Образовательные языки программирования: от ассемблера к архитектуре компьютера.

Введение

Образовательный язык программирования — это язык программирования, разработанный главным образом как средство обучения, а не как инструмент для написания программ, выполняющих практические задачи.

Языки сборки

Первоначально машинный код был единственным способом программирования компьютеров. Язык ассемблера стал следующим используемым языком, что делает его одним из старейших семейств компьютерных языков, применяемых и сегодня. Существует множество диалектов и реализаций, как правило, по одному для каждой архитектуры компьютерного процессора. Это очень базовый язык программирования низкого уровня. Он является одним из наиболее сложных в работе, поскольку не имеет типизации и отличается жесткостью. Для обучения существует несколько упрощенных диалектов. Языки низкого уровня должны быть написаны для конкретной архитектуры процессора и не могут быть написаны или изучены изолированно, без ссылки на процессор, для которого они предназначены. В отличие от языков высокого уровня, использование учебного языка ассемблера требует представления процессора, будь то виртуальный или физический. Ассемблер используется для изучения фундаментальных принципов работы компьютерного процессора. Little Man Computer (LMC) – это учебная модель простого компьютера с архитектурой фон Неймана, обладающего всеми основными характеристиками современных компьютеров. Его можно программировать на машинном коде (обычно десятичном) или на языке ассемблера. Он основан на концепции маленького человека, запертого в небольшой комнате. На одном конце комнаты находятся 100 почтовых ящиков, служащих памятью; каждый из них может содержать трехзначную инструкцию или данные. На другом конце комнаты расположены два почтовых ящика с надписями «ВХОД» и «ВЫХОД», которые принимают и выдают данные. В середине комнаты находится рабочая зона с простым двухфункциональным (сложение и вычитание) калькулятором, называемым Аккумулятором, и сбрасываемым счетчиком, называемым Счетчик программ. Счетчик аналогичен тому, который использует швейцар, чтобы подсчитать количество людей, вошедших в помещение; он может увеличиваться на 1 или сбрасываться до 0. В соответствии с архитектурой фон Неймана, память хранит как инструкции, так и данные. Пользователь загружает данные в почтовые ящики, а затем подает сигнал маленькому человеку начать выполнение. Next Byte Codes (NBC) – это простой язык с синтаксисом языка ассемблера, используемый для программирования программируемых блоков Lego Mindstorms NXT. Компилятор командной строки генерирует машинный код, совместимый с NXT, и поддерживает Windows, Mac OS X и Linux. Little Computer 3 (LC 3) – это язык ассемблера с упрощенным набором инструкций, но его можно использовать для написания умеренно сложных ассемблерных программ, и он является теоретически подходящей целью для C-компиляторов. Он проще, чем ассемблер x86, но имеет много функций, аналогичных функциям в более сложных языках. Эти особенности делают его полезным для обучения основам программирования и компьютерной архитектуре студентов-первокурсников, изучающих компьютерные науки и инженерию, что является его наиболее распространенным применением. DLX – это архитектура процессора RISC (Reduced Instruction Set Computer), разработанная основными создателями MIPS и Berkeley RISC, двух эталонных примеров дизайна RISC. DLX по сути представляет собой очищенный и упрощенный MIPS с простой 32-битной архитектурой загрузки/хранения. Он широко используется в курсах компьютерной архитектуры на уровне колледжа. MIX и MMIX – это гипотетические компьютеры, используемые в монографии Дональда Кнута «Искусство программирования» (TAOCP). Компьютерные системы MIX предназначены для обучения людей тому, что происходит внутри компьютера, благодаря использованию базового и понятного машинного языка. Несмотря на свою простоту, система MIX справляется со сложными задачами, которые встречаются в типичных высокопроизводительных компьютерах общего назначения. MIX – это гибрид, программируемый как в двоичных, так и в десятичных числах; большинство программ, написанных для него, будут работать в любой форме. Программные реализации для MIX и MMIX были разработаны Кнутом и предоставлены в свободный доступ. Существует несколько версий обоих эмуляторов. MIX – это компьютер в стиле 1960-х годов. Он заменен MMIX, более новой современной компьютерной архитектурой, 64-битной архитектурой набора инструкций RISC (ISA). Для MMIX Кнут сотрудничал с архитекторами MIPS и Alpha ISA.

