少兒計算思維養(yǎng)成記：六個孩子的編程學習筆記

目錄
 
序 言
前 言
教師的話一
教師的話二
編程基礎篇
第1講
什么是計算機程序？
一、什么是計算機語言？  /2
二、怎樣讓計算機聽懂Scratch語言？  /3
三、什么是計算機程序？  /4
四、Scratch編程環(huán)境簡介  /4
五、Scratch積木簡介  /6
六、怎樣讓程序運行起來？  /10
七、個Scratch程序“Hello, world!”  /10
八、更復雜的Scratch程序  /11
九、程序里的bug和debug  /15
十、教師點評  /17
第2講
角色的動作、繪圖和音樂演奏
一、知識點  /19
（一）角色的方向  /19
（二）角色變換造型  /20
（三）角色的畫筆  /20
（四）角色演奏音樂  /21
（五）角色的遮擋  /22
二、動手練：一個走動的鐘表  /23
（一）實驗目的  /23
（二）基本思路  /23
（三）編程步驟  /23
（四）實驗結果  /25
（五）遇到的bug及改正過程  /26
（六）思考與延伸  /26
三、課后作業(yè)  /26
（一）實驗一：音樂演奏  /26
（二）實驗二：用計算機鍵盤彈鋼琴  /27
四、教師點評  /27
第3講
變量：角色的記憶
一、知識點  /28
（一）什么是變量？  /28
（二）變量名字的寫法  /28
（三）變量有幾種？  /29
（四）什么是局部變量和全局變量？  /29
（五）怎樣建立變量？  /29
二、動手練：給托球游戲加一個計數(shù)器  /30
（一）實驗目的  /30
（二）編程步驟  /30
（三）實驗結果  /30
三、課后作業(yè)  /31
實驗：小貓出口算題  /31
四、教師點評  /32
第4講
循環(huán)：重復做動作
一、知識點  /33
（一）什么是循環(huán)？  /33
（二）“重復執(zhí)行”積木的種類  /34
（三）循環(huán)的嵌套  /35
（四）寫循環(huán)的小秘訣  /36
二、動手練：閱兵方陣  /36
（一）實驗目的  /36
（二）基本思路  /36
（三）編程步驟  /36
（四）實驗結果  /37
（五）思考與延伸  /37
三、教師點評  /38
第5講
克隆：角色的雙胞胎和多胞胎
一、知識點  /40
（一）什么是克隆?  /40
（二）什么時候用克??？  /40
二、動手練：閱兵方陣列隊行進  /41
（一）實驗目的  /41
（二）基本思路  /42
（三）編程步驟  /42
（四）實驗結果  /43
（五）遇到的bug及改正過程  /44
（六）思考與延伸  /44
三、教師點評  /44
第6講
條件判斷：角色根據(jù)情況做動作
一、知識點  /45
（一）什么是條件判斷?  /45
（二）多個條件的組合  /45
二、動手練：判斷奇偶數(shù)  /46
（一）實驗目的  /46
（二）基本思路  /46
（三）編程步驟  /46
（四）實驗結果  /47
（五）遇到的bug及改正過程  /47
三、教師點評  /48
第7講
過程：程序的模塊化
一、知識點  /49
（一）什么是過程？  /49
（二）在Scratch程序里怎樣實現(xiàn)過程？  /49
（三）調用一個過程時到底發(fā)生了什么？  /51
二、動手練：會織網(wǎng)的蜘蛛  /53
（一）實驗目的  /53
（二）基本思路  /53
（三）編程步驟  /53
（四）實驗結果  /54
（五）思考與延伸  /55
三、課后作業(yè)  /55
實驗：彩虹風車  /55
四、教師點評  /56
第8講
列表：把幾個變量合起來
一、知識點  /57
（一）什么是列表？為什么要用列表？  /57
（二）怎樣理解列表？  /57
（三）對列表的操作  /58
二、動手練：找出值和小值  /59
（一）實驗目的  /59
（二）基本思路  /60
（三）編程步驟  /60
（四）實驗結果  /60
（五）思考與延伸  /62
三、課后作業(yè)  /62
