作者通過對以往的計算思維模式和計算思維概念進(jìn)行回顧整理,在已有研究的基礎(chǔ)上,大膽提出了新計算思維框架,本書便是圍繞這一框架對計算思維展開講解。書中通過“發(fā)現(xiàn)并分析問題、系統(tǒng)模型設(shè)計、實施解決方案、分析驗證解決方案、系統(tǒng)維護(hù)”五個思維過程循序漸進(jìn)地向讀者介紹計算思維的四大思維模式:數(shù)學(xué)思維、算法思維、編程思維、工程思維,并詳細(xì)展示它們在日常生活中和編程中的體現(xiàn)。書中列舉的案例貼近生活,生動有趣,便于青少年讀者輕松習(xí)得計算思維知識,從而提高自身的創(chuàng)新思維能力和發(fā)散思維能力。
適用讀者:8-18歲的青少年人群
陶行知先生曾說過這樣一句話:教育的目的在于解決問題。而學(xué)習(xí)計算思維,就是為了更好地解決問題。計算思維是眾多的思維方式和方法,旨在幫助孩子提高解決問題的能力,學(xué)習(xí)掌握更多解決問題的思維方式!
計算思維是什么?簡單說,就是人們在解決計算問題時蘊(yùn)含的思維方式。但這里的“計算”不單指加減乘除的計算問題,還涉及邏輯推理和問題求解等方方面面。
你能想象考場上準(zhǔn)備兩套文具和硬盤備份具有相同的思維模式?去餐廳點(diǎn)餐和面向接口程序設(shè)計思維有異曲同工之妙?樂高積木的設(shè)計和軟件設(shè)計意外蘊(yùn)含著類似的思想 ··· ···
李澤,國內(nèi)資深創(chuàng)客,軟件設(shè)計師、信息系統(tǒng)項目管理師。2013年畢業(yè)于新疆醫(yī)科大學(xué)信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè),有十余年編程實戰(zhàn)經(jīng)驗。教育部教育裝備研究與發(fā)展中心中小學(xué)人工智能教材項目課標(biāo)組和編寫組成員,《青少年編程能力等級》標(biāo)準(zhǔn)主要起草人,工信部人才交流中心“藍(lán)橋杯青少年創(chuàng)意編程大賽”Scratch專家委員會委員。自媒體“科技傳播坊”(公眾號:kejicbf)研發(fā)百余集少兒編程教學(xué)視頻,已出版《Scratch高手密碼》《計算思維養(yǎng)成指南》等共十余本著作。
陳婷婷,北京交通大學(xué)碩士。曾就職于索尼移動通信產(chǎn)品有限公司,八年軟件開發(fā)工作經(jīng)驗,通過國際PMP認(rèn)證,2017年底加入編程貓負(fù)責(zé)教研工作。參與教育部教育裝備研究與發(fā)展中心中小學(xué)人工智能教材項目,負(fù)責(zé)小學(xué)人工智能編程課程研發(fā)設(shè)計工作。
金喬,美國明尼蘇達(dá)大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程系在讀博士,在中國科學(xué)院自動化研究所獲得碩士學(xué)位,山東大學(xué)獲得本科學(xué)位。主要研究方向為情感計算及面向兒童的人機(jī)交互技術(shù)。在ACM Interaction Design and Children(兒童交互設(shè)計)等國際會議發(fā)表多篇論文,擁有三項國家發(fā)明專利,參與過多個兒童認(rèn)知與編程環(huán)境相關(guān)的國家自然基金項目。
前言
新計算思維框架
第一章 挖掘身邊的疑問——發(fā)現(xiàn)并分析問題
數(shù)學(xué)思維
分類/分組 為什么要把商品分類擺放?
對照 沒有尺子怎么測量長度?
比較 閃電與電火花是一回事兒嗎?
類比 鳥和蜻蜓與飛機(jī)有什么關(guān)系?
概率 同月同日生的“奇妙緣分”很難尋嗎?
求同/求異/模板/泛化/特化 為什么居里夫人能找到“釙”和“鐳”?
算法思維
算法權(quán)衡 醫(yī)生如何選擇合適的治療方案?
編程思維
輸入輸出 計算機(jī)的“眼”“耳”和“口”在哪里?
抽象/具象 蘋果落地和重力是如何聯(lián)系起來的?
工程思維
預(yù)處理 為什么跳水比賽要去掉最高分和最低分?
分解 學(xué)霸是怎樣煉成的?
可行性分析 為什么永動機(jī)是無法實現(xiàn)的?
簽名 古代調(diào)兵遣將為什么要用兵符?
統(tǒng)籌 如何舉辦一場精彩的聯(lián)歡晚會?
協(xié)議/契約 商鞅是如何取信于民的?
防御性思想/最壞打算 為什么汽車要配置安全氣囊?
持久化 文物出土后是如何被保存的?
第二章 解決難題的思路——系統(tǒng)模型設(shè)計
數(shù)學(xué)思維
特征識別/模式識別/概括 為什么人類能區(qū)分動物或表情?
映射 沒有名字的世界會怎么樣?
替代/替換 如何測量一個燈泡的容積?
排列/組合 如何在小空間中放置多種家具?