Originally, machine code was the only way to program computers. Assembly language was the next type of language used; making it one of the oldest families of computer languages in use today. Many dialects and implementations are available, usually some for each computer processor architecture. It is very basic and is termed a low level programming language. It is one of the more difficult languages to work with being untyped and rigid. Several simplified dialects exist for education. Low level languages must be written for a specific processor architecture and cannot be written or taught in isolation without referencing the processor for which it was written. Unlike higher level languages, using an educational assembly language needs a representation of a processor, whether virtualized or physical. Assembly is used for learning about fundamental computer processor operation. Little Man Computer (LMC) is an instructional model of a simple von Neumann architecture computer with all the basic features of modern computers. It can be programmed in machine code (usually decimal) or assembly. It is based on the concept of having a little man locked in a small room. At one end of the room are 100 mailboxes as memory; each can hold a three digit instruction or data. At the other end of the room are two mailboxes labeled INBOX and OUTBOX which receive and emit data. In the middle of the room is a work area with a simple two function (add and subtract) calculator called the Accumulator and a resettable counter called the Program Counter. The counter is similar to what a doorperson uses to count how many people have entered a facility; it can count up 1 or can be reset to 0. As specified by the von Neumann architecture, memory holds both instructions and data. The user loads data into the mailboxes and then signals the little man to begin executing. Next Byte Codes (NBC) is a simple language with assembly language syntax that is used to program Lego Mindstorms NXT programmable bricks. The command line compiler emits NXT compatible machine code and supports Windows, Mac OS X and Linux. Little Computer 3 (LC 3), is an assembly language with a simplified instruction set, but can be used to write moderately complex assembly programs and is a theoretically viable target for C compilers. It is simpler than x86 assembly but has many features similar to those in more complex languages. These features make it useful for teaching basic programming and computer architecture to beginning college computer science, and computer engineering students, which is its most common use. DLX is a reduced instruction set computer (RISC) processor architecture by the main designers of the MIPS and the Berkeley RISC designs, two benchmark examples of RISC design. DLX is essentially a cleaned up, simplified MIPS, with a simple 32 bit load/store architecture. It is widely used in college level computer architecture courses. MIX and MMIX are hypothetical computers used in Donald Knuth's monograph, The Art of Computer Programming (TAOCP). The MIX computer systems are designed to educate individuals about what goes inside a computer through its use of a basic and comprehensible machine language. Despite its simplicity, the MIX system handles complex tasks that are found in typical high performance general purpose computers. MIX is a hybrid programmable in binary and decimal numbers; most programs written for it will work using either form. Software implementations for MIX and MMIX have been developed by Knuth and made freely available. Several versions of both emulators exist. MIX is a 1960s style computer. It is superseded by MMIX, a newer modern computer architecture, a 64 bit RISC instruction set architecture (ISA). For MMIX, Knuth collaborated with the architects of the MIPS and Alpha ISAs.

На основе C

Ch — это интерпретатор C/C++, разработанный, чтобы помочь студентам, не изучающим компьютерные науки, освоить математику, вычислительную технику и программирование на C и C++. Он расширяет возможности C функциями для численных расчетов, построения 2D/3D графиков и написания скриптов.

На основе Java

NetLogo, написанный на Java и Scala, — это среда разработки для создания и исследования научных моделей, в особенности моделей, основанных на агентах. Он широко используется как в научных исследованиях (в научных публикациях, использующих NetLogo), так и в образовательных целях, включая начальную и среднюю школу, университеты и музеи.

