⑴ 這本書告訴你,計算機為何能讀懂人類語言,編程思維讓你更聰明
在這個互聯網時代,我們出門購物、拍照、打電話、瀏覽信息,只需要帶上一部智能手機就可以了。如果在20年前,要實現這些功能,需要帶一大堆東西。如今,我們口袋裡的這台計算機,和50年前送宇航員上月球的那台計算機相比,功能更強大,體積更小巧。
計算機為什麼功能強大,能讀懂人類的語言?直到我看了《寫給所有人的編程思維》這本書,解答了心中的疑惑,明白了計算機的工作原理。這一切能都離不開程序員的編程設計,說到編程,人們總是想到程序員坐在電腦面前,敲擊著一長串神秘的代碼。其實,編程體現的是人類的智慧。
在《寫給所有人的編程思維》這本書中,闡述了計算機的 歷史 和二進制工作原理,以及如何創建編程思維。計算機的編程需要邏輯、推理和數學。編程思維可以提升思維能力,創造性地解決問題。
學習編程思維並不是要掌握編碼技巧,而是學習一種解決問題的思維方法。本書有四章內容:學會編程思維;解決問題;學習編程語言;繼續努力。
本書的作者吉姆·克里斯蒂安,是英國著名的 科技 教育專家,編程怪才,曾獲得Dr.Dobb』s程序設計卓越獎。
我們來看計算機是怎樣讀懂人類語言的,我們如何用編程思維解決問題。
計算機的特徵。
計算機是指能夠接收、轉換、存儲信息,再用設定的形式將信息輸出的電子設備。
計算機的形式多種多樣:手機、平板電腦、台式計算機、筆記本。雖然它們形狀各異,但內部的結構都大同小異,都有:主板、網路、輸入和輸出設備、外存儲器、隨機存儲器、微處理器。
微處理器就是人們常說的中央處理器或CPU,是計算機的大腦, 負責處理「思維」工作。
在微處理器的內部,有成千上萬個開關等待電信號的到來,電信號通過通道和閘門的開關,以二進制數字的形式生成。 微處理器的核越多,每秒能夠運行的指令也就越多。
編程就是將人的想法、思維,翻譯成計算機能讀懂的二進制數字語言,轉換成計算機要執行的動作。
計算機的語言--二進制。
計算機中所有的輸入和輸出,都是由無數個0和1組成的二進制數字經過編碼、解碼,轉換成計算機能識別的代碼實現的。
二進制是1679年,由德國天才大師萊布尼茨研發出來的。 二進制是一種計數方式,只用到兩個數字0和1,因為計算機只能識別0和1組成的代碼。
0和1這兩個數字掌管計算機內部晶體管的開關,1表示開,0表示關。 人們操作計數機,就是通過控制計算機內部晶體管的開關,引導電流進入正確的方向,實現程序運行的。
我們工作、生活中常用的算數是十進制,就是逢10進1。 計算機的二進制規則是逢2進1 。 1和0就是計算機能懂的語言, 表示開和關,是和否,真和假。
在二進制中,數字1,用1表示;數字2用10;數字3用11;數字4用100;數字8用1000。
如果用十進制,兩只手只能數到10,但如果用二進制,一隻手就能數到31。
如果用兩只手,就能數到1023,因為在二進制中,後一根手指的數值是前一根手指的兩倍。第1隻手的小拇指表示16,另一隻手的大拇指就表示32,食指就代表64,中指代表128,無名指代表256;小指代表512。
這個 游戲 很好玩,能夠鍛煉創新思維 和邏輯思維 。
二進制數值還可以用來表示英文的26個字母,A用數字1;B用10;C用11;……
如果這組信息:1000 101 1100 1100 1111 拼寫出來就是「你好」,這樣就將人類語言 轉化成 計算機能懂的語言。
