周以真教授

读起来是不是有点头晕？没关系，小玛塔下面就用通俗易懂的方式为大家说一说什么是计算思维。

计算思维主要可分为四个方面：

问题拆解：

比如我们现在需要画一栋小房子

经过观察，我们发现这个小房子可拆解为烟囱

屋顶

和房子主体三个部分。

这就是将复杂问题拆解为若干简单问题的思维方式——分解问题。

模式识别：

画房子的时候，可以画得很简单

也可以画得有点复杂

还可以画得惟妙惟肖

但不管多复杂，我们都能找到其相似点举一反三，完成“画房子”这个动作。

抽象化：

世间房子有千千万万种

但我们可以只关注“房子”的核心特征和模式，

到最后，虽然只是一个简单符号，也能让大家一看就知道这是房子，这就是抽象化。

算法：

如果我们要画一个简单的小房子，可用以下步骤来进行

首先，先画一个烟囱

然后，画一个屋顶

最后再加上房子的主体部分，作品就大功告成啦！

用一系列步骤和过程解决问题，这就是算法。

经过这样说明，大家是不是对计算思维的印象不那么模糊了？

总的来说，计算思维是数理思维发展到一定程度的高级形态，是把一个看起来困难的问题通过问题的分析分解、联想等方法，拆解成一个个简单、具体的问题并加以解决。它对人思维能力的要求相比数理思维要更高。

简单来说，计算思维是一种逻辑思考和批判性思考的能力，一针见血地说，计算思维就是一种高效地解决问题的思考方式。

在生活中，我们时时刻刻都可以用计算思维解决问题。

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我们身边的计算思维

我们来举个例子，假设聚会时你要为大家做顿饭，要求有素有荤有汤，你应该怎么做？

具体步骤

1、分解问题：做一顿饭，我们可以把问题分解为要做什么菜，什么饭，什么汤。比如可以做香菇炒菜心，蒸鱼，西红柿蛋汤等等，然后再分析每道菜都需要什么食材，将原料备齐。

2、模式识别：明确几道菜的做法（模式）。比如炒菜，一般的做法是将处理好的食材混合快炒；蒸菜是将食材放进蒸锅里用高温蒸汽烹饪；而炖菜，则是用食材加水，用小火进行慢煮。

3、抽象化：为了避免菜凉，几道菜都要差不多时间出锅，所以需要将菜品制作按时间排序，抽象为排序问题。

4、算法：明确制作菜品的细节和过程，按步骤进行。比如西红柿蛋汤的制作步骤，应该是清洗西红柿并切块——打鸡蛋并调匀——用锅将水煮开——放入西红柿和鸡蛋——放入调料——出锅。

就这样，我们日常生活中常见的问题，就用计算思维高效且有条理地解决了。

不过，计算思维的应用不仅仅在日常的工作和学习中用到，科学研究中也是必不可少。比如新型冠状病毒肺炎就是一个活生生的例子。

科学家们为了解决新型冠状病毒带来的危害，可能把工作拆解为几个部分：流行病学预测疫情走向，控制疾病传播；病毒学主要是分离病毒，然后造疫苗；医学主要是研究新型冠状病毒症状，诊断和治疗。

一开始疫情发生时，可能大家都不清楚是什么造成的。但病人出现的症状和感染冠状病毒有相同的模式：有呼吸道症状、发热、咳嗽、气促和呼吸困难，甚至可导致肺炎、严重急性呼吸综合征、肾衰竭，甚至死亡。

随着研究的深入，科学家们对这种新型病毒进行了定义，即抽象化——2019新型冠状病毒（COVID-19）”。

最后为了解决疫情，科学家们明确到具体步骤（算法），各有各的流程。

以流行病学科学家举例，他们会搜集已知的信息和数据，通过计算机设计模型，预估每一个措施将给抗击疫情带来怎样的影响，并根据实际产生的数据进一步修正模型，让模型预估得更精确。这就是计算思维在科学上的重大作用。

可以说，虽然科学家不像很多医务人员那样冲在疫情一线，但他们在幕后的工作同样重要，具有重大意义。

计算思维不是一门学科，而是一种解决问题的方法。无论孩子是进行科学探索，还是从事文学艺术创作，计算思维都能助他们一臂之力。

那么我们该怎么帮助孩子训练科学思维呢？

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Matatalab如何训练计算思维？

毫无疑问，编程教育对于孩子们训练计算思维极有好处，但不是所有的编程教育课程都适合孩子。

目前市面上的编程课都集中于高年级的软件编程，或者低龄的在线编程游戏，对于学前儿童来说：软件编程门槛太高，难度大，趣味性低。而在线编程游戏过度依赖屏幕，缺乏互动。

瑞士著名儿童心理学家皮亚杰曾指出，学前儿童正处在前运算阶段，此阶段的思维是以具体形象性为其特征的，要让儿童掌握和理解问题, 往往要依靠具体实物、插图或表象及形象化语言才能理解。

