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運算思維是現今教育中一項極為重要的技能。它不僅僅是寫程式的基礎，更涉及如何解決問題、設計系統、處理數據及進行抽象思考的能力。對於孩子來說，運算思維不但能夠提升邏輯能力，還能幫助他們發展創造力，應對生活中的各種挑戰。本文將深入介紹運算思維四步驟是什麼，以及運算思維的遊戲例子，幫助小朋友發展潛能，提升運算思維能力。
大部分家長可能都不知道運算思維是什麼，運算思維（Computational Thinking）是一種思考方式，指的是一種解決問題和設計系統的思考過程。它強調通過拆解問題、識別規律、簡化複雜情況及創建步驟化的解決方案，來達到問題的解決。這項能力不僅限於學習編程，還可以應用於生活中的方方面面，從日常問題到專業領域的挑戰。
提升運算思維能力，有助於孩子發展邏輯思維和系統性解決問題的能力，這些技能將對他們的學業及未來職業生涯有極大幫助。
首先，運算思維能力訓練幫助孩子提升解決問題的能力。在生活中，孩子常常會面對各種問題，例如學校作業中的數學題目，或是家裡需要整理的玩具。運算思維鼓勵孩子將複雜的問題分解成較小的部分，令他們可以更容易地找出解決方法。
其次，運算思維能夠培養孩子的批判性思維和邏輯推理能力。通過學習「規律辨識」、「抽象化」問題，孩子能夠更加清晰地理解問題的本質，並運用邏輯推理來解決問題。
運算思維還能促進創造力的發展。當孩子學會將問題分解成不同的步驟，並探索多種解決方案時，他們會發現許多創新的方法來應對挑戰。
此外，運算思維能力的訓練對於合作與溝通能力的提升也有很大幫助。在解決問題的過程中，孩子往往需要與同伴合作，分享各自的思考過程，並一起解決問題。學會如何在團隊中運用運算思維來解決問題，對孩子的社會能力和人際交往也會產生積極影響。
最後，運算思維的能力訓練有助於孩子適應快速變化的科技世界。在數碼化和科技化迅速發展的現代社會中，運算思維成為了許多領域的核心技能，同時能幫助孩子全面理解現代科技產品的工作原理。
運算思維的四步驟主要包括拆解（Decomposition）、規律辨識（Pattern Recognition）、抽象化（Abstraction）和演算法設計（Algorithm）。這四個運算思維步驟是解決複雜問題時的策略和框架，不但在計算機科學中被廣泛應用，還能幫助我們在其他領域中進行邏輯思考和系統化處理問題。
這是將一個複雜的問題或任務「拆解」成更小、更易於處理的部分。每一個小部分可以單獨解決，這樣有助逐步解決整體問題。「拆解」有助減少問題的複雜性之餘，還能讓我們更容易聚焦於每個小問題的解決方法。
假設你需要設計一個網上購物系統。這個系統包含了商品瀏覽、購物車、支付系統等等功能。你可以將整個系統「拆解」成多個小部分來逐步解決，從而讓你更清晰地理解每個模塊如何運作，並能完成每一部分的設計。
這個步驟是指從複雜的問題中，識別出反覆出現的特徵或相似的情況。「規律辨識」在各個領域（例如數學、人工智能、經濟學、心理學等）中有著廣泛的應用，有助孩子理解某些問題的共通點，同時在大量數據中找出重要的模式，並根據這些模式來預測未來的情況或進行決策。
以天氣預測為例，「規律辨識」是運算思維的四步驟之一，經常會被用來分析過去的天氣數據，並從中找出氣候變化的規律，進而預測未來的天氣情況。例如：
根據這些模式，天文學家可以準確預測某些地區未來一段時間內的天氣，並提前警告市民，做好應對準備。
抽象化是指將簡化複雜的事物，專注於其核心特徵，忽略不必要的細節。這樣的處理方式能幫助孩子更有效地理解和解決問題，加強運算思維能力。
假設我們要設計一個電燈控制系統，我們將焦點放在電燈的基本功能上，將複雜的細節簡化為開燈（按下開關，電燈亮起）及關燈（按下開關，電燈熄滅），直接處理問題。
這是解決問題的具體步驟或程序。它是將我們的思考過程具體化並轉化為可操作的解決方案，一般需要用邏輯的方式，逐步執行各種操作來達到目標。
以設計一個支付系統為例，就需要制定運算思維四步驟中的「演算法設計」來處理用戶的支付過程的問題，包括：
遊戲是提高運算思維能力的一個有趣且有效的途徑。透過遊戲中的挑戰，孩子能夠學會如何應用運算思維四步驟。以下是一些可以幫助提升運算思維的遊戲推介：
以積木遊戲（例如 LEGO）來說明以下的運算思維例子。孩子需要根據一定的規則來創造物體，這個過程需要應用「抽象化」、「拆解」和「規律辨識」的概念。
這些遊戲專門設計來幫助孩子學習編程的基本概念。孩子在遊戲中需要使用基本的編程指令來控制角色移動，完成特定任務。
對於孩子來說，學習運算思維不但能幫助他們解決問題，還能提高他們的創造力和批判性運算思維能力。以下例子是一些適合孩子的日常生活中的運算思維訓練：
整理玩具是一個培養運算思維能力的例子。當孩子的玩具散落在地上時，他們可以使用「拆解」的技巧，將整理過程「拆解」成小步驟，例如先將積木、洋娃娃和車子分類，並整理回適當的位置。這樣能讓他們理解如何將大問題「拆解」成更易於解決的小問題。
手工拼圖亦有助訓練孩子的運算思維能力。在拼圖過程中，孩子需要「拆解」問題，將整個拼圖分成外部和內部部分，先組裝邊框，再處理中間部分。這樣可以培養他們在解決問題過程中「規律辨識」的能力。孩子會根據顏色、形狀等特徵來識別哪些拼圖塊應該放在一起，從而提高解決問題的效率。
Big Bang Academy 的 Project Alpha 是一個為期一年的 STEAM X 演講訓練課程，從基礎到進階涵蓋科學實驗、技術設計和藝術創作，全面提升孩子的運算思維能力。課程還提供獨家的 STEM 公司體驗，讓孩子了解全球領先科技公司的最新發展，探索未來科技與人工智能的趨勢。
此外，我們的一年科學探索課程包括專業的公開演講訓練，幫助學生提升口語表達能力、增強自信心與溝通技巧。通過解釋和展示科學概念，學生可以有效表達自己的想法之餘，亦能更深入理解所學知識，培養孩子在未來科技領域中的競爭力。
透過探討什麼是運算思維四步驟以及運算思維的遊戲例子，相信各位家長對訓練孩子運算思維能力的重要性都有一定程度的了解。
加入 Project Alpha，讓您的孩子在探索科學的同時，激發無限創造力，拓展視野，開啟屬於他們的無限可能。如有興趣報名或了解更多，歡迎與我們聯絡。
Reference：
https://sites.google.com/chses.ptc.edu.tw/cavakcode110/%E9%81%8B%E7%AE%97%E6%80%9D%E7%B6%AD
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