给孩子的编程探险故事

2022年年底，一个叫ChatGPT的聊天机器人开始风靡全球，ChatGPT是美国OpenAI研发的聊天机器人程序，于2022年11月30日发布，ChatGPT是人工智能技术驱动的自然语言处理工具，它不仅能够通过理解和学习人类的语言与我们进行对话，还能够根据聊天的上下文进行人机互动，甚至还能完成撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码，写论文等任务。更有甚者，让ChatGPT做北京高考的试题，并取得了不俗的成绩。
一时间，人工智能成为当下炙手可热的话题，可以预言，在不远的未来，类似ChatGPT的百度文心一言等AI软件会像雨后春笋一般纷纷面世。其实早在几年前，人工智能就已经闯入了人们的视野。2016 年，谷歌人工智能程序 AlphaGo（阿尔法围棋）战胜韩国围棋选手李世石，就是人工智能领域发展的标志性事件，AlphaGo的成功，不仅是人类在人工智能领域取得的一个里程碑式的胜利，而且标志着一个新的纪元——智能时代的开始。
果然，虽然 AlphaGo 在与李世石的对战中，因为一个 Bug（漏洞）而输了一局，但随后在 2017 年与中国柯洁的顶峰对决中，再也没有给这位人类的顶尖围棋选手任何机会，以 3∶0 干净利落地拿下了这场比赛。不仅如此，自动驾驶、AI 绘画、AI 写作、AI 诊断、AI 教育等人工智能应用层出不穷，人工智能在现代社会中的应用达到了一个前所未有的高度，直至最近ChatGPT横空出世。
为此有很多人担心，随着人工智能越来越广泛的应用，计算机会跟人类抢夺工作机会，许多大量复杂艰苦的体力劳动工作，已经被计算机控制的机器人取代了；而随着计算机人工智能的发展，许多带有创造性的脑力劳动工作，比如艺术创作，工业设计等，也存在着被计算机取代的趋势。
于是家长们开始担心，在未来的生活中，计算机控制的机器人会不会控制人类，剥夺人类的就业机会，以致自己的孩子将来找不到工作，生活不如人意？于是现在有些人甚至开始排斥计算机，排斥人工智能技术，并将其视为洪水猛兽。其实这种担心是完全没有必要的，人工智能之所以厉害，是计算机专家为它们编写的程序厉害，机器永远不会控制人类。
至于担心自己的孩子将来找不到工作，就更是杞人忧天了。人工智能虽然可以取代人类很多体力和脑力劳动的工作，但同时也会创造更多的就业岗位，比如给 AlphaGo 编写程序的计算机专家等。所以，我们现在要做的不是排斥人工智能，而是拥抱人工智能。只有这样，我们的孩子在未来的智能时代中才能占有一席之地。
怎样才能让孩子拥抱人工智能呢？当然是尽早接触和学习计算机编程方面的知识了。不过计算机编程方面的知识一般比较深奥难懂，也比较枯燥乏味。如果启蒙教材选择不当，很容易让孩子产生厌学情绪，效果往往适得其反。
于是我用两年时间撰写了这本《给孩子的编程探险故事》，本书通过两个小学生——奇奇和妙妙到外星球参加编程夏令营探险的故事，将所有计算机编程需要的基础知识，比如二进制、计算机结构、计算机原理、编程算法、机器码编程、常用算法……用一个探险故事全部串在了一起，让孩子在兴趣盎然中，不知不觉地接受了计算机知识的熏陶。
书中的主线是一个探险故事，悬念迭出，妙趣横生，目的是吸引小读者看下去，而且每一个计算机编程的知识点也都是用好玩的游戏，或者日常生活的例子来说明。比如在介绍二进制计数法时，我就是用两个魔术——猜生肖和猜扑克牌来具体说明的，看完了这本书，还可以跟同学玩玩这两个魔术，孩子会特别有成就感。
在介绍计算机程序的运行原理时，我采用了生活中西红柿鸡蛋面的例子，将制作西红柿鸡蛋面的动作和食材，分别比作计算机指令系统的指令和参数，于是西红柿鸡蛋面的制作过程就变成了一串数字程序，将冯·诺依曼的程序结构，以及运行原理简单、明了地展现在小读者的面前。
书中还通过寻找数字人的游戏，介绍了冒泡排序、二分搜索法等经典的计算机算法，并通过耳熟能详的华罗庚烧水泡茶的故事，介绍了计算机算法的运行效率，以及时间复杂度和空间复杂度等难以理解的概念，也是希望用一种趣味的方式，让孩子们学习计算机编程方面的入门知识。
其他诸如计算机中的“与或非”运算，输入我用开关表示，输出用电灯的亮灭来表示；递归算法中常用的“汉诺塔”问题，我也用上小下大的多层蛋糕来说明；就连飞船上的密码，我也是用一个小游戏，让小读者通过自己的聪明才智推理出密码。为此，我对全书细节的处理还是下了不少功夫。
最后我设计了一套简单的计算机指令系统，具体说明放在了附录，我还将书中介绍的桌面游戏做成了一个计算机硬件模型，并将需要的卡牌也一并附在了书后， 读者可以用这套桌游，调试书中的各种算法程序，如田忌赛马、鸡兔同笼等，不需要用真正的计算机就可以编写和调试出来，这对孩子理解计算机的编程原理，对保护孩子的视力，都有非常积极的意义。
科普书非常难写，对此我深有体会，要将一些复杂的知识，用简单的方式讲给小读者，并让小读者听懂、听明白，非常不容易。为此，我做了非常多的努力，但书中难免会存在一些不太准确的内容，希望广大小读者和家长们不吝批评指正，我期待和你们一起改进。
在本书出版之前，我已经出版了《给孩子的哲学探险故事》和《给孩子的财富探险故事》，也都是科普哲学和经济学的儿童长篇小说，虽然都是写给孩子的书，但对家长们了解自己的孩子也非常具有参考价值。
衷心希望这本融入我个人编程经验的书籍，能给更多的小读者带来帮助，也希望更多的优秀作者参与到为孩子们写书的队伍中来！知名学者、著名教育专家、原国际关系学院教授、浙江外国语学院美国研究中心高级研究员储殷老师，在百忙之中为敝人的拙作写序，在此深表感谢！

