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逻辑思维是人类在探究外部世界时，运用概念、判断、推理等思维手段，能动地反映客观现实的理性理解过程。它在解析人们的思维模式及其运作规律的过程中被催生和成长。唯有经由逻辑思维，人们才能准确把握事物的本质和规律，进而认识和理解客观世界。逻辑思维代表了人类认知的高级阶段，也就是理性认知阶段。
编程是将自己的想法变成一个逻辑条理清晰、可以照此执行代码的过程。代码是以技术形式呈现的人类思维。我们调试程序的过程，实际上就是在调试我们的想法。软件开发专家杰拉尔德·温伯格曾说，“人们对自己正在谈论的内容往往只有一种模糊的认识，通过把这种认识转换成计算机程序，我学会了拨开迷雾的许多技能”。
编程不仅是一个将自然语言变换成逻辑语言的过程，更是一个不断试错的过程，在学生反复调试程序、修改程序中的错误的过程中，学生的思维严谨性也得到了锻炼，他们的思考更加全面，逻辑更加缜密。
在编写程序的过程中，如果少写一个字母或在某一行末尾少一个分号，程序运行就会报错，如果程序出现逻辑问题更会导致程序无法正常运行或者运行失败。在程序中排查错误也称找“bug”，在找“bug”的过程中充满了乐趣和挑战，学生会逐渐养成做事仔细、专注的好习惯。
当学生完成某件事并得到他人的认可时，有助于增强自信心。同样，在编程过程中，每一次调试，每一步调整，每一次效果的完美呈现，都会让学生参与交流的时候更加自信，有更多的话题。而每一个新发现都会让学生增强自信心、激发兴趣，更深入学习编程。
计算思维被称为“21世纪必备能力”，它对每个人都很重要。学习计算思维对于了解数字世界的运作方式、利用计算机的力量解决棘手的问题以及成就伟大的事业至关重要！
2006年周以真教授提出计算思维的概念：“计算思维是运用计算机科技的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。”
学生在学习编程的过程中，基于计算机科学来分析问题（顺序－重复－分支）、解决问题（调试－优化－重构），在不断训练中培养计算思维，从而能够更好地应对未来的变化。
创新能力属于一种复杂的综合性能力，褚宏启教授认为培养学生创新能力的中心任务是培养其创新性思维，其中包括发散性思维、元认知能力和批判性思维。对于创新而言，主要源于对于问题的解决。在具体的学科教学过程中，教师通过创设真实的问题情境，引导学生对所遇到的问题进行分析、解决，在这个过程中，学生的创新性思维得到了训练及提升。
“做中学”理论要求通过对实践过程中的感知形成知识，强调实践的重要性。基于三维图形化编程的课堂学习活动实际上就是一个“做中学”的过程──教师创设情境，学生在情境中自主探究或者以小组协作的形式，完成三维空间的建模设计，最后解决问题，最终培养学生的创新能力。
心理旋转能力即人在头脑中运用表象对物体进行二维或者三维的旋转能力，是发挥创新思维的必要条件。利用心理旋转可以实现空间能力的评估，对于诸多发明创造而言，都是依赖空间能力，因此空间思维能力的培养是创新能力发展的重要途径之一。在三维图形化编程学习中，除去编程算法外，最考验学生的内容就是三维空间思维能力，利用三维空间设计可以有效培养学生的创新能力。
编程是一种跨学科的学习，它强调知识跨界、场景多元、问题生成、批判建构、创新驱动，既体现出知识综合化、实践化、活动化的诸多特征，又反映了回归生活、回归社会、回归自然的本质诉求。在学习过程中是对科学、技术、工程、数学等各种学科的综合运用，属于STEM创新教育。近些年，国家对STEM课程的建设尤为重视，更是将科技创新提升到了国家重大战略的地位。
学生在编程过程中，需不断思考并寻找解决程序问题的方法。他们可以通过查阅资料或向教师请教等方式来寻找解决方案。每当学生成功解决问题，这会给他们带来喜悦，这种喜悦感反过来又能刺激他们的学习积极性。随着时间的推移，这种解决问题的习惯将逐渐形成并培养，学生将自然尝试自主解决生活或课业中的问题，从而有效培养他们的自主学习习惯。
很多科技界的名人从小开始学习编程，如乔布斯11岁开始编程，创办了苹果公司；比尔·盖茨13岁开始编程，创立了微软公司；扎克伯格10岁开始编程，创立了FaceBook；埃隆·马斯克10岁开始编程，创立了特斯拉公司。编程的世界中，技术开源是一种流行模式，学生可以通过各种流行的技术了解全球各地开发者的思想、行为，慢慢成为其中的一员，这样就构成了一个国际的交流环境，可以相互交流、学习与分享。