به امکانات اختصاصی.
• افزایش قابلیت های دسترسی: بلوک های با کنتراست بالا، آیکون های مناسب برای افراد کوررنگ، و بهبودهای رابط کاربری.
• سیاست های جدید ایمنی: تأیید ایمیل والدین برای کاربران زیر ۱۶ سال، بهبود راهنمایی ها و ابزارهای دیباگینگ.

جامعه کاربری و آمارهای اخیر: رشد، تنوع و تعامل جهانی

 آمارهای کلیدی نشان می دهند که چگونه رشد سریع، حجم پروژه ها و میزان تعامل کاربران، تصویر روشنی از وسعت و پویایی این پلتفرم ارائه می دهد.

آمارهای کلیدی (۲۰۲۵)

• تعداد کاربران ثبت نام شده: بیش از ۱۳۵ میلیون نفر.
• تعداد پروژه های به اشتراک گذاشته شده: بیش از ۱۶۴ میلیون پروژه.
• تعداد استودیوها: بیش از ۳۴ میلیون استودیو.
• تعداد نظرات: نزدیک به یک میلیارد نظر ثبت شده.
• تعداد بازدید ماهانه: بیش از ۱۰۹ میلیون بازدید و ۳۶ میلیون کاربر یکتا در ماه (دسامبر ۲۰۲۴).

توزیع سنی و جغرافیایی

بیشترین کاربران اسکرچ در گروه سنی ۹ تا ۱۴ سال قرار دارند، اما افراد بزرگسال نیز حضور فعالی دارند. از نظر جغرافیایی، ایالات متحده با ۳۶%، بریتانیا، لهستان، چین، استرالیا و کانادا از بزرگ ترین جوامع کاربری هستند. اسکرچ در بیش از ۱۹۶ کشور جهان مورد استفاده قرار می گیرد.

ویژگی های جامعه: همکاری، بازخورد و رهبری جوانان

کاربران اسکرچ (Scratchers) می توانند پروژه های خود را به اشتراک بگذارند، بازخورد بگیرند، پروژه های دیگران را بازسازی کنند و در استودیوها و رویدادهای جمعی شرکت کنند. در سال ۲۰۲۴، برنامه Youth Advisory Board با حضور ۵۰ نوجوان از ۱۴ کشور راه اندازی شد تا نقش رهبری و مشاوره در توسعه پلتفرم داشته باشند.

تأثیر اجتماعی و آموزشی

مطالعات نشان می دهد که ۸۶% کاربران از ارتباط با دیگران لذت می برند، ۸۱% احساس قدرت در به اشتراک گذاری ایده ها دارند و ۸۷% هنگام استفاده از اسکرچ احساس شادی می کنند. این آمارها نشان دهنده نقش اسکرچ در تقویت اعتماد به نفس، خلاقیت و تعلق اجتماعی است[scratchfoundation].

کاربردهای آموزشی و مزایای یادگیری با اسکرچ

یادگیری با اسکرچ تنها محدود به برنامه نویسی نیست؛ بلکه مجموعه ای از مهارت های آموزشی، خلاقانه و اجتماعی را در بر می گیرد. در ادامه، هر بخش به یکی از جنبه های مهم این تجربه یادگیری می پردازد.

آموزش مفاهیم پایه برنامه نویسی

اسکرچ به عنوان زبان مقدماتی در بسیاری از مدارس، مراکز آموزشی و حتی دانشگاه ها (مانند هفته اول دوره CS۵۰ دانشگاه هاروارد) تدریس می شود. مفاهیمی مانند توالی، حلقه، شرط، متغیر، رویداد و منطق برنامه نویسی به صورت بصری و تعاملی آموزش داده می شود.

پرورش تفکر محاسباتی (Computational Thinking)

مطالعات متعدد نشان داده اند که کار با اسکرچ باعث تقویت مهارت هایی مانند تفکر منطقی، حل مسئله، انتزاع، الگوریتم سازی، شناسایی الگوها و طراحی می شود. این مهارت ها نه تنها در برنامه نویسی، بلکه در ریاضیات، علوم و زندگی روزمره کاربرد دارند.

