運算思維的主要內涵包括模式的一般化、抽象化、系統化、符號系統、表示方法、演算法、結構化、條件邏輯、效率與執行限制、除錯等，而運算思維能力的培養，則需透過課程實施，引領學生建構能力，因此如何將運算思維的能力培養整合到課程之中是需要探入研究與探討的，以下為本書的第一章，將從運算思維的意涵、運算思維與教學的連結、應用以及運算思維對於未來影響等四個部分來說明運算思維，說明如下。

1.1　運算思維的意涵

十二年國民基本教育課程綱要科技領域的「壹、基本理念」中提到「資訊科技課程以運算思維為主軸，透過電腦科學相關知能的學習，培養邏輯思考、系統化思考等運算思維，並藉由資訊科技之設計與實作，增進運算思維的應用能力、解決問題能力、團隊合作以及創新思考的能力。」國民中學教育階段之課程著重於培養學生利用運算思維與資訊科技解決問題之能力，高級中等學校教育階段則逐步進行電腦科學探索，以了解運算思維之原理而能進一步做跨學科整合應用。此外，資訊科技課程亦須透過資訊科技相關之社會、人文與自然議題，建立資訊社會中公民應有的態度與責任感。因此，從上述中可以了解運算思維主要包括（1）運算思維包含邏輯思考、系統化思考等；（2）運算思維的應用能力，不同於解決問題能力、團隊合作以及創新思考的能力，亦即應具備運用運算工具之思維能，藉以分析問題、發展解題方法，並進行有效的決策。

Wing（2008）在其「Computational thinking and thinking about computing」的文章中，提出運算思維（Computational Thinking, CT）是運用電腦科學的基礎概念進行問題求解、系統設計以及人類行為理解等涵蓋電腦科學之廣度的一系列思維活動，其認為運算思維就像讀、寫、算等能力，將成為21 世紀人類的根本技能。

2015 年12 月美國國會通過《每個孩子都成功法案》（Every Student Succeeds Act, ESSA），取代過去13 年主導美國教育方針的《別讓孩子落後法案》（No Child Left Behind, NCLB），將「電腦科學」納入「通識教育」的一門學科，視其為全面教育的一環；2016 年總統歐巴馬再提出「全民電腦科學倡議」（Computer Science for All）政策，預計在未來3 年投入40 億美金經費，補助電腦科學教育，讓所有學生都能夠具備基本的程式編寫能力。美國電腦科學教師協會（Computer Science Teacher Association,CSTA） 於2011 年重新修訂的美國K-12 電腦科學課程標準中，將運算思維視為貫穿整個資訊科學課程的主軸。CSTA 定義運算思維為一種「讓解決問題的方法可以利用電腦來實現」的思維方式，運算思維是指提出問題，並構思一個流程讓電腦或者是人類能有效解決問題的一個思考過程。

運算思維的主要內涵包括模式的一般化、抽象化、系統化、符號系統、表示方法、演算法、結構化、條件邏輯、效率與執行限制、除錯等，而運算思維能力的培養，則需透過課程實施，引領學生建構能力，因此如何將運算思維的能力培養整合到課程之中是需要探入研究與探討的，以下為本書的第一章，將從運算思維的意涵、運算思維與教學的連結、應用以及運算思維對於未來影響等四個部分來說明運算思維，說明如下。

1.1　運算思維的意涵

十二年國民基本教育課程綱要科技領域的「壹、基本理念」中提到「資訊科技課程以運算思維為主軸，透過電腦科學相關...

自序

　　《運算思維與程式設計：Web:Bit》這本書共分為8章，分別是介紹與說明運算思維的意涵、認識Web:Bit、基本類積木的應用、怪獸舞台的應用、邏輯類積木的應用、迴圈類積木的應用、音效類積木的應用、綜合類應用實作練習等。全書的結構是以初學者學習程式設計應用在物聯網（Internet of Things,IoT）環境中，以圖形方塊積木的方式來學習程式撰寫，並且配合抽象化、拆解、演算法、評估與歸納等運算思維的內涵來加以安排，首先第一章的內容是說明運算思維的內涵，並界定本書中所採用運算思維定義的來源，接下來即開始介紹本書所運用的工具Web:Bit，包括基本介紹、功能說明、編輯工具以及說明如何在網路的環境下操作Web:Bit，第三章至第七章則是開始介紹eb:Bit所使用的積木，並且每一章至少有四個實作練習，第三章分別是介紹基本類的積木，包括矩陣LED、文字類、顏色、偵測、按鈕、偵測光線與溫度、九軸體感偵測等積木，第四章分別是介紹Web:Bit中一個非常具有特色的四隻小怪獸所建構的舞台，可以提高許多使用者的學習動機與豐富學習的內涵，包括控制怪獸的基本操作以及互動與舞台等積木，第五章則是介紹邏輯判斷、變數、陣列與數學類積木等在IoT上的實作應用，第六章是說明迴圈類的積木應用，第七章則是語音與音效類、音樂與聲音類、網路廣播類積木，最後一章則是Web:Bit積木的綜合應用。綜括而論，本書介紹Web:Bit圖形方塊積木程式語言在程式設計中的應用，並且以配合實例來加以說明，本書中所有的範例資料檔請至作者個人網站中自行下載使用（http://cat.nptu.edu.tw）。

