计算思维养成指南

计算思维养成指南 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:中国青年出版社
作者:李泽
出品人:中青雄狮
页数:0
译者:
出版时间:2020-1
价格:88元
装帧:平装
isbn号码:9787515358697
丛书系列:
图书标签:
  • 计算思维
  • 科普类
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  • 编程入门
  • 问题解决
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  • 算法
  • 创新思维
  • STEM教育
  • 中小学教育
  • 思维训练
  • 学习方法
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具体描述

作者通过对以往的计算思维模式和计算思维概念进行回顾整理,在已有研究的基础上,大胆提出了新计算思维框架,本书便是围绕这一框架对计算思维展开讲解。书中通过“发现并分析问题、系统模型设计、实施解决方案、分析验证解决方案、系统维护”五个思维过程循序渐进地向读者介绍计算思维的四大思维模式:数学思维、算法思维、编程思维、工程思维,并详细展示它们在日常生活中和编程中的体现。书中列举的案例贴近生活,生动有趣,便于青少年读者轻松习得计算思维知识,从而提高自身的创新思维能力和发散思维能力。

《思维的疆域:探索逻辑、创新与解决问题的艺术》 在这信息爆炸、瞬息万变的时代,个体与时代的同步,不再仅仅依赖于知识的堆砌,更在于思维的深度与广度。我们所处的社会,正经历着前所未有的技术革新与认知升级,复杂的问题层出不穷,而应对这些挑战的关键,在于一种能够穿透现象、直达本质的能力——那就是一套精妙的、系统化的思维模式。 《思维的疆域》并非一本教授特定技能的教科书,也非陈述某个学科的枯燥理论。它是一次关于人类思维潜能的深度探索,一次对那些驱动我们理解世界、解决难题、创造价值的核心思考方式的挖掘与呈现。本书旨在引导读者构建一套能够应对复杂挑战、拥抱创新机遇的强大思维框架。 第一部分:逻辑的基石——理解世界的结构 在《思维的疆域》的第一部分,我们将回归思考的起点:逻辑。逻辑是构建严谨思维的基石,是区分真伪、辨别谬误的利器。我们并非仅仅满足于介绍形式逻辑的条条框框,而是更深入地探讨逻辑在日常生活、科学研究、乃至艺术创作中的实际应用。 演绎与归纳的辩证法: 我们将剖析演绎推理如何从普遍原则推导出具体结论,以及归纳推理如何从具体观察中提炼出一般规律。这不仅仅是理论上的区分,更在于理解在不同情境下,如何恰当地运用这两种推理方式。例如,在医学诊断中,医生如何结合患者的具体症状(归纳)来推断可能存在的疾病(演绎),又如何依据已有的医学知识(演绎)来指导进一步的检查。又或者,在历史研究中,史学家如何从零散的史料(归纳)中重构历史事件的脉络,又如何运用已有的历史理论(演绎)来解释事件的因果。 溯源与追问: 许多问题之所以难以解决,源于我们未能触及问题的根源。本书将引导读者学习“五问法”(Five Whys)等追溯根本原因的方法,并通过大量的案例分析,展示如何通过层层剥离,直至找到问题的真正症结所在。想象一下,一个产品出现用户投诉,我们不能仅仅停留在“用户抱怨某个功能不好用”,而是要追问“为什么这个功能不好用?”“为什么它在设计之初没有考虑到用户的痛点?”“用户为什么会有这样的期望?”“这种期望是如何形成的?”……这样的追问,能够帮助我们避免头痛医头、脚痛医脚的浅层解决方案。 辨析谬误与偏见: 在信息洪流中,保持清醒的头脑至关重要。本书将系统性地介绍常见的逻辑谬误,如稻草人谬误、滑坡谬误、诉诸权威等,并提供识别和规避这些谬误的实用技巧。同时,我们也将探讨认知偏见如何影响我们的判断,例如确认偏见、锚定效应等,并提供一些克服偏见、做出更客观决策的策略。理解这些,能让我们在与人交流、接受信息时,不被表面的说辞所蒙蔽,不被惯性的思维所束缚。 第二部分:创新的火花——超越既有框架 在逻辑的坚实基础上,我们便能更好地拥抱创新。创新并非凭空而生,它往往是对现有知识、技术、观念的重组、优化或颠覆。