计算机文化与计算思维

计算文化与计算思维计算文化计算史--计算的前尘往事手动式计算工具算筹算盘-最早体系化算法机械式计算器帕斯卡加法器第一台机械式计算工具法国莱布尼茨四则运算器德国雅卡尔可编程织布机穿孔卡片的输入方式法国巴贝奇的分析机存储装置运算装置控制装置可编程计算机的蓝图机电式计算机穿孔卡原理 制表机 赫尔曼第一次运用计算机进行大规模的数据处理Mark-IMark-II全部使用继电器电子计算机ENIAC--电子数字积分计算机电子计算机时代的到来第一台电子计算机电子管EDVAC--冯·诺依曼采用二进制存储程序确立了现代计算机的基本结构新型计算机能识别自然语言的计算机高速超导计算机激光计算机DNA计算机量子计算机计算机的应用科学计算数据处理最为广泛的一个领域过程控制生产过程自动化辅助系统计算机辅助设计CAD大型制造业计算机辅助制造CAM大型制造业计算机辅助教学CAI计算机辅助质量控制CAQ计算思维科学方法理论实验计算计算思维概述周以真教授计算思维本质抽象自动化计算思维特性是概念化，不是程序化是根本的，不是刻板的技能是人的思维，不是计算机的思维是思想，不是人造物是数学和工程思维的互补与融合，不是空穴来风面向所哟肚饿人、所有地方，不局限于计算学科利用计算思维求解问题步骤分析和抽象确定数据结构设计算法编程和调试得到结果实例语言描述抽象设计数据结构和算法选择编程语言，编写程序，让计算机自动执行。

大学计算机基础-01-计算机与计算思维在当今的数字化时代，计算机已经成为我们生活中不可或缺的一部分。

无论是工作、学习还是娱乐，我们几乎每天都会与计算机打交道。

而要真正理解计算机的运行原理和应用，就必须掌握计算思维。

接下来，让我们一起走进计算机与计算思维的奇妙世界。

计算机，这个看似复杂的设备，实际上是由一系列硬件和软件组成的。

硬件包括中央处理器（CPU）、内存、硬盘、显示器、键盘等组件，它们协同工作，使得计算机能够执行各种任务。

软件则是指安装在计算机上的程序和操作系统，如 Windows、Mac OS、Linux 等。

这些软件为我们提供了与计算机交互的界面和工具，让我们能够轻松地完成文档编辑、图像处理、游戏娱乐等各种活动。

计算机的发展经历了几个重要的阶段。

从最初的大型机到个人电脑的普及，再到如今的智能手机和平板电脑，计算机的体积越来越小，性能却越来越强大。

早期的计算机主要用于科学计算和军事领域，而随着技术的进步，计算机逐渐走进了千家万户，成为了人们日常生活和工作的得力助手。

那么，什么是计算思维呢？简单来说，计算思维是一种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等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。