　　運算思維是面對問題以及解決問題的策略與方針，本書是以實務及理論兼容的方式來介紹程式語言，並且各章節均用淺顯易懂的文字與範例來說明程式設計中的設計策略，基本理念即是以「運算思維」為主軸，透過Web:Bit程式設計相關知能的學習，培養邏輯思考、系統化思考等運算思維，由實作Web:Bit程式設計與實作，增進運算思維的應用能力、解決問題能力、團隊合作以及創新思考能力。對於初次接觸程式設計的讀者，一定會有實質上的助益，對於已有相當基礎的程式設計者，這本書讀來仍會有許多令人豁然開朗之處。不過囿於個人知識能力有限，必有不少偏失及謬誤之處，願就教於先進學者，若蒙不吝指正，筆者必虛心學習，並於日後補正。

　　最後，要感謝家人讓我有時間在繁忙的研究、教學與服務之餘，還能夠全心地撰寫此書。

自序

　　《運算思維與程式設計：Web:Bit》這本書共分為8章，分別是介紹與說明運算思維的意涵、認識Web:Bit、基本類積木的應用、怪獸舞台的應用、邏輯類積木的應用、迴圈類積木的應用、音效類積木的應用、綜合類應用實作練習等。全書的結構是以初學者學習程式設計應用在物聯網（Internet of Things,IoT）環境中，以圖形方塊積木的方式來學習程式撰寫，並且配合抽象化、拆解、演算法、評估與歸納等運算思維的內涵來加以安排，首先第一章的內容是說明運算思維的內涵，並界定本書中所採用運算思維定義的來源，接下來即開始介紹本書所運用的工...

Chapter 1 運算思維
1.1 運算思維的意涵
1.2 運算思維與教學的連結
1.3 運算思維在教育的應用
1.4 運算思維對未來的影響
習題

Chapter 2 認識Web:Bit
2.1 Web:Bit基本介紹
2.2 Web:Bit功能說明
2.3 Web:Bit編輯工具
2.4 更新開發板韌體
2.5 設定開發板網路
習題

Chapter 3 基本類積木的應用
3.1 實作01：LED矩陣顯示訊息
3.2 實作02：LED矩陣顯示圖案
3.3 實作03：LED矩陣顯示動畫
3.4 實作04：簡易的猜拳機
習題

Chapter 4 怪獸舞台的應用
4.1 認識怪獸舞台
4.2 控制怪獸移動
4.3 實作01：點擊小怪獸，一點一點地變大
4.4 實作02﹕國際小怪獸，會說各國的語言
習題

Chapter 5邏輯類積木的應用
5.1 實作01：如果天黑了，那麼就點亮路燈
5.2 實作02 ﹕好受到稱讚，不好則要更努力
5.3 實作03 ﹕天氣好的話，我會去找你遊玩
5.4 實作04 ﹕發燒有症狀，需看醫生和休息
習題

Chapter 6迴圈類積木的應用
6.1 實作01：重覆依序點亮一列燈
6.2 實作02：全部小怪獸自動旋轉
6.3 實作03：一閃一閃的紅燈綠燈
6.4 實作04：雙重迴圈的九九乘法
習題

Chapter 7音效類積木的應用
7.1 實作01：播放「超級瑪琍」
7.2 實作02：播放「兩隻老虎」
7.3 實作03：小怪獸發出音效
7.4 實作04：小怪獸展示圖片
習題

Chapter 8綜合應用實作練習
8.1 實作01：剪刀石頭布的隨機出拳遊戲
8.2 實作02：小怪獸邊走路邊發出的聲音
8.3 實作03：小怪獸與滑鼠互動控制聲音
8.4 實作04：小怪獸表示文字取代的功能
習題

參考文獻

Chapter 1 運算思維
1.1 運算思維的意涵
1.2 運算思維與教學的連結
1.3 運算思維在教育的應用
1.4 運算思維對未來的影響
習題

Chapter 2 認識Web:Bit
2.1 Web:Bit基本介紹
2.2 Web:Bit功能說明
2.3 Web:Bit編輯工具
2.4 更新開發板韌體
2.5 設定開發板網路
習題

Chapter 3 基本類積木的應用
3.1 實作01：LED矩陣顯示訊息
3.2 實作02：LED矩陣顯示圖案
3.3 實作03：LED矩陣顯示動畫
3.4 實作04：簡易的猜拳機
習題

Chapter 4 怪獸舞台的應用
4.1 認識怪獸舞台
4.2 控制怪獸移動
4.3 實作01：點...