計算機語言講究語法和語境,一個逗號,一個字母就能改變整個句子的意思,可以說,差之毫釐,失之千里。
計算機的編程語言經歷了機器語言、匯編語言、高級語言三個階段,世界上的編程語言有100多種,但是常用的只有10-15種,這里介紹幾種編程語言。
演算法
演算法就是為了完成某項任務,按照設定的順序執行的一系列明確的指令。 演算法中指令越具體、越明確,指令運行時出錯的概率就越小。
比如我們讓一個叫小智的機器人來整理床鋪。
因為小智不明白「整理床鋪」的做法,我們整理的要求是:把羽絨被、毯子、枕頭收拾好,所以我們下達的指令要具體、清晰。
1. 將羽絨被平整地鋪在床上。
2. 將毯子平整地鋪在羽絨被上。
3. 將枕頭放在毯子的上面。
演算法就像做菜使用的菜譜,是計算機要執行的命令,我們來看一下,給機器人小智發出指令,做一個加乳酪的三明治。
你看,在上面的步驟中,描述很具體,講到了如何握刀,刀口的方向,其實,還可以具體到小刀的角度和抹黃油的速度。
在7-10步中,指令包括了塗抹黃油的時間,因為小智不知道塗抹黃油多少才算夠了,所以,程序員做出估算,大概需要三秒時間。
循環
編程語言的設計要做到便捷、高效,在演算法編寫時,要做很多具體的指令,不僅繁瑣,而且還有重復。為了避免重復的指令,在編程中,可以用循環來處理一些基礎的指令,讓程序變得簡單一些。
比如,我們讓機器人小智走過來10步,我們要說10次「向我走1步」,這樣下達的指令不僅繁瑣,還容易在次數上出錯,解決方法就是用循環:「向我走10步。」
循環就是執行重復的指令,直到過程結束的一種結構。 循環分為兩種:計數循環和條件循環。
計數循環是通過次數控制的循環,叫for循環 。for循環會一直重復指令,不管結果如何。
條件循環式通過條件來控制循環次數,就是While循環。
在演算法中運用循環,修改一個語句就能完成雙倍的編程工作,達到事半功倍的效果。
比如,我們在三明治的程序指令中,可以運用循環來提高效率。在第10步之後,多加一條指令:重復以上1-10步。這樣,機器人就會重復工作,但是這樣會出現無限循環,機器人會按照指令工作,一直在麵包片上塗抹黃油,直到麵包片用完,最後程序崩潰。
為了避免這一缺陷,我們要對程序進行修補,將步驟11修改為:重復以上1-10步,直到給兩片麵包片塗完黃油為止。這樣增加了一個特定的條件,就使機器人的操作更加完美。
變數
編程中經常會遇到變數,變數就像一個貼著標簽的盒子,裡面裝有變數名和變數值。
電子 游戲 中經常遇到變數,比如, 游戲 角色還剩多少條命,命的次數是變數。
我們人體也有變數,比如:頭發的長短,身高、體重的變化,年齡的增長。
下面我們來做一個猜年齡 游戲 。
在這個 游戲 中,程序中的年齡適用於任何年齡的人,人的年齡就是變數名,年齡的數值是變數值,可以編寫出:((年齡×2+1)×5+5)×10-100==年齡
經過推算,左邊的公式最後的結果是100倍年齡,劃掉最後兩個00,自然就是年齡了,這個 游戲 玩的就是數學魔術。
條件語句
條件語句是計算機根據給定的信息做出選擇的語句。
生活中,我們每天都要根據條件做出選擇。比如:如果人行道信號燈是紅色,那麼我們就要等待綠燈亮,否則就可能被車撞倒。
下面我們來做一道和條件語句相關的題:假如你去找朋友約翰還錢,結果發現,約翰、詹姆斯、威廉是一模一樣的三胞胎,有人告訴你,約翰、詹姆斯總是說謊話,只有威廉說真話,你只能問一句話,確認此人是不是約翰,你會怎麼問?