它不仅仅是关于编程和算法，更是一种解决问题的方式和思维模式。

计算思维具有几个重要的特点。

首先是抽象。

在面对复杂的问题时，我们需要将其抽象为简单的模型，以便更好地理解和解决。

例如，在设计一个在线购物系统时，我们可以将用户、商品、订单等元素抽象为数据结构，并通过算法来处理这些数据。

其次是逻辑。

计算思维要求我们遵循严格的逻辑规则，确保我们的解决方案是正确和有效的。

无论是编写程序还是设计系统，逻辑的严密性都是至关重要的。

此外，计算思维还强调分解和组合。

我们可以将一个大问题分解成若干个小问题，分别解决后再将它们组合起来，形成最终的解决方案。

计算思维在各个领域都有着广泛的应用。

在科学研究中，科学家们利用计算思维来模拟自然现象、分析实验数据，从而推动科学的进步。

计算机文化与计算机思维基础在当今的数字化时代，计算机已经深深地融入了我们生活的方方面面。

从日常的通讯交流到复杂的科学研究，从便捷的在线购物到高效的工业生产，计算机的身影无处不在。

了解计算机文化和掌握计算机思维基础，对于我们更好地适应这个时代、提升自身能力具有至关重要的意义。

计算机文化，简单来说，是指围绕计算机技术所形成的一系列观念、习惯、知识和行为方式。

它不仅仅是关于如何操作计算机，更涵盖了计算机对社会、经济、文化等各个领域的影响。

当我们谈到计算机文化，首先会想到它带来的信息传播方式的变革。

在过去，人们获取信息主要依赖于书籍、报纸、广播和电视等传统媒体。

而如今，通过互联网，我们能够在瞬间获取来自世界各地的信息。

这使得我们的视野更加开阔，知识的获取变得更加便捷和高效。

计算机文化也极大地改变了人们的交流方式。

电子邮件、即时通讯工具、社交媒体等让人们能够跨越时空的限制，与远方的朋友、亲人甚至陌生人进行实时交流。

这种交流方式的转变，既拉近了人与人之间的距离，也丰富了我们的社交生活。

在教育领域，计算机文化同样产生了深远的影响。

在线教育平台为更多人提供了学习的机会，无论身处何地，只要有网络，就能够接受优质的教育资源。

多媒体教学手段的运用，使得学习过程更加生动有趣，提高了学习效果。

而计算机思维基础，则是指运用计算机科学的基本概念和方法来解决问题、设计系统和理解人类行为的思维方式。

计算机思维的核心之一是算法思维。

算法就像是解决问题的一系列清晰明确的步骤。

比如，我们在计算两个数的和时，会有一个明确的计算步骤，这就是一个简单的算法。

在面对复杂问题时，通过设计有效的算法，能够提高解决问题的效率和准确性。

逻辑思维在计算机思维中也占据着重要地位。

计算机在处理信息时，遵循着严格的逻辑规则。

我们在编写程序、设计系统时，需要清晰准确地表达逻辑关系，以确保计算机能够正确地执行任务。

分解问题的能力也是计算机思维的关键。

当遇到一个庞大复杂的问题时，我们需要将其分解成若干个较小的、易于处理的子问题，然后逐步解决这些子问题，最终解决整个大问题。

计算机文化与计算机思维基础计算机在当今社会中已经成为了重要的工具和资源，对于个人和社会的发展都起着至关重要的作用。

而要更好地理解和运用计算机，掌握计算机文化和计算机思维基础是必不可少的。

本文将从计算机文化与计算机思维的概念、重要性以及培养方法等方面展开探讨。

一、计算机文化的概念与重要性计算机文化是指通过学习和理解与计算机相关的知识、技能和价值观，从而形成的一种特定的文化现象和认知方式。

计算机文化涉及计算机的概念、原理、发展历程、应用和影响等方面内容。

计算机文化的重要性主要体现在以下几个方面：1. 推动科技创新：计算机文化的普及不仅可以提升个人的科技素养，还能够推动整个社会的科技创新。

只有掌握了计算机文化，人们才能更好地理解和运用计算机技术，从而创造出更多的科技成果。

2. 促进信息化时代发展：计算机文化是信息化时代的基石，它的普及和提升能够为信息化社会的发展提供有力的支撑。

在计算机文化的引领下，人们可以更好地适应和应对信息时代的需求，提高信息获取和处理的能力。

3. 增强学习和工作效率：计算机文化的掌握可以让人们更加高效地进行学习和工作。

通过计算机技术，人们可以快速获取和处理大量的信息，提高学习和工作效率，使事半功倍成为可能。

二、计算机思维基础的概念与培养方法计算机思维是一种抽象思维，它强调问题的分解、模式识别和算法思维等能力。

计算机思维基础则是指培养和发展这种思维方式所需的基础知识和技能。

计算机思维基础的重要性在于它可以培养人们的逻辑思维、创造思维和问题解决能力。

下面将介绍一些培养计算机思维基础的方法：1. 学习编程：编程是培养计算机思维基础的重要途径之一。

通过学习编程语言，人们可以更好地理解问题的分解和模式识别等概念，锻炼逻辑思维和算法思维。

2. 解决问题：解决问题是培养计算机思维基础的有效方法。

人们可以选择一些与计算机相关的问题，并尝试用计算机思维的方式来解决，例如使用流程图、伪代码等方式进行问题描述和求解。

《计算文化与计算思维基础》重点内容《计算文化与计算思维基础》--- 赵国栋第一章认识计算文化与计算思维1什么是计算？什么是计算科学？计算是依据一定的法则对有关符号串进行变换的过程。