خلاقیت و بیان هنری

اسکرچ بستری برای ترکیب برنامه نویسی با هنر، موسیقی و داستان سرایی است. دانش آموزان می توانند شخصیت ها، صداها و تصاویر دلخواه خود را بسازند و پروژه هایی کاملاً منحصربه فرد خلق کنند. این ویژگی باعث افزایش انگیزه و علاقه به یادگیری می شود.

یادگیری مبتنی بر پروژه و همکاری

رویکرد پروژه محور اسکرچ (Project-Based Learning) به دانش آموزان امکان می دهد ایده های خود را از مرحله تصور تا اجرا و بازخورد دنبال کنند. همکاری با دیگران، بازسازی پروژه ها و اشتراک گذاری تجربیات، یادگیری اجتماعی و مهارت های ارتباطی را تقویت می کند.

دسترسی و شمول جهانی

اسکرچ به بیش از ۷۵ زبان ترجمه شده و در مدارس، کتابخانه ها، موزه ها و خانه ها در سراسر جهان مورد استفاده قرار می گیرد. این پلتفرم رایگان است و هیچ مانع مالی یا زبانی برای ورود وجود ندارد.

مثال های عملی

• افزایش مهارت های ریاضی: پژوهش ها نشان داده اند که آموزش اسکرچ به دانش آموزان ششم ابتدایی باعث بهبود معنادار در مدل سازی، استدلال و حل مسئله ریاضی شده است.
• ترکیب با ابزارهای دیگر: ترکیب اسکرچ با نرم افزارهایی مانند GeoGebra باعث افزایش انگیزه، کاهش اضطراب و بهبود یادگیری مفاهیم ریاضی و محاسباتی می شود.

چالش های برنامه نویسی بلوکی و انتقال به متن

برنامه نویسی بلوکی مانند اسکرچ مزایای زیادی دارد، اما محدودیت ها و چالش هایی نیز در مسیر یادگیری و انتقال به زبان های متنی ایجاد می کند. در ادامه، این چالش ها از دو منظر فنی و آموزشی بررسی می شوند.

محدودیت های فنی و مفهومی

• پیچیدگی محدود: اسکرچ برای پروژه های ساده و متوسط عالی است، اما برای مفاهیم پیشرفته مانند بازگشتی، ساختارهای داده پیچیده، کلاس ها و وراثت مناسب نیست.
• عدم مواجهه با نحو (Syntax): کاربران اسکرچ با خطاهای نحوی روبرو نمی شوند، که این موضوع می تواند انتقال به زبان های متنی مانند پایتون یا جاوا را دشوار کند.
• کاربرد محدود در صنعت: اسکرچ عمدتاً یک ابزار آموزشی است و در محیط های حرفه ای یا پروژه های بزرگ کاربرد ندارد.

چالش های آموزشی و انتقال

• اضطراب برنامه نویسی: برخی دانش آموزان بدون پیش زمینه کافی ممکن است هنگام کار با اسکرچ دچار اضطراب یا سردرگمی شوند، به ویژه در مواجهه با مفاهیم جدید یا پیچیده.
• بار شناختی: یادگیری مفاهیمی مانند حلقه ها، شرط ها و توالی ها حتی در محیط بلوکی نیز می تواند بار شناختی ایجاد کند و نیازمند راهنمایی معلم است.
• انتقال به برنامه نویسی متنی: بسیاری از دانش آموزان پس از اسکرچ برای یادگیری زبان های متنی مانند پایتون یا جاوا نیاز به آموزش تکمیلی دارند. ابزارهایی مانند Blockly و پروژه هایی مانند Scratch-to-Python برای تسهیل این انتقال توسعه یافته اند.

مطالعات نشان داده اند که صرفاً فراهم کردن محیط یادگیری کافی نیست و برای اثربخشی آموزش باید راهبردهای تدریس، بازخورد و ارزیابی مناسب به کار گرفته شود. همچنین، استفاده از بلوک های خاص لزوماً نشان دهنده تسلط بر مفاهیم محاسباتی نیست و باید به عمق یادگیری توجه شود.

