计算思维与计算机方法论

第36卷　第1期2009年1月计算机科学Comp uter Science Vol.36No.1J an.2009到稿日期:2008209230董荣胜(1965-),教授,CCF 会员,研究方向为形式化技术、协议工程、计算学科认知理论;古天龙(1964-),教授,博士生导师,研究方向为软件规约、验证及测试、知识工程与符号计算。

本文为作者在第四届大学计算机课程报告论坛所作的专题报告。

计算思维与计算机方法论董荣胜　古天龙(桂林电子科技大学计算机与控制学院　桂林541004)摘　要　尽管计算思维与计算机方法论有着各自的研究内容与特色,但是,显而易见,它们的互补性很强,可以相互促进。

比如,计算机方法论可以对计算思维研究方面取得的成果进行再研究和吸收,最终丰富计算机方法论的内容;反过来,计算思维能力的培养也可以通过计算机方法论的学习得到更大的提高。

介绍了计算思维与计算机方法论存在的密切联系,以及以学科认知理论体系构建为核心的计算机方法论在中国的研究与应用。

相对而言,计算思维的研究主要在国外,主要是在美国和英国,他们研究的重点放在计算思维的过程及其实质和特征上。

此工作有助于人们对计算思维与计算机方法论的认识,以及对它们展开进一步地深入研究。

关键词　计算学科,计算机,计算思维,计算机方法论,计算机科学与技术方法论中图法分类号　TP3-05 文献标识码　A Computational Thinking and Methodology of Computer Science and T echnologyDON G Rong 2sheng GU Tian 2long(School of Computer and Control ,Guilin University of Electronic Technology ,Guilin 541004,China )Abstract Although computational thinking and methodology of computer science and technology each have their own research aspects and characteristics ,obviously ,they are highly complementary with each other ,promoted by each other.Methodology of computer science and technology can further study and absorb the achievements in computational thinking conversely ,competency training of computational thinking will also be improved greatly by studying metho 2dology of computer science and technology.This paper described the relationship between computational thinking and metho 2dology of computer science and technology ,introduced the research and application of methodology of computer science and technology in China ,which construct theoretical system with the principles and methodologies of computer science as its paratively speaking ,the study on computational thinking was mainly investigated in America and Brit 2ain ,and their researches focus on its process ,essence and characteristic.Our work will help people understand compu 2tational thinking and methodology of computer science and technology and make f urther study.K eyw ords Computing discipline ,Computer ,Computational thinking ,Methodology of computer ,Methodology of com 2puter science and technology 1　计算思维是什么本文所指的计算思维,主要指2006年3月,美国卡内基・梅隆大学计算机科学系主任周以真(Jeannette M.Wing )教授在美国计算机权威杂志,ACM 会刊《Communications of the ACM 》杂志上给出,并定义的计算思维(ComputationalThinking )[1]。

计算机科学方法论及其计算方式的研究摘要：计算机科学与技术的方法论和计算思维是不同内容的具体学科，但二者之间有着千丝万缕的联系以及影响。

二者的研究内容和相互补充，并各自推进对方的发展。

本文研究计算机科学技术方法论和计算思维之间的关系，介绍我国计算机科学技术方法论的发展情况，对于国外研究计算思维也作一定的介绍，旨在加深对两个学科的见解以便开展更1 计算思维的含义阐述计算思维在本文中是指周以真老师定义的一个概念，是一种以计算科学为理论基础解决问题以及进行设计等行为运用的思维，是一种涵盖面极广的思维。

另一种更易懂的解释为，将一个复杂问题通过转化简约等方式重新定义，使人们找到解决方法的思维；可通过分解来设计繁杂的系统；是运用适合的方法对问题建模随后处理的思维；是一种启发式的求解过程，是用以解决问题的科学思维方法。

计算思维可以由人或机器完成，通过建立一定的模型利用具体的算法完成原本复杂的问题。

计算思维的本质是抽象以及自动化，抽象是以符号为表达方式，超时空性的，具有不同于数学科学和物理的复杂性，如堆栈和算法，并不是如数学中那样简单的数据相加组合，而是一种复杂的运算过程。

