用3D的眼光看世界：谈谈计算思维中的抽象

——听吴向东老师讲座有感

6月份的跟岗培训，有幸聆听了全国著名特级教师吴向东老师关于计算思维的讲座，而本人的课题研究方向也是关于计算思维培养的，因而对吴老师在讲座中反复提到的关于计算思维中的抽象有极大的共鸣。

吴老师在讲座中展示了他参与撰写的论文《用几何的眼光看世界：发展小学生计算思维的跨学科教学》。吴老师用论文中的一个个生动形象的实例，结合周以真教授提出的“计算是关于抽象的自动化”的模型，揭示了计算思维的两大本质特征——抽象及自动化。在吴老师充满魔法的讲解里，花朵“抽象”了，叶子“抽象”了，正如吴老师所说的，“用几何的眼光看世界，很多物体（图案），都可以运用抽象的思想转变为几何图形，由图形抽象到线，再抽象到点”。在实例的催化下，“抽象”的内涵及“如何抽象”跃然纸上。在“抽象”的过程中，用程序算法实现对抽象的解释，就是计算思维的另一本质特征——自动化。接着，吴老师引入递归算法思想，介绍了分形几何学在编程中的实现，同时展示了部分经典的分形图案，令人大开眼界。

其实，在5月份准备撰写关于计算思维培养的论文时，就学习了王继华老师《抽象：计算思维培养的关键》这篇文章，深受启发。没想到王继华老师居然就是吴向东老师的夫人，是这个世界太小了，还是从一个侧面反映关于计算思维的研究确实还处于起始阶段。

吴老师、王老师“用几何的眼光看世界”是从二维几何平面的视角理解和应用计算思维的抽象，如果将这种抽象的思想延伸至三维的立体空间，即由原“点—线—面”延伸到“点—线—面—体”，这样一来，就成了“用3D的眼光看世界”，比较具体的实例就是3D设计与3D打印技术。因而笔者个人觉得，《3D创意设计》这门课程，也是培养学生计算思维很好的载体。

在3D设计中，常见的操作如放样、扫掠、拉伸、旋转、扭曲、折弯、抽壳等，这些都无不闪烁着计算思维中的抽象思维。

拉伸、扭曲

作为3D设计者，需要先对物体的形状、结构、大小等进行分析，运用抽象思维将其转换成由简单图形、线条等进行一系列操作后可生成的立体图形。如要设计一个花瓶，可抽象为几个大小不等的圆进行放样操作后生成的立体图，也可以由花瓶外壁沿竖直方向的特殊曲线作为母线进行旋转而成。这种空间想象力正是计算思维中本质特征之一——抽象。

旋转的母线

举世闻名的广州标志性建筑——广州塔（俗称“小蛮腰”），如果仔细观察其构造，也可发现是由一些线条扭曲而成的。相信具有计算思维的人，第一次见到“小蛮腰”,大脑中便已闪出放样、扭曲等操作，这正是“用3D眼光看世界”的抽象思维的很好实例。

广州塔（小蛮腰）

除了抽象，计算思维另一本质特征——自动化，则主要体现在3D打印过程中。设计完成的3D作品，需要经过切片软件进行切片操作，再利用3D打印机进行逐层打印，这便是自动化的过程。

感谢吴向东老师、王继华老师等前辈关于计算思维的研究成果，给了我们很大的启发。将抽象思维从二维到三维甚至多维的延伸，给了计算思维无限的研究空间，接下来将在这方面努力作深入的研究探讨。