مزایای اسکرچ برای کودکان

• افزایش مهارت های حل مسئله و ریاضی: آموزش اسکرچ باعث بهبود مهارت های مدل سازی، استدلال و حل مسئله در دانش آموزان ابتدایی و متوسطه شده است.
• تأثیر مثبت بر انگیزه و مشارکت: استفاده از اسکرچ در محیط های بازی محور و پروژه محور باعث افزایش انگیزه، مشارکت و اعتماد به نفس دانش آموزان می شود.
• نقش همکاری و یادگیری اجتماعی: تعامل در جامعه اسکرچ، بازخورد همسالان و بازسازی پروژه ها نقش مهمی در یادگیری و رشد مهارت های اجتماعی دارد.
• مقایسه با زبان های متنی: پژوهش ها نشان می دهند که دانش آموزان در محیط بلوکی (BPM) نسبت به محیط متنی (TPM) خطاهای نحوی کمتری دارند، سریع تر یاد می گیرند و علاقه بیشتری نشان می دهند، اما برای پروژه های پیچیده تر باید به سمت زبان های متنی هدایت شوند.

منابع آموزشی و ابزارهای معلم و مدرسه برای تدریس اسکرچ

• کتاب ها و راهنماها: کتاب هایی مانند The Teacher’s Guide to Scratch و Lifelong Kindergarten راهنمای عملی برای معلمان و والدین فراهم می کنند.
• فاتحی اسکول: این مجموعه به عنوان متولی پرورش خلاقیت در کودکان، با برگزاری کلاس های برنامه نویسی برای کودکان و نوجوانان توانسته است به گسترش اسکرچ در ایران کمک شایانی نماید.
• کتابخانه یادگیری اسکرچ: شامل فعالیت ها، کارت های کدنویسی، ویدئوهای آموزشی و پروژه های نمونه است که به زبان های مختلف ترجمه شده اند.
• ابزارهای ارزیابی: ابزارهایی مانند Dr. Scratch و چارچوب های ارزیابی پروژه ها به معلمان کمک می کنند تا نقاط قوت و ضعف دانش آموزان را شناسایی کنند.

مقایسه اسکرچ با سایر ابزارهای مبتدی

ابزار برنامه نویسی	نوع رابط کاربری	گروه سنی هدف	ویژگی ها	زبان پیاده سازی	مزایا	معایب
Scratch	بلوکی، تصویری	۸–۱۶ سال	چندرسانه ای، تعاملی، جامعه آنلاین	JavaScript, HTML۵	یادگیری آسان، خلاقیت بالا، پشتیبانی از زبان های مختلف	محدودیت در برنامه نویسی متنی
ScratchJr	بلوکی، تصویری	۵–۷ سال	ساده شده، بدون نیاز به خواندن	اختصاصی	مناسب برای کودکان خردسال	امکانات محدود
Snap!	بلوکی، پیشرفته	۱۲+ سال	توابع مرتبه بالا، وراثت شی گرا	JavaScript	مناسب برای آموزش مفاهیم پیشرفته	پیچیده تر از اسکرچ
Tynker	بلوکی و متنی	۷–۱۴ سال	آموزش STEM، بازی محور	JavaScript	مسیر انتقال به Python	برخی ویژگی ها پولی هستند
Code.org	بلوکی و متنی	۶–۱۸ سال	دوره های ساختاریافته، پروژه محور	JavaScript	منابع آموزشی قوی	محدودیت در سفارشی سازی
Python	متنی	۱۳+ سال	زبان برنامه نویسی عمومی	Python	قدرتمند، کاربردی در صنعت	نیاز به دانش قبلی

در جدول بالا، اسکرچ به عنوان ابزاری با یادگیری آسان، خلاقیت بالا و جامعه کاربری گسترده معرفی شده است. در مقابل، ابزارهایی مانند Tynker و Code.org مسیر انتقال به زبان های متنی را هموار می کنند و منابع ساختاریافته تری دارند، اما ممکن است برخی امکانات آن ها پولی باشد یا آزادی خلاقیت کمتری نسبت به اسکرچ داشته باشند.

تحلیل

• اسکرچ: بهترین گزینه برای شروع یادگیری برنامه نویسی با تأکید بر خلاقیت و همکاری.
• Tynker: مناسب برای کسانی که به دنبال مسیر انتقال به زبان های حرفه ای و پروژه های سخت افزاری هستند.
• Code.org: انتخاب عالی برای مدارس و آموزش ساختاریافته با منابع رایگان.
• Python: مرحله بعدی برای دانش آموزانی که مفاهیم پایه را با اسکرچ آموخته اند و آماده ورود به برنامه نویسی حرفه ای هستند.