著名儿童心理学家让·皮亚杰

比如，你问一个三四岁的孩子2+3等于几，他很难回答上。但是你在桌上先摆出2个桃子，再放3个桃子，他通过数数能知道2+3=5。

这是因为他们头脑中还不能对抽象数字进行分析综合，而是依靠形象具体的实物获得思维。

和市面上的编程教育不同的是，玛塔创想公司研发出一套Matatalab实物化编程语言，完美贴合学前儿童的认知特征。

让孩子们从可触摸的实物编程块出发，将自己的方位和机器人方位建立联系，从可看可触可想可试的真实互动中形成自己的思维，然后一步步进阶到抽象思维。

以Matatalab Coding基础版为例，整套产品的主要组成部分是玛塔机器人、玛塔控制塔、编程板和各种编程块，完全没有用到计算机和屏幕。

将编程板和控制塔相连接，孩子只要把编程块拼在编程板上，控制塔就能识别到指令并传达，让机器人按照孩子的指令开始行动。

你看，玛塔机器人有木有好可爱！两只圆溜溜的大眼睛不停闪动，孩子们要是看见，心都萌化啦。

玛塔控制塔和玛塔机器人的头罩都可以取下来，里面可以兼容乐高，孩子可以为玛塔做百变造型。

编程块五颜六色，吸引眼球，让孩子爱不释手。而且每种编程块所对应的指令非常形象化，就算孩子不认识字也没关系，玩起来就像搭积木一样很快能得心应手。

另外有一个折叠地图，正面是自然风光，背面是卡通图案，孩子们可以让机器人随意去冒险。

在这些可爱的、可触碰的机器人中间边玩边学，孩子怎么可能不爱上编程呢？

那么，Matatalab儿童编程机器人是如何在潜移默化中锻炼孩子的计算思维呢？

下面，我们来看看具体案例。在这个地图中，玛塔机器人如果想走到绿旗位置，应该怎么做呢？

具体步骤：

首先，孩子们需要运用计算思维将问题进行拆解。一是在地图上对路径规划，二是选用合适的编程块，三是在编程板上进行合理的排序。

在拆解问题的过程中，孩子们需要观察和思考，发掘规律和趋势：抵达小绿旗的方法有很多，不同的路径机器人面临的方向转变和距离长短也不一样，他们要为机器人找到一条简单便捷的到达方式，即模式识别。

在规划过程中，孩子们需要进行合理抽象，比如在脑中或在纸上画出路线图，搞清楚自己的左右分别与机器人的左右分别，为之后正确的编程做铺垫。

之后，假设我们已经规划出了路径：前进——右转——前进——左转——前进——左转——前进，那么要让机器人实现这个指令，我们就需要用合适的编程块在编程板上进行编程，这就是算法设计与执行。

最后，为了检验设计是否正确，按下橘色播放键进行检验。

若是机器人未能走到指定位置，我们再回溯步骤和计划，进行程序调试debug。

在整个游戏过程中，孩子学会了如何分析问题、如何做规划以及在执行过程中如何试错纠错。

难怪有人说会编程的孩子不怕困难，因为在他们看来，任何问题都是可以解决的。

这是标配的玩法，配套的三本挑战手册带领儿童从使⽤运动编程块进行简单编程，到使用函数调用完成复杂编程，难度逐渐递增，有挑战又有乐趣，在闯关游戏中逐步建立计算思维。

Matatalab还有一个特色是无限拓展玩法。

具体案例：

比如家长可以DIY一个垃圾分类场景，自定义游戏规则，为孩子设定一个角色——环保小卫士，他们的任务是将垃圾分装好，然后利用垃圾车（玛塔机器人）运动到指定位置。

为了完成这个任务，首先，我们需要引导孩子将问题分解，拆解成若干小任务：学习垃圾分类、规划避开障碍物的路线、编程运送垃圾。

模式识别：引导孩子学习垃圾分类的方法，发现垃圾分类的内在规律，举一反三。

抽象化：排除地图上多种信息的干扰，关注当前任务。将问题抽象为路线规划问题，联结之前相关经验进行路线规划。

算法：有序思考，一步步编程运送垃圾，运用视觉跟踪观察机器人运动，进行程序调试debug。

整个游戏过程，孩子能像计算机科学家一样“思考”，而且趣味性还一点不少。经过这样的训练，孩子在8岁左右就可以顺利进阶到软件编程，过渡到更高级的编程语言学习。Matatalab认为，编程是人工智能时代的技术基础，这套编程工具能帮助低龄儿童培养计算思维，建立科技自信。

更难能可贵的是，Matatalab儿童编程机器人充分发挥亲子共玩的优势，家长的参与不仅会让孩子非常有安全感，加速思维训练的进度，还能在携手游戏的过程中享受到美好亲子时光，可谓一举两得。

关于计算思维，现在爸爸妈妈们是不是有了更深的理解？

赶快带孩子加入Matatalab大家庭，一起体验实物化编程的快乐吧！

参考资料：

1.人人都应具备的“计算思维”——21世纪核心技能之一——小码精灵少儿编程

2. 生活之中的计算思维，你运用到了吗？——小码精灵

3. 科学家光写论文不抗疫情？几分钟带你看完新冠病毒的所有论文——毕导THU

4. 用计算思维认识戴口罩的必要性——科技学堂返回搜狐，查看更多