计算思维≠编程，该如何培养孩子的计算思维？

原创 芳芳 STEAM在线 收录于话题#教育观念9个

看点 在STEAM教育中，很多家长听说最多的可能是编程课程，而且很多编程机构也经常宣传课程会着重培养孩子的计算思维能力、逻辑思维能力、解决问题的能力等。那么计算思维究竟是什么？对孩子的成长有哪些帮助？如何锻炼孩子的计算思维能力？小编就这些问题展开分享，希望能对您有所帮助。

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计算思维是什么

2006年，美国卡内基·梅隆大学的周以真（Jeannette M. Wing）教授，发表了题为 《计算思维》（Computational Thinking）的文章，提出了一种建立在计算机处理能力及其局限性基础之上的思维方式——计算思维。

她认为，计算思维就是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计，以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。它能为问题的有效解决提供一系列的观点和方法，它可以更好地加深人们对计算本质以及计算机求解问题的理解，而且还能克服“知识鸿沟”，便于计算机科学家与其他领域专家交流。

2008年，周以真进一步指出计算思维是一种分析思维， 在问题解决的不同阶段会用到数学思维，在设计和评价复杂系统时会用到工程思维，在理解概念时会用到科学思维。可以看出，计算思维是多种思维的综合应用。

计算思维是为了便于人机的沟通，便于实现用计算机去解决问题，实现目的的一种思维方式。它不是要像计算机一样思考，而是架起人机交流之桥梁的核心思维模式。

在用计算思维解决问题时，人负责把实际问题转化为可计算问题，并设计算法让计算机去执行，计算机负责具体的运算任务，通过运算，达到人想要实现的工作目标，并将这个结果呈现出来，这就是计算思维里的人机分工。

很多人会把计算思维和编程混在一起。计算思维是人大脑的一种思维方式，编程则是人输入计算机的一种语言运算方式。编程是实现计算思维的具体的语言和数据的运算方式。

举个简单的例子，比如用计算机答选择题，第一题的正确答案是A。就可以设置语句，如果答题者选择了A，计算机后台就会得到“1”的结果，如果答题者没有选择A，计算机的后台就会算出“0”的结果，再加入一些运算公式，比如“1”是多少分数，“0”代表多少分数，最后计算出答题者答出了几个“0”和几个“1”，再求出答题者的所有分数之和，把这一套运算的步骤和程序输入计算机，就是编程。

如何去实现这一过程的整个思维过程，就是计算思维。先有了计算思维，再运用计算机可以理解的语言和能计算的公式，编程为详细的步骤，让计算机进行处理要实现的目标。把实现的流程和步骤，通过计算机语言表达出来，输入计算机系统，让计算机可以自动运算出结果，这个过程就是编程。也就是编程是实现计算思维的一种方式。

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计算思维的实现步骤

海门丁杰( Hemmendinger，2010) 认为教授计算思维的目标是“教学生像经济学家、物理学家和艺术家那样思考问题，并理解如何使用计算解决问题，创建和发现能卓有成效进行探索的新问题”，并不是让每个人都像计算机科学家那样思考。

计算思维的两大核心特征是Abstraction （抽象）和Automation（自动化）。简称2A。

想要理解抽象和自动化之于计算思维的重要性，我们先来看下运用计算思维进行问题求解的关键路径：

（1）把实际问题抽象为数学问题，并建模，即将人对问题的理解用数学语言描述出来

（2）进行映射，把数学模型中的变量等用特定的符号代替，即用符号一一对应数学模型中的变量和规则等

（3）通过编程把解决问题的逻辑分析过程写成算法，即把解题思路变成计算机指令，也就是算法

（4）执行算法，进行求解，即计算机根据算法，一步步完成相应指令，求出结果。

建立数学模型的过程就是理解问题的过程，并且要把你对问题的理解用数学语言表达出来，这个就是建立数学模型的过程，也是编程的过程。这很关键，数学模型的好坏意味着你对问题的理解程度够不够深，而且数学模型还说明了在这个问题中，哪些东西可以计算以及如何进行计算，这可以说是计算思维里最最核心的东西了。这个关键过程需要的核心能力就是抽象能力以及一定的数学基础。

在整个过程中，抽象是方法，是手段，贯穿整个过程的每个环节。自动化是最终目标，让机器去做计算的工作，把人脑解放出来，中间目标是实现问题的可计算化，体现在成果上就是数学模型、编程、还有算法。

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计算思维对孩子有什么帮助

很多家长都会给孩子选择编程课程，希望提高孩子的计算思维、逻辑思维、抽象思维等能力。计算思维对孩子有哪些好处呢？

1、计算思维可以提高孩子的数学能力

计算思维必不可少的就是计算，计算一定会用到数学知识，数学对于计算思维是必不可少的，在锻炼孩子的计算思维的时候，可以把数学知识实际的应用起来，这样有利于培养孩子对数学的兴趣，激发孩子学习数学的热情，原来数学这么有用！孩子再学起数学来，就不会觉得那么枯燥，还会觉得数学很重要，可以实现自己想要的计算结果。

2、提高孩子的逻辑思维能力和严谨的习惯

在计算思维实现的过程中，建立数学建模需要有多种选择的语句，和分别相对应的实现步骤，这些都非常有利于培养孩子的逻辑思维能力和严谨的思维习惯，一旦出现了纰漏，整个计算过程就会出现失败，这就不得不迫使孩子去重新检查数学建模中出现了哪些问题和错误，有时候一些细微的错误不一定很容易发现，这就需要孩子耐心去检查，也培养了孩子的严谨态度和抗挫折的能力，以及重新再来的勇气。