На основе Lisp

Lisp — второе по старшинству семейство языков программирования, используемых сегодня, и, как следствие, имеет множество диалектов и реализаций различной сложности. Lisp изначально был создан как практическая математическая нотация для компьютерных программ, основанная на лямбда-исчислении, что делает его особенно подходящим для обучения теориям вычислений. Будучи одним из самых ранних языков, Lisp стал пионером многих идей в информатике, включая древовидные структуры данных, автоматическое управление памятью, динамическую типизацию, объектно-ориентированное программирование и самокомпилирующиеся компиляторы, все из которых полезны для изучения информатики. Название LISP происходит от "List Processing language" ("язык обработки списков"). Связанные списки являются одной из основных структур данных языка, а исходный код Lisp состоит из списков. Таким образом, программы на Lisp могут манипулировать исходным кодом как структурой данных, что приводит к созданию макросистем, позволяющих программистам создавать новый синтаксис или даже новые языки, специфичные для определенной области, встроенные в Lisp. Следовательно, Lisp полезен для изучения проектирования языков и создания пользовательских языков. Разумным путем обучения будет Logo, за которым последует любой образовательный вариант, такой как Scheme или newLISP, а затем профессиональный вариант, такой как Common Lisp. Logo — это язык, который был специально разработан для знакомства детей с программированием. Первая часть обучения Logo посвящена "черепашьей графике" (происходящей от роботов-черепах), которая использовалась еще в 1969 году с прото-Logo. В современных реализациях абстрактное графическое устройство, называемое черепахой, используется для того, чтобы сделать программирование для детей более привлекательным, сосредотачиваясь на создании черепашьей графики. Сеймур Паперт, один из создателей Logo, был выдающимся мыслителем в конструктивизме, разновидности конструктивистских теорий обучения. Паперт утверждал, что такие виды деятельности, как письмо, естественным образом будут осваиваться гораздо более юными детьми, если они примут компьютерную культуру. Таким образом, Logo был разработан не только для обучения программированию и вычислительным концепциям, но и для улучшения общего благополучия ребенка в культуре, все больше доминирующей технологиями: "важнее, чем раннее начало интеллектуального развития, — избежать длительного периода зависимости, в течение которого человек учится воспринимать обучение как нечто, что должно быть предоставлено более могущественным другим. Такие дети не будут определять себя или позволять обществу определять их как интеллектуально беспомощных".

Lisp is the second oldest family of programming languages in use today, and as such has many dialects and implementations with a wide range of difficulties. Lisp was originally created as a practical mathematical notation for computer programs, based on lambda calculus, which makes it particularly well suited for teaching theories of computing. As one of the earliest languages, Lisp pioneered many ideas in computer science, including tree data structures, automatic storage management, dynamic typing, object oriented programming, and the self hosting compiler all of which are useful for learning computer science. The name LISP derives from "List Processing language". Linked lists are one of the languages' major data structures, and Lisp source code is made of lists. Thus, Lisp programs can manipulate source code as a data structure, giving rise to the macro systems that allow programmers to create new syntax or even new domain specific languages embedded in Lisp. Therefore, Lisps are useful for learning language design and creating custom languages. A reasonable learning path would be Logo followed by any educational variant such as Scheme or newLISP, followed by a professional variant such as Common Lisp. Logo is a language that was specifically designed to introduce children to programming. The first part of learning Logo deals with "turtle graphics" (derived from turtle robots) used as early as 1969 with proto Logo. In modern implementations, an abstract drawing device, called the turtle, is used to make programming for children very attractive by concentrating on doing turtle graphics. Seymour Papert, one of the creators of Logo, was a major thinker in constructionism, a variety of constructivist learning theories. Papert argued that activities like writing would naturally be learned by much younger children provided that they adopted a computing culture. Logo was thus designed not only to teach programming, and computing concepts, but to enhance a child's entire well being in a culture increasingly dominated by technology, "more important than having an early start on intellectual building, is being saved from a long period of dependency during which one learns to think of learning as something that has to be dished out by a more powerful other Such children would not define themselves or allow society to define them as intellectually helpless."

