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每个人都应该学习电脑编程
因为它会教你如何思考
史蒂夫·乔布斯
2014年，英国已经把“编程”列入每所学校的必修课程，这就意味着每位5岁以上的孩子都必须学习编程。近两年，爱尔兰、西班牙、丹麦、芬兰、葡萄牙、澳洲等国家也纷纷效仿，推行全国编程教育，儿童编程教育越来越受到重视。作为国家战略的重要内容，人工智能与少儿编程受到很多人的关注与青睐。
我们一直强调，让孩子学编程，不是为了培养未来的程序员，而是希望通过这种学习训练，掌握人工时代最重要的一种必备技能——编程思维。拥有了编程思维，孩子可以更好地理解人工智能时代的运转规则，更从容地应对未来的讯息万变。那么，“编程思维”到底是一种什么样的思维呢？
编程思维是一种高效的问题解决思维方式，包含“理解问题—找出路径”的思维过程，由问题分解、模式识别、抽象化（模式归纳）、算法设计四个步骤组成。通过这四个步骤，孩子学会把问题有效拆解，并且可以设计出解决问题的流程，将所有问题逐一解决。
解决问题有两种常见策略：算法和启发法。所谓算法策略，就是在问题空间里中随机搜索所有可能的方法，逐一尝试，直到获取一种有效的方法解决问题。而启发法策略，就是人类根据生活经验，在问题空间内进行较少的搜索，就能快速问题解决的策略，它是一种凭借直觉经验与知识积累、省时省力、走捷径的方法。
机器擅长算法，而人类常用启发法，所以有时候人类会遇到一些问题完全束手无策，尤其当这个问题的界定不够清晰，不清楚问题的起始状态是什么，要到达什么目标状态，以及用什么手段和遵循哪些步骤到达想要的目标状态，即使拥有强大的算法也不能解决。
所以，面临复杂棘手的问题，如果我们善于运用手段-目标分析（means-to-end）将问题界定清楚、化繁为简，就好办得多。简单来说，就是将问题按照一定目的，进行清晰界定和目标拆解，转化为一个个我们熟悉的简单问题或一个个更好执行、更好理解的小步骤，再逐个击破。这种思维，我们称为“分解思想”，它是编程和数学里重要的思想之一。
编程的过程，就是把复杂和庞大的问题“自上而下，逐步拆解，直至理顺”。它是解决问题的基础，只有把问题拆解清楚，才有接下来实现的可能。正如Scratch之父Mitchel Resnick所说：“ 在学编程的过程中教孩子们学会拆分问题，这才是最重要的。”
人在观察事物/现象的时候，常常要寻找它与其他事物/现象的不同之处，并根据一定的目的，把各个相似但又不完全相同的事物或现象组成一类。这种共同的特征与规律，我们称为模式。顺序模式是按顺序排列所有项目（物品）；分组模式是将相似项目（物品）分成一个组。人脑通过扩充模式库，对关键性特征快速匹配并触发认知判断，可以大大简化我们对世界的认识，把复杂的世界简化，从而高效处理信息。
编程中的模式识别，就是找出不同问题中的模式和趋势（共同点）的过程，能够极大锻炼规律整合的能力，让我们能快速从以往的经验中，得到规律并举一反三以快速高效解决细分问题。
由此可见，善于识别模式，相当于擅长掌握、识别和运用套路，在经验库里搜索类似情境与解决方法，套用模式快速解决以前未曾遇到过的问题，将新问题变为小菜一碟的老问题。人脑在进行认知加工，就擅长用这种方式来节省资源，提高效率。因此，善于发现和总结规律的人，效率也特别高。
计算思维的实质是抽象和自动化，这和人脑的信息化加工模式有点像。生活中随处可见模式，发现模式的能力是可以锻炼的，最常见的方法就是找相同与找不同。在生活中，我们对一些事物的概念与印象也是在多次这样的认知中逐步形成的。抽象级别越高，越接近事物的本质，规律的适用面也就越广。
所以，抽象化，也称为模式归纳，在大量表面现象的模式中，寻找规律，归纳共性，找出最本质的模式，抽取最关键特征，忽略和过滤不必要细节的过程。通过认知问题的核心本质，帮助我们形成解决问题的构想。