正確答案是:「你是詹姆斯嗎?」因為威廉說真話:「不是。」詹姆斯說謊話:「不是。」只有約翰說謊話,是唯一一個回答「是」的人。
調試
調試這一術語起源於20世紀40年代,是美國海軍少將格雷斯·赫柏提出的。她在哈佛大學為計算機編寫程序時發現了一隻真正的蟲子(bug)鑽進了計算機,使計算機無法正常運行,調試(debugging除去蟲子)由此而來。
調試就是仔細檢查編寫過程、演算法、流程圖,排除並修復使程序無法正常運行的問題或錯誤。
在編寫程序的過程中,計算機只是執行接受的指令,不會像人類一樣思考,所以,在程序編寫完成後,要花很多時間在代碼的調試上。
調試常用的方法是:尋找bug(程序錯誤);給代碼加註釋;小黃鴨調試法。
小黃鴨調試法看似很笨,卻很有效,就是在電腦旁放一個小黃鴨,然後對一無所知的小黃鴨解釋程序中的所有細節。
這個方法的奧妙是,程序員給不懂編程的人解釋代碼如何運行時,必須非常詳細的講解代碼運行的細節,程序員就會發現到程序中的錯誤,自己解決問題。
編程思維包括理性推理、邏輯思維和數學運算,學習編程思維能夠創造性地解決問題、表達思想。
編程思維有四個部分:問題分解;模式識別;抽象思維;演算法設計。
問題分解
模式識別
比如,我們要在一些網站上登錄,會被要求輸入驗證碼,這就是模式識別,目的是為了防止其他人偽裝成用戶開啟別的功能。
抽象思維
使用抽象思維時,要拋開那些與問題無關的信息。
比如,你星期天下午兩點要去打球,家離球場有5.2公里,你上午要給花澆水,拖地板,中午要去媽媽家吃飯,估計一點鍾能吃完,媽媽家距離球場有3.5公里,那麼在一點到兩點的時間內,要走多遠的路?
在所有的信息中澆花、拖地都與去球場無關,因為媽媽家離球場的距離更近,唯一的相關信息只有一個:媽媽家離球場有3.5公里。
演算法設計
你一定聽說過數學天才高斯的故事。1785年,高斯的老師給學生出了一道題,把1-100的數字全部加起來,老師本來想多佔用一些課堂時間,沒想到令老師吃驚的是,只有8歲的高斯很快給出了答案:5050。
在那個年代並沒有計算機,高斯也不是從頭到尾將數字一個個相加。
我們來看高斯是怎樣用編程思維來解決問題。
首先是問題分解,他將一個大問題分解成小問題,找出每組數字的規律性,就是每對首尾數字相加,得數相同。
其次是形成自己的模式識別,可打亂順序,只要把所有數字相加就可以,1+100=101,2+99=101……,有50組首尾相加等於101的數字。
再次是採用抽象思維,略去了不必要的算數步驟,沒必要將首尾數字依次相加到最後一組,
最後是演算法設計,是用乘法進行運算:50×101=5050。
無論計算機的功能多麼強大,也是人類賦予的,真正強大的還是人的大腦。
隨著互聯網的發展,人們的生活已經離不開計算機,比如:用手機打電話、聽歌、拍照;用電腦發郵件、瀏覽 財經 信息;在超市買東西結賬,只需掃碼商品,計算機會自動結算金額,核對賬單。
《寫給所有人的編程思維》這本書告訴我們,編程是人與計算機之間的橋梁,人類通過編程創造了更加美好的世界。我們可以不學編程,但要學習編程思維。