本书的第二部分将聚焦于如何点燃创新的火花,培养我们打破常规、产生新颖想法的能力。 发散性思维的训练: 我们将介绍各种促进发散性思维的方法,如头脑风暴、类比联想、逆向思维等,并强调在这一过程中,鼓励“量”的积累,允许“非理性”想法的存在。例如,当面对一个“如何让城市更宜居”的问题时,发散性思维可能会跳出传统的交通、绿化等范畴,提出“在城市中构建垂直农场,实现食物自给自足”,“设计共享式智能居住空间,减少个人资源消耗”,“将废弃的地下空间改造成文化娱乐场所”等一系列看似“天马行空”的点子。 收敛性思维的运用: 在产生了大量想法之后,如何从中筛选、评估并转化为可行的方案,则需要收敛性思维的介入。本书将探讨如何设定有效的评估标准,如何进行可行性分析,以及如何通过迭代和优化来完善创意。我们会学习如何权衡成本与效益,如何评估风险与回报,如何判断一个想法是否真正能够解决问题,而不是停留在“好玩”的层面。 跨界与融合的力量: 现代的许多重大突破,都来自于不同领域知识的交叉与融合。本书将鼓励读者跳出自己熟悉的专业领域,积极学习和借鉴其他学科的知识与方法,发现不同学科之间的联系,并以此为契机,创造出全新的解决方案。例如,将生物学中的仿生学原理应用于工程设计,将心理学中的用户行为分析应用于产品开发,将艺术创作中的审美理念融入商业策略,都能带来意想不到的创新。 第三部分:解决问题的艺术——从混乱到秩序 无论是个人生活中的困惑,还是工作中遇到的挑战,亦或是社会层面的复杂议题,都离不开解决问题的能力。本书的第三部分将带领读者深入探索解决问题的系统化方法,将看似杂乱无章的难题,一步步梳理至清晰可控的状态。 问题定义的艺术: 许多失败的尝试,源于对问题的定义不清。本书将强调清晰、准确地定义问题的核心,包括明确问题的边界、目标以及约束条件,这将直接影响到后续的解决方案的有效性。一个模糊的问题定义,就像在黑暗中摸索,你不知道要找什么,也不知道该往哪里去。例如,“提升用户满意度”是一个模糊的问题,而“降低产品X的平均响应时间15%,以减少用户等待投诉的发生率”则是一个更清晰、可衡量的问题。 分解与模块化: 面对庞大复杂的问题,将其分解为更小、更易于管理的部分是关键。本书将介绍问题分解的原则与技巧,以及如何将解决方案模块化,从而提高效率并降低风险。就像建造一座宏伟的建筑,需要将其分解成地基、墙体、屋顶等各个模块,分别施工,最后组合而成。 建模与模拟: 在现实世界中进行试验成本高昂且风险巨大。本书将介绍如何利用模型(包括概念模型、数学模型、物理模型等)来模拟复杂系统,预测不同方案的效果,并在此基础上做出最优决策。例如,在城市规划中,可以通过交通流量模拟来预测不同道路设计对交通拥堵的影响;在金融领域,可以通过量化模型来预测市场波动。 迭代与反馈的循环: 解决问题并非一蹴而就,而是一个持续改进的过程。本书将强调建立有效的反馈机制,从实践中学习,并不断调整和优化解决方案。每一次的尝试,无论成功与否,都能为下一次的改进提供宝贵的经验。这种“试错-反馈-修正”的循环,是通往成功的重要路径。 第四部分:思维的实践者——在真实世界中应用 《思维的疆域》的最终目标,是将这些思维的原则与方法,切实地应用于读者自身的学习、工作与生活中。第四部分将通过丰富的案例研究,展示如何在教育、商业、科技、艺术等不同领域,运用这些思维方式来取得卓越的成就。 学习者的思维升级: 如何更高效地吸收新知识?如何更深入地理解概念?本书将探讨如何运用批判性思维来评估信息,如何运用逻辑来构建知识体系,以及如何运用创新思维来发现学习的乐趣。 职场人的问题解决之道: 在面对日益复杂的工作挑战时,如何运用结构化思维来分析问题,如何运用发散性思维来寻找创意解决方案,以及如何运用沟通与协作的思维来推动项目进展。 生活中的明智决策: 无论是个人财务规划,还是人际关系的维护,亦或是健康生活的管理,都需要一套明智的决策框架。本书将帮助读者学会如何运用逻辑分析来权衡利弊,如何运用创新思维来寻找更优的路径,以及如何认识和规避常见的思维陷阱。 《思维的疆域》是一扇通往更清晰、更具创造力、更有效的思维世界的窗户。它邀请每一位渴望成长、勇于探索的读者,一起踏上这段精彩的思维旅程,在逻辑的严谨、创新的活力、以及解决问题的智慧中,发掘属于自己的无限可能。这本书,是献给所有希望在快速变化的世界中,能够洞悉本质、引领变革的思考者。