На основе мелких разговоров

В рамках проекта «Один ноутбук на ребенка» была разработана последовательность языков на основе Smalltalk, каждый из которых предназначен для подготовки к освоению следующего. Структура такова: Scratch – Etoys – Squeak – любой Smalltalk. Каждый из них предоставляет графическую среду, которую можно использовать для обучения детей не только основам программирования, но и моделированию физических и математических явлений, созданию историй и т. д. посредством конструктивистского обучения. Smalltalk и Squeak – это полнофункциональные языки разработки приложений, существующие и пользующиеся уважением на протяжении десятилетий; Scratch – это инструмент обучения детей. Scratch – это визуальный язык, основанный на Squeak и реализованный в нем. Его цель – научить детей программированию и дать им возможность создавать игры, видео и музыку. В Scratch все интерактивные объекты, графика и звуки можно легко импортировать в новую программу и комбинировать различными способами. Это позволяет начинающим быстро достигать результатов и сохранять мотивацию к дальнейшему обучению. Сообщество Scratch разработало и загрузило более 3 000 000 проектов. Разработчиком является группа Lifelong Kindergarten в Медиа-лаборатории MIT. Etoys основан на идее программируемых виртуальных объектов, взаимодействующих на экране компьютера. Etoys предоставляет среду разработки с богатыми мультимедийными возможностями и простой, но мощной объектной моделью, основанной на скриптах, для различных типов объектов, создаваемых пользователями. Он включает в себя 2D и 3D графику, изображения, текст, частицы, презентации, веб-страницы, видео, звук и MIDI, возможность обмена рабочими столами с другими пользователями Etoys в реальном времени, что открывает множество возможностей для интерактивного обучения и игр через Интернет. Etoys поддерживает несколько языков и успешно используется в Соединенных Штатах, Европе, Южной Америке, Японии, Корее, Индии, Непале и других странах. Программа предназначена для детей в возрасте от 9 до 12 лет. Squeak – это современная, открытая, полнофункциональная реализация языка и среды Smalltalk. Smalltalk – это объектно-ориентированный, динамически типизированный, рефлексивный язык программирования, созданный для поддержки «нового мира» вычислений, воплощенного в концепции «симбиоза человека и компьютера». Как и Lisp, он обладает сохранением состояния на основе образа, что позволяет изменять все изнутри языка (см. Smalltalk#Reflection). Он оказал значительное влияние на индустрию, представив многие концепции объектно-ориентированного программирования и JIT-компиляции. Squeak является платформой для широкого спектра проектов, включая мультимедийные приложения, образовательные платформы и разработку коммерческих веб-приложений. Squeak разработан с учетом высокой переносимости и простоты отладки, анализа и модификации, поскольку его виртуальная машина полностью написана на Smalltalk.

