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如何培养“编程思维”?

 

如何培养“编程思维”?

 

生活处处皆编程。这么说的原因很简单——因为编程思维可以解决生活中的很多问题。那么,什么是编程思维呢?简单地说就是:为了把一个问题解决得快且好,在头脑中分解、优化等思考的思维能力。比如,如何能随时拍到女儿的笑脸?这个爸爸在手机背后贴了女儿喜欢的卡通图案总忘了拿手机?把置物架和门锁结合就可以解决问题了

以上两个问题就用到了程序设计,他们出自一个有趣的“编程思维”科普节目,中小学生看了就能懂,今天分享给大家。

如何培养“编程思维”?

编程思维:“程序设计的思考方式”

从2020开始,日本将“编程教育”列为中小学必修课。其编程课的重点不是编写代码,而是培养孩子的“编程式思维”。为了让大家更好地理解“编程思维”,NHK推出了名为“TEXICO”的节目,日文原名“テキシコー”,即“程序设计的思考方式”。为了用最简单的方法教会孩子“编程思维”,节目提出了一种“不插电的编程教育”口号。通过生活中生动的程序模拟演练来传递一种“问题解决式”的思维方式,帮助训练孩子“编程思维”。节目指出编程思维包含五个要素,分别是——分解,组合,概括,抽象,模拟。

分解:分解之后再思考

在遇到复杂问题时,要拆成一步一步的按顺序思考;如果刚好在当中能找出一些规律,还能达到事半功倍的效果。为了说明分解的力量,节目组在片中解码了一个魔术。先挡住魔术师的视线,然后将骰子随意摞成一摞,放在旋转的台面上,魔术师每次都能很快指出露在外面的所有点数之和。看起来像魔法,但实际上是一个简单的数学问题。魔术师把问题分解开来。首先,骰子5的背面一定是2,3的背面一定是4,1的背面一定是6,而且相对的两个面加起来一定是数字7。摞起来之后,每个骰子漏在外面都有4个面,那么一个骰子的面数之和就是14。然后用 “14+顶面点数” 就能知道这一个骰子露在外面的点数之和。而最上面一个骰子,比其他骰子多了个顶面点数,所有骰子露在外面的点数之和是「骰子数x14+顶面点数」。这样就难不倒魔术师了!

组合:对流程的排列组合进行思考

“编程思维”中组合能力是指:对事物进行排列组合思考,寻求出最佳组合,从而提高效率,同时提升个人解决问题的能力。一件事拆分步骤,但不一样的排列组合对效率有很大的影响。
小兵要清理垃圾,分为三步,但这样效率太低,思考后小兵改变了清理顺序,只需要两步就做好了。如何培养“编程思维”?可见,效率的提高顺序变换是关键。
我们生活中到处都有程序设计,很多问题都需要把时间进行最优分配。
这次首领给小兵的任务是煎肉饼,但只有1个锅,1次可以煎2个饼,煎好1面需要5分钟。
此时店里来了3个客人,需要煎3个饼,如何最快呢做好饼呢?
如何培养“编程思维”?小兵先煎好2个饼,用了10分钟;再花10分钟,煎好最后1个饼,共计20分钟。
但客人投诉他们上菜太慢。首领很快给出了更好的方法,小兵照做后,只用15分钟就做好了3个饼,节省了5分钟时间。
你能猜出是怎么做到的吗?

概括:发现规律

这里通过一个简单的逻辑小魔术,训练孩子的概括、抽象或分解等编程思维。将一张纸撕成9份,然后魔术师递出其中1张,让助理随机写一个数字,然后将其他8张也写上数字,并且全部翻转过去,打乱顺序。这难不倒魔术师,他准确地找到了8!他是如何做到的呢?其实道理很简单:魔术师第一次递出来的纸,四个边都有撕开的痕迹,而其他纸都不是这样!很多看似复杂神奇的事物,只要仔细观察,找到它的规律所在,就会变得非常简单。

抽象:把重要的东西抽出来考虑

会跳舞的小人,其实这个小人的背后,也隐藏着编程思维!看起来很复杂的脚步运动,其实也是有规律的:桌底下面有两个移动的三角形,正是它们在指挥小人跳舞,而且是三只脚保持同步运动。再把这个运动轨迹进行一点抽象,就能发现原来这是几何形状里两个三角形的6个顶点。最后镜头翻转到桌面之下,章鱼移动真的是靠两块磁铁三角板来操纵,不禁让人恍然大悟!

这正体现了程序思维中的“分解”和“抽象”——将复杂动作分解后,去除干扰信息,把脚上的磁铁抽象出来,就找出真相了。

模拟:在脑海中过一遍流程

这是一个电车、轨道和卡尺的组合。如果开动电车,走到卡尺处,电车会受阻,车轮与轨道之间的摩擦力会推动轨道向后移动。那么,如果把轨道换成圆形,并在轨道旁边固定上一个三角形的立体积木,再次开动列车,会出现什么样的情况呢?展示完发生变化的道具后,引导孩子在脑海中模拟该装置的运行轨迹。最后再揭晓答案会是怎样的结果呢?

电车撞上卡尺——轨道与三角运动起来——三角打开大门——电车运动再撞上卡尺——轨道与三角运动起来——三角打开大门......一个简易的“永动机”出现了!在完成编程以及科学研究时,经常会用到“做出假设,进行模拟”,这个过程让我们更容易找到症结所在。以上可见,编程思维其实就是由抽象思维、分解思维、归纳思维、算法思维、评估思维,这5个思维能力组成的。

我们说,每个孩子都应该懂点编程,其实是指具有广义上的编程思维——思考模式、解决问题的方法和创造力。经历过这样思维训练的孩子,思路更加清晰,会在梳理、分解、解决问题的时候也会拥有更强的信念。它会让孩子们学会抽丝剥茧,抓住最重要的部分,进行思考,让生活变得高效。

思维模式是孩子人生的底层代码,家长作为孩子人生早期的“程序员”,尽可能多地给孩子输入“编程思维”的代码,给孩子塑造出更加积极的成长空间。

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