作者简介

李泽,国内资深创客,软件设计师、信息系统项目管理师。2013年毕业于新疆医科大学信息管理与信息系统专业,有十余年编程实战经验。教育部教育装备研究与发展中心中小学人工智能教材项目课标组和编写组成员,《青少年编程能力等级》标准主要起草人,工信部人才交流中心“蓝桥杯青少年创意编程大赛”Scratch专家委员会委员。自媒体“科技传播坊”(公众号:kejicbf)研发百余集少儿编程教学视频,已出版《Scratch高手密码》《计算思维养成指南》等共十余本著作。

陈婷婷,北京交通大学硕士。曾就职于索尼移动通信产品有限公司,八年软件开发工作经验,通过国际PMP认证,2017年底加入编程猫负责教研工作。参与教育部教育装备研究与发展中心中小学人工智能教材项目,负责小学人工智能编程课程研发设计工作。

金乔,美国明尼苏达大学计算机科学与工程系在读博士,在中国科学院自动化研究所获得硕士学位,山东大学获得本科学位。主要研究方向为情感计算及面向儿童的人机交互技术。在ACM Interaction Design and Children(儿童交互设计)等国际会议发表多篇论文,拥有三项国家发明专利,参与过多个儿童认知与编程环境相关的国家自然基金项目。