分離 為什么空調(diào)壓縮機(jī)要安裝在室外?
算法思維
索引 為什么圖書要有目錄?
先進(jìn)先出 什么是“先進(jìn)先出”的現(xiàn)象?
先進(jìn)后出 什么是“先進(jìn)后出”的現(xiàn)象?
信息編碼 盲人是如何閱讀的?
編程思維
狀態(tài)機(jī) 為什么切換軟件界面時不會發(fā)生混亂?
信息壓縮 如何更快地記錄老師的板書?
模塊化 為什么汽車制造采用模塊化的生產(chǎn)方式?
預(yù)置/緩存/緩沖 為什么店鋪內(nèi)要設(shè)置儲存室?
事件驅(qū)動 為什么生活就是被事件所驅(qū)動的?
參數(shù)化 如何成為攝影小達(dá)人?
工程思維
分布式/去中心化 小蜜蜂是如何搬家的?
分層/層次化 多級運(yùn)載火箭有什么優(yōu)勢?
可視化 籃球明星庫里和科比的投籃風(fēng)格有什么不同?
單一職責(zé) 為什么拍攝電影需要各種專業(yè)人士?
接口依賴 為什么點(diǎn)餐時不直接和廚師交流?
原型 以“米老鼠”為原型的建筑是什么樣的?
第三章 落地思路的策略——實施解決方案
數(shù)學(xué)思維
近似 國土資源面積是精確的數(shù)值嗎?
蒙特卡洛 為什么套圈游戲總是套不中?
枚舉/窮舉 警察叔叔是如何破案的?
計數(shù) 2500年前的羅馬人是如何計數(shù)的?
算法思維
排序 為什么酒店的房間號是有順序的?
搜索/檢索 如何在圖書館里找到一本書?
遞推 偵探推理的訣竅是什么?
遞歸 雪花和羽毛有什么奇妙的規(guī)律呢?
分治 羅馬帝國為什么會被一分為二?
回溯 迷宮游戲有沒有什么竅門?
動態(tài)規(guī)劃 如何尋找自駕游的最短行程呢?
唯一依賴 為什么購買火車票需要身份證?
啟發(fā)式算法 為什么地圖軟件會給出多條線路?
編程思維
初始化 籃球比賽中的24秒規(guī)則是什么?
順序/序列 月相的變化規(guī)律是什么?
選擇/分支 為什么相近血緣的“達(dá)爾文雀”看起來差別很大?
循環(huán)/重復(fù) 西西弗斯的石頭代表了什么?
嵌套隱藏 在俄羅斯套娃背后的秘密是什么?
串行/并行 飛機(jī)場是如何提高安檢效率的?
同步/異步 多人如何分享一臺掌上游戲機(jī)?
代理 為什么要選出課代表?
互斥/對立 為什么廁所門上的鎖很重要?
時空互換 如何避免頻繁重復(fù)地輸入登錄信息?
助記 為什么說好記性不如爛筆頭?
優(yōu)先級 為什么假期作業(yè)總是被拖到最后一刻?
信息隱藏 如何使用詩詞傳遞秘密信息?
信息加密 楊子榮是如何智取威虎山的?
工程思維
冗余/冗穩(wěn)性/備份 為什么高鐵“小黃車”從不載客?
協(xié)作 玲瓏的犀牛鳥為什么與粗笨的犀牛是“知心朋友”?
復(fù)用 樂高積木是如何被批量生產(chǎn)出來的?
集成 《論語》是孔子寫的嗎?
第四章 檢驗策略的優(yōu)劣——分析驗證解決方案
數(shù)學(xué)思維
邊界值/臨界值/閾值 地球上新的一天從哪里開始?
等價 為什么原始社會能以物易物?
極限 圓周率是怎么計算出來的?
抽樣 如何調(diào)查城市植物的種類情況?
算法思維
約簡 第一部移動電話是什么樣的?
編程思維
優(yōu)化 如何避免“鼠標(biāo)手”?
調(diào)試 為什么電力系統(tǒng)安裝后不能立刻投入使用?
自動化 為什么機(jī)器人的工作能力比人類強(qiáng)?
工程思維
容錯 正在編輯的文件會不會因斷電而丟失?
測試 如何在上市前保證新藥的安全性?
第五章 維系完善的方法——系統(tǒng)維護(hù)
數(shù)學(xué)思維
統(tǒng)計 如何從數(shù)據(jù)中探尋因果?
去重 搜索引擎會直接呈現(xiàn)抓取的結(jié)果嗎?
算法思維
兼容/標(biāo)準(zhǔn) 為什么樂高積木經(jīng)久不衰?
編程思維
擴(kuò)展/拓展 “迪士尼”的世界是如何發(fā)展起來的?
重構(gòu) 文學(xué)著作如何改編成影視?
工程思維
回收 神秘的三角箭頭圖案暗示著什么?
迭代 從“地心說”到“日心說”說明了什么?
版本化 為什么產(chǎn)品需要設(shè)置版本號?
共享/分享 為什么說共享資源具有社會價值?
移植/遷移 植物如何“遷徙”到世界各地?
后記
附錄 圖書測試和精選評語
下載隨書程序
致謝
參考圖片