这是一部以探险小说形式展开的青少年信息学普及读物，与《给孩子的哲学探险故事》和《给孩子的财富探险故事》属同一系列。计算机为什么要采用二进制？什么是算法？什么是流程图？什么是编程语言？什么是计算机的冯•诺依曼结构？什么是编程的顺序结构、选择（分支）结构和循环结构？什么是算法的效率？经典的编程算法有哪些……这些编程难题，都将在主人公奇奇和妙妙的探险故事中一一呈现。本书还首创了一套编程指令系统，引导小读者思考和理解。另外，本书还在故事中设有一个个小问题，让孩子们真正做到“所学即所用”，积极动脑思考，寻找答案，既能调动孩子们探险阅读的兴趣，也能锻炼孩子们的逻辑推导能力。

海天，原名李灿亮，1975年出生于湖南，清华大学计算机科学与技术专业本科，北京理工大学工商管理硕士，现任北大纵横管理咨询集团特聘战略咨询师，《百花园》《小小说选刊》签约作家，中国科普作家协会会员，已发表文学作品一百余篇，著有《给孩子的哲学探险故事》《给孩子的财富探险故事》等书。代表作《给孩子的哲学探险故事》曾获2020年北京市宣传文化引导基金扶持，目前已多次加印，荣登《中国新闻出版广电报》2020年度优秀少儿畅销书排行榜，并获得新浪读书微博童书榜“2020年度好书”，以及北京市第六届“文荟北京”文学创作优秀成果（小说组）一等奖等众多奖项。

1.这本书通过两个小学生奇奇和妙妙去外星球编程夏令营去探险的故事，将所有计算机编程需要的基础知识，比如二进制、计算机结构、计算机原理、编程算法、机器码编程、常用算法……用一个探险故事全部串在了一起，让孩子在兴趣盎然之中，不知不觉地接受了计算机知识的熏陶。
2.引导孩子积极进行思考，有目标地培养孩子的编程思维。随着ChatGPT的横空出世，人工智能的迭代升级不断加快。在不远的未来，编程是人类适应人工智能时代的基本技能。作为家长，我们应该怎样引导孩子学习人工智能的创新思维？怎样引导孩子找到编程的乐趣并一直坚持下去？这本书将不仅能给家长提供一些有价值的参考，还能让孩子在有趣的探险故事中培养编程和逻辑思维的能力。
2.让孩子自己去发现学习编程的乐趣。在这本书的阅读过程中，孩子会慢慢明白，通过学习编程知识，可以让很多熟悉的知识变得更有趣，通过动脑筋探索自己喜欢的知识会很开心。这样就能帮助孩子对学习树立起一个正面的印象，这对于孩子日后的学习、生活都会有很好的帮助。
3.书中没有灌输，没有说教，而是从小朋友们都感兴趣的探险故事出发，以沉浸、互动的方式和语句循循善诱，引导启发，孩子更乐于接受，更愿意参与思考。书中运用了大量流程图厘清思路，激发孩子兴趣，培养计算思维。每小节的后面都设置了引导性的问题，使学习过程不踩坑，让小读者获得思考后的成就感，切实感受通过“动脑筋”解决问题带来的快乐。
6.通过浅显易懂的语言及生动形象的典型案例进行讲解，内容安排由浅入深，层层递进，引导孩子深入思考，寻找不同路径的答案，培养孩子分析问题与解决问题的能力。让孩子真正理解编程的原理，自己去探索学习编程的乐趣，在游戏与玩乐中提升自己的创新思维能力。
7.内容难度适中，低龄的小朋友可以在父母的帮助下阅读；对四年级以上的孩子来说，书中的内容和知识通俗易懂，是本非常不错的能够提高阅读力的科普读物。