編程思維是我們解決問題的元技能,與我們的生活息息相關,工作、學習,甚至家務勞動,都離不開編程思維的邏輯能力和創造力,學習編程思維就是學會思考。
⑵ 機器人如何編程
機器人編程的方法:
第一種,示教器編程,通過鏈接在機器人控制櫃上的,這個廠家配套的示教器,可以對機器人進行實時的操作控制,以及程序編寫,特別適用於碼垛搬運等示教點數較小的項目。
第二種,離線編程,橋搭塌先在電腦軟體上編寫好機器人程序,做好模擬驗證,再通過U盤或者網線把程序導入機器人當中,機器人就會按照你之前編好的程序運動。一般適用於軌跡比較復雜或者程序語枝盯句較多的中大型項目。
執行原理
計算機對除機器語言以外的源程序不能直接識別、理解和執行,都必須通過某種方式轉換為計算機能夠直接執行的。這種將高級程序設計語言編寫的源程序轉換到機器目標程序的方式有兩種:解釋方式和編譯方式。
解釋方式下,計算機對高敏圓級語言書寫的源程序一邊解釋一邊執行,不能形成目標文件和執行文件。
⑶ 機器人編程培訓學校的可行性與必要性研究(機器人編程培訓培養孩子的能力)
機器人教育怎麼樣?能做起來嗎?如果是加盟形式,我們需要事先考察總部是否擁有直營店及經營情況。
門店的經營,通常是按照一季度或者半年來交房租,一家直營店,在經營三個月後,如果沒有找到盈利的希望,可能還會再堅持3個月,但是半年沒有滿足盈利,都會選擇放棄,所以一家直營店持續經營長短,可以確定盈利的基礎,可以肯定項目可行性。
一個品牌擁有的直營店越多、直營店經營時間越長,積累的運營實踐經驗就相對越豐富。
機器人教育可以培養孩子各方面的能力。
培養動手能力
搭建機器人是一項協調眼、手、腦並用的活動,可促進小肌肉群的協調和發展,培養孩子們敏捷的形象思維、豐富的想像力、靈活的發展思維。我們常說「心靈則手巧」,其實反過來亦然。
生動地學習學科知識
機器人是跨多學科知識的綜合教育平台,通過祝博士機器人課程,孩子們能夠學習到數學、物理、工程、機械、電子、計算機、通信、生物等多學科知識。這些知識不是課本上生硬的文字,而是可見可觸的。孩子們甚至可以親自動手實驗,更加深了知識在他們腦海中的印象。這種教學方式對於年齡較小的孩子們也可以輕易接受。
培養發現、分析、解決問題的能力
在搭建機器人、調試感測器、編寫程序的過程中,孩子們會遇到許多問題,例如搭建一個機器人需要哪些零件?如何才能讓機器人抬起手臂?如果沒有完成任務,是哪些步驟中出了問題?在這個過程中,孩子們的思維得到了訓練,使他們條理分明地完成任務。
培養創造力
機器人的結構雖然復雜,但同時也充滿了無數的可塑性和創造性,孩子們可以通過自己的理解,去創造出具有屬於自己獨一無二外形和結構的機器人,在創造的過程中,孩子們會潛移默化地最大化發揮出自己的創造力。
培養溝通合作能力
機器人教學是以小組形式展開,不論是學習還是競賽,都是一種團體學習的過程。孩子們之間需要不斷的溝通磨合
希望我的回答可以幫到你!
