你真的了解计算思维吗?- 学习少儿编程的真正意义

你真的了解计算思维吗?- 学习少儿编程的真正意义

时下,让孩子学编程的呼声越来越高,针对小年龄段孩子学编程的课也越来越多。不少父母对此难免疑惑,6、7岁甚至更小的孩子学编程到底能学到啥?学编程就是为了学会写代码吗?

小孩子正在编程中
小孩子正在编程中

对此,我们都应正确认识孩子和编程教育,再判断孩子适不适合学习少儿编程,因为不是所有的孩子都适合学习编程,也不是所有的编程思维教育课程都适合孩子。

少儿编程教育的真正目的,并不是让孩子当程序员,而是把代码背后蕴含的“计算思维”教给孩子——这才是孩子适应21世纪人工智能时代的必备技能。那到底什么是计算思维呢?

什么是计算思维

2006年,计算机科学家周以真教授在一篇论文中创造了计算机思维这个术语,论文发表在《美国计算机协会通讯》杂志上。周教授把计算机思维广泛定义为运用计算机科学的知识进行系统设计、问题求解以及理解人类行为的所有思维活动。

图片[2]-你真的了解计算思维吗?_学习少儿编程的真正意义-51scratch少儿编程网
周以真教授谈计算机思维

计算思维是数理思维发展到一定程度的高级形态,是把一个看起来复杂的问题通过分析、拆解等方法,分解成一个个简单、具体的问题。它对人思维能力的要求相比数理思维要更高。计算思维可以分解为如下4个部分:

  • 问题分解
  • 模式识别
  • 抽象思维
  • 算法设计
计算思维
计算思维

接下来,我们就这4个内容做一个更为详细的说明。

问题分解

当你观看电影的时候,有没有想过这些电影是如何制作并剪辑完成的呢?好莱坞的电影制作团队,从视觉效果团队、服装师到餐饮服务人员,一般都有好几千人。虽然在屏幕上仅仅只看见有限的几个演员以及导演和纸片人的名字,其实它们的背后是一个庞大的团队。这些人共同协作,才能保证电影制作完成并顺利发行。

奔跑的放映机
奔跑的放映机

如果我们把好莱坞电影看作是一个需要解决的大问题,那么演员和相关摄影工作人员就是问题的组成部分,所有这些组成部分共同协作才能最终解决这个大问题。

模式识别

进行模式识别,可以帮助我们发现和解决与模式相关的问题,因此模式识别作为编程思维的第二步,有助于我们进一步分解问题。

举个例子来说,你如果想在某个网站上提交信息,你必须先在某一点上进行模式识别,也就是常说的验证码验证,这种验证方法受到许多网络公司的青睐,用以防止计算机或者自动软件伪装成用户开启别的功能。强迫计算机使用者进行模式对接测试,是目前防止此类软件骚扰的有效办法。

登录网站时的验证码
登录网站时的验证码

抽象思维

举个例子,我要在星期六下午三点,到朋友家去。我住的地方离他家有8公里。星期六早上,我要先给小兔子喂食,再去游泳。然后,要在下午一点在城东的一家咖啡馆吃午饭,估计两点之前可以吃完。咖啡馆离朋友家还有3公里。那么,在两点到三点这一个小时内,我得走多远的路呢?

咖啡
咖啡

使用抽象思维时,我们要剔除那些与手头问题无关的信息。例如,我住的地方离朋友家有多远,这就无关紧要,因为星期六下午,我吃饭的地方离他家更近。至于我要喂小兔子、去游泳,也都与去朋友家无关。唯一相关的信息只有一个:咖啡馆到朋友家有3公里。

算法设计

完成以上步骤后,就是编程思维的最后一步了,将从问题分解、模式识别和抽象思维中提取的问题进行设计、检测。为了更清晰地解释这个步骤,我们去见一见高斯。

数学家高斯
数学家高斯

如果让你把1~100的所有数字用心算的方法加起来,你能做到吗?如果可以做到,你需要花多长时间呢?

早在公元1785年,高斯的老师就给学生们出了这道题。正如故事所叙述的那样,高斯的老师给学生出这道题,本希望能多占用一些课堂时间。但是出乎老师的意料,高斯很快就给出了答案:5050。

高斯并不是死板的将这些数字挨个相加(1 + 2 + 3 + … + 98 + 99 + 100)。他发现这些数之间有一个规律,就是将这组数首尾相连都会出现相同的结果:1 + 100 = 101,2 + 99 = 101,3 + 98 = 101….,一共有50组这样的数字相加。因为1~100中间的数字是50,所以高斯只需要计算50 x 101,最后的答案就是5050。

高斯的算法
高斯的算法

高斯不是计算机方面的专家,在他的时代也没有计算机,他只是个8岁的孩子。但是高斯很聪明,善于创造性地解决纹题。它将复杂问题简单化(把大问题简化分解成易于处理的小问题),找出其中的规律性,例如这道题中,没对首尾数字相加,得数相同;采用抽象思维,略去不必要的解题步骤,在这道题目中,并不需要将数字依次相加,而是应该把它转为乘法进行运算。

著名的科幻小说作者和未来学家亚瑟.克拉克曾经说过:“科学技术的最高境界无异于魔术”。

然而魔术的问题在于,当魔力消失后,没有人能够使其复原。但是,如果我们学习编程思维,我们就可以把握科技发展的脉搏。

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