抽象在计算思维中还需要现实的参与完成，所以就必须预估可能出现的错误，并了解处理问题的方法。

计算思维还包含一个重要的问题就是抽象层次，这是一种通过层次了解复杂的方法，各层次间有着具体的联系，在执行某复杂机械系统时，通过各层次的建模来保证机械自动的运行。

周教授提出的计算思维具体有六个特点：（1）计算思维不只是有关计算机的思维，而是一个思维概念，范围广博。

（2）是一种在社会中发挥主观能动性所必须的根本性的灵活技能。

（3）不是机器的，而是人类的解决问题的思维。

（4）计算思维涵盖着工程思维、数学思维等科学思维的内容和方法。

（5）不是创造出的一个物品，而是一种思想，是人们可以利用解决问题，相互交流的思维方式。

（6）计算思维是解决问题的重要途径，应当被所有的学科运用。

计算思维
1、计算思维的概念
对于信息技术学科素养而言总共有四点，其中最关键的一点也是最难的一点就是“计算思维”。

“计算思维”是指个体运用计算机科学领域的思想方法，在形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动。

美国卡内基·梅隆大学周以真教授在2006年3月最早提出了计算思维的概念，他认为计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解的涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。

具备计算思维的学生可以从三个方面进一步描述：
(1)在信息活动中能够采用计算机可以处理的方式界定问题、抽象特征、简历结构模型、合理组织数据；
(2)通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成解决问题的方案；
(3)总结利用计算机解决问题的过程与方法，并迁移到与之相关的其他问题解决中。

2、计算思维的价值
在生活和学习中，当我们遇到类似问题时，可以尝试运用计算思维的方法去分析和解决问题。

首先要能够准确地描述问题，并将问题逻辑地分解为若干求解步骤；
其次是从这些步骤中抽象出本质性的操作模型，并寻找能通过计算机等工具自动化执行实现的方案；
最后选择一种最有效的自动化方案让计算机执行，实现问题解决。

通过计算思维学习，学生可以掌握如何分析新信息和处理新问题。

这种思维方式，会带来解决问题能力的提升。

计算思维的实践可以帮助学生养成持续学习、尝试多角度解决复杂问题、甚至提出新问题的能力。

编程教育的真正目的，并不是让孩子当“码农”，而是把代码背后蕴含的“计算思维”教给孩子——这才是孩子适应21世纪人工智能时代的必备技能。

算思维、理论思维、实验思维：科技创新的三大支柱添加日期：2012-5-15 13:31:00 点击率：2303 文章来源：转载文章上传：沈李琴六大报告指出：“创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力”。

的十七大明确指出：“提高自主创新能力，建设创新型国家是国家发展战略的核心，是提高综合国力的关科发财〔2008〕197号文件（关于创新方法工作的若干意见）指出：“科学思维不仅是一切科学研究和技术发展的起点，而且始终究和技术发展的全过程，是创新的灵魂”。

学界一般认为，科学方法分为理论、实验和计算三大类。

与三大科学方法相对的是三大科学思维，理论思维以数学为基础，实验思科为基础，计算思维以计算机科学为基础。

大科学思维构成了科技创新的三大支拄。

作为三大科学思维支柱之一，并具有鲜明时代特征的计算思维，尤其应当引起我们国家的面简介这三大科学思维方式。

论思维论源于数学，理论思维支撑着所有的学科领域。

正如数学一样，定义是理论思维的灵魂，定理和证明则是它的精髓。

公理化方法是思维方法，科学界一般认为，公理化方法是世界科学技术革命推动的源头。

用公理化方法构建的理论体系称为公理系统，如欧氏几需要满足以下三个条件：无矛盾性。

这是公理系统的科学性要求，它不允许在一个公理系统中出现相互矛盾的命题，否则这个公理系统就没有任何实际的价独立性。

公理系统所有的公理都必须是独立的，即任何一个公理都不能从其他公理推导出来。

完备性。

公理系统必须是完备的，即从公理系统出发，能推出（或判定）该领域所有的命题。

了保证公理系统的无矛盾性和独立性，一般要尽可能使公理系统简单化。

简单化将使无矛盾性和独立性的证明成为可能，简单化是的目标之一。

一般而言，正确的一定是简单的（注意，这句话是单向的，反之不一定成立）。

于公理系统的完备性要求，自哥德尔发表关于形式系统的“不完备性定理”的论文后，数学家们对公理系统的完备性要求大大放宽，能完备更好，即使不完备，同样也具有重要的价值。

