如何巧用「計算思維」破解經典奧數題「雞兔同籠」？

幾天前，教育部公布了最新的《普通高中課程方案和語文等學科課程標準》，這份由60多位專家編寫、經國家教材委員會審查通過、歷時4年完成的新課改在2018年秋季就開始執行啦。

除了對語數外等14門學科課程標準進行了修訂，新課改一個明顯的變化就是在信息技術里加大了對編程、計算思維、演算法方面的思維要求：

這些變化告訴我們一個重要信息：計算思維、計算機語言編程對孩子們未來的發展越來越重要。

為何教育部要著重強調計算思維、計算機語言編程？

原因可能有以下幾個方面：

1. 學習計算機科學思維，提高孩子解決實際問題的能力；

2. 培養人工智慧時代的複合型人才（編程+創意），讓孩子將來面對人機協同工作時遊刃有餘；

3.增加學業競爭力，NOIP提高組複賽一等獎可保送大學。

部分重點大學對信息學競賽獎項要求

如何用「計算思維」和計算機語言編程解決實際問題？我們通過編程求解經典奧數題「雞兔同籠」為例來回答這個問題。

為了便於理解，我們選擇了麻省理工開發的圖形化編程語言Scratch求解，它的優點是簡單、易懂，7歲孩子都能掌握。

先來看問題：

1500多年前的《孫子算經》記載：「今有雉（就是野雞）兔同籠，上有三十五頭，下有九十四足，問雉兔各幾何？」

這道題解法有很多種：方程法、列表法、假設法、畫圖法、金雞獨立法、吹哨法~

但用編程該怎麼解決呢？別急，在開始之前先搞清楚兩個問題：

Tips：2017年QS世界大學排名中，卡內基·梅隆大學計算機與信息系統學排名世界第3。

2.編程解決數學問題的邏輯：

要解出的數學答案（求兔子和雞的數量）——梳理出這個問題的邏輯——確定用怎樣的公式計算——在草稿紙上畫出流程圖——將這個順序轉化為代碼語言——輸入計算機得出結果

下面開始解題：

第一步：添加角色

左下角的角色區添加角色，分別是公雞、兔子、籠子各一個：

第二步：設置邏輯運算

1. 籠子角色的腳本要根據已知條件算出結果，並在界面顯示出結果（白框里的文字），我們輸入題目中已知條件：

我們要求雞和兔子的數目，就是要解出兩個未知數，把它轉化為代碼語言，這就需要創建兩個變數來代表這兩個未知數（兔子和雞）。

現在根據已知條件輸入兔+雞=35，兔x4+雞x2=94，注意下圖左邊的綠色框，裡面包含了邏輯關係：「且」、「或」等等。

孩子在這一步要思考：這兩個式子是缺一不可還是滿足一個就行呢？這就是對孩子邏輯思維最好的訓練。

接著輸入變數（發散下思維：分析任何問題時，教會孩子找出它的變數，解決了變數，問題就會好解決很多）：

完整代碼如下：

雞和兔要執行的任務是：當它們接受到「計算雞兔多少只」這個指令時，就要分別「喊出」結果，兔子的代碼是這樣的：

雞的代碼是這樣的：

最後的結果是：

這就是巧用編程解決數學題的一個小例子。

除了得出答案，更重要的是裡面的邏輯關係「且」、「或」對孩子的邏輯思維進行了一次檢測和訓練，對變數也有了初步認識，這些對孩子來說都是一種全新的收穫。

邏輯思維能力+高效解決問題的能力（計算思維）+耐心和專註力（編寫程序是一個持續性過程），這些都是計算機語言編程能夠賦予孩子的特質，它可以讓孩子領先同齡人10年。

正在編程的深圳小學生

當然，還有效率更高的編程方法可以求出答案。但不管哪種方法，計算思維、計算機語言編程的運用始終是重點。

關於編程學習的一些建議

如果你已經被「計算思維」圈粉，想讓孩子親自體驗下運用編程解決問題的話，下面這些建議一定要看：

學習編程的前提是孩子一定要對編程感興趣。有興趣了就可以選擇合適的編程語言。

目前比較流行的編程語言有Python、C++、Java等，而適合小朋友學習的主要是圖形化編程Scratch、Python、以及面向NOIP競賽的C++語言。Python已經成為浙江2018年高考內容。

對於零基礎、年滿7歲的孩子，我們建議從Scratch這款由美國麻省理工研發的圖形化編程軟體開始學習，簡單、有趣、易上手，用積木塊代替了枯燥的代碼，孩子短時間內就能學會它。

Scratch操作界面

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