實驗：計算列表中數(shù)據(jù)的平均值  /62
四、教師點評  /63
第9講
字符串：把幾個字母合起來
一、知識點  /64
（一）什么是字符串變量？  /64
（二）對字符串變量有哪些操作？  /64
二、動手練：元音字母計數(shù)  /65
（一）實驗目的  /65
（二）基本思路  /66
（三）編程步驟  /66
（四）實驗結果  /66
三、教師點評  /67
第10講
收發(fā)消息：角色之間的溝通和協(xié)調
一、知識點  /68
（一）角色之間的溝通和協(xié)調  /68
（二）什么是“消息”？  /68
（三）怎樣創(chuàng)建消息？  /68
（四）怎樣發(fā)送消息？  /69
（五）怎樣接收消息？  /69
二、動手練：“誰在哪里干什么”游戲  /70
（一）實驗目的  /70
（二）基本思路  /70
（三）編程步驟  /70
（四）實驗結果  /73
三、教師點評  /74
計算思維篇
第11講
逐級逼近法：劉徽割圓法估計π
一、實驗目的  /76
二、背景知識  /76
（一）π是什么？  /76
（二）π是多少？  /76
（三）怎樣找一個數(shù)盡量接近π？  /77
（四）劉徽割圓法估計π  /78
三、基本思路  /79
（一）畫正多邊形  /79
（二）計算正多邊形的邊長  /80
四、編程步驟  /80
（一）角色設計  /80
（二）變量設計  /80
（三）過程描述與代碼展示  /80
五、遇到的bug及改正過程  /82
六、實驗結果及分析  /82
（一）隨著正多邊形邊數(shù)（n）的增加，π的估計值的變化  /82
（二）大圓小圓的結果一樣嗎？  /84
七、教師點評  /85
（一）為何叫“割圓法”？哪里體現(xiàn)了“割”？  /85
（二）本講采用的方法與劉徽割圓法的差異  /86
（三）劉徽和祖沖之的生平  /86
第12講
聰明的枚舉：巧解數(shù)字謎
一、實驗目的  /87
二、背景知識  /87
（一）笨的方法怎么填？  /87
（二）如何使得枚舉時不遺漏可能的填數(shù)方案？  /88
（三）如何手工計算判斷次數(shù)？  /89
三、基本思路  /89
（一）笨的枚舉法  /89
（二）聰明一點的枚舉法  /89
（三）更聰明的枚舉法  /89
四、編程步驟  /90
（一）角色設計  /90
（二）變量設計  /90
（三）過程描述與代碼展示  /90
五、遇到的bug及改正過程  /92
六、實驗結果及分析  /92
（一）算法找到了多少種答案？  /92
（二）對比笨算法和聰明算法的判斷次數(shù)  /92
七、思考與延伸  /94
八、教師點評  /94
第13講
再論聰明的枚舉：三階幻方
一、實驗目的  /96
二、背景知識  /96
（一）什么是幻方？  /96
（二）怎樣填幻方？  /97
（三）三階幻方有哪些性質？  /97
（四）三階幻方的“包卜魏猜想”  /98
三、基本思路  /99
（一）笨的填法是怎么填的？  /99
（二）聰明的方法怎么填？  /99
四、編程步驟  /100
（一）角色設計  /100
（二）變量設計  /100
（三）過程描述與代碼展示  /100
五、實驗結果及分析  /103
六、思考與延伸  /103
七、教師點評  /103
第14講
從簡單的做起：4個和尚分饃饃
一、實驗目的  /104
二、基本思路  /104
三、編程步驟  /105
（一）角色設計  /105
（二）變量設計  /105
（三）過程描述與代碼展示  /105
四、遇到的bug及改正過程  /107
五、實驗結果及分析  /108
（一）2個和尚分饃饃的分法與饃饃數(shù)有何關系？  /108
（二）3個和尚分饃饃的分法與饃饃數(shù)有何關系？  /109
（三）4個和尚分饃饃的分法與饃饃數(shù)有何關系？  /110
六、思考與延伸  /110
七、教師點評  /111
第15講
用“試錯法”求解雞兔同籠問題
一、實驗目的  /112
二、背景知識  /112
（一）什么是雞兔同籠問題？  /112