在天津開機器人編程學校怎麼樣想為孩子報機器人編程培訓班的家長朋友們應該都有所了解,學機器人編程能夠鍛煉孩子邏輯思維能力、創造力、觀察力、專注力,從而提高孩子發現問題、分析問題和解決問題的能力。天津南開區比較好的機器人編程培訓班可以選擇天津童程童美少兒編程培訓機構,提供趣味與職業兼顧融合的課程體系,採用線上與線下一體化教學,不同課程學費不等,可以電話詳詢。
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機器人編程學什麼
機器人編程主要是搭建與編程,通過編程運行搭建的機器人,實現電腦與機器人的交互行為。孩子需要將零散的機器人零件拼搭起來,實現零件到模型的轉變,通過機器人編程設計方案,使機器人按照孩子自己的想法運動規劃路線、實現運動規則。機器人編程課程一般涵蓋了多學科知識,包括編程、機械、電子、物理、生活網路等,可以幫助孩子擴寬知識面,提高綜合素質。
一、天津機器人編程
1、哪家機構好
天津機器人編程哪家機構好?天津機器人編程培訓機構有很多,教學質量參差不齊,建議在選擇培訓機構時通過綜合比較進行選擇。天津童程童美培訓機構是您不錯的選擇。該機構專注少兒編程教學培訓,教學經驗豐富,擁有雄厚的師資隊伍,組建了強大的教研團隊,採用5C教學法,幫助學員輕松學習。此外,該機構機器人編程課程集科學、工程、技術等多學科為一體,從小學到高中,按齡選擇;課程對接機器人競賽,包括發現杯、WRO、VEX、機器人等級考試等多種競賽;童程童美教學專業,可以幫助學員學到實用的知識,提升綜合能力。
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2、學什麼
機器人編程學哪些軟體,用什麼語言?機器人課程需要學習的編程語言有scratch、Python,包括變數、運算符、數據類型、循環、選擇、順序、函數等,使用的教具為樂高WeDo和EV3,軟體使用為Applnventor。課程主要分為三類,分別是軟硬編程、EV3進階、中學高階硬體編程。
軟硬編程主要面向一年級到三年級的孩子,需要使用樂高WeDo配合scratch編程,學習簡單的機械結構和物理原理,搭建機器人作品,通過場景動畫和游戲設計,實現電腦和機器人之間的雙向互動效果。
EV3進階主要面向四年級和六年級的孩子,搭配樂高EV3教具,搭建機器人,通過APP控制機器人實現語音識別、圖像識別等智能產品功能。
中學高階硬體編程主要面向初中生,以Python語言為基礎,採用自主研發開源硬體與人形機器人相結合,實現無線傳輸、圖像採集、手勢識別控制等智能應用,實現「軟硬結合,上下互動」。
3、學費一年多少錢
童程童美的課程費用一年大概在幾千到上萬元不等,根據大家選擇的課程、班型、上課方式而定。學校的課程性價比是比較高的,教學老師擁有豐富的教學經驗,持證上崗,懂學科、懂孩子,採用寓教於樂、因材施教的教學方式,孩子的學習效果有保障。想要了解詳細課程費用情況可以在線咨詢客服老師。
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二、機器人編程學習
1、怎麼入門
少兒機器人編程不會很難,所學內容不是特別復雜的知識,只是學習簡單的編程知識和搭建,也會包含數學、物理、地理等多學科知識,目的是提升孩子的綜合素質。如果想讓孩子學習機器人編程可以到專業的少兒編程培訓機構去了解一下,會有專業的指導老師根據孩子的年齡段、性格特點等方面,選擇適合孩子學習的入門課程。
2、有什麼用個,有什麼好處
讓孩子學習機器人編程可以提高孩子的專注力、創造力、邏輯思維能力、解決分析問題的能力、設計能力、表達能力、寫作能力等,機器人編程涵蓋了多學科的知識,還可以提高孩子的學習興趣,提高學科成績,也為將來的職業發展提
少兒編程有必要學嗎?
