计算思维与计算机方法论

格式：ppt
大小：163.50 KB
文档页数：66

下载文档原格式

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[权威资料]

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。

信息技术学科核心素养之一——计算思维

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。

计算机基础思维课件-第1章计算机与计算思维

计算的本质是基于规则的符号串变换，更广义的说，计算是基于规则的物理状态的变换。
• 1+3+4这样的数学运算可以说是我们最容易认同的计算；
• 而将一段中文文章翻译成英文也就是计算，因为其实质是在保持语义不变的前提下，将一串中文符号变换成对应的英文符号；
• 任何给定一定的输入，经过处理和变换，得到期望的输出的过程都可以称为计算。
• 计算机的出现，给计算思维的研究和发展带来了根本性的变化，计算机所具有的对信息和符号的快速处理能力，使得许多原本只是理论可以实现的处理过程变成了可以实现的过程。
• 例如，海量数据的处理、复杂系统的模拟、大型工程的组织等，借助计算机可以实现从想法到产品整个过程的自动化、精确化和可控化，大大拓展了人类认知世界和解决问题的能力和范围。
第1章计算机与计算思维
计算机对我们产生了什么影响？
• 无处不在 • 工作助手 • 生活伙伴
最直观的感受
•深刻影响着人们的思维方式 •影响着很多学科的研究和发展
事实上
1.1计算与计算科学
• 1.1.1 计算与数字化
“计算不再只和计算机有关，它决定着我们的生存”------尼葛洛庞帝《数字化生存》该书成为了二十世纪九十年代纽约时报排行榜中的畅销书。
1.1.2 计算科学
• 计算科学是研究计算技术的一门科学，它具有促进其他科学门类发展的重要作用。计算技术发展到当今，其特征日益体现出以下特点：
• 计算手段的器械化， • 计算过程的形式化， • 计算执行的自动化， • 计算对象的泛在化。
• 计算过程的形式化是计算自动执行的前提。人们首先需要对于计算问题进行抽象，对其实现形式化的表示；
• 社会计算学科根据社会科学理论，以计算技术为工具，研究人类社会的组成、关系、结构、层次、行为、运动等问题，研究社会媒体，促进社会人群的交流与合作。

三大思维

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

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。

计算机计算与计算思维ppt课件

为什么要学习和怎样学习大学计算机课程
2.1 为什么要学习大学计算机？
计算学科的供需关系
计算科学与信息探索科学
各学科人才的计算思维/计算能力需求
计算思维
计算思维/计算能力
的学习和
训练
应用计算
支持各学手段进行
计算机及其通用计算手段的
知识/技能 Gap
科研究创新的新型计算手段
各学科研究和创新
莱布尼茨机的意义：连续重复自动执行。提出了二进制数及其计算规则；数理逻辑的创始人
是基于十进制设计机器，还是基于二进制设计机器？如果基于二进制设计机器，那其处理规则又是怎样的呢？
其他重要工作
1805年：杰卡德(J.Jacquard)，打孔卡，实践了输入手段问题。 1834年：巴贝奇(Charles Babbage)，分析机的概念----可执行程序的机器。 1854 年：布尔创立布尔代数，为数字计算机的电路设计提供了理论基础。
1999 2005
八核-十核 CORE i 系列
2010
5.3 怎样解决大规模快速存储问题？
存储设备
发
展
水平
纳米存储/量子存储
固态硬盘
USB Removable disk
FlashRAM
光盘存储(CD-ROM, CD R/W, DVD)
•体积越来越小 •容量越来越大 •访问速度越来越快 •可靠性越来越高 •功耗越来越低 •持久性越来越好
器获得计算结果
a1x1b1+a2x2b2+…+anxnbn=c
3.2 人计算与机器计算的差别?
“人”计算 vs. “机器”计算
例如：求ax2+bx+c=0的根