（二）怎樣求解雞兔同籠問題？  /113
三、基本思路  /114
四、編程步驟  /114
（一）角色設計  /114
（二）變量設計  /114
（三）過程描述與代碼展示  /115
五、遇到的bug及改正過程  /116
六、實驗結果及分析  /116
七、思考與延伸  /116
八、教師點評  /116
第16講
隨機有威力：打圓形靶子估計π
一、實驗目的  /119
二、背景知識  /120
三、基本思路  /120
四、編程步驟  /121
（一）背景和角色設計  /121
（二）變量設計  /121
（三）過程描述與代碼展示  /114
五、遇到的bug及改正過程  /122
六、實驗結果及分析  /123
七、思考與延伸  /124
八、教師點評  /125
第17講
再論隨機有威力：布豐投針估計π
一、實驗目的  /127
二、背景知識  /128
（一）布豐是誰？布豐實驗是干什么的？  /128
（二）歷史上研究者做過的布豐投針實驗  /128
三、基本思路  /129
四、編程步驟  /129
（一）角色設計  /129
（二）變量設計  /130
（三）過程描述與代碼展示  /130
五、遇到的bug及改正過程  /132
六、實驗結果及分析  /132
七、思考與延伸  /133
（一）扔圓環(huán)的碰線次數(shù)  /133
（二）扔“將圓環(huán)掰直變成的投針”的碰線次數(shù)  /134
（三）扔拐彎針的碰線次數(shù)  /135
（四）比較一下長針和短針的碰線次數(shù)  /136
（五）布豐投針能算π的終極解釋  /137
八、教師點評  /138
第18講
玩游戲體會“遞歸法”：河內塔游戲
一、實驗目的  /139
二、背景知識  /140
（一）河內塔的故事  /140
（二）什么是遞歸積木塊？  /140
（三）遞歸積木塊是怎樣執(zhí)行的？  /140
三、基本思路  /141
（一）簡單的情形：1個盤子  /142
（二）比較簡單的情形：2個盤子  /142
（三）難一點的情形：3個盤子  /142
（四）再難一點的情形：4個盤子  /145
四、編程步驟  /145
（一）角色設計  /145
（二）變量設計  /145
（三）過程描述與代碼展示  /146
五、遇到的bug及改正過程  /146
六、實驗結果及分析  /147
（一）輸入不同的n，驗證移動次數(shù)  /147
（二）要是有64個盤子呢？  /148
七、思考與延伸  /148
八、教師點評  /148
第19講
“遞歸法”的應用：斐波那契數(shù)列與黃金分割
一、實驗目的  /149
二、背景知識  /151
（一）斐波那契是誰？什么是斐波那契數(shù)列？  /151
（二）什么是黃金分割？  /152
（三）斐波那契數(shù)列和黃金分割有何聯(lián)系？  /152
三、基本思路  /153
四、編程步驟  /154
（一）角色設計  /154
（二）變量設計  /154
（三）過程描述與代碼展示  /155
五、實驗結果及分析  /156
六、思考與延伸  /156
七、教師點評  /157
（一）如果兔子要3個月才成年呢？  /157
（二）斐波那契數(shù)列的有趣性質一：相鄰月份數(shù)目之和  /157
（三）斐波那契數(shù)列的有趣性質二：相鄰偶數(shù)月份數(shù)目之積、相鄰奇數(shù)月份數(shù)目之積  /158
（四）植物中的斐波那契數(shù)列  /159
第20講
玩游戲體會“搜索法”：走迷宮
一、實驗目的  /160
二、基本思路  /161
三、編程步驟  /162
（一）角色設計  /162
（二）變量設計  /162
（三）過程描述與代碼展示  /163
四、遇到的bug及改正過程  /167
五、實驗結果及分析  /167
六、思考與延伸  /169
（一）采用什么樣的策略走合適？  /169
（二）  “走迷宮”和解數(shù)學題之間有什么關系？  /169
七、教師點評  /169
第21講
