不开电脑玩编程：带孩子玩转火星探测模拟游戏

上周小猿亲身体验了ThinkFun新款编程玩具系列——//CODE的第一款：On The Brink，今天带你玩转//CODE的第二款：Rover Control。

Rover Control是一个火星探测模拟游戏，可以帮助孩子掌握编程中的IF/ELSE判断语句以及循环。

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产品清单

探测器：

火星探测的主力，能够依据编程路线探测。

充电站/数据上传站：

一些危险的探测，需要探测器停在充电站/数据上传站，充电或上传数据。

开始/结束令牌：

火星探测开始和结束的位置。

样本储存卡：

高级任务要求收集一定量（最多5个）的样本，通过移动黑色塑料标签，记录样本数量。

和On The Brink一样，挑战手册的40关，也是按颜色来区分难度。

1-10关为绿色，对应绿色标记的地形图，只有一个探测器，也不需要充电站和数据上传站；

11-20关为黄色，对应黄色标记的地形图，仍然是一个探测器，大部分关卡不需要数据上传；

21-30关为蓝色，对应蓝色标记的地形图，开始出现样本收集任务；

31-40关为红色，对应红色标记的地形图，两个探测器都要用上。

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简单关卡示范

以第一关为例：

左上角是此次闯关要用到的指令卡，包括一个名为R1的探测器，可以看到检查点（checkpoints）、加油站、数据上传站都是灰色的，表示这次没有检查、加油和数据上传任务。

右上角给出了起点和终点，以及部分线路。

下方是需要执行的线路顺序，即从起点到终点必须是红-蓝-红的顺序。

对照关卡示意图，找到绿色标识的地形图，将紫色探测器R1和起点放置于数字7，终点放置于数字9，用蓝色记号笔把固定线路画出来。

玩家的任务是在地形图上用彩色笔把路径涂上颜色，使得探测器可以按照规定好的路线（course）从起点走到终点。

注意：每条路径只能涂一种颜色，且不能修改挑战手册上已给出的路径颜色。

观察起点7和终点9，会发现要使探测器从7走到9，中间经过3条路径，显然只有一种走法：7→4→1→9，把这3条路径分别涂上红、蓝（初始已涂好）、红，就算是过关啦。

如果不放心，可以查阅答案手册。

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复杂关卡示范

这次我们找到了一个能同时用上加油站、数据上传站、样本储存卡的关卡来示范。

看第27关：

这个关卡用到一个探测器R1，其中11、6、5、4、10是检查点，4、5是加油站，6、10是数据上传站，地形图是3。

在地形图上摆放好相应的指令卡：

如图将探测器R1和起点放置于11，终点放在1，4和5放充电卡，6和10放数据传输卡。

下面，重点来了，如何根据挑战手册给出的路线条件，找到正确的路径呢？

关于检查点，多说几句，探测器必须从第一个开始按顺序经过，具体到第27关，就是11→6→5→4→10。

这个路线图是什么意思呢？

它表示探测器从11出发，第一件事就是样本储存决策，能看到它有两个去向，一个是拇指朝上，表示收集齐5个样本，指向终点；一个是拇指朝下，表示没收集齐5个样本，需要继续收集，所以指向样本+1；

接下来出现了一个位置标，也就是检查点，如果目前所在的位置为检查点，判断是否有充电卡，拇指朝上表示有充电卡，执行先红后绿的线路，拇指朝下表示没有充电卡，继续检测是否有数据上传卡，有就走先绿后蓝线路，没有走先蓝后红线路，目标是到达下一个检查点。

执行完毕可以看到虚线箭头，都指向样本储存决策，即继续判断是否收集齐5个样本。

现在开始移动探测器。

数字11是检查点，收集1个样本后，发现这里既没有充电卡也没有数据上传卡，走先蓝后红线路，目标是检查点6，也是11→9为蓝色，9→6为红色。

循环进入样本数量检测，小于5，继续收集样本+1，因为6有数据上传卡，没有充电卡，走先绿后蓝线路，目标是检查点5，也就是6→3为绿色，3→5为蓝色。

循环进入样本数量检测，小于5，继续收集样本+1，实际收集了3个样本，因为5有充电卡，走先红后绿线路，目标是检查点4，也就是5→2为红色，2→4为绿色。

回到样本数量检测，3

我们先试着走4→7→10，4→7为红色，7→10为绿色。

回到样本数量检测，4

如图，有没有发现什么问题？

10连接了两条绿色的路线，这在游戏中是不允许的。

此路不通，换条路走！选择4→0→10这种走法，4→0为红色，0→10为绿色。回到样本数量检测，集齐5个，到达终点。

最后的路线就是这样：

突然有一种被自己拯救的感觉。

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孩子能学到什么

一个程序员爸爸在带领自己5岁半儿子试玩后，总结道：

这款游戏的程序规则比上一款要复杂很多，对于孩子来说，就算不玩解题，如果能按照画好的路径正确说出程序的运行过程，也是非常不容易的一件事。

在这款游戏中，会大量运用回溯（backtracking）的方法。回溯不但是一种人类思考问题的方法，同时也是一种重要的计算机算法（algorithm）。

这款游戏的解谜过程就是从若干种可能的路径中搜索出正确的一种，而在搜索的过程中我们会遇到分叉，也就是从某一步开始可能有几种不同的走法，需要从其中一种开始尝试，如果尝试到最后不成功，就需要回退到分叉的地方，继续尝试其他的分叉，直到最终找出正确的解。这种方法也叫深度优先搜索（depth-first search, DFS）。

游戏题目中给出的“路线”，实际上就是真正的编程中经常使用的“流程图”（flow chart），通过玩这款游戏，孩子就潜移默化地记住了流程图是长啥样的，是干啥用的，即便将来不去学编程，流程图在很多其他方面也都可以派上用场，比如项目管理、活动组织等等。