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看點 在STEAM教育中，很多家長聽說最多的可能是程式設計課程，而且很多程式設計機構也經常宣傳課程會著重培養孩子的計算思維能力、邏輯思維能力、解決問題的能力等。那麼計算思維究竟是什麼？對孩子的成長有哪些幫助？如何鍛鍊孩子的計算思維能力？小編就這些問題展開分享，希望能對您有所幫助。

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計算思維是什麼

2006年，美國卡內基·梅隆大學的周以真（Jeannette M。 Wing）教授，發表了題為 《計算思維》（Computational Thinking）的文章，提出了一種建立在計算機處理能力及其侷限性基礎之上的思維方式——計算思維。

她認為，計算思維就是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計，以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。它能為問題的有效解決提供一系列的觀點和方法，它可以更好地加深人們對計算本質以及計算機求解問題的理解，而且還能克服“知識鴻溝”，便於計算機科學家與其他領域專家交流。

2008年，周以真進一步指出計算思維是一種分析思維， 在問題解決的不同階段會用到數學思維，在設計和評價複雜系統時會用到工程思維，在理解概念時會用到科學思維。可以看出，計算思維是多種思維的綜合應用。

計算思維是為了便於人機的溝通，便於實現用計算機去解決問題，實現目的的一種思維方式。它不是要像計算機一樣思考，而是架起人機交流之橋樑的核心思維模式。

在用計算思維解決問題時，人負責把實際問題轉化為可計算問題，並設計算法讓計算機去執行，計算機負責具體的運算任務，透過運算，達到人想要實現的工作目標，並將這個結果呈現出來，這就是計算思維裡的人機分工。

很多人會把計算思維和程式設計混在一起。計算思維是人大腦的一種思維方式，程式設計則是人輸入計算機的一種語言運算方式。程式設計是實現計算思維的具體的語言和資料的運算方式。

舉個簡單的例子，比如用計算機答選擇題，第一題的正確答案是A。就可以設定語句，如果答題者選擇了A，計算機後臺就會得到“1”的結果，如果答題者沒有選擇A，計算機的後臺就會算出“0”的結果，再加入一些運算公式，比如“1”是多少分數，“0”代表多少分數，最後計算出答題者答出了幾個“0”和幾個“1”，再求出答題者的所有分數之和，把這一套運算的步驟和程式輸入計算機，就是程式設計。

如何去實現這一過程的整個思維過程，就是計算思維。先有了計算思維，再運用計算機可以理解的語言和能計算的公式，程式設計為詳細的步驟，讓計算機進行處理要實現的目標。把實現的流程和步驟，透過計算機語言表達出來，輸入計算機系統，讓計算機可以自動運算出結果，這個過程就是程式設計。也就是程式設計是實現計算思維的一種方式。

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計算思維的實現步驟

海門丁傑（ Hemmendinger，2010） 認為教授計算思維的目標是“教學生像經濟學家、物理學家和藝術家那樣思考問題，並理解如何使用計算解決問題，建立和發現能卓有成效進行探索的新問題”，並不是讓每個人都像計算機科學家那樣思考。

計算思維的兩大核心特徵是Abstraction （抽象）和Automation（自動化）。簡稱2A。

想要理解抽象和自動化之於計算思維的重要性，我們先來看下運用計算思維進行問題求解的關鍵路徑：

（1）把實際問題抽象為數學問題，並建模，即將人對問題的理解用數學語言描述出來

（2）進行對映，把數學模型中的變數等用特定的符號代替，即用符號一一對應數學模型中的變數和規則等

（3）透過程式設計把解決問題的邏輯分析過程寫成演算法，即把解題思路變成計算機指令，也就是演算法

（4）執行演算法，進行求解，即計算機根據演算法，一步步完成相應指令，求出結果。

建立數學模型的過程就是理解問題的過程，並且要把你對問題的理解用數學語言表達出來，這個就是建立數學模型的過程，也是程式設計的過程。這很關鍵，數學模型的好壞意味著你對問題的理解程度夠不夠深，而且數學模型還說明了在這個問題中，哪些東西可以計算以及如何進行計算，這可以說是計算思維裡最最核心的東西了。這個關鍵過程需要的核心能力就是抽象能力以及一定的數學基礎。

在整個過程中，抽象是方法，是手段，貫穿整個過程的每個環節。自動化是最終目標，讓機器去做計算的工作，把人腦解放出來，中間目標是實現問題的可計算化，體現在成果上就是數學模型、程式設計、還有演算法。

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計算思維對孩子有什麼幫助

很多家長都會給孩子選擇程式設計課程，希望提高孩子的計算思維、邏輯思維、抽象思維等能力。計算思維對孩子有哪些好處呢？

1、計算思維可以提高孩子的數學能力

計算思維必不可少的就是計算，計算一定會用到數學知識，數學對於計算思維是必不可少的，在鍛鍊孩子的計算思維的時候，可以把數學知識實際的應用起來，這樣有利於培養孩子對數學的興趣，激發孩子學習數學的熱情，原來數學這麼有用！孩子再學起數學來，就不會覺得那麼枯燥，還會覺得數學很重要，可以實現自己想要的計算結果。

2、提高孩子的邏輯思維能力和嚴謹的習慣

在計算思維實現的過程中，建立數學建模需要有多種選擇的語句，和分別相對應的實現步驟，這些都非常有利於培養孩子的邏輯思維能力和嚴謹的思維習慣，一旦出現了紕漏，整個計算過程就會出現失敗，這就不得不迫使孩子去重新檢查數學建模中出現了哪些問題和錯誤，有時候一些細微的錯誤不一定很容易發現，這就需要孩子耐心去檢查，也培養了孩子的嚴謹態度和抗挫折的能力，以及重新再來的勇氣。

