“計算思維”并不神秘

　　計算思維是什么，聽起來似乎高深莫測，好像是專業(yè)人士才會用到的描述。而事實上，計算思維的真面目與此般印象大相徑庭。在許多人的固有觀念中，計算思維是計算機科學(xué)家才掌握的一種思維能力。其實，計算思維是一種任何人都能夠且應(yīng)該掌握的思維方式。在2006年，美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)計算機科學(xué)系主任周以真教授，正式對計算思維的概念進行界定：計算思維是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計、以及人類行為理解等涵蓋計算機科學(xué)之廣度的一系列思維活動。自此之后，越來越多的學(xué)者認識到了計算思維的重要性，但由于其概念一直不斷地向前演變，至今未有一個標準。若從寬泛角度解釋，計算思維指的是人們在面臨任何新問題和新挑戰(zhàn)時，理解問題及計劃問題解決方法的思維過程。

　　為了讓讀者更好理解計算思維的含義，在此引入兩個關(guān)于生活中隨處可見的計算思維實例。實例一，在起床之后先后有序地完成一系列活動，如穿衣，疊被，洗刷，吃早餐等，這屬于計算思維中的順序結(jié)構(gòu)，可以讓孩子們養(yǎng)成有計劃地安排自己各項任務(wù)和活動的習(xí)慣。實例二，臨時被通知要出差，把哪些物品置于唯一的背包中才是最好的選擇？這是計算思維中典型的貪心算法，指的是在解決問題過程中，做出在當時最好的選擇。這可以培養(yǎng)孩子們的邏輯思維以及尋求最優(yōu)解的能力。

　　計算思維教育勢在必行

　　隨著信息2.0時代的到來，計算思維成為新一代必備的核心技能之一，它可以提供一種組織和分析問題的新視角，能夠廣泛應(yīng)用于學(xué)習(xí)與生活。毫無疑問，2010年后出生的兒童，屬于地道的“數(shù)字原居民”，他們對數(shù)字技術(shù)的掌握有著天生優(yōu)勢。數(shù)字技術(shù)無處不在，尤其是隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展，計算優(yōu)勢更顯現(xiàn)出了其變革性意義。然而大部分人很少有機會獲得對計算的理解，甚至認知還停留在數(shù)值計算和工具操作層面，更不用說去理解計算思維了，如此又怎能培養(yǎng)出真正合格的數(shù)字公民呢？

　　好在，2017年的《地平線報告（基礎(chǔ)教育版）》已經(jīng)表明，要讓計算思維在孩子們的生活學(xué)習(xí)中成為與閱讀、算數(shù)等技能同等重要的基本生活能力。這說明，計算思維教育已勢在必行。

　　編程活動助力計算思維發(fā)展

　　早在20世紀80年代末，清華大學(xué)的孫家廣院士就曾提出“編程教育從娃娃抓起”，而少兒編程所培養(yǎng)的能力便是計算思維能力。已有的相關(guān)實驗證明，編程教育可以提高幼兒相關(guān)計算思維能力（抽象、排序、模式識別）在其他方面的遷移提高，并且對提升幼兒的溝通、合作、團隊建設(shè)、創(chuàng)造力等方面都有一定的促進作用。

　　2017年國務(wù)院發(fā)布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中表示：“逐步推廣編程教育，鼓勵社會力量參與寓教于樂的編程教學(xué)軟件、游戲的開發(fā)和推廣……”編程語言可以給予學(xué)習(xí)者及時反饋，促使學(xué)習(xí)者進行調(diào)試，故障排查，這些都體現(xiàn)了計算思維的作用。

　　國外對于計算思維的培養(yǎng)，是從基礎(chǔ)教育階段逐漸上升至高等教育階段，相對而言，我國主要的計算思維培養(yǎng)陣地仍是高等教育階段，隨之慢慢下移至基礎(chǔ)教育，但是毫無疑問，我國教育界對于計算思維培養(yǎng)的重視程度已越來越高。思維能力培養(yǎng)，是一個長期且緩慢的過程，在幼兒階段就讓孩子接觸相關(guān)的計算思維訓(xùn)練，可以讓他們從小就能夠熟練使用計算思維能力要素解決生活、學(xué)習(xí)中的問題。

　　計算思維融入兒童教育活動

　　國內(nèi)外已有若干研究開始探索幼兒時期發(fā)展起來的認知能力與計算思維之間的聯(lián)系。結(jié)果表明，幼兒從4歲便能夠進行計算思維相關(guān)的學(xué)習(xí)。計算思維可以為兒童提供了表達自我和創(chuàng)造自我的機會，比如向兒童提供外部創(chuàng)建工具，如圖形化編程軟件或編程機器人，以游戲的方式向兒童提供編程學(xué)習(xí)環(huán)境，兒童便可像寫作一樣表達自身的想法。

　　國外培養(yǎng)計算思維的工具主要分為四大類：Scratch等圖形化編程、基于網(wǎng)絡(luò)的模擬創(chuàng)作工具、機器人工具包和有形媒體、以及電子紡織品和其他計算工藝套件。如今相當數(shù)量的編程教育將教學(xué)環(huán)境寄托于Scratch等可視化編程軟件，將其當作計算思維培養(yǎng)的主要方式。然而教育學(xué)界逐漸意識到，幼兒在與實際可觸摸的物體進行交互、玩耍和創(chuàng)造時，學(xué)習(xí)效果是最好的。傳統(tǒng)的編程教育，無論是高年級進行的程序設(shè)計學(xué)習(xí)，還是少兒通過Scratch等圖形化編程軟件進行的學(xué)習(xí)，成果往往都是在計算機屏幕上呈現(xiàn)的。毫無疑義，使用以上工具進行學(xué)習(xí)都會增加孩子與電子產(chǎn)品接觸的時間，這也是許多家長所擔心的問題之一。

　　家長們可能也會擔心，編程對年幼的孩子而言是否太難了。其實相較編程語言的掌握，更重要的是讓幼兒通過親身感受，體會編程過程中所包含的計算思維與解決問題的思路。魏茨曼科學(xué)研究所的研究員Armoni認為，只要采用與幼兒年齡發(fā)展階段相適應(yīng)的工具，即使是四五歲的幼兒也能順利進行編程學(xué)習(xí)。

　　Matatalab培養(yǎng)方式很特別

　　Matatalab使用簡易的圖形化編程積木塊代替了復(fù)雜的程序代碼，孩子無需長時間地對著電腦屏幕，也無需面對復(fù)雜的代碼設(shè)計。Matatalab所設(shè)計的瑪塔機器人，外形更容易讓年幼的孩子親近，且其中的瑪塔人偶可以替換成兒童鐘愛的樂高小人。通過瑪塔控制臺對瑪塔機器人的命令連接，幼兒可以直接觀察到自己做出的編程指令對于機器人行為的影響。該類編程機器人提供了一種與計算思維接觸的具體方式，使抽象事物具體化，將編程學(xué)習(xí)和玩具進行有機的結(jié)合，在游戲中，潛移默化地讓孩子形成計算思維。

瑪塔編程機器人

　　廣大的家長和教育工作者正在不懈努力，讓計算思維培養(yǎng)以各種形式深入到各類教育活動之中。我相信，今天這些精心設(shè)計的創(chuàng)新教育活動會在孩子心中埋下計算思維的種子，這枚種子在將來會發(fā)展成各行各業(yè)所需的核心能力，成為開啟美好未來的密鑰、創(chuàng)新與攻關(guān)的利器，幫助未來人類們鑄就一個更加美好的明天！