红绿灯是孩子能做的最好的第一台状态机，因为十岁的孩子早就把它的规则背得滚瓜烂熟。每一种颜色是一个状态，每一次变化是一次转移，而计时不过是这台机器在往下走之前要等多久。把这三个部分大声说出来，大部分代码就会自己写出来。

解锁它的三个词

状态机是一种描述方式，用来描述那些一次只能处在一种情形里的东西。红绿灯要么是红，要么是绿，要么是黄。它绝不会同时是两种，而且永远沿着同一条路径走。正是这一条规则，让它成为一件如此干净的教学工具。

在黑板上把它画成三个圆圈，圆圈之间用箭头连起来。圆圈是状态，箭头是转移。再问问全班每个箭头应该在什么时候触发，你就已经在没写一行代码之前，把整个程序描述完了。

先做固定循环

从最简单的版本开始：红灯五秒，绿灯五秒，黄灯两秒，然后回到红灯，如此往复。任何时刻只有一盏灯亮着。这个约束就是这节课的要点。如果两盏灯同时亮了，机器就处在一个不可能的状态里，而孩子能很快发现这个错误。

你可以用面包板上的三只 LED 来做，可以用sheenbot∞ 主板板载的灯来做，也可以在教室里没有硬件时，完全在浏览器里用积木编辑器来做。接线方式会变，状态图不会。

加上行人按钮

现在让它变得有意思起来。行人按钮是一个事件，而事件正是状态机胜过一个简单定时循环的原因。有人在绿灯时按下按钮，灯不应该一下子跳到红。它应该走完这一轮，转到黄，再到红，并且多停一会儿，好让人过马路。

这一下同时教了两个概念。第一，转移既可以由计时器触发，也可以由事件触发。第二，有些转移是带条件的：只有在绿灯亮着的时候，这一按才算数。围绕红绿灯给孩子讲状态机，讲的其实是一条规则在什么时候适用，而不只是这条规则是什么。

这个模式为什么无处不在

孩子一旦能在红绿灯里看出状态和转移，就会开始到处发现它们。微波炉不是待机，就是加热，或者暂停。游戏角色不是站着，就是跑，或者跳，不可能同时做两样。自动售货机、电梯门，以及设备之间互发的消息，跑的都是同一个形状。在计算机领域里，很少有哪个概念能像它这样，被一个十岁的孩子和一位在职工程师画成一模一样的图。

一份 40 分钟的教案

• 在碰代码之前先一起画出三状态图，大约五分钟。
• 把红—绿—黄的固定循环写出来，反复运行，直到时间节奏合适为止。
• 故意让两盏灯同时亮起来，让全班看看什么叫不可能的状态。
• 加上行人按钮，全班一起决定，这一按究竟在什么时候才算数。
• 最后说出家里三台按同样方式工作的机器，作为收尾。

整个项目一节课就能做完，几乎不需要引入新术语。如果你想要一份配好学习单的现成版本，它就在我们的机器人课程体系里，你也可以先通过一节免费试听课来体验。