As part of the One Laptop per Child project, a sequence of Smalltalk based languages has been developed, each designed to act as an introduction to the next. The structure is Scratch to Etoys to Squeak to any Smalltalk. Each provides graphical environments which may be used to teach not only programming concepts to kids but also physics and mathematics simulations, story telling exercises, etc., through the use of constructive learning. Smalltalk and Squeak have fully featured application development languages that have been around and well respected for decades; Scratch is a children's learning tool. Scratch is a visual language based on and implemented in Squeak. It has the goal of teaching programming concepts to children and letting them create games, videos, and music. In Scratch, all the interactive objects, graphics, and sounds can be easily imported to a new program and combined in new ways. That way, beginners can get quick results and be motivated to try further. The Scratch community has developed and uploaded over 3,000,000 projects. It is developed by the Lifelong Kindergarten group at MIT Media Lab. Etoys is based on the idea of programmable virtual entities behaving on the computer screen. Etoys provides a media rich authoring environment with a simple, powerful scripted object model for many kinds of objects created by end users. It includes 2D and 3D graphics, images, text, particles, presentations, web pages, videos, sound and MIDI, the ability to share desktops with other Etoy users in real time, so many forms of immersive mentoring and play can be done over the Internet. It is multilingual and has been used successfully in United States, Europe, South America, Japan, Korea, India, Nepal, and elsewhere. The program is aimed at children between the ages of 9 12. Squeak is a modern, open source, full featured implementation of the Smalltalk language and environment. Smalltalk is an object oriented, dynamically typed, reflective programming language created to underpin the "new world" of computing exemplified by "human computer symbiosis". Like Lisp, it has image based persistence, so everything is modifiable from within the language (see Smalltalk#Reflection). It has greatly influenced the industry introducing many of the concepts in object oriented programming and just in time compilation. Squeak is the vehicle for a wide range of projects including multimedia applications, educational platforms and commercial web application development. Squeak is designed to be highly portable and easy to debug, analyze, and change, as its virtual machine is written fully in Smalltalk.

Паскаль

Паскаль – наиболее известный язык программирования, разработанный с целью обучения. С конца 1970-х по конец 1980-х годов он был основным выбором в вводных курсах компьютерных наук для обучения студентов программированию в США и Европе. С тех пор его применение в реальных задачах возросло, и рассматривать его исключительно как учебный язык стало предметом споров.

Другое

CircuitPython – версия Python, ориентированная на начинающих, для интерактивной электроники и образования. Rapira – процедурный язык программирования, похожий на ALGOL, с простой интерактивной средой разработки, созданный в Советском Союзе для обучения программированию в школах. Src:Card – тактильный офлайн-язык программирования, встроенный в образовательную карточную игру.

