5歲女孩嘗試編寫一串指令使機器人找到藍色球
我不是一個教育工作者，曾經教育不是我關注的議題。但自從成為 2 個孩子的父親，它成了我最關心的問題...
我的孩子目前 5 歲與 3 歲，我常常思考，甚至是擔心，她們未來；未來她們將要面對什麼樣的環境與挑戰呢？哪些工作消失？或是完全改變？或又誕生了什麼新職業？
面對未來唯一能確定的是：改變是必然的，而且是巨大的。雖然面對著無法預知的未來，但我相信，應該還是可以做點什麼幫助她們做好準備。創意 與 編程教育
當前教育最重要的是「創意 (Creativity)」
我想不會有人反對，開放的心態、突破框架的思維是克服所有未知挑戰的神兵利器，或許也是未來機器難以取代人的部分。所以，從她們還小的時候，我和太太就已經開始培養她們的創意自信，鼓勵她們勇於嘗試、探索，創造組合新東西，賦予舊事物新的想像。好在太太是這方面教育的專家，所以關於創意這事我可以十分放心地交給她。
3 歲女孩嘗試用氣球作畫
第二同樣重要的是「編程教育 (programming language)」
運算思維將成為未來的決定性特徵...各行各業都需要運算思維，而善於運用它將成為幾乎所有未來職業成功的關鍵。
- Stephen Wolfram
無論是美國、英國或是日本現在都積極地推動編程教育，甚至最早的從幼兒園就開始了。先進國家會這麼積極地推動編程教育不是沒有理由的，隨著物聯網與 AI (人工智慧) 技術的快速發展及普及，許多人相信第四次的工業革命已經來臨，並且如同過去一般，此次的工業革命也將對各種產業及人力資源需求帶來巨大的衝擊與改變。我想像未來電腦已經不再只是一項「工具」而已，因為 AI 它將成為我們的「同事」，我們不再只是透過使用電腦來完成我們的工作，而是必須與 AI 共事來完成手上的任務，未來甚至可能所有工作都有 AI 參與在其中。所以，當團隊中有一位這麼無可取代的夥伴時，能與它溝通對話、了解它將會成為多麼重要的基本能力！
雖然我最初教孩子們編程的出發點是希望她們學會「寫程式」，但在後來更多研究編程教育後，想法稍微有了點改變，寫程式依然是希望她們能學會的，但學習編程可並是不僅只為此。
編程 vs 編碼
雖然我希望孩子們早點學會程式語言，然而在另一方面，我又不希望她們過早接觸 3 C 產品，避免影響她們的生理與心理的發展。因此，在目前就讀幼兒園的這個階段，我只打算教導她們編程，並不打算教到編碼 (Coding)。
編程與編碼究竟有何不同？我的說法是：編程指的是一種思維模式，面對問題能有邏輯地拆解、分析，並擬定出一套精確、可執行的解決程序；而編碼則是一項技術，能夠將解決程序轉譯成電腦能理解的語言結構，使電腦能夠執行。
所以，孩子們不需要盯著電腦螢幕、也不用寫任何一行程式碼，依舊可以學習編程，而且，學習編程最主要的目的也不在於寫出一套程式，而是訓練孩子們「運算思維 (Computational Thinking)」的能力。
什麼是運算思維？
運算思維提供了一個框架，使事情變得更加透明和易於理解。 - Stephen Wolfram
運算思維與過去紅極一時的設計思考 (Design Thinking) 概念上十分神似；如果說設計思考是學習像設計師 (Designer) 一樣思考，那麼運算思維其實就是學習像程式設計師 (Programmer) 一樣思考，它們都是解決問題時的概念與方法，只不過它們適合處理的問題類型不大相同。
那麼程式設計師是如何思考問題的呢？我認為其中一個很大的心態差異在於：在面對問題時，他思考的不是如何處理眼前的單一問題，而是如何解決「這一類的問題」；也就是說，當相似情形再次發生時，有沒有一套通用的規則可以依循解決？他不只要找到這個問題的答案，更要建立一套找到這類問題的解法。一位熟練的程式設計師在面對複雜的問題時，會先將問題拆解細分，分析找出其中的規律，最後一步一步地組合出解決方案。
你應該發現了，其實運算思維並不是程式設計師的專利，在我們的生活、工作中有時都使用到了一些運算思維。
運算思維是一種處理問題的概念及方法，它包含了許多面向的思維模式，有點像是當我們遇到一個複雜的問題時，便打開「運算思維」工具包，裡面放有許多不同的工具，包含抽象化、拆解、類推、邏輯推理、演算法等核心思維模式，讓我們可以依照情境取用不同的工具依序使用，來處理眼前的課題。
運算思維與數學
在幼兒園學習運算思維，除了可以奠定未來寫程式時的基礎外，更可以為將來國小學習數學預作暖身。數學可以分為「解題思維」與「計算」兩個部分，應用題就是一個最好的例子，面對真實的情境問題，如何透過解題思維推導出問題的解法，並以數學算式的形式表達，最後再透過計算，得出問題的答案。
過去傳統的數學教育過於偏重計算，通常到高年級的四則運算時才開始出現比較多的解題性的題目，然而這使得許多小朋友在面對應用題時，不去嘗試理解問題的意涵，而是急於從文字敘述中拼湊出算式，卻不了解自己為何要這樣列。這也是當初為何教育部要推動建構式數學的原因，建構式數學強調解題的過程及背後的邏輯想法，只可惜當時政策過於急促，許多第一線老師的觀念尚未從根本上調整，不斷以「如何計算」的角度而非「如何解題」的角度看待建構式數學，陷於是 5 x 3 正確？還是 5 + 5 + 5 正確？的假議題，造成社會上對建構式數學有許多的誤會及不理解。
「數學，不要死背，要理解。」 但我們有教孩子怎樣理解嗎？
運算思維的源頭其實就是數學的解題思維。面對數學情境問題時，首先要搞懂的是「究竟發生了什麼事？」，當問題比較複雜時，可以嘗試拆解，或萃取出必要資訊簡化成模型協助再一次理解問題，最後，以數學形式的算式呈現腦中的解法構想。所以，不論算式是 5 x 3 還是 5 + 5 + 5 都是正確的，差別在於解法構想上的不同。
因此，當孩子學會使用運算思維的角度分析、處理問題時，他就已經準備好思考如何解數學問題了。
下一篇我們再逐一探討運算思維中各項核心概念，了解究竟什麼是運算思維。