计算机科学既是构造计算机器的学科，而是基于自动计算进行问题求解的学科。

2、计算思维主要包括哪些内容？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，以及人类行为理解等涵盖计算机科学领域的一系列思维活动；计算思维综合了数学思维(求解问题的方法)、工程思维(设计、评价大型复杂系统)和科学思维(理解可计算性、智能、心理和人类行为)。

3、计算思维与数学思维有什么区别和联系？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、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。

数学思维就是数学地思考问题和解决问题的思维活动形式，也就是人们通常所指的数学思维能力，即能够用数学的观点去思考问题和解决问题的能力。

比如转化与划归，从一般到特殊、特殊到一般，函数/映射的思想，等等。

计算思维吸取了问题解决所采用的一般数学思维方法，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，以及复杂性、智能、心理、人类行为的理解等的一般科学思维方法。

4、简述图灵机模型图灵机模型是指给出固定的程序，模型能够按照程序和输入完全确定性地运行。

5、冯•诺依曼提出的程序存储计算机方案的要点有哪些？“存储程序”的计算机方案包含以下三个要点：(1)采用二进制的形式表示数据和指令。

(2)将指令和数据存放在存储器中。

(3)由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成计算机。

6、计算机的发展经历了几代？1) 第一代(1946-1958)――电子管计算机时代2) 第二代(1959-1964) ——晶体管计算机时代3) 第三代(1965-1970)――中小规模集成电路时代4) 第四代(1971年至今)一一大规模和超大规模集成电路时代书上黑色字体：1、在计算机科学中，当一个问题的描述及其求解方法或求解过程可以用构造性数学形式来描述，而且该问题所涉及的论域为有穷或虽为无穷但存在有穷表示时，则该问题就一定能用计算机来求解，所以计算机科学研究和解决的是什么能计算且被有效地自动计算的问题。

⼤学计算机素质教育：计算⽂化、计算科学和计算思维-2019年⽂档⼤学计算机素质教育：计算⽂化、计算科学和计算思维从教育学意义上讲，素质主要指⼈在先天⽣理的基础上，在后天通过环境影响和教育培训所获得的内在的、相对稳定的、长期发挥作⽤的⾝⼼特征及其基本品质（Character）。

古⼈对素质的重要性早就有论述：“有出格见地，⽅有千古品格；有千古品格，⽅有超⽅学问；有超⽅学问，⽅有盖世⽂章。

”[1]当前，⼤学⽣素质教育的具体内涵就是要培养学⽣⾼尚坚定的⼈格、理性辩证的思维以及对科学精神的追求。

为此，⼤学的通识教育应注重传递科学精神和⼈⽂精神，体现不同⽂化和不同学科的思维⽅式和魅⼒。

相应地，⼤学计算机素质教育的基本要素就是传承计算⽂化、弘扬计算科学和培养计算思维。

⼀、传承计算⽂化计算⽂化（Computational Culture）就是计算的思想、⽅法、观点等的演变史。

它通过计算和计算机科学教育及其发展过程中典型的⼈物与事迹，体现了计算对促进⼈类社会⽂明进步和科技发展的作⽤以及它与各种⽂化的关系。

通过计算⽂化的教育，可以让⾼校学⽣了解计算科学与⼈类社会发展的关系，为学⽣展现计算之美，从⽽使学⽣对计算科学产⽣兴趣。

1.对计算⽂化的理解要建⽴在对计算本质的认识上计算⽂化是指“计算”这个学科所蕴涵的⽂化，我们理解计算⽂化⾸先要对计算的本质有清晰的认识。

⼈类对计算本质的认识经历了三个阶段。

第⼀个阶段是计算⼿段器械化。

计算⼿段的器械化是“计算”学科的基本属性。

在古代，⼈类社会最早使⽤⼿指、结绳、算筹等⽅式进⾏计算。

公元11世纪中国⼈发明了算盘（Abacus）。

1275年西班⽛的R. Lullus发明了旋转玩具，可以将初始符号串通过机械变换得到另⼀个所希望的字符串。

1614年法国的B. Pascal受钟表齿轮传动装置的影响，制造了能够进⾏加法和减法运算的“加法机”。

1673年德国⼈G. W. Leibniz设计制造了能够进⾏加、减、乘、除的计算轮（Calculating Wheel），为⼿摇计算机的发展奠定了理论基础。

《计算文化与计算思维基础》重点内容《计算文化与计算思维基础》——赵国栋第一章认识计算文化与计算思维１、什么是计算?什么是计算科学?计算是依据一定的法则对有关符号串进行变换的过程。