افزایش دسترسی و بین المللی سازی: ترجمه ها و استفاده جهانی

اسکرچ با کمک بیش از ۱۰۰۰ داوطلب، به بیش از ۷۵ زبان ترجمه شده است. این ترجمه ها نه تنها شامل محیط برنامه نویسی، بلکه منابع آموزشی، ویدئوها و راهنماها را نیز در بر می گیرد. ابزار Transifex برای مدیریت ترجمه ها و همکاری داوطلبان استفاده می شود و به روزرسانی ها به صورت هفتگی منتشر می شود.

افزایش کاربران غیرانگلیسی زبان

پس از انتشار اسکرچ ۳.۰ و بهبود فرآیند ترجمه، تعداد کاربران غیرانگلیسی زبان ۲۵% افزایش یافته و میزان استفاده آن ها ۷۰% رشد داشته است. این امر نشان دهنده موفقیت اسکرچ در دسترسی جهانی و شمول فرهنگی است.

ابزارها و مسیرهای انتقال از اسکرچ به برنامه نویسی متنی و حرفه ای

یادگیری با اسکرچ نقطه شروعی ساده و جذاب برای ورود به دنیای برنامه نویسی است. اما برای رسیدن به سطح حرفه ای، نیاز به ابزارها و مسیرهایی وجود دارد که این انتقال را آسان تر و مؤثرتر کنند.

اهمیت انتقال تدریجی

اسکرچ به عنوان نقطه شروع عالی است، اما برای ورود به برنامه نویسی حرفه ای باید به زبان های متنی مانند پایتون یا جاوا مهاجرت کرد. این انتقال نیازمند آموزش مفاهیم نحو، ساختار داده و اشکال زدایی است که در اسکرچ کمتر با آن ها مواجه می شویم.

ابزارهای کمکی و پروژه های انتقال

• Blockly: کتابخانه ای برای ایجاد محیط های بلوکی که کد متنی (مانند پایتون) تولید می کند و پلی بین اسکرچ و زبان های حرفه ای است.
• Scratch-to-Python: پروژه هایی مانند codeclub-scratch-to-py به دانش آموزان اجازه می دهند کد بلوکی را ببینند و معادل پایتون آن را مشاهده کنند، که فرآیند یادگیری را تسهیل می کند.
• دوره های آموزشی: بسیاری از پلتفرم ها و مدارس، پس از آموزش اسکرچ، دوره هایی برای آموزش پایتون، جاوا یا جاوااسکریپت ارائه می دهند تا انتقال تدریجی و بدون استرس انجام شود.

اسکرچ، پلی به آینده برنامه نویسی و خلاقیت

اسکرچ فراتر از یک زبان برنامه نویسی ساده است؛ بستری است برای پرورش خلاقیت، تفکر محاسباتی، همکاری و اعتماد به نفس در کودکان و نوجوانان سراسر جهان. با محیط بصری، جامعه پویا، منابع آموزشی غنی و سیاست های ایمنی قوی، اسکرچ نقطه شروعی عالی برای ورود به دنیای فناوری است. با این حال، برای رشد بیشتر باید به چالش های انتقال به زبان های متنی، محدودیت های فنی و نیاز به آموزش تکمیلی توجه داشت.

اگر شما معلم، والد یا دانش آموز هستید:

• اسکرچ را به عنوان اولین گام یادگیری برنامه نویسی انتخاب کنید.
• از منابع آموزشی و جامعه جهانی اسکرچ مثل دوره های فاتحی اسکول و ایران اسکرچ از مبتدی تا پیشرفته بهره ببرید.
• پس از تسلط بر مفاهیم پایه، مسیر انتقال به زبان های حرفه ای مانند پایتون را با ابزارهای کمکی و پروژه های ساده آغاز کنید.
• خلاقیت، همکاری و یادگیری مادام العمر را به عنوان ارزش های محوری دنبال کنید.

فرصت را از دست ندهید! همین امروز وارد دنیای اسکرچ شوید، پروژه ای خلق کنید و بخشی از جنبش جهانی برنامه نویسی و خلاقیت باشید. آینده فناوری از همین جا آغاز می شود.