目录信息

目录
前言
新计算思维框架
第一章 挖掘身边的疑问——发现并分析问题
数学思维
分类/分组 为什么要把商品分类摆放?
对照 没有尺子怎么测量长度?
比较 闪电与电火花是一回事儿吗?
类比 鸟和蜻蜓与飞机有什么关系?
概率 同月同日生的“奇妙缘分”很难寻吗?
求同/求异/模板/泛化/特化 为什么居里夫人能找到“钋”和“镭”?
算法思维
算法权衡 医生如何选择合适的治疗方案?
编程思维
输入输出 计算机的“眼”“耳”和“口”在哪里?
抽象/具象 苹果落地和重力是如何联系起来的?
工程思维
预处理 为什么跳水比赛要去掉最高分和最低分?
分解 学霸是怎样炼成的?
可行性分析 为什么永动机是无法实现的?
签名 古代调兵遣将为什么要用兵符?
统筹 如何举办一场精彩的联欢晚会?
协议/契约 商鞅是如何取信于民的?
防御性思想/最坏打算 为什么汽车要配置安全气囊?
持久化 文物出土后是如何被保存的?
第二章 解决难题的思路——系统模型设计
数学思维
特征识别/模式识别/概括 为什么人类能区分动物或表情?
映射 没有名字的世界会怎么样?
替代/替换 如何测量一个灯泡的容积?
排列/组合 如何在小空间中放置多种家具?
分离 为什么空调压缩机要安装在室外?
算法思维
索引 为什么图书要有目录?
先进先出 什么是“先进先出”的现象?
先进后出 什么是“先进后出”的现象?
信息编码 盲人是如何阅读的?
编程思维
状态机 为什么切换软件界面时不会发生混乱?
信息压缩 如何更快地记录老师的板书?
模块化 为什么汽车制造采用模块化的生产方式?
预置/缓存/缓冲 为什么店铺内要设置储存室?
事件驱动 为什么生活就是被事件所驱动的?
参数化 如何成为摄影小达人?
工程思维
分布式/去中心化 小蜜蜂是如何搬家的?
分层/层次化 多级运载火箭有什么优势?
可视化 篮球明星库里和科比的投篮风格有什么不同?
单一职责 为什么拍摄电影需要各种专业人士?
接口依赖 为什么点餐时不直接和厨师交流?
原型 以“米老鼠”为原型的建筑是什么样的?
第三章 落地思路的策略——实施解决方案
数学思维
近似 国土资源面积是精确的数值吗?
蒙特卡洛 为什么套圈游戏总是套不中?
枚举/穷举 警察叔叔是如何破案的?
计数 2500年前的罗马人是如何计数的?
算法思维
排序 为什么酒店的房间号是有顺序的?
搜索/检索 如何在图书馆里找到一本书?
递推 侦探推理的诀窍是什么?
递归 雪花和羽毛有什么奇妙的规律呢?
分治 罗马帝国为什么会被一分为二?
回溯 迷宫游戏有没有什么窍门?
动态规划 如何寻找自驾游的最短行程呢?
唯一依赖 为什么购买火车票需要身份证?
启发式算法 为什么地图软件会给出多条线路?
编程思维
初始化 篮球比赛中的24秒规则是什么?
顺序/序列 月相的变化规律是什么?
选择/分支 为什么相近血缘的“达尔文雀”看起来差别很大?
循环/重复 西西弗斯的石头代表了什么?
嵌套隐藏 在俄罗斯套娃背后的秘密是什么?
串行/并行 飞机场是如何提高安检效率的?
同步/异步 多人如何分享一台掌上游戏机?
代理 为什么要选出课代表?
互斥/对立 为什么厕所门上的锁很重要?
时空互换 如何避免频繁重复地输入登录信息?
助记 为什么说好记性不如烂笔头?
优先级 为什么假期作业总是被拖到最后一刻?
信息隐藏 如何使用诗词传递秘密信息?
信息加密 杨子荣是如何智取威虎山的?
工程思维
冗余/冗稳性/备份 为什么高铁“小黄车”从不载客?
协作 玲珑的犀牛鸟为什么与粗笨的犀牛是“知心朋友”?
复用 乐高积木是如何被批量生产出来的?
集成 《论语》是孔子写的吗?
第四章 检验策略的优劣——分析验证解决方案
数学思维
边界值/临界值/阈值 地球上新的一天从哪里开始?
等价 为什么原始社会能以物易物?
极限 圆周率是怎么计算出来的?
抽样 如何调查城市植物的种类情况?
算法思维
约简 第一部移动电话是什么样的?
编程思维
优化 如何避免“鼠标手”?
调试 为什么电力系统安装后不能立刻投入使用?
自动化 为什么机器人的工作能力比人类强?
工程思维
容错 正在编辑的文件会不会因断电而丢失?
测试 如何在上市前保证新药的安全性?

第五章 维系完善的方法——系统维护
数学思维
统计 如何从数据中探寻因果?
去重 搜索引擎会直接呈现抓取的结果吗?
算法思维
兼容/标准 为什么乐高积木经久不衰?
编程思维
扩展/拓展 “迪士尼”的世界是如何发展起来的?
重构 文学著作如何改编成影视剧?
工程思维
回收 神秘的三角箭头图案暗示着什么?
迭代 从“地心说”到“日心说”说明了什么?
版本化 为什么产品需要设置版本号?
共享/分享 为什么说共享资源具有社会价值?
移植/迁移 植物如何“迁徙”到世界各地?
后记
附录 图书测试和精选评语
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致谢
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读后感