计算机科学既是构造计算机器的学科，而是基于自动计算进行问题求解的学科。

2、计算思维主要包括哪些内容?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,以及人类行为理解等涵盖计算机科学领域的一系列思维活动；计算思维综合了数学思维（求解问题的方法)、工程思维(设计、评价大型复杂系统)和科学思维(理解可计算性、智能、心理和人类行为）。

3、计算思维与数学思维有什么区别和联系?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、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。

数学思维就是数学地思考问题和解决问题的思维活动形式，也就是人们通常所指的数学思维能力，即能够用数学的观点去思考问题和解决问题的能力。

比如转化与划归，从一般到特殊、特殊到一般，函数／映射的思想,等等。

计算思维吸取了问题解决所采用的一般数学思维方法，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，以及复杂性、智能、心理、人类行为的理解等的一般科学思维方法。

4、简述图灵机模型图灵机模型是指给出固定的程序,模型能够按照程序和输入完全确定性地运行。

5、冯·诺依曼提出的程序存储计算机方案的要点有哪些?“存储程序”的计算机方案包含以下三个要点：（1）采用二进制的形式表示数据和指令。

（2）将指令和数据存放在存储器中。

（3）由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成计算机。

6、计算机的发展经历了几代？1）第一代（１946-１9５8）——电子管计算机时代2）第二代(１959-１9６４)——晶体管计算机时代3）第三代（１965-１9７0)——中小规模集成电路时代4）第四代（197１年至今）——大规模和超大规模集成电路时代书上黑色字体:1、在计算机科学中,当一个问题的描述及其求解方法或求解过程可以用构造性数学形式来描述，而且该问题所涉及的论域为有穷或虽为无穷但存在有穷表示时，则该问题就一定能用计算机来求解，所以计算机科学研究和解决的是什么能计算且被有效地自动计算的问题。

第1章计算机文化和计算思维基础一、选择题1. ______是现代通用计算机的雏形。

A. 宾州大学于1946年2月研制的ENIACB. 查尔斯•巴贝奇于1934年设计的分析机C. ••诺依曼和他的同事们研制的EDVACD. 艾兰•图灵建立的图灵机模型2. 世界上第一台电子计算机ENIAC诞生于______年。

A. 1939B. 1946C. 1952D. 19583. 计算机科学的奠基人是_____。

A. 查尔斯•巴贝奇B. 艾兰•图灵C. 莫奇莱和埃克特D. ••诺依曼4. 在下列关于图灵机的说法中，错误的是_____。

A. 现代计算机的功能不可能超过图灵机B. 图灵机不可以计算的问题现代计算机也不能计算C. 图灵机是真空管机器D. 只有图灵机能解决的计算问题，实际计算机才能解决5. 在计算机运行时，把程序和数据一样存放在存中，这是1946年由_____领导的小组正式提出并论证的。

A. ••诺依曼B. 布尔C. 艾兰•图灵D. 爱因斯坦6. 计算机从其诞生至今已经历了4个时代，这种对计算机划代的原则是根据_____。

A. 计算机所采用的电子器件B. 计算机的运算速度C. 程序设计语言D. 计算机的储存量7. 物理器件采用晶体管的计算机被称为_____。

A. 第一代计算机B. 第二代计算机C. 第三代计算机D. 第四代计算机8. 专门为某种用途而设计的计算机，称为_____计算机。

A. 专用B. 通用C. 特殊D. 模拟9. 计算机最早的应用领域是_____。

A. 科学计算B. 数据处理C. 过程控制D. CAD/CAM/CIMS10. 计算机辅助制造的简称是_____。

A. CADB. CAMC. CAED. CBE11. 在电子商务中，企业与消费者之间的交易称为_____。

A. B2BB. B2CC. C2CD. C2B12. 下列不属于人类三大科学思维的是_____。

A. 理论思维B. 逻辑思维C. 实验思维D. 计算思维13. 下列关于计算思维的说法中，正确的是_____。

从计算思维到计算文化关键词：计算思维 计算文化去年刚开始阅读美国卡内基-梅隆大学（CMU1）周以真（Jeannