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尋寶機器人桌遊的故事背景

  • 世界毀滅，外面的世界充滿輻射線，人類已經無法在外面行動，只能藏身於無污染的室內掩蔽體中。
  • 原有的智能機器人程式功能已經喪失，需要靠我們的編程卡牌，來發揮機器人的作用。
  • 此時，人類希望能蒐集散亂的電腦硬體，組合成具有運算能力的電腦，以發揮運算能力拯救世界。
  • 看看誰是能拯救世界的組裝高手，以最快的速度與具有效率的方法，操作智能機器人，蒐集電腦所需的硬體五大單元來拯救世界，重返文明。

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��桌遊學程式：運算思維如何拯救世界�������

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電腦硬體的基本架構

  • 現今電腦仍沿用馮紐曼於1945 年所提出的硬體架構，包含輸入單元、輸出單元、記憶單元、算術與邏輯單元、控制單元等。
  • 我們將資料輸入電腦後，資料信號會在這五大單元間傳遞。
    • 輸入單元(Input Unit, IU) 主要功能是讓使用者將資料輸入電腦。
    • 記憶單元(Memory Unit, MU) 主要負責儲存資料及程式。
    • 控制單元(Control Unit, CU) 主要負責控制電腦信號傳遞的方向及指揮各單元的運作。
    • 算術與邏輯單元(Arithmetic/Logic Unit, ALU) 主要負責算術與邏輯的運算工作。
    • 輸出單元(Output Unit, OU) 則負責輸出電腦處理後的資料。

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演算法的表示方法

  • 面對每天各式各樣的問題時，我們會針對不同的問題設計相對應的解決方案，其中，能清楚描述步驟或原則的問題解決方案，便稱作演算法（Algorithm）。
  • 以生活中的例子來說，當我們的手弄髒的時候，可以透過五個步驟：濕、搓、沖、捧、擦，讓手恢復清潔，因此，這些步驟就可以視為足以解決手髒這個問題的演算法。

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演算法的表示方法

  • 一個演算法通常具有許多步驟或原則，利用適當的描述方式能夠清楚地讓人理解運作過程，常見的表示方法有文字、流程圖及虛擬碼三種。
    • 利用文字直接描述演算法，能夠快速地表達出演算法的流程，例如：電影院的售票員只能將學生票販售給學生，其餘皆販售全票，則售票員執行的演算法可能為：「先確認顧客是不是學生，如果是學生則可售出學生票，不是學生則售出全票」。

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    • 流程圖（Flowchart）利用特定的幾何圖形符號來描述演算法，藉以說明處理的方法與步驟，不但容易理解及修正處理方法，也利於將演算法轉換為電腦可運行的程式。
    • 虛擬碼（Pseudocode）利用精簡的文字及類似程式碼的敘述（如數學運算符號或邏輯判斷符號等）來描述演算法，卻不像程式碼必須使用固定的程式語法，售票員執行的演算法可畫成流程圖或寫成虛擬碼。

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程式流程控制

  • 每個程式都可以應用循序結構、選擇結構與重複結構組合而成，只要將程式的內容按照這三種結構進行組合，程式整體流程也會變得更加容易閱讀，程式也容易修改與維護。
  • 循序結構敘述的執行順序與程式敘述出現的次序相同；選擇結構敘述依條件進行判斷，可以分為單選、雙選或多選等類型：重複結構敘述會重複執行指定的程式區段。

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結構化程式設計（STRUCTURED PROGRAMMING）

  • 荷蘭的數學家戴克斯特拉（Edsger W. Dijkstra）提出的概念，強調程式要簡單明瞭，讓作者以外的人也能了解程式如何執行，必須遵循以下原則：
    • 採用由上而下的方式，將程式分解成多個模組，每個模組分別負責一件獨立的工作。
    • 每個模組只能有一個入口以及一個出口。
    • 每個模組可以由循序、選擇、迴圈結構構成。
  • 戴克斯特拉認為，每個程式都可以應用循序結構、選擇結構與迴圈結構組合而成，只要將程式的內容按照這三種結構進行組合，程式整體流程也會變得更加容易閱讀，程式也容易修改與維護。因此這三種結構又稱為程式的基本結構，

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我國資訊科技課程的發展

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運算思維（COMPUTATIONAL THINKING）是什麼？

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  • 運算思維（computational thinking）此概念是由周以真教授於2006年所提出，她認為運算思維是每個人除了讀、寫、算等基本素養外，亦應具備之基本能力，並非專屬於電腦科學家。
  • 以設計電腦運算步驟的思維模式來解決問題，先將問題拆解（拆解問題），而後分析每個子問題（尋找規則），忽略其中不重要的小細節（抽象化）再制訂詳細的步驟（設計演算法），這樣的思維模式稱為運算思維。

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  • Google的定義
    • Google地圖
    • Google相片

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