对于大脑而言，早上起床出门上班，其实是一连串高度重复且自动化的流程事件组合，大脑只需要按照多年以来的习惯发出指令，并记住几个关键时间点要干什么，完全可以按流程自动化完成。
事实上，大脑非常喜欢用这种抽象、聚焦关键的方式，消耗最少的认知资源，高效地达成我们的行为目标，但有时候也会给造成一些无关紧要的小困扰：比如，到底有没有锁过门。当然这就涉及到其他认知成分的参与了。
编程中最关键的就是“抽象思维”能力，每件事物都有自己的主要特征和其他细节，如果我们找不出重点，就无法解决问题。抽象思维可以帮我们快速认清事物的本质，剥离出问题的核心，能在大量信息中抓住关键信息，提高学习效率。
解决任何问题，都需要制订具体的执行计划。在给定有限的资源情况下，我们可能会设想多种可能性、规划多条解决路径与流程步骤，帮助我们更好地应对突发状况，增加目标实现的概率，甚至找到最经济最高效的最优解或次优解。对于计算机而言，这个过程，就相当于在执行指令之前设定好算法的过程。
而算法是指解题方案的准确而完整的描述，是一系列解决问题的清晰指令，代表着用系统的方法描述解决问题的策略机制。深度优先和广度优先是计算机编程中的经典算法。广度优先解决是最短路径的问题；深度优先解决最长路径问题。
所以，这里所说的算法设计，主要是指根据前面几个步骤对问题的分析与理解，设计每一个关键步骤的多条路径与方法，最后一步步尝试最终解决整个问题的过程。当我们找到最优算法和最优解，甚至提前备好次优算法与次优解，在执行之时就可以风雨无阻、如有神助。
而编程的学习和训练，让我们有机会模仿、掌握甚至内化计算机这种运用算法来解决问题的思维方式，优化工作与生活。总而言之，高速运转的人工智能社会，需要这套高效的问题解决思维方式。
我们做了这样一个实验，邀请两批孩子制作同一个“智能垃圾桶项目”时，他们的举动是这样的。
项|目|回|顾
不具备编程逻辑的孩子
将所有想法一股脑的进行堆积
不会考虑整个项目涉及到哪几个方面，一来就用自己熟悉的编程语言开始编写程序，随便挑一个硬件，很快就完成了程序的编写；
将已编好程序的硬件模块贴在垃圾桶上，此时会发现他使用的硬件不足以支撑这个功能，于是开始想解决办法；
当智能垃圾桶的雏形初现，才开始思考怎么将乱糟糟的线隐藏起来，怎么美化作品；
就这样一步步往前推进，不断遇到问题解决问题，直到项目完成。
具备编程逻辑的孩子
将项目分解为各种小模块
整个项目分为外观设计和功能设计，并预见过程中会遇到的问题；
关于外观，运用工程思维，如何设计的比较美观，如何设计能使编程更简单；
而关于功能设计，实现该功能的逻辑是什么，适合该项目的编程语言是什么，选择什么类型的传感器。
当孩子有了编程思维之后，他们在思考问题往往更加全面且严谨。那么，具备编程逻辑的孩子在生活和学习中又会如何解决问题呢？
首先，分解问题，将旅行任务分解成一系列小任务：订机票、订酒店、订餐厅、订活动等，之后逐个解决。当然，每个小任务还可以进一步分解，比如订机票可以分为选航班、确认人数、填写信息、确认付款等。当每个小任务都解决好了，这个复杂的大计划自然就完成啦。
当题目很复杂时，首先将题干和问题进行拆解，分解成多个小问题；分辨问题的“套路”，在大脑中搜索出对应的老问题和公式；理清思路，找到突破口，最终搞定。
以作文为例，想把作文写得扣题有条理，也得规划好层次段落，列出提纲；调用大脑储备，想想可以用来丰富内容的例子、名人名言等；提炼想表达的中心思想，避免跑题，一气呵成。
不仅如此，编程思维的附加值你不可不知！拥有编程思维的人目标明确，善于利用资源，不会被困难吓倒，他们相信问题会得到解决，面对挑战也会更自信、更有勇气。
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