編程有必要學。
學編程不是從小培養程序員,而是培養邏輯思維能力。一般來說,少兒編程教育主要面向針對6-18歲的青少年兒童開展,通過可視化圖形編程、代碼編程和機器人編程,讓孩子培養動手能力、邏輯思維能力、創造力等,通過學習編程來串聯各個學科,運用所學知識,創造性地解決問題。
所謂編程思維,最為關鍵的是學會找到一條解決問題最有效的路徑。當生活中面對一個難題時,能夠去有條理地分析、拆解問題並搭建框架。
機器人編程教育有必要嗎?有必要,機器人編程教育不僅可以培養孩子對編程的興趣,還能鍛煉孩子的邏輯思維能力,學完後還可以參加一些比賽,獲獎後對孩子自信心也是個很大的提升,對孩子以後的發展起到一定啟蒙作用。
誰知道工業機器人焊接機器人搬運機器人裝配機器人研究它的意義和必要性,急問?在發達國家中,工業機器人自動化生產線成套設備已成為自動化裝備的主流機器人發展前景及未來的發展方向。國外汽車行業、電子電器行業、工程機械等行業已經大量使用工業機器人自動化生產線,以保證產品質量,提高生產效率,同時避免了大量的工傷事故。全球諸多國家近半個世紀的工業機器人的使用實踐表明,工業機器人的普及是實現自動化生產,提高社會生產效率,推動企業和社會生產力發展的有效手段。
機器人技術是具有前瞻性、戰略性的高技術領域。國際電氣電子工程師協會IEEE的科學家在對未來科技發展方向進行預測中提出了4個重點發展方向,機器人技術就是其中之一。
1990年10月,國際機器人工業人士在丹麥首都哥本哈根召開了一次工業機器人國際標准大會,並在這次大會上通過了一個文件,把工業機器人分為四類:⑴順序型。這類機器人擁有規定的程序動作控制系統;⑵沿軌跡作業型。這類機器人執行某種移動作業,如焊接。噴漆等;⑶遠距作業型。比如在月球上自動工作的機器人;⑷智能型。這類機器人具有感知、適應及思維和人機通信機能。
根據日本政府2007年指定的一份計劃,日本2050年工業機器人產業規模將達到1.4兆日元,擁有百萬工業機器人。按照一個工業機器人等價於10個勞動力的標准,百萬工業機器人相當於千萬勞動力,是目前日本全部勞動人口的15%。我國工業機器人起步於70年代初,其發展過程大致可分為三個階段:70年代的萌芽期;80年代的開發期;90年代的實用化期。而今經過20多年的發展已經初具規模。目前我國已生產出部分機器人關鍵元器件,開發出弧焊、點焊、碼垛、裝配、搬運、注塑、沖壓、噴漆等工業機器人。一批國產工業機器人已服務於國內諸多企業的生產線上;一批機器人技術的研究人才也涌現出來。一些相關科研機構和企業已掌握了工業機器人操作機的優化設計製造技術;工業機器人控制、驅動系統的硬體設計技術;機器人軟體的設計和編程技術;運動學和軌跡規劃技術;弧焊、點焊及大型機器人自動生產線與周邊配套設備的開發和制備技術等。
某些關鍵技術已達到或接近世界水平一個國家要引入高技術並將其轉移為產業技術(產業化),必須具備5個要素5M:Machine/Materials/Manpower/Management/Market。和有著「機器人王國」之稱的日本相比,我國有著截然不同的基本國情,那就是人口多,勞動力過剩。刺激日本發展工業機器人的根本動力就在於要解決勞動力嚴重短缺的問題。所以,我國工業機器人起步晚發展緩。但是正如前所述,廣泛使用機器人是實現工業自動化,提高社會生產效率的一種十分重要的途徑。我國正在努力發展工業機器人產業,引進國外技術和設備,培養人才,打開市場。日本工業機器人產業的輝煌得益於本國政府的鼓勵政策,我國在十一五綱要中也體現出了對發展工業機器人的大力支持。由此可知機器人的研究具有深遠的意義和必要性。
謝謝,,,請採納
為什麼孩子要學習機器人編程升學的重要王牌。2019年,北京市將取消各類特長生招生。教育部也發文稱,中小學階段在2020年前取消各類特長生招生。目前,僅有中學信息學科奧林匹克競賽得以保留,優勝者仍可保送至知名高校。趁早打下編程基礎、「搶占競爭跑道」已經成為升學的一張重要王牌。
培養孩子的邏輯思維與綜合素養。學習編程更重視對孩子綜合素養的培養:學編程不僅意味著孩子學會代碼,更重要的培養孩子的自律性,創造力和自主學習能力。學好編程,讓孩子的成長事半功倍。
促進數學英語的學習,還幫孩子戒掉游戲癮。在學少兒編程的過程中,孩子通過項目建立起時間、順序、空間、因果等一系列重要的數學概念。少兒編程的學習天然融合多學科知識,能在潛移默化中促進孩子數學和英語的學習。