Дети

AgentSheets и AgentCubes – это два инструмента для развития вычислительного мышления, предназначенные для создания 2D/3D игр и симуляций. Разработка осуществляется через настольные или веб-приложения и позволяет создавать 2D/3D игры, воспроизводимые в браузерах, соответствующих стандарту HTML5, включая мобильные устройства. Alice – это бесплатное программное обеспечение, разработанное для обучения детей объектно-ориентированному программированию. Программисты создают интерактивные истории, используя современный интерфейс IDE со стилем программирования перетаскиванием. Целевая аудитория – студенты-первокурсники, хотя большинство детей, имеющих опыт работы с компьютером, найдут его увлекательным и познавательным. Storytelling Alice – это вариант Alice, предназначенный для детей младшего возраста, с еще большим акцентом на рассказывание историй. Blockly – это графический язык программирования с открытым исходным кодом, работающий в веб-браузере, где пользователи могут соединять блоки для создания приложений; ввод текста не требуется. Разработан компанией Google. Дополнительная информация доступна на главной странице проекта. CiMPLE – это визуальный язык программирования для роботизированных наборов для детей. Он построен на основе C как DSL (Domain Specific Language). Компания ThinkLabs, индийский стартап в области образования в робототехнике, разработала его для роботизированного набора iPitara. Язык имеет большое сходство с языком C. Около 5000 студентов в Индии приобрели набор iPitara и запрограммировали его с помощью CiMPLE. Дополнительная информация доступна в блоге разработчиков CiMPLE и на сайте ThinkLabs. Physical Etoys – это бесплатное расширение с открытым исходным кодом для Etoys. Его философия заключается в том, чтобы "помочь детям моделировать и программировать реальный мир, чтобы лучше его понять". Оно может работать в Windows, Linux и Sugar. Physical Etoys позволяет различным электронным устройствам, таким как Lego NXT, платы Arduino, Sphero, Kinect, джойстики Wiimote и другим, взаимодействовать друг с другом благодаря системе скриптов на основе блоков. Hackety Hack – это бесплатная среда на основе Ruby, предназначенная для облегчения обучения программированию для начинающих, особенно подростков. Karel, Karel++ и Karel J. Robot – это языки, предназначенные для начинающих, используемые для управления простым роботом в городе, состоящем из прямоугольной сетки улиц. Karel является самостоятельным языком, Karel++ – это версия Karel, реализованная на C++, а Karel J. Robot – версия Karel, реализованная на Java. Kodu – это простой язык, полностью основанный на иконках. Он был разработан в Microsoft Research в рамках проекта по привлечению детей, особенно девочек, к технологиям. Программы состоят из страниц, которые разделены на правила, которые, в свою очередь, разделены на условия и действия. Условия оцениваются одновременно. Язык Kodu разработан специально для разработки игр и предоставляет специализированные примитивы, полученные из игровых сценариев. Программы выражаются в физических терминах, используя такие понятия, как зрение, слух и время для управления поведением персонажа. Инструмент Kodu доступен в трех формах: для ПК в виде бесплатной загрузки в бета-версии и академических версиях, а также в виде недорогой загрузки для Xbox 360 Live. Logo – это образовательный язык для детей, разработанный в 1967 году Дэниелом Г. Боброу, Уолли Фёрзигом, Сеймуром Папертом и Синтией Соломон. Сегодня язык известен в основном благодаря использованию "черепашьей графики", в которой команды для движения и рисования создают линейную графику либо на экране, либо с помощью небольшого робота, называемого "черепахой". Язык был первоначально разработан для обучения концепциям программирования, связанным с Lisp, и позже – для того, чтобы позволить, по словам Паперта, "синтоническое рассуждение тела", когда студенты могли понимать (и предсказывать и рассуждать о) движении черепахи, представляя, что они бы сделали, если бы сами были черепахой. Lego Mindstorms – это линейка наборов Lego, объединяющих программируемые кирпичики с электродвигателями, датчиками, деталями Lego и Lego Technic (такими как шестерни, оси и балки). Mindstorms возник из программируемых сенсорных блоков, используемых в образовательных игрушках. Первая розничная версия Lego Mindstorms была выпущена в 1998 году и продавалась как Robotics Invention System (RIS). Текущая версия была выпущена в 2006 году как Lego Mindstorms NXT. Для Mindstorms используется широкий спектр языков программирования, от Logo до BASIC и производных Java, Smalltalk и C. Подход Mindstorm к программированию теперь имеет специализированные физические площадки под названием Computer Clubhouses. Mama – это образовательный объектно-ориентированный язык, разработанный для того, чтобы помочь молодым студентам начать программировать, предоставляя все языковые элементы на родном языке студента. Язык Mama доступен на нескольких языках с поддержкой направлений письма LTR и RTL. Новая версия Mama была создана на основе среды разработки Alice от Carnegie Mellon, поддерживающая скриптование объектов 3D-сцены. Эта новая версия Mama была разработана для того, чтобы помочь молодым студентам начать программировать, создавая 3D-анимации и игры. Документ о принципах образовательного программирования объясняет соображения, лежащие в основе дизайна Mama. RoboMind – это простая образовательная среда программирования, позволяющая начинающим программировать робота. Она знакомит с популярными методами программирования, а также с некоторыми аспектами робототехники и искусственного интеллекта. Роботом можно программировать на арабском, китайском, голландском, немецком, английском и шведском языках. Scratch – это графический язык программирования на основе блоков для создания анимированных историй и игр. Snap! – это бесплатный графический язык программирования с открытым исходным кодом, реализованный на JavaScript и первоначально разработанный на основе Scratch от MIT. Snap! добавляет возможность создавать новые блоки и имеет функции первого класса, что позволяет использовать анонимные функции. Он активно поддерживается UC Berkeley. Исходный код полностью размещен на GitHub. Stagecast Creator – это система визуального программирования, основанная на программировании путем демонстрации. Пользователи демонстрируют системе, что нужно сделать, перемещая значки на экране, и она генерирует правила для объектов (персонажей). Пользователи могут создавать двухмерные симуляции, моделирующие концепцию, многоуровневые игры, интерактивные истории и т.д. Stencyl – это IDE для визуального программирования и разработки игр, которое использовалось как в образовательных, так и в коммерческих целях. Концепция использования блоков кода основана на визуальном языке Scratch от MIT (упомянутом выше). Он также позволяет использовать обычный набираемый код (отдельно или вперемешку) через свой собственный API и язык Haxe. ToonTalk – это язык и среда, которые выглядят как видеоигра. Вычислительные абстракции отображаются на конкретные аналоги, такие как роботы, дома, грузовики, птицы, гнезда и коробки. Он поддерживает большие целые числа и точные рациональные числа. Он основан на конкурентном ограничительном программировании.