3、提高孩子的人际交际沟通能力

孩子们在整个计算思维的训练过程中，难免会遇到问题， 遇到问题怎么办？就要去寻求解决的方法。这就需要向老师、家长和同学求助，也许实现一个计算思维的途径会有点复杂，需要同学们集思广益一起去完成，这样就要及时沟通，互相学习和帮助，在互动中去寻求解决方案。

4、培养孩子思考问题和解决问题的能力

计算思维本身就是为了解决问题而提出的，是为了解决问题而提倡的一种思维方式，这对于锻炼孩子的思考问题、解决问题能力的养成非常有效。

孩子通过计算思维的实践和计算操作实现了自己想要的数学模型的时候，也会提高孩子的自信心和自我认可能力。

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如何提高孩子的计算思维能力

计算思维能力的培养，可以通过多种手段和方法去实现。任何包括计算思维在内的操作方式都可以去尝试。

比如，对于低年级的小朋友来说，可以让孩子们对气球进行分类，红色气球有几个，绿色、蓝色、黄色等等各有几个，然后让他们计算红色气球加上绿色气球一共多少只，红色加蓝色一共多少只，班里一共有多少小朋友？如何把气球进行分配等等。这些小朋友通过运算，就可以提高计算思维能力。

利用一些玩具也可以实现，比如积木，可以让小朋友对积木进行分类，圆柱形的有多少个，长方体有多少个，正方体有多少个，球形有多少个等等，然后可以让小朋友搭建一个自己喜欢的玩具，搭建好了，再进行统计，用去了多少个球体、圆柱体、正方体和长方体，还剩下了多少个等等，让小朋友在玩中去锻炼计算思维。

数字游戏也是很好的提高计算思维的方式。比如7的倍数的游戏。游戏规则是，大家围成一个圈依次报数，报数范围可以限制在1-100之间。遇到带有数字7，或者7的倍数的数字时，就不要报数，而是以鼓一下掌或者拍一下桌子表示，如果谁表达错了，就是输了。

例如，在7的倍数7、14、21、28、35等数字时也是不能报的，要鼓掌或者敲桌子，如果犯错了，可以罚唱歌、表演节目等，在这样的游戏中，可以锻炼孩子快速的计算思维和反应能力，而且孩子们还会玩的很开心，要想不输的话，就要好好学习乘法口诀了。

“计算性思维”归根结底是根据孩子的思维发展规律，培养数理逻辑能力。我们可以先利用一些玩具和实物进行培养，再过度到编程的学习上，这样会更加自然。

（1）涂鸦、串珠、玩拼图——形象思维第一步

学龄前3-6岁的孩子主要以培养形象思维为主。比如，问孩子“3+2等于几”，对于这个年龄段的孩子其实并不那么容易，但若问他们“3个珠子和2个珠子放在一起是几个珠子”，大多数孩子会觉得好算很多。

因此，这一阶段“玩”实物能够有效的训练孩子的思维。

我们可以用：串珠子，让孩子研究串成有规律、间色不同的图案； 涂鸦填色，比如在一组直线排列的三角形填上顺序为“红、黄，红、黄，红、黄”的颜色，或是推测下一个图形的颜色； 拼图，让孩子对具体的形象、结构产生认识。

除了“有序”的练习，创造性的串珠制作和发挥想象力的涂鸦也能对孩子思维的提升有很大帮助。

（2）数学游戏、棋类、魔方——抽象逻辑逐步养成

6-11岁是培养孩子抽象逻辑思维能力的关键时期。让孩子通过观察分析，逐步学会对事物进行概括、抽取出事物的特性，形成概念，并进行推理及判断。

数学游戏是典型的计算思维与逻辑的练习方法。

比如下面这个题目：

把写着1到100这100个号码的牌子，像下面这样依次分给四个人，让孩子判断第73号牌子会落在谁的手里？

想要解开这道题目，孩子需要运用逻辑推理，找出数字的排列规律，通过思考和探索数学问题，尝试找到比“穷举”更快更有效的办法，从而得到思维的提升。

除此之外，棋类、魔方也是有效提升儿童思维能力的方式：

（3）日常对话—逻辑是计算性思维的重要部分

千万不要忽视了与孩子的日常对话，这对训练孩子的思维能力是有很大影响的：

①强调日常对话中的因果关系

明辨因果关系是逻辑思维的基础能力之一。比如，去公园的时候告诉孩子：

因为今天天气很热，所以你现在口渴了；因为你口渴了，所以你需要喝水。

孩子并不一定能理解这里的因果联系，但如果父母在表达的过程中注重逻辑，也会在潜移默化中影响孩子的思维方式。

②教孩子区分事实和观点

教孩子区分事实和观点是美国小学课堂上教孩子思辨的重要课题之一，就是“fact or opinion”（事实还是观点）。

事实，包括太阳是热的、蛋糕是甜的、A是字母表里的第一个字母、蜘蛛有八条腿；而观点，包括“我喜欢晒太阳”、“蛋糕很好吃”、“我不喜欢背古诗”、“我觉得蜘蛛很可怕”。

平时有意识地引导孩子，区分Ta 表达的是感情、观点，还是道理、依据，这对于Ta 以后分析问题和做判断是非常有用的，同时也是日后思维发展的基石。

以上的方式仅供参考，培养孩子计算思维可以充分利用身边已有的资源和材料，采取寓教于乐的方式进行，对孩子的计算思维能力的培养将会事半功倍。

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原标题：《计算思维≠编程！该如何培养孩子的计算思维？》

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