stem数学应用能力（STEM视野下的计算思维）

很多家长在孩子上学前急于给孩子上各种幼小衔接的班，但是给孩子填充知识并不是一个非常好的方法。授人以鱼不如授人以渔，乔巴比较赞成培养孩子的习惯和思考方法，这才是长久之计。

女儿几乎是个标准的文科生的脑袋，所以乔巴一直非常看重对女儿思维能力的培养，由于我是计算机科班出身，我发现在编程中，包含了许多思维方法非常值得借鉴到其他学科或者是日常生活中，这种思维方式就是模拟计算机的思维方式，我们称之为计算思维。

去年12月，美国白宫在STEM教育的五年战略计划中重点提出：使计算思维成为所有教育的必要组成部分。

计算思维越来越多地被视为一套有广泛价值的思维技能。对我们孩子而言，会使用计算机已是基本生存技能，学习和应用计算思维变得非常必要。

• 计算思维：从一般到精确，再到一般

加州大学伯克利分校的Daniel Garcia老师为非计算机专业的同学设计出了一门名为《计算机的美与乐趣》的课。

在这门课上，Daniel解释了一个非常重要的概念——抽象化。他说，“抽象化的意思就是隐藏细节”。这要求我们可以识别模式，将复杂的东西提炼，并形成精确清晰的概括。

以奶昔为例，他说：“你想做草莓奶昔，你更可能去上《烹饪的乐趣》这门课，因为它会指导你如何添加冰淇淋、牛奶和水果，而不会专门去找‘草莓奶昔’这门课。虽然一些书上会写，草莓奶昔、树莓奶昔和蓝莓奶昔有不同的配方，但肯定有人提出“把这些不同的奶昔配方融合成一个奶昔配方”。

计算思维运用于K12教育的实践

计算思维已然成为21世纪核心能力，所有K12学生都应该接受计算思维能力培养。

教育工作者和研究人员发现，将计算思维设计为教学课程并进行评估的可操作性更强。

这意味着能将计算思维技能进行细化分解，包括逻辑、算法、模式、抽象、综合、评估和自动化等概念。

它还意味着将问题“分解”为子问题以便解决的方法，创建相关作品（通常通过编程）、测试调试、迭代细化。

斯坦福大学教育学院博士Shuchi Grover，提出关于计算思维运用到其他学科的建议。

她说，与任何技能一样，计算思维最好是在上下文情景中教授和学习，嵌入到具体的课堂科目中去。例如，分析和逻辑思维可以通过谜题和单词问题来培养。

事实上，除了数学或计算机科学之外，这种逻辑论证和逻辑思维的问题，可以作为语言艺术的一部分来对待。

编程学习是开发计算思维技能非常有趣的实用方法，但这不是唯一的方法。

以下是一些在其他学科中培养计算思维的方式：

• 方式

1.语言艺术

·使用逻辑以正确的顺序组合一个混乱的故事

·识别句型模式和语法规则

·使用一阶逻辑基于给定的事实得出结论

·构建社交网络以分析故事

·选择自己的冒险途径，编写自己的故事

2.数学

·通过程序在代数中建模函数

·写一个关于如何进行矩阵乘法或如何求解二次方程的算法

·使用问题分解来解决单词问题

·通过模式识别来概括总结

3.科学

·使用明确的“If-Then”逻辑进行物种分类

·建立物理现象的计算模型

·通过创建计算模型和模拟来研究现象，而不是使用预先开发的模拟软件

4.社会科学

·研究数据并识别历史事件的模式和趋势

·创建这些模式和趋势的可视化模型

·创建一个模拟模型来研究社会科学现象中的关系，如女性的教育和健康

·为社交系统、社交网络或社交选择创建模型

有些老师可能会发现，上述一些非编程活动是他们正在开展的！确实，许多活动都会引用到相同的思维技能，而不会被特意标记为计算思维。

我们是想更加有意识地去建立起清晰明确的计算思维能力培养，将编程工具结合到一些活动中去，利用可能的自动化和计算解决方案来解决问题。

• 计算思维在日常生活的应用

不止在思维，计算思维在日常生活中也有很多的实践应用。

卡耐基梅隆大学前教授Jeannette M. Wing博士，对计算机理念的广泛使用进行了说明。

她在一次采访里表示，计算思维不仅可以应用于思维，也可以提升日常生活效率并让生活压力变得小一点。

比如，把困难的问题解构成我们所知道的方式去解决，观察生活中的平衡问题、流水线问题等。

举个例子，自助餐的流水线。当我们去自助餐厅吃午餐，在第一站就看到刀叉时，我觉得很生气，因为我们没办法拿着盘子的时候还要着拿刀叉。取刀叉应该放在最后一步。

Wing博士认为，这类自助餐的低效是对逻辑思维及顺序的错误运用。

计算思维还可以辅助一个基本的任务，比如策划一段旅行，可以分解成预定机票、预定旅馆、租车这几个步骤。

计算思维也可以用于健康管理或政策制定这类复杂的事情。只有识别次问题、描述这些次问题与主问题之间的关系，我们才可以完成目标工作。

不管是有意识还是无意识，我们下一代可能毫不费力地吸收计算机思维技能。

明天乔巴会更具体地谈谈计算思维的思考方式。

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