AgentSheets and AgentCubes are two computational thinking tools to author 2D/3D games and simulations. Authoring takes place through desktop applications or browser based apps and can create 2D/3D games playable in HTML5 compliant browsers including mobile ones. Alice is a free programming software designed to teach event driven object oriented programming to children. Programmers create interactive stories using a modern IDE interface with a drag and drop style of programming. The target audience is incoming college freshmen although most children with computer experience will find it entertaining and educational. Story Telling Alice is an Alice variant designed for younger children, with an even stronger story telling bent. Blockly is an open source web based, graphical language where users can drag blocks together to build an application; no typing is required. It is developed by Google. More information is available at the project home page. CiMPLE is a visual language for programming robotic kit for children. It is built atop C as a DSL. ThinkLabs, an Indian Robotics education based startup has built it for iPitara Robotic kit. The language bears strong resemblance to the C language. Approximately 5000+ students in India have bought the iPitara kit and programmed it using CiMPLE. More information is at CiMPLE Original Developers Weblog and ThinkLabs. Physical Etoys is a free open source extension of Etoys. Its philosophy is "help kids model and program the real world in order to learn more about it". It can run on Windows, Linux and Sugar. Physical Etoys lets different electronic devices such as Lego NXT, Arduino boards, Sphero, Kinect, Wiimote joystick, among others, interact between themselves due to its block scripting system. Hackety Hack is a free Ruby based environment aiming to make learning programming easy for beginners, especially teenagers. Karel, Karel++, and Karel J. Robot are languages aimed at beginners, used to control a simple robot in a city consisting of a rectangular grid of streets. While Karel is its own language, Karel++ is a version of Karel implemented in C++, while Karel J. Robot is a version of Karel implemented in Java. Kodu is a language that is simple and entirely icon based. It was incubated out of Microsoft Research as a project to reach younger children, and especially girls, into enjoying technology. Programs are composed of pages, which are divided into rules, which are further divided into conditions and actions. Conditions are evaluated simultaneously. The Kodu language is designed specifically for game development and provides specialized primitives derived from gaming scenarios. Programs are expressed in physical terms, using concepts like vision, hearing, and time to control character behavior. The Kodu tool is available in three forms: PC as a free download in public beta and academic forms, and as a low cost Xbox 360 Live download. Logo is an educational language for children, designed in 1967 by Daniel G. Bobrow, Wally Feurzeig, Seymour Papert and Cynthia Solomon. Today the language is remembered mainly for its use of "turtle graphics", in which commands for movement and drawing produced line graphics either on screen or with a small robot called a "turtle". The language was originally conceived to teach concepts of programming related to Lisp and only later to enable what Papert called "body syntonic reasoning" where students could understand (and predict and reason about) the turtle's motion by imagining what they would do if they were the turtle. Lego Mindstorms is a line of Lego sets combining programmable bricks with electric motors, sensors, Lego bricks, and Lego Technic pieces (such as gears, axles, and beams). Mindstorms originated from the programmable sensor blocks used in the line of educational toys. The first retail version of Lego Mindstorms was released in 1998 and marketed commercially as the Robotics Invention System (RIS). The current version was released in 2006 as Lego Mindstorms NXT. A wide range of programming languages is used for the Mindstorms from Logo to BASIC to derivatives of Java, Smalltalk and C. The Mindstorm approach to programming now have dedicated physical sites called Computer Clubhouses. Mama is an educational object oriented language designed to help young students start programming by providing all the language elements in the student mother tongue. Mama language is available in several languages, with both LTR and RTL language direction support. A new variant of Mama was built atop Carnegie Mellon's Alice development environment, supporting scripting of the 3D stage objects. This new variant of Mama was designed to help young students start programming by building 3D animations and games. A document on educational programming principles explains Mama's design considerations. RoboMind is a simple educational programming environment that lets beginners program a robot. It introduces popular programming techniques and also some robotics and artificial intelligence. The robot can be programmed in Arabic, Chinese, Dutch, German, English and Swedish. Scratch is a blocks based graphical language to create animated stories and games. Snap! is a free open source blocks based graphical language implemented in JavaScript and originally derived MIT's Scratch. Snap! adds the ability to create new blocks and has first class functions that enables the use of anonymous functions. It is actively maintained by UC Berkeley. The source is entirely hosted on GitHub. Stagecast Creator is a visual programming system based on programming by demonstration. Users demonstrate to the system what to do by moving icons on the screen, and it generates rules for the objects (characters). Users can create two dimensional simulations that model a concept, multi level games, interactive stories, etc. Stencyl is a visual programming and game development IDE that has been used for education and commerce. The concept it uses of code blocks is based on MIT's Scratch visual language (listed above). It also permits the use of normal typed code (separate or intermingled) through its own API and the Haxe language. ToonTalk is a language and environment that looks like a video game. Computational abstractions are mapped to concrete analogs such robots, houses, trucks, birds, nests, and boxes. It supports big integers and exact rational numbers. It is based upon concurrent constraint programming.