计算思维与计算机方法分析陈巍（吉林电子信息职业技术学院）摘要：本文首先阐述了计算思维的含义及基本特征，然后分析了计算机方法与计算机方法之间的关系，最后着重针对计算思维与计算机方法的内容和发展进行了认真得探讨分析，以供参考。

关键词：计算思维；计算机方法；探讨分析引言：计算思维和计算机方法具有各自的特色和研究内容，虽然两者属于不同的概念和学科领域，但具有很强的互补性，如果掌握充分，可以起到相互促进的作用。

而两者最大的区别在于研究重点的不同，与计算思维相比，计算机方法更注重构建计算学科认识理论体系。

因此，在实践研究过程中，不仅需要充分认识两者之间存在的区别和差异，更应该分析它们之间的互补性和关系，为研究和实际工作提供更加严谨的方法。

一、计算思维的含义及基本特征计算思维是指通过仿真、转化、嵌入以及简约等多元化的方法，将一个原本非常复杂的问题阐释成为人们知道如何解决这一问题的思维方法，是一种利用分解和抽象的方式对庞大复杂的任务进行控制的方法，吸取了问题解决所采用的一般数学思维方法，建立在计算过程的能力和限制之上，其本质自动化和抽象，主要具有以下两种基本特征。

其一，计算思维不是程序化，而是概念化。

计算机科学与计算机编程存在明显的差异。

以计算机科学家的思维方式去思考，便意味着计算机科学远远不止能够为计算机编程，还必须能够多个抽象的层次上思维[1]。

其二，计算思维不是计算机的思维，而是人类的思维。

二、计算机思维与计算机方法的关系（一）计算思维与计算机方法相同之处。

计算思维与计算机方法在研究方面与现代数学思维和数学方法存在许多相同之处。

我国在计算思维与计算机方法的研究方面，一直将重点放在学科方法上，而在国外，往往更注重的是学科的思维方式。

目前，计算机方法的研究已经完成了理论知识体系的构建，其研究内容与国外计算思维方面的研究具有良好的互补性，建立在世界著名计算机组织IEEE-CS和ACM大量研究工作的基础上，容易吸收国外的先进教育理念。

计算思维与计算机方法论探究摘要：众所周知，计算思维与计算机方法论是两个不同的概念和学科领域，各自具有自己的研究内容与特色。

但是，这两中方法的互补性很强，掌握充分即可相互促进。

通过对计算机方法论的学习和研究，可以更好地培养和运用计算思维；而计算思维研究又可以为计算机方法论的研究提供素材内容，从而丰富计算机方法论的内容。

关键词：计算思维；计算机方法论；联系文章首先分别介绍了计算思维与计算机方法论的内容和特点，指出两者存在密切的联系以及计算机方法论在我国的研究与应用.得出计算思维的研究在国外比较普遍的结论，最后提出综合运用计算思维的研究去提高人们认识计算思维与计算机方法论的建议意见。

一、计算思维及计算机方法论的内容和发展计算思维这一概念是由美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真教授于2006年3月在美国计算机权威期刊《communications of the acm》杂志上提出的。

周教授所指的计算思维主要是运用计算机科学的基础帮助进行求解问题、系统设计、以及人类行为等一系列思维活动。

计算机思维的本质是抽象和自动化。

计算思维中的抽象甚至超越物理概念上的时空观，可以完全用符号来表示。

在众多的抽象符号当中，数字抽象只是一种特殊的类别。

相比普通的数学和物理科学，计算思维的抽象意义显得更为丰富，也更为复杂。

计算思维中的抽象不仅包含了数学抽象抛开现实事物的物理、化学和生物学特性，仅保留其量的关系和空间的形式的特征，更具备了自己独特的特点。

计算思维其实渗透在我们每个人的生活之中，当一个学生早晨去学校时，他把当天需要的物品放进背包，这就相当于计算思维的预置和缓存；当一个人弄丢他的手套时，他会沿走过的路线寻找，这就是计算思维中的回推；在适当时候时候停止租用滑雪板，自己去买一付，这就是计算思维中的在线算法；在超市付帐时，选择合适的队伍排队，就是计算思维中多服务器系统的性能模型；即使停电时，我们的电话仍然可以使用，这就运用了失败的无关性和设计的冗余性原理。

大学计算机所有大学生都应学习的一门计算思维基础教育课程一、概述在当今快速发展的信息时代，计算机科学和技术已成为现代社会不可或缺的一部分。

计算思维，作为计算机科学的核心概念，正逐渐成为教育领域的一个热点话题。

计算思维不仅涉及计算机程序设计，更是一种解决问题的方法论，它强调抽象、模型化、逻辑推理和系统思维等技能。

将计算思维纳入大学计算机基础教育课程，对于培养现代大学生的综合素质和创新能力具有重要意义。

本论文旨在探讨计算思维在大学计算机基础教育中的地位和作用。

我们将阐述计算思维的定义及其在现代教育中的重要性。

分析当前大学计算机基础教育中计算思维的现状，包括其在课程设置、教学方法以及评估体系中的应用情况。

接着，我们将探讨如何更有效地在大学计算机教育中融入计算思维，包括课程内容的优化、教学方法的创新以及评估体系的改进。

本文将总结计算思维在大学计算机基础教育中的价值和意义，并对未来的发展方向提出建议。

通过深入研究计算思维在大学计算机基础教育中的应用，本文期望能为教育工作者、政策制定者以及计算机科学领域的研究者提供有益的参考，进一步推动计算思维在高等教育中的普及和发展。

1. 阐述计算思维的概念及其在现代社会的重要性。

计算思维有助于培养解决问题的能力。

在快速变化的世界中，我们面临着各种复杂的问题，如气候变化、健康危机和资源短缺等。

计算思维能够帮助我们以结构化和系统化的方式来分析问题，从而找到有效的解决方案。

计算思维促进创新和技术发展。

在科技行业，计算思维是推动新产品和新服务发展的关键。

许多成功的科技公司，如谷歌和苹果，都强调计算思维在他们的产品开发过程中的重要性。

再者，计算思维对于非技术领域的专业人士也越来越重要。

无论是商业、艺术、医疗还是教育领域，计算思维都能帮助人们更好地理解和利用技术，提高工作效率和创造力。

计算思维对于培养未来的公民至关重要。

随着技术的发展，数字素养已成为现代社会的基本要求。

通过学习计算思维，大学生能够更好地适应数字化世界，成为积极参与社会和技术发展的公民。

计算思维在信息管理领域的应用学院：信息管理学院学号：2015302330029 姓名：胡启军摘要尽管计算思维与计算机方法论有着各自的研究内容与特色, 但是, 显而易见, 它们的互补性很强, 可以相互促进。

比如, 计算机方法论可以对计算思维研究方面取得的成果进行再研究和吸收, 最终丰富计算机方法论的内容;反过来, 计算思维能力的培养也可以通过计算机方法论的学习得到更大的提高。

介绍了计算思维与计算机方法论存在的密切联系, 以及以学科认知理论体系构建为核心的计算机方法论在中国的研究与应用。

相对而言, 计算思维的研究主要在国外, 主要是在美国和英国, 他们研究的重点放在计算思维的过程及其实质和特征上。

此工作有助于人们对计算思维与计算机方法论的认识, 以及对它们展开进一步地深入研究。

当今社会对信息管理与信息系统的理论与方法的需求越来越大, 信息管理与信息系统的研究已经成为学术界和实业界普遍关注的话题。

但是中国大陆的学术界在信息管理与信息系统方面的研究主题和研究方法存在着严重的偏差。

本文立足于学术研究的角度, 探讨目前中国大陆在信息管理与信息系统领域的研究现状, 文章主要搜集了国内一些期刊上发表的与信息管理与信息系统相关的学术论文, 从而研究中国大陆学术界在这一领域的研究主题和研究方法, 并且通过与国外类似的研究相对比, 找出国内在学术研究方面存在的差距, 从而为国内的研究人员对今后的研究内容和研究方法的选择提供一定的参考价值。

随着社会经济的发展和高等教育发展步伐的加快, 社会需要更多的应用型创新人才, 针对信息管理与信息系统专业的特点, 对该专业的人才培养目标进行了准确定位, 提出了应用型创新人才的培养模式。

关键词计算学科计算机计算思维计算机方法论计算机科学与技术方法论信息管理与信息系统计算思维教学研究主题研究方法正文1 计算思维是什么本文所指的计算思维, 主要指2006 年 3 月, 美国卡内基· 梅隆大学计算机科学系主任周以真(Jeannette M .Wing) 教授在美国计算机权威杂志, ACM 会刊《Communications of the ACM》杂志上给出, 并定义的计算思维(Computational Thinking)[ 1] 。

计算机学科方法论随着科技的飞速发展，计算机学科已经成为当今社会最为重要的学科之一。

计算机学科方法论是计算机科学领域中一个重要的研究领域，它旨在探讨计算机科学的本质、方法和应用，为计算机科学的未来发展提供指导。

计算机学科方法论主要包括以下几个方面：1、抽象化：计算机科学中的抽象化是一种将现实世界中的问题转化为计算机能够处理的形式的方法。

通过抽象化，我们可以将复杂的问题简化为简单的模型，从而使得问题更容易被解决。

2、模块化：模块化是一种将复杂系统划分为简单、可重复使用的模块的方法。

在计算机科学中，模块化可以帮助我们更好地组织代码、提高代码的可维护性和可重用性。

3、形式化：形式化是一种使用数学语言描述计算机系统的方法。

通过形式化，我们可以对计算机系统进行严格的验证和推理，从而确保系统的正确性和可靠性。

4、算法化：算法化是一种将问题转化为可执行指令序列的方法。

在计算机科学中，算法是一种解决问题的程序，它可以对数据进行处理、分析和计算，从而得到需要的结果。

5、自动化：自动化是一种使用计算机技术实现生产和管理过程自动化的方法。

通过自动化，我们可以提高生产效率、降低成本、提高产品质量。

计算机学科方法论在计算机科学研究和应用中具有非常重要的意义。

它可以帮助我们更好地理解计算机科学的本质和规律，指导我们更好地解决实际问题。

计算机学科方法论还可以帮助我们更好地掌握计算机科学的前沿技术和未来发展方向，为计算机科学的未来发展提供指导。

当我们探讨计算思维和计算机方法论时，我们的是一种以计算方式解决问题的思维模式，以及一种使用计算机工具解决实际问题的理论框架。

计算思维是一种解决问题的思维方式，它采用抽象和分解的方法，将问题简化为一系列可管理的部分，并使用公式和算法来解决这些问题。

计算思维不仅限于计算机科学，它可以应用于各种领域，包括数学、物理、社会科学等。

例如，在数学中，我们使用计算思维来理解和解决复杂的数学问题；在社会科学中，我们使用计算思维来模拟和分析社会现象。

计算机的思维与计算机应用关系分析摘要：计算机思维不是一种理论，也不是一种方法论，而是一种习惯和思维方式。

虽然我们可以总结出计算机思维的一些特点，明确什么是计算机思维，但这种思维的培养不可能一蹴而就。

它需要在计算机的不断运用中锻炼，最终转化为我们自己的思维习惯，自然对计算机问题做出正确的反应。

在计算机应用中，扎实的计算机理论知识和丰富的实践经验固然重要，但计算机思维仍然不可或缺。

它在控制知识和经验方面起着重要的作用。

要想在计算机应用方面取得巨大成就，就必须具备基本的计算机思维。

关键词：计算机；思维；计算机应用；关系分析1导言计算思维是抽象的，是大学生学习计算机课程的基本思维。

在我国的实际教学过程中，计算思维由七个不同的教学环节组成，包括：重新解释、递归思维、并行处理、抽象分解、问题建模、系统恢复和海量计算。

计算思维的成功应用对我国计算机院校的教学和科研具有重要意义。

随着计算机思维水平的不断提高及其在高校计算机课程改革中的应用，教学改革的进程得到了极大的推动。

2计算思维概述所谓计算思维是指在了解和应用计算机基础概念基础上，通过一定的思维来解决计算机教学过程中某个问题的能力。

从其定义可以看出，计算思维包含了以下几个方面的内容：2.1计算思维能够把较为复杂的问题简单化，从而帮助人们在最短的时间内理解问题并找到解决方案，计算思维在这方面通常会使用到约简法、转化法嵌入法和仿真法等方法。

2.2计算思维呈现递归性，可以对数据进行并行处理操作。

具体的思维过程是将代码换化为数据，或者将数据转换为代码。

此种思维过程可以称之为一种分析方法和检查方法，兼具多维性与推广性。

2.3计算思维实际上是一种系统的设计方法，借助抽象及分解等方法对复杂的问题进行分解和控制，并设计出一个复杂的系统。

2.4计算思维作为一种问题处理方法，兼具科学性与合理性。

2.5计算思维是一种系统恢复思维方法，即使系统出现了最坏的情况，也可以运用计算思维来对系统实施恢复操作。