玩游戲體會“二分法”：找鉆石
一、實驗目的  /171
二、背景知識  /172
三、基本思路  /173
四、編程步驟  /173
（一）角色設計  /173
（二）變量設計  /173
（三）過程描述與代碼展示  /173
五、遇到的bug及改正過程  /177
六、實驗結果及分析  /178
七、思考與延伸  /178
（一）采用什么樣的策略合適？  /178
（二）傅鼎荃說對8行8列的游戲來說，使用二分法多需要6次，為什么？  /178
（三）用遞歸的觀點想一想  /179
八、教師點評  /179
第22講
“二分法”的應用：估計的值
一、實驗目的  /180
二、背景知識  /181
（一）是怎么發(fā)現(xiàn)的？  /181
（二）畢達哥拉斯是誰？  /181
（三）為什么說的發(fā)現(xiàn)是一件重要的事情？  /182
三、基本思路  /182
四、編程步驟  /183
（一）角色設計  /183
（二）變量設計  /183
（三）過程描述與代碼展示  /183
五、遇到的bug及改正過程  /185
六、實驗結果及分析  /185
（一）除了2，計算一下其他數(shù)的平方根，比如3、5、7  /185
（二）輸入不同的初始估計值low和up，需要多少次循環(huán)才能估計準？  /186
七、思考與延伸  /186
（一）有沒有更快的方法來估計出呢？  /186
（二）計算2的十二次方根  /187
八、教師點評  /191
第23講
仿真世界：牛頓的大炮
一、實驗目的  /192
二、背景知識  /192
（一）牛頓是誰？  /192
（二）牛頓的大炮是用來做什么的？  /193
三、基本思路  /193
四、編程步驟  /194
（一）角色設計  /194
（二）變量設計  /194
（三）過程描述與代碼展示  /195
五、遇到的bug及改正過程  /197
六、實驗結果及分析  /197
七、思考與延伸  /198
八、教師點評  /198
（一）如何根據(jù)斜方向的拉力F計算出水平方向的拉力Fx和豎直方向的拉力Fy？  /199
（二）平方反比率的推導和背后的原因  /200
（三）牛頓和他所在的那個光輝時代  /201
（四）用更大號的三棱鏡重做牛頓的光譜實驗  /201
第24講
再論仿真世界：森林里有幾只老鼠，幾只貓頭鷹？
一、實驗目的  /202
二、背景知識  /202
三、基本思路  /203
四、編程步驟  /204
（一）角色設計  /204
（二）變量設計  /204
（三）過程描述與代碼展示  /204
五、遇到的bug及改正過程  /207
六、實驗結果及分析  /207
七、思考與延伸  /208
（一）要是年只有50萬只老鼠呢？  /208
（二）假如1萬只貓頭鷹每年吃掉0.1萬只老鼠呢？  /208
（三）假如1萬只貓頭鷹每年吃掉0.2萬只老鼠呢？  /209
八、教師點評  /209
第25講
博弈初探：會下tic-tac-toe棋的阿爾法小狗
一、實驗目的  /211
二、背景知識  /211
（一）什么是tic-tac-toe棋游戲？  /211
（二）人是怎樣下棋的？  /212
三、基本思路  /213
（一）阿爾法小狗怎樣表示棋局？  /213
（二）阿爾法小狗怎樣判斷下在哪里贏面大呢？  /213
（三）阿爾法小狗怎樣下棋呢？  /215
（四）阿爾法小狗怎樣對棋局進行評分呢？  /216
（五）阿爾法小狗要“深謀遠慮”還是“目光短淺”？  /216
四、編程步驟  /218
（一）角色設計  /218
（二）變量設計  /218
（三）過程描述與代碼展示  /219
五、遇到的bug及改正過程  /225
六、實驗結果及分析  /225
七、思考與延伸  /227
（一）怎樣讓阿爾法小狗變聰明？  /227
（二）新玩法：“狗狗大戰(zhàn)”  /228
八、教師點評  /228
（一）阿爾法狗的訣竅之一：控制樹不能太高  /229
（二）阿爾法狗的訣竅之二：控制樹不能太寬  /230
（三）神經網(wǎng)絡是怎樣學會打分和走子的？  /230