Университет

Curry – это учебный язык, разработанный для объединения наиболее важных парадигм декларативного программирования, а именно функционального программирования (вложенные выражения, функции высшего порядка, ленивые вычисления) и логического программирования (логические переменные, частичные структуры данных, встроенный поиск). Он также интегрирует два наиболее важных операционных принципа, разработанных в области интегрированных функционально-логических языков: "резидуацию" и "сужение". Flowgorithm – это графический инструмент для разработки и выполнения программ посредством блок-схем. Этот подход разработан для акцентирования внимания на алгоритме, а не на синтаксисе конкретного языка. Блок-схема может быть преобразована в несколько основных языков программирования, таких как C#, Java, Visual Basic .NET и Python. M2001 – это модульный математический язык для разработки и представления математических алгоритмов, охватывающих как современную дискретную, так и классическую непрерывную математику. Он основан на семантической структуре, базирующейся на теории категорий, с синтаксисом, схожим с Pascal или Modula 2. Он предназначен исключительно для образовательных целей, поэтому эффективность и простота реализации менее важны в его разработке, чем общность и широта применения. Он был создан для формирования прочного формального алгоритмического фундамента для студентов первого курса математических специальностей. Oz – это язык, предназначенный для обучения теории вычислительных систем. Он поддерживает большинство основных парадигм в рамках одного языка, чтобы студенты могли изучать парадигмы, не осваивая множество синтаксисов. Oz содержит в простой и четко структурированной форме большинство концепций основных парадигм программирования, включая логическое, функциональное (как ленивое, так и нетерпеливое), императивное, объектно-ориентированное, ограничений, распределенное и параллельное программирование. Для него существует канонический учебник "Концепции, техники и модели компьютерного программирования" и свободно доступная стандартная реализация – система программирования Mozart.