3、提高孩子的人際交際溝通能力

孩子們在整個計算思維的訓練過程中，難免會遇到問題， 遇到問題怎麼辦？就要去尋求解決的方法。這就需要向老師、家長和同學求助，也許實現一個計算思維的途徑會有點複雜，需要同學們集思廣益一起去完成，這樣就要及時溝通，互相學習和幫助，在互動中去尋求解決方案。

4、培養孩子思考問題和解決問題的能力

計算思維本身就是為了解決問題而提出的，是為了解決問題而提倡的一種思維方式，這對於鍛鍊孩子的思考問題、解決問題能力的養成非常有效。

孩子透過計算思維的實踐和計算操作實現了自己想要的數學模型的時候，也會提高孩子的自信心和自我認可能力。

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如何提高孩子的計算思維能力

計算思維能力的培養，可以透過多種手段和方法去實現。任何包括計算思維在內的操作方式都可以去嘗試。

比如，對於低年級的小朋友來說，可以讓孩子們對氣球進行分類，紅色氣球有幾個，綠色、藍色、黃色等等各有幾個，然後讓他們計算紅色氣球加上綠色氣球一共多少隻，紅色加藍色一共多少隻，班裡一共有多少小朋友？如何把氣球進行分配等等。這些小朋友透過運算，就可以提高計算思維能力。

利用一些玩具也可以實現，比如積木，可以讓小朋友對積木進行分類，圓柱形的有多少個，長方體有多少個，正方體有多少個，球形有多少個等等，然後可以讓小朋友搭建一個自己喜歡的玩具，搭建好了，再進行統計，用去了多少個球體、圓柱體、正方體和長方體，還剩下了多少個等等，讓小朋友在玩中去鍛鍊計算思維。

數字遊戲也是很好的提高計算思維的方式。比如7的倍數的遊戲。遊戲規則是，大家圍成一個圈依次報數，報數範圍可以限制在1-100之間。遇到帶有數字7，或者7的倍數的數字時，就不要報數，而是以鼓一下掌或者拍一下桌子表示，如果誰表達錯了，就是輸了。

例如，在7的倍數7、14、21、28、35等數字時也是不能報的，要鼓掌或者敲桌子，如果犯錯了，可以罰唱歌、表演節目等，在這樣的遊戲中，可以鍛鍊孩子快速的計算思維和反應能力，而且孩子們還會玩的很開心，要想不輸的話，就要好好學習乘法口訣了。

“計算性思維”歸根結底是根據孩子的思維發展規律，培養數理邏輯能力。我們可以先利用一些玩具和實物進行培養，再過度到程式設計的學習上，這樣會更加自然。

（1）塗鴉、串珠、玩拼圖——形象思維第一步

學齡前3-6歲的孩子主要以培養形象思維為主。比如，問孩子“3+2等於幾”，對於這個年齡段的孩子其實並不那麼容易，但若問他們“3個珠子和2個珠子放在一起是幾個珠子”，大多數孩子會覺得好算很多。

因此，這一階段“玩”實物能夠有效的訓練孩子的思維。

我們可以用：串珠子，讓孩子研究串成有規律、間色不同的圖案； 塗鴉填色，比如在一組直線排列的三角形填上順序為“紅、黃，紅、黃，紅、黃”的顏色，或是推測下一個圖形的顏色； 拼圖，讓孩子對具體的形象、結構產生認識。

除了“有序”的練習，創造性的串珠製作和發揮想象力的塗鴉也能對孩子思維的提升有很大幫助。

（2）數學遊戲、棋類、魔方——抽象邏輯逐步養成

6-11歲是培養孩子抽象邏輯思維能力的關鍵時期。讓孩子透過觀察分析，逐步學會對事物進行概括、抽取出事物的特性，形成概念，並進行推理及判斷。

數學遊戲是典型的計算思維與邏輯的練習方法。

比如下面這個題目：

把寫著1到100這100個號碼的牌子，像下面這樣依次分給四個人，讓孩子判斷第73號牌子會落在誰的手裡？

想要解開這道題目，孩子需要運用邏輯推理，找出數字的排列規律，透過思考和探索數學問題，嘗試找到比“窮舉”更快更有效的辦法，從而得到思維的提升。

除此之外，棋類、魔方也是有效提升兒童思維能力的方式：

（3）日常對話—邏輯是計算性思維的重要部分

千萬不要忽視了與孩子的日常對話，這對訓練孩子的思維能力是有很大影響的：

①強調日常對話中的因果關係

明辨因果關係是邏輯思維的基礎能力之一。比如，去公園的時候告訴孩子：

因為今天天氣很熱，所以你現在口渴了；因為你口渴了，所以你需要喝水。

孩子並不一定能理解這裡的因果聯絡，但如果父母在表達的過程中注重邏輯，也會在潛移默化中影響孩子的思維方式。

②教孩子區分事實和觀點

教孩子區分事實和觀點是美國小學課堂上教孩子思辨的重要課題之一，就是“fact or opinion”（事實還是觀點）。

事實，包括太陽是熱的、蛋糕是甜的、A是字母表裡的第一個字母、蜘蛛有八條腿；而觀點，包括“我喜歡曬太陽”、“蛋糕很好吃”、“我不喜歡背古詩”、“我覺得蜘蛛很可怕”。

平時有意識地引導孩子，區分Ta 表達的是感情、觀點，還是道理、依據，這對於Ta 以後分析問題和做判斷是非常有用的，同時也是日後思維發展的基石。

以上的方式僅供參考，培養孩子計算思維可以充分利用身邊已有的資源和材料，採取寓教於樂的方式進行，對孩子的計算思維能力的培養將會事半功倍。

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原標題：《計算思維≠程式設計！該如何培養孩子的計算思維？》