随着计算机技术在工作和生活中扮演越来越重要的角色，对儿童的计算机科学的教育越来越受到国内外研究人员的重视。编程教育已经被证实可以激发儿童对计算机科学的兴趣，培养儿童的计算思维，对儿童的科学、数学、语言、创造力和社交能力都有积极作用。因此，探索符合儿童认知习惯的实物交互方式，降低儿童学习编程的门槛，设计面向儿童的实物编程系统具有重要意义。目前大多数儿童编程系统可分为图形化编程系统和实物编程系统两类，实物编程更加适合低龄儿童的使用。　　本研究致力于设计开发面向儿童的编程系统，选用实物交互技术减少编程繁复的语法规则对儿童编程的障碍。实物交互支持儿童将物体直接抓握在手中，符合儿童用手抓握物体的操作习惯。本研究围绕设计与实现面向儿童的实物编程系统，对国内外相关工作进行了讨论和分析，并选用了嵌入式技术实现主动式实物编程工具，设计实现了两款面向儿童的实物编程原型系统，并进行了用户评估。本文的主要工作总结为如下几个方面：　　1.面向儿童的实物编程现状分析　　阅读大量国内外实物编程领域的相关文献，了解儿童编程教育相关理论，总结并分析了国内外关于儿童实物编程的相关工作，提出嵌入式实物编程工具的设计思路。　　2.实物交互工具——实物编程块的设计　　在分析实物编程工具实现技术的基础上，选择了嵌入式技术实现主动式实物编程工具。本研究中的实物交互工具选用了儿童熟悉的积木块，为积木块赋予特定的编程语义使之成为实物编程块，多个编程块之间可以互相通信，儿童可以像搭积木一样操作实物编程块编写程序。实物交互工具具有多语义特性，并且可以进行二维连接。本章还介绍了实物编程块的外观和内部实现，包括嵌入式硬件的选型和软件处理流程。　　3.设计并开发面向儿童的实物编程原型系统　　在上述嵌入式实物编程块的基础上，设计并开发了两款面向儿童的实物编程原型系统:TanPro-Kit和TanProStory。儿童可以摆放实物编程块编写程序，在特定的游戏场景下完成任务，在任务过程中接触到简单的编程概念，培养儿童逻辑思维和计算思维能力。　　4.原型系统的用户评估　　对本研究中所实现的两个实物编程原型系统，设计并实施了用户评估实验。详细介绍了评估实验的设计和结果分析。结果表明，儿童喜爱本研究所开发的实物编程系统，认为系统易学易用，同时在任务中学习到了简单的编程概念，且验证了实物交互有助于协同的特性。