为何需要培养学生的计算思维

看到一篇有署名Looi Chee Kit 教授的有关计算思维(Computational Thinking, CT)的文章。该文2017年11月23日发布在新加坡一个政府的网站上。文中提出一个鲜明的观点:计算思维的教和学是新加坡人为数字世纪做好准备的关键,每个学生需要培养计算思维。

这篇文章表示,虽然在新加坡各种各类学校提供了编程课以及相关活动给学生引入编程,激发他们的兴趣,从事计算相关探索和追求,或者把编码融入到所学知识当中,但是,公众对于计算思维可能没有很深的了解,不太明白计算思维到底是什么, 为什么需要学习和研究计算思维。

那么,计算思维到底是什么呢? 首先,根据卡耐基美隆大学教授Jeannette Wing 定义为: “solving problems, designing systems and understanding human behavior by drawing on the concepts fundamental to computer science”.

如此来看,计算思维就是利用计算机科学的基本概念解决问题, 设计系统和理解人类行为的一种思维方式。 Looi Chee Kit 教授在文中认为,计算思维最核心的元素是四部分:分解,模式识别,抽象,算法。 具备了这四个能力,人们就能为问题找到解决的方案,以程序的表现形式,则可以在计算机上执行,以流程或者规章制度的表现形式,则可以由人遵照执行。

也就是说,计算思维是一种建立在计算机科学概念基础上的思维方式,它不局限于计算机。说到底计算机只是一种工具,这种工具的伟大之处在于它促使人们借此发展了思考问题的方式。

那么,计算思维对于学生的重要性体现在什么地方呢? 作者介绍说,他们调查了参加编程课的学生,看看这些学生在编程课上的学到的知识能否应用到实际中,可不可以解决现实的问题。

其中一些反馈如下:

通过计算,我知道大问题可以分解成小问题来解决,我几乎天天这样做。

在解决棘手的大问题是,我学会了后退一步,从更大的角度看问题,分析问题。

计算课让我知道每一个小的细节都很关键。有时候一个小小的错误会引出大的问题。

这里大问题的分解,就是计算思维中第一个核心要素,在编程时,它是天然的,原生的思维方式。不管你写的程序多么复杂,分解成小的问题总是第一步。也有人说,当你把大问题合理的分解之后,问题实际上已经解决的差不多了。

作者陈述说,当在计算机课上学生动手实践把问题分解成小问题,规划执行的顺序,辨认出其中的模式,评估解决方案,关注重要的细节时,实际上就是给自己武装了解决问题的技能,这些技能可以帮他们学习数学,科学和其它学科,甚至于解决日常生活问题。作者进一步说,计算思维可以通过一些玩具和游戏,引入到学龄前儿童的教育当中去,当然在国内,特别是2017年,我们国家已经明确要把编程教育加入到小学阶段的基础课程中。

charles老师一直关注青少儿的编程教育,个人认为青少儿可以通过学习Scratch编程来锻炼计算思维。而Scratch编程教育应以游戏化编程为主,因为青少儿的学习是兴趣培养为主。游戏化正好是孩子们最感兴趣的地方。

学习只要有兴趣,就会有源源不断学习的动力。老师的一位学生最近自己设计创作出了一个小游戏,名叫“小猫躲炮弹”。这个小游戏里灵活使用了广播,运算,变量,条件判断,重复执行,侦测,随机等血多计算机编程知识,应该说是创作很成功的一个简单小游戏,老师最后叫他加了一些背景音乐和游戏结束时的音效以完善整个游戏的体验。

游戏画面

代码指令1

代码指令2

好了,现在就让我们来看一下他自己创作的小游戏吧。

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