新书 | 这绝对是读起来最有趣的计算机科普绘本
文/周自恒
资深技术图书译者,编程和自然科学爱好者。初中时曾参加信息学竞赛并获奖,现在陪儿子 Vita(B 站 @小学生 Vita 君)一起学习编程。译作有《物理是什么》《网络是怎样连接的》《图解密码技术》《30 天自制操作系统》《有趣的二进制》《代码的未来》《家用游戏机简史》等。
随着国家对科技教育的重视,越来越多的孩子开始在小学阶段接触基础的信息技术、计算机科学以及编程课程。出于自身的兴趣(而非专业),在引导孩子接触计算机科学,特别是带孩子一起学编程这件事上我算是参与得比较早的,也积累了自己的一些观点和经验。
(周自恒和儿子 vita 一起参加苹果的线下活动)
说起带孩子学编程,毫无悬念,我被问的最多的一个问题就是“应该先学什么编程语言呢?”目前比较流行的是从 Scratch 开始学,因为毕竟它是一种图形化的编程工具,孩子上手可以不受文字、语法和键盘输入能力的制约。对于稍大一些的孩子选择就更多了,无论是 Python、C++ 还是 Java,只要感兴趣,总有一款适合你。
然而,对于“应该先学什么编程语言”这个问题,其实还有一个终极答案,那就是抛开语言的外壳,先培养基本的逻辑思维和计算思维。
计算思维(computational thinking)其实就是“怎样用计算机解决问题”的一种思维方式,它在本质上就是逻辑思维这个大筐里面的一部分。
说白了,计算思维就是让人假装自己是计算机来思考问题。这其实是一个“反人类”的过程,因为人和计算机根本就不是同一个“物种”。关于计算思维的具体内容,我并没有打算在这里展开讲,因为内容也挺多的,但对于孩子来说,计算思维的启蒙就是要让他们感受“计算机到底是如何完成任务的”,以及“如何描述一个任务才能让计算机来完成”。
举一个简单的例子,从 10 个数里面找出当中最大的一个数。这个任务幼儿园的小朋友也能完成,但是如果你问孩子如何让计算机来完成这个任务,事情就变得有趣了。很多孩子会说,我一眼就能找出来谁最大,这还是个问题吗?
要解决这个问题,孩子首先得知道计算机能干什么,不能干什么。在这个任务中,我们需要让孩子知道,计算机很“笨”,它每次只能比较两个数的大小,这是一个非常重要的限制条件。我们需要在这个条件的制约下,设计一个“步骤”(也就是算法),以便让计算机能够完成这个任务。另外,我们还可以告诉孩子,10 个数你能一眼看出谁最大,100 个或者 1000 个呢?我们之所以需要计算机的帮助,是因为我们要处理大规模的任务,因此我们必须找到一个“万能”的方法来解决这个问题。
编程语言是将思维和算法具现化的载体,所以孩子学习编程还是应该先从培养计算思维入手。适合低年级孩子阅读的计算思维启蒙绘本并不多,作为《计算机世界大冒险:泰拉与七贤者》的译者,我觉得这本很适合成为孩子的第一本计算机科学启蒙书。
小女孩泰拉不小心进入了计算机内部,来到了一个叫作数码世界的地方。在这里,她必须和小机器人“比特”一起迎接贤者们的挑战,破解各种谜题并集齐 7 枚魔法金币后,才能回到自己的家中。性格迥异的贤者,难度不同的谜题,突如其来的危险……泰拉能否顺利回家呢?快点翻开这本书,和泰拉一起冒险吧。
这本书中出现了七位“贤者”,读者需要和主人公泰拉一起解决贤者的谜题来闯关。七贤者的谜题分别对应着顺序逻辑、二进制、信息编码、指令模拟、奇偶校验、分支判断和排序算法这七大知识模块,孩子可以在思考和解决问题的过程中学习和领悟这些知识,了解计算机世界的“基本法则”。
(来认识下我们的主人公吧☝)
(七贤者介绍)
当然,如果你对计算机科学有一定的了解,不难看出这本书在内容虽然比较简单,但还是潜藏着不少“亮点”。
比如说,二进制的附加谜题中,让孩子尝试用 1、2、4、8 四种面值的纸币来买东西,问使用纸币张数最少的方法是什么。孩子一开始可能会简单粗暴地只使用若干张 1 块钱的纸币去完成任务,但二进制的奇妙之处在于,每种面值的纸币最多只需要一张就能凑出不超过 15 块钱的所有价格了。通过这个游戏,孩子对二进制的理解就又深入了一步。
(第 2 关附加谜题 鲱鱼王子的挑战书)
此外,分支判断模块中关于二叉决策树的知识点也非常“有料”,将问题的规模每次减半,是计算机算法中的一种非常重要的思想。如果家长有能力的话,从这个模块还可以引申到二分查找等其他使用折半、倍增思想的算法,让孩子学会举一反三。
(第 6 关 怎样确定犯人是谁)
当然,如果家长不熟悉相关的知识也不要紧,附带的《冒险之书》中对书中所包含的知识点都有详细的讲解。
(随书附赠家长指导手册)
还有排序算法模块中那个排序机的算法,不知道大家看出来是什么算法了没有?那个排序机描述的是锦标赛排序(树形选择排序)算法,这并不是一个很常用的算法。后面的附加谜题中给出了冒泡版本的排序机,孩子可以直观地感受到两种排序算法在效率上的差别,家长跟着孩子一起读的时候,说不定也能从中收获新知呢。
(第 7 关 破解排序机的秘密)
(第 7 关附加谜题,排序蛙的挑战书)
除了纸质书本和卡片之外,这本书还附带一个专题网站,孩子可以通过更直观的交互形式来体验贤者的谜题。当然,这个网站我们也翻译成了中文版,大家按照书上的网址访问就可以啦。
(特设网站,挑战贤者的谜题)
祝各位小读者们冒险愉快,也希望各位家长们收获不一样的亲子阅读体验。
文末彩蛋
2021 年 11 月 9 日(周二)晚上 20:00
我们邀请了本书译者周自恒来图灵直播间跟大家讲讲培养孩子逻辑思维的新途径。
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