计算机科学概论第2章计算思维

理论
理论通常由定义、公理、定理以及证明过程构成
公理（Axiom）是指依据人类理性的不证自明的基本事实，经过人类长期反复实践的考验，不需要再加证明的基本命题，公理在没有冗余的情况下不能被其他公理推导出来
29
利用计算思维求解问题
理论
理论通常由定义、公理、定理以及证明过程构成
现实世界：问题包含的信息在广度上和深度上都是海量的，不同问题解决领域中信息并不都是相关的抽象的过程就是：理解问题的领域，分析哪些信息是与问题领域相关的、哪些是无关的，进而将无关信息剥离出去，只留下与问题本身相关的有用信息，并用一种统一的文字、符号或图形化语言将结果表述出来，在抽象程度逐渐加深的过程中问题的本质也会越来越清晰
15
计算思维概念
计算思维五种特性
3. 是人的，不是计算机的思维方式
计算思维是人类求解问题的一条途径，但决非要使人类像计算机那样地思考。计算机枯燥且沉闷，人类聪颖且富有想象力，是人类赋予计算机激情。配置了计算设备，我们就能用自己的智慧去解决那些在计算机时代之前不敢尝试的问题。
9
计算思维概念
计算思维的主要思想及特点
1. 符号化思想
目前的计算机中普遍采用二进制0和1这两个符号表示计算机用到的一切信息。现实世界的任何数值性和非数值性的信息都可以被转换成二进制0和1进行表示、处理和变换。计算机中0和1表示的信息也能被转换为人类能够认知的文字、图片、视频等信息。问题的表示方式是无穷无尽的，用统一的符号化语言进行表示是解决问题的基础。
13
计算思维概念
计算思维五种特性
1. 概念化，不是编程
计算机思维使我们能像计算机科学家那样去思考，但计算机科学不是计算机编程。要求我们能够在抽象的多个层次上进行思维。

计算思维的基础知识

➢ 计算思维是按照预防、保护及通过冗余、容错和纠错方式,从最坏情况进行系统恢复的一种思维方法.
➢ 计算思维是利用启发式推理寻求解答,也即在不确定情况下的规划、学习和调度的思维方法.
➢ 计算思维是利用海量数据来加快计算,在时间和空间之间,在处理能力和存储容量之间进行折中的思维方法.
25
计算思维基础知识
计算思维基础知识
1.1 科学与计算科学
一、科学的概念
达尔文对科学定义：科学就是整理事实,从中发现规律并做出结论.
达尔文的定义指出了科学的内涵，即事实与规律。科学要发现人所未知的事实，并以此为依据，实事求是。至于规律是指客观事物之间内在的本质的必然联系。
2
计算思维基础知识
1.1 科学与计算科学
10
计算思维基础知识
1.1 科学与计算科学
计算学科是在数学和电子科学基础上发展起来的一门新兴学科,它既是一门理论性很强的学科,又是一门实践性很强的学科.
11
计算思维基础知识
1.1 科学与计算科学
三、计算机科学与计算机学科
计算机科学/Computer Science：研究计算机及其周围各种现象和规律的科学.
实验思维又称实证思维,它以观察和总结自然规律为特征,以物理学科为代表.
计算科学←→计算思维
计算思维又称构造思维,它以设计和构造为特征,以计算机学科为代表.
18
计算思维基础知识
1.3 计算思维的概念
一、计算思维的定义
计算思维<Computational Thinking,CT>
周以真认为：计算思维是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类行为的涵盖了计算机科学之广度的一系列思维活动.

计算机计算与计算思维ppt课件

则即为其解；否则不是
人进行计算：规则可能很复杂, 但计算量却可能很小人需要知道具体的计算规则特定规则，只能求:
a1x2+a2x=c
机器-自动计算：规则可能很简单, 但计算量却很大机器也可以采用人所使用的计算规则一般性的规则，可以求任意:
a1x1b1+a2x2b2+…+anxnbn=c
知识与视野拓展宽度---知识面宽，前沿性 Knowledge 深度---贯通性，深入性
能力
(Ability & Capability)
Expansion 云计算与云服务
企业资源规划与供应链管理
打通知识脉络，融贯各门课程，内功强化基础，外功灵活应变。
知识/技能
(Technique/Skill)
计算机、计算与计算思维 3. 计算与自动计算?
计算与自动计算
3.1 什么是计算？
计算学科的计算 vs. 数学学科的计算
简单计算I：数据计算，计算规则，应用计算规则进行计算并获得计算结果
复杂计算II：f(x)，函数，计算规则及其简化计算方法，便于人应用规则进行计算，获得计算结果
复杂计算III：如丢番图方程，判定，计算规则，人可能无法完成但却可由机器自动完成，借助于机
二、减法口诀直减破五减退位减一一下一一上四去五一退一还九二二下二二上三去五二退一还八三三下三三上二去五三退一还七四四下四四上一去五四退一还六五五下五五退一还五六六下六六退一还四六退一还五去一七七下七七退一还三七退一还五去二八八下八八退一还二八退一还五去三九九下九九退一还一九退一还五去四
系统和理解人类行为，其本质是抽象和自动化----from 周以真。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

计算思维中的抽象最终是要能够机械的一步步自动执行。的一步步自动执行。为了确保机械的自动化，就需要在抽象的过程中进行精确和严格的符号标记和建模，格的符号标记和建模，同时也要求计算机系统或软件系统生产厂家能够向公众提供各种不同抽象层次之间的翻译工具。各种不同抽象层次之间的翻译工具。
周教授对计算思维的特征进行了总结，周教授对计算思维的特征进行了总结，给出了计算思维的以下六个特征：给出了计算思维的以下六个特征：（1）概念化，不是程序化）概念化，计算机科学不是计算机编程。计算机科学不是计算机编程。像计算机科学家那样去思维意味着远远不仅限于能为计算机编程，能为计算机编程，还要求能够在抽象的多个层次上思维。为便于理解周教授的意思，个层次上思维。为便于理解周教授的意思，可以更进一步地说，可以更进一步地说，计算机科学不只是关于计算机，于计算机，就像音乐产业不只是关于麦克风一样。风一样。
为便于理解和应用，为便于理解和应用，本文将定义中的基础概念”更换为更为具体的“ “基础概念”更换为更为具体的“思想与方法” 这样，方法”，这样，计算思维又可以更清晰地定义为：定义为：运用计算机科学的思想与方法进行问题求解、系统设计，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。活动。
计算思维在国外的现状
计算思维的提出，计算思维的提出，得到了美国教育界的广泛支持，不仅有卡内基·梅隆大学的的广泛支持，不仅有卡内基梅隆大学的专题讨论，专题讨论，更有包括美国数学研究所（AIM）等组织在内的众多团体的参与。）等组织在内的众多团体的参与。 2008年6月，在网上公布的年月在网上公布的ACM对对 CC2001（CS2001）进行的中期审查（）报告（报告（CS2001 Interim Review））草案），就明确将计算思维与“ ），就明确将计算思维与（草案），就明确将计算思维与“计算机导论”课程绑定在一起，导论”课程绑定在一起，并明确要求该课程讲授计算思维的本质。程讲授计算思维的本质。
比，计算思维中的抽象显得更为丰富，也更计算思维中的抽象显得更为丰富，为复杂。为复杂。数学抽象的最大特点是抛开现实事物的物理、化学和生物学等特性，物的物理、化学和生物学等特性，而仅保留其量的关系和空间的形式，其量的关系和空间的形式，而计算思维中的抽象却不仅仅如此。抽象却不仅仅如此。
堆栈（堆栈（Stack）是计算学科）（Computing discipline，计算机科，计算机工程、软件工程、信息系统、学、计算机工程、软件工程、信息系统、信息技术等相关专业的总称）信息技术等相关专业的总称）中常见的一种抽象数据类型，种抽象数据类型，这种数据类型就不可能像数学中的整数那样进行简单的相“ 像数学中的整数那样进行简单的相“加”。再比如，算法也是一种抽象，再比如，算法也是一种抽象，我们也不能将两个算法放在一起来现实一个并行算法。将两个算法放在一起来现实一个并行算法。
是一种选择合适的方式去陈述一个问题，或对一个问题的相关方面建模使其易于处理的思维方法；是按照预防、于处理的思维方法；是按照预防、保护及通过冗余、容错、纠错的方式，通过冗余、容错、纠错的方式，并从最坏情况进行系统恢复的一种思维方法；情况进行系统恢复的一种思维方法；是利用启发式推理寻求解答，用启发式推理寻求解答，也即在不确定情况下的规划、学习和调度的思维方法；况下的规划、学习和调度的思维方法；是利用海量数据来加快计算，利用海量数据来加快计算，在时间和空间之间，之间，在处理能力和存储容量之间进行折衷的思维方法。衷的思维方法。
抽象层次是计算思维中的一个重要概念，它使我们可以根据不同的抽象层次，概念，它使我们可以根据不同的抽象层次，进而有选择的忽视某些细节，进而有选择的忽视某些细节，最终控制系统的复杂性；在分析问题时，统的复杂性；在分析问题时，计算思维要求我们将注意力集中在感兴趣的抽象层次，求我们将注意力集中在感兴趣的抽象层次，或其上下层；或其上下层；我们还应当了解各抽象层次之间的关系。之间的关系。
计算思维吸取了问题解决所采用的一般数学思维方法，般数学思维方法，现实世界中巨大复杂系统的设计与评估的一般工程思维方法，统的设计与评估的一般工程思维方法，以及复杂性、智能、心理、及复杂性、智能、心理、人类行为的理解等的一般科学思维方法。等的一般科学思维方法。计算思维建立在计算过程的能力和限制之上，由人由机器执行。制之上，由人由机器执行。计算方法和模型使我们敢于去处理那些原本无法由个人独立完成的问题求解和系统设计。独立完成的问题求解和系统设计。
同样，程序也是一种抽象，同样，程序也是一种抽象，这种抽象也不能随意“组合” 不仅如此，象也不能随意“组合”。不仅如此，计算思维中的抽象还与其在现实世界中的最终实施有关。因此，实施有关。因此，就不得不考虑问题处理的边界，以及可能产生的错误。的边界，以及可能产生的错误。在程序的运行中，如果磁盘满、服务没有响应、运行中，如果磁盘满、服务没有响应、类型检验错误，甚至出现危及人的生命时，型检验错误，甚至出现危及人的生命时，还要知道如何进行处理。还要知道如何进行处理。
计算思维最根本的内容，计算思维最根本的内容，即其本质（Essence）是抽象（Abstraction））是抽象（）和自动化（和自动化（Automation）。）。计算思维中的抽象完全超越物理的时空观，并完全用符号来表示，其中，数字空观，并完全用符号来表示，其中，抽象只是一类特例。抽象只是一类特例。与数学和物理科学相
（4）数学和工程思维的互补与融合）计算机科学在本质上源自数学思维，计算机பைடு நூலகம்学在本质上源自数学思维，因为像所有的科学一样，因为像所有的科学一样，它的形式化基础建筑于数学之上。建筑于数学之上。计算机科学又从本质上源自工程思维，源自工程思维，因为我们建造的是能够与实际世界互动的系统，实际世界互动的系统，基本计算设备的限制迫使计算机科学家必须计算性地思考，制迫使计算机科学家必须计算性地思考，而不能只是数学性地思考。而不能只是数学性地思考。构建虚拟世界的自由使我们能够超越物理世界的各种
计算思维与计算机方法论
董荣胜桂林电子科技大学 2008年10月19日 2008年10月19日武汉
计算思维是什么？ 1 计算思维是什么？
本文所指的计算思维，主要指2006年3月，本文所指的计算思维，主要指年月美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真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）权威期刊《权威期刊《Communications of the ACM》杂志上给出，并定义的计算思维》杂志上给出， Thinking）。（Computational Thinking）。周教授认为：周教授认为：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、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。维活动。
维经常被朦朦胧胧地使用，维经常被朦朦胧胧地使用，却一直没有提高到周教授所描述的高度和广度，高到周教授所描述的高度和广度，以及那样的新颖、明确和系统。样的新颖、明确和系统。周教授所描述的计算思维给我们带来了重新审视我们学科的视野，来了重新审视我们学科的视野，也使我们更加重视学科所蕴含的思想与方法。更加重视学科所蕴含的思想与方法。这种重视，会促成王飞跃教授所希望的，重视，会促成王飞跃教授所希望的，使我们的学科产生“涅磐”般的重生。们的学科产生“涅磐”般的重生。
（3）人的，不是计算机的思维）人的，计算思维是人类求解问题的一条途径，计算思维是人类求解问题的一条途径，但决非要使人类像计算机那样地思考。但决非要使人类像计算机那样地思考。计算机枯燥且沉闷，人类聪颖且富有想象力。算机枯燥且沉闷，人类聪颖且富有想象力。是人类赋予计算机激情。配置了计算设备，是人类赋予计算机激情。配置了计算设备，我们就能用自己的智慧去解决那些计算时代之前不敢尝试的问题，实现“ 代之前不敢尝试的问题，实现“只有想不没有做不到”的境界。到，没有做不到”的境界。计算机赋予人类强大的计算能力，类强大的计算能力，人类应该好好的利用这种力量去解决各种需要大量计算的问题。这种力量去解决各种需要大量计算的问题。
针对不少人认为计算机科学等同于计算机编程等方面的错误认识，计算机编程等方面的错误认识，周教授认为，当我们用行动来改变这种狭隘的社会认识时，认识时，计算思维就是一个引领计算机教育家、研究者和实践者的宏大愿景。育家、研究者和实践者的宏大愿景。周教授呼吁：授呼吁：计算机科学家应该传授计算机科学的快乐、崇高和力量，学的快乐、崇高和力量，并致力于使计算思维成为人们处理问题的常识。思维成为人们处理问题的常识。
以上是关于计算思维的一个总定义，以上是关于计算思维的一个总定义，周教授为了让人们更易于理解，周教授为了让人们更易于理解，又将它更进一步地定义为：通过约简、嵌入、转化进一步地定义为：通过约简、嵌入、和仿真等方法，和仿真等方法，把一个看来困难的问题重新阐释成一个我们知道问题怎样解决的方法；是一种递归思维，是一种并行处理，是一种递归思维，是一种并行处理，是一种把代码译成数据又能把数据译成代是一种多维分析推广的类型检查方法；码，是一种多维分析推广的类型检查方法；是一种采用抽象和分解来控制庞杂的任务或进行巨大复杂系统设计的方法，或进行巨大复杂系统设计的方法，是基于关注分离的方法（方法）；关注分离的方法（SoC方法）；方法
（2）根本的，不是刻板的技能）根本的，根本技能是每一个人为了在现代社会中发挥职能所必须掌握的。中发挥职能所必须掌握的。刻板技能意味着机械的重复。具有讽刺意味的是，着机械的重复。具有讽刺意味的是，只有当计算机科学解决了人工智能的大挑战— 当计算机科学解决了人工智能的大挑战 —使计算机像人类一样思考之后，思维可使计算机像人类一样思考之后，使计算机像人类一样思考之后以真的变成机械的了。就时间而言，以真的变成机械的了。就时间而言，所有已发生的智力，其过程都是确定的，因此，已发生的智力，其过程都是确定的，因此，智力无非也是一种计算。这样，智力无非也是一种计算。这样，我们就应当将精力集中在“好的”计算上，当将精力集中在“好的”计算上，即采用计算思维来造福人类。计算思维来造福人类。

计算思维与计算机方法论

合集下载