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儿童编程思维知识(儿童编程基础知识课)

儿童编程思维知识(儿童编程基础知识课)比如生活中日历是时间的抽象,地铁地图是复杂交通系统的抽象。抽象思维就是在一个类似的问题中,寻找特定相似和不同的部分并组合形成问题的解决方案。我们来做一个简单的例子,这个会贯穿到问题解决:我们要计算从1加到200的总和,原始做法就是机械的慢慢一个数一个数的做加法,现在我们发现,200 1=201,199 2=201,198 3=201 等等。现在感觉简单多了吧,有眉目了。就是我们在问题中间发现一个通用、相同、类似的处理模式、特征或者规律。还是继续上面那个加法问题现在我们发现有一个规律了:我们用最大和最小的数字相加,然后各自依次减少和递增数字,我们会发现一个规律,他们的结果都是201,那么现在我们发现一共是200/2 = 100个201,现在问题就变成100个201的加法了。

我们让孩子学习编程,并不是要让孩子成为编程高手,而是提升孩子的计算思维能力。那么什么是计算思维呢?

儿童编程思维知识(儿童编程基础知识课)(1)

何是计算思维

计算思维是一种思维模式:从描述和分析问题开始,并且获得适合被计算机(或者人类)处理的有效解决方案的思维过程。现在特指通过计算机解决复杂问题的通用思维方式。

计算思维可以分解成为很多种思维模式:

  • 分解模式思维 - 由繁化简

儿童编程思维知识(儿童编程基础知识课)(2)

一个复杂问题可以分解成多个简单、容易实现和控制的规模更小的问题,那么我们就比较容易的完成这个复杂问题。

我们来做一个简单的例子,这个会贯穿到问题解决:我们要计算从1加到200的总和,原始做法就是机械的慢慢一个数一个数的做加法,现在我们发现,200 1=201,199 2=201,198 3=201 等等。现在感觉简单多了吧,有眉目了。

  • 模式(规律)识别思维

儿童编程思维知识(儿童编程基础知识课)(3)

就是我们在问题中间发现一个通用、相同、类似的处理模式、特征或者规律。

还是继续上面那个加法问题现在我们发现有一个规律了:我们用最大和最小的数字相加,然后各自依次减少和递增数字,我们会发现一个规律,他们的结果都是201,那么现在我们发现一共是200/2 = 100个201,现在问题就变成100个201的加法了。

  • 抽象思维

儿童编程思维知识(儿童编程基础知识课)(4)

抽象思维就是在一个类似的问题中,寻找特定相似和不同的部分并组合形成问题的解决方案。

比如生活中日历是时间的抽象,地铁地图是复杂交通系统的抽象。

还是上面那个加法,我们分解及发现规律后,我们就可以获得简化的计算公式:

1 2 3 .... 199 200 = (1 200) * (200/2) = 20100。也就是每一对数字的和,以及总共有多少对一样的和的乘法结果

  • 算法思维

儿童编程思维知识(儿童编程基础知识课)(5)

算法就是用一步步的指令集合形成问题的解决思维过程,从而让我们能够解决类似的问题。算法是逐步解决问题的办法,像我们在百度上检索一个诗词的时候,它就用到了算法。

还是这个加法,我们如何形成算法:

第1步:1 200=201 获得数字对的和

第2步:200/2=100获得多少对
第3步:201*100=20100他们需要用乘法,获得结果

现在这个算法可以用来计算1到任何正整数的和计算求解,比如1加到1000:

第1步:1 1000=1001 获得数字对的和

第2步:1000/2=500获得多少对

第3步:1001*500=500500他们需要用乘法,获得结果

最终我们就是认识到,只需要把200换成1000就可以完成了,这个公式就是一个最简单的算法过程,形成这个算法过程的就是算法思维。

这些就是跟计算机对话的基础思维,计算机必须获得非常详细、清楚和简洁的指令说明,只要我们有意识的用计算思维方式去解决问题,我们就很快学会利用计算机能够解决问题的方式来思考问题。

在利用计算思维解决问题的过程中,我们还会获得一些技能,比如想象力,从错误中学习的能力以及解决问题过程的毅力、团队的协作能力。

计算思维的重要性

根据摩尔定律,每18个月,计算机的计算能力就会增加1倍,所以在短短十年内一台几千块钱的电脑就会拥有比人的大脑强大的多的计算能力。我们比任何时代都需要将技术融入我们的生活的方方面面,现在没有手机我们都快无法出行了。我们拥有大量的计算能力,当我们能够应用计算思维的时候,面对的各种问题,我们都将更快、更准确、更强大的解决。

因此未来将属于那些技术创造者、问题解决者、创新家,为了成为未来的主人,我们就很有必要让孩子具备强大的计算思维能力,从而获得赢得未来竞争的钥匙。

如何提升计算思维能力

既然计算思维是需要应用计算机才能获得最大的效果,那么如何提升计算思维能力的关键就是拥抱计算机,也就是编程。

现在我们就能够明白,让孩子学编程不是目的,而是一种手段和工具了。

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