如何培養(yǎng)“編程思維”?
如何培養(yǎng)“編程思維”?
生活處處皆編程。這么說的原因很簡單——因為編程思維可以解決生活中的很多問題。那么,什么是編程思維呢?簡單地說就是:為了把一個問題解決得快且好,在頭腦中分解、優(yōu)化等思考的思維能力。比如,如何能隨時拍到女兒的笑臉?這個爸爸在手機(jī)背后貼了女兒喜歡的卡通圖案總忘了拿手機(jī)?把置物架和門鎖結(jié)合就可以解決問題了
以上兩個問題就用到了程序設(shè)計,他們出自一個有趣的“編程思維”科普節(jié)目,中小學(xué)生看了就能懂,今天分享給大家。
編程思維:“程序設(shè)計的思考方式”
從2020開始,日本將“編程教育”列為中小學(xué)必修課。其編程課的重點(diǎn)不是編寫代碼,而是培養(yǎng)孩子的“編程式思維”。為了讓大家更好地理解“編程思維”,NHK推出了名為“TEXICO”的節(jié)目,日文原名“テキシコー”,即“程序設(shè)計的思考方式”。為了用最簡單的方法教會孩子“編程思維”,節(jié)目提出了一種“不插電的編程教育”口號。通過生活中生動的程序模擬演練來傳遞一種“問題解決式”的思維方式,幫助訓(xùn)練孩子“編程思維”。節(jié)目指出編程思維包含五個要素,分別是——分解,組合,概括,抽象,模擬。
分解:分解之后再思考
在遇到復(fù)雜問題時,要拆成一步一步的按順序思考;如果剛好在當(dāng)中能找出一些規(guī)律,還能達(dá)到事半功倍的效果。為了說明分解的力量,節(jié)目組在片中解碼了一個魔術(shù)。先擋住魔術(shù)師的視線,然后將骰子隨意摞成一摞,放在旋轉(zhuǎn)的臺面上,魔術(shù)師每次都能很快指出露在外面的所有點(diǎn)數(shù)之和??雌饋硐衲Х?,但實際上是一個簡單的數(shù)學(xué)問題。魔術(shù)師把問題分解開來。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,而且相對的兩個面加起來一定是數(shù)字7。摞起來之后,每個骰子漏在外面都有4個面,那么一個骰子的面數(shù)之和就是14。然后用 “14+頂面點(diǎn)數(shù)” 就能知道這一個骰子露在外面的點(diǎn)數(shù)之和。而最上面一個骰子,比其他骰子多了個頂面點(diǎn)數(shù),所有骰子露在外面的點(diǎn)數(shù)之和是「骰子數(shù)x14+頂面點(diǎn)數(shù)」。這樣就難不倒魔術(shù)師了!
組合:對流程的排列組合進(jìn)行思考
“編程思維”中組合能力是指:對事物進(jìn)行排列組合思考,尋求出最佳組合,從而提高效率,同時提升個人解決問題的能力。一件事拆分步驟,但不一樣的排列組合對效率有很大的影響。
小兵要清理垃圾,分為三步,但這樣效率太低,思考后小兵改變了清理順序,只需要兩步就做好了。可見,效率的提高順序變換是關(guān)鍵。
我們生活中到處都有程序設(shè)計,很多問題都需要把時間進(jìn)行最優(yōu)分配。
這次首領(lǐng)給小兵的任務(wù)是煎肉餅,但只有1個鍋,1次可以煎2個餅,煎好1面需要5分鐘。
此時店里來了3個客人,需要煎3個餅,如何最快呢做好餅?zāi)兀?br>小兵先煎好2個餅,用了10分鐘;再花10分鐘,煎好最后1個餅,共計20分鐘。
但客人投訴他們上菜太慢。首領(lǐng)很快給出了更好的方法,小兵照做后,只用15分鐘就做好了3個餅,節(jié)省了5分鐘時間。
你能猜出是怎么做到的嗎?
概括:發(fā)現(xiàn)規(guī)律
這里通過一個簡單的邏輯小魔術(shù),訓(xùn)練孩子的概括、抽象或分解等編程思維。將一張紙撕成9份,然后魔術(shù)師遞出其中1張,讓助理隨機(jī)寫一個數(shù)字,然后將其他8張也寫上數(shù)字,并且全部翻轉(zhuǎn)過去,打亂順序。這難不倒魔術(shù)師,他準(zhǔn)確地找到了8!他是如何做到的呢?其實道理很簡單:魔術(shù)師第一次遞出來的紙,四個邊都有撕開的痕跡,而其他紙都不是這樣!很多看似復(fù)雜神奇的事物,只要仔細(xì)觀察,找到它的規(guī)律所在,就會變得非常簡單。
抽象:把重要的東西抽出來考慮
會跳舞的小人,其實這個小人的背后,也隱藏著編程思維!看起來很復(fù)雜的腳步運(yùn)動,其實也是有規(guī)律的:桌底下面有兩個移動的三角形,正是它們在指揮小人跳舞,而且是三只腳保持同步運(yùn)動。再把這個運(yùn)動軌跡進(jìn)行一點(diǎn)抽象,就能發(fā)現(xiàn)原來這是幾何形狀里兩個三角形的6個頂點(diǎn)。最后鏡頭翻轉(zhuǎn)到桌面之下,章魚移動真的是靠兩塊磁鐵三角板來操縱,不禁讓人恍然大悟!
這正體現(xiàn)了程序思維中的“分解”和“抽象”——將復(fù)雜動作分解后,去除干擾信息,把腳上的磁鐵抽象出來,就找出真相了。
模擬:在腦海中過一遍流程
這是一個電車、軌道和卡尺的組合。如果開動電車,走到卡尺處,電車會受阻,車輪與軌道之間的摩擦力會推動軌道向后移動。那么,如果把軌道換成圓形,并在軌道旁邊固定上一個三角形的立體積木,再次開動列車,會出現(xiàn)什么樣的情況呢?展示完發(fā)生變化的道具后,引導(dǎo)孩子在腦海中模擬該裝置的運(yùn)行軌跡。最后再揭曉答案會是怎樣的結(jié)果呢?
電車撞上卡尺——軌道與三角運(yùn)動起來——三角打開大門——電車運(yùn)動再撞上卡尺——軌道與三角運(yùn)動起來——三角打開大門......一個簡易的“永動機(jī)”出現(xiàn)了!在完成編程以及科學(xué)研究時,經(jīng)常會用到“做出假設(shè),進(jìn)行模擬”,這個過程讓我們更容易找到癥結(jié)所在。以上可見,編程思維其實就是由抽象思維、分解思維、歸納思維、算法思維、評估思維,這5個思維能力組成的。
我們說,每個孩子都應(yīng)該懂點(diǎn)編程,其實是指具有廣義上的編程思維——思考模式、解決問題的方法和創(chuàng)造力。經(jīng)歷過這樣思維訓(xùn)練的孩子,思路更加清晰,會在梳理、分解、解決問題的時候也會擁有更強(qiáng)的信念。它會讓孩子們學(xué)會抽絲剝繭,抓住最重要的部分,進(jìn)行思考,讓生活變得高效。
思維模式是孩子人生的底層代碼,家長作為孩子人生早期的“程序員”,盡可能多地給孩子輸入“編程思維”的代碼,給孩子塑造出更加積極的成長空間。
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