今后20年有两个大趋势：中国将进入信息社会，并跻身创新型国家前列；因此，培养中小学生成为信息社会的创新人才，培养中小学生的计算思维，是社会的刚需。所谓计算思维，其核心是碰到问题如何观察、如何尝试，然后如何根据观察到的规律设计计算机程序求解问题。本书从计算思维这条主线出发，讲解计算机科学的基础概念和知识体系，厘清计算机科学的起源和发展趋势，阐述计算技术的基础原理和系统构建，以促进中小学生建立起完整的“计算机世界观”。本书从逻辑、算法和系统三个角度组织全文，具体包括：逻辑方面，以图灵机模型为起点，以直观的教具为辅助，以动手操作和制作为手段，引导同学们从符号变化的角度认识计算过程；算法方面，以著名的计算问题为牵引，以实际动手编程为手段，引导同学们提升“形式化实际问题、观察问题、设计算法求解问题”的能力；系统方面，以曾经领先世界的经典计算机为案例，介绍背后的基本原理，引导孩子们从底层理解搭建现代计算机这种“摩天大楼”的砖块是如何设计实现的；以系统性项目实践为牵引，引导同学们理论结合实践，用简单的元器件和程序来建造能够解决实际问题的计算机系统。在学习方法上，本书强调“阅读实例、亲手实验、研究实践”的“三实”学习方法，以期动手促进动脑，手脑并重，促进同学们掌握扎实的计算思维。