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用户评价

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这本书的价值,在于它提供了一个全新的视角来看待信息和世界。它不是一本教你如何编程的书,而是一本教你如何像程序一样高效、有条理地思考的书。我惊喜地发现,书中的许多原则,比如模块化设计和层次化组织,不仅适用于解决技术难题,甚至可以用来规划我个人的职业发展路径和家庭财务管理。作者在论述时,引用了许多不同领域的案例,从生物学到经济学,拓宽了我的知识边界。更让我感到惊喜的是,书中附带的学习资源和推荐阅读列表非常高质量,这为那些希望进一步深造的读者提供了清晰的指引。读完合上书本时,我感受到的是一种充实的疲惫感——大脑经过了一场酣畅淋漓的“思维体操”。这本书无疑是近些年来我读过的,最具启发性和实用性的工具书之一。

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这本书的文字风格充满了学者的那种冷静与克制,但字里行间又流露着对知识传播的巨大热情。我读过市面上很多类似的“思维训练”书籍,但大多流于表面,讲的都是些空洞的口号。而这本书则不同,它提供的是一套可以被精确执行的工具箱。每一个章节都像是一个独立的模块,既可以单独深入研读,又可以相互关联,形成一个完整的知识体系。我尤其对其中关于“调试与验证”的部分印象深刻,作者强调了不断试错和修正的重要性,这让我明白了在追求完美之前,先要追求可行性。这种务实的态度非常宝贵,它告诉我们,真正的创新往往是在不断的迭代中诞生的,而不是一蹴而就的灵感爆发。全书的逻辑链条非常紧密,几乎没有可以跳读的部分,强迫读者必须跟随作者的思路一步步深入。

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这本书的结构安排得极其巧妙,简直就像一座精心设计的迷宫,每走一步都有新的发现,但每一步又都通向最终的目标。我以前总觉得逻辑思维是天生的,但这本书让我明白,这完全是一种可以通过系统训练习得的技能。作者在书中并没有直接给出标准答案,而是引导你去思考“为什么”和“如何做”,这种启发式的教学方式极大地激发了我的主动学习的欲望。尤其是在处理“抽象化”那一章节时,书中给出了大量的练习题,这些题目并非简单的选择题或填空题,而是需要你构建自己的模型来解决问题。我花了大量时间去思考那些案例,虽然过程有些烧脑,但最终茅塞顿开的那一刻,成就感简直爆棚。它不仅仅是在教你一种解决问题的方法论,更是在培养你面对未知挑战时那种从容不迫的心理素质。

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这本书的封面设计得非常引人注目,那种深邃的蓝色调配上简洁的几何图形,立刻就让我联想到了逻辑和结构的力量。拿到手后,我迫不及待地翻开了第一页,里面的排版非常清爽,字里行间都透着一种严谨的气质。作者的语言风格非常直接,没有过多花哨的修饰,而是直击核心地阐述每一个概念。比如,在介绍如何拆解复杂问题时,作者就用了一个非常贴近生活的例子,让我一下子就明白了抽象的分解步骤在现实中的意义。我特别欣赏作者在讲解算法思想时所采用的类比手法,那些生动的比喻让原本枯燥的步骤变得鲜活起来,读起来一点也不觉得吃力。而且,书中还穿插了一些历史小故事,让读者了解这些思维方式是如何一步步演变至今的,这不仅丰富了知识面,也增加了阅读的趣味性。整体来看,这是一本非常注重实践性和可操作性的指导书,读完后感觉自己的思维模式有了一个全新的起点。

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对于我这种非计算机专业背景的读者来说,这本书无疑是一座灯塔。我原本对很多技术术语望而却步,总觉得那些东西离我很遥远。然而,这本书的文字处理得非常“友好”,它用最朴实的语言重新诠释了那些高深的理论。作者似乎深谙读者的心理,总是在关键节点插入一些“小贴士”或者“误区提醒”,有效地避免了我们在学习过程中走弯路。我特别喜欢书中关于“模式识别”的论述,它让我开始有意识地在日常生活中寻找重复出现的结构,这极大地提高了我的观察力。现在,当我再看到一个复杂的新任务时,不再是感到无从下手,而是会本能地去寻找它的内在联系和重复出现的元素。这本书的影响是潜移默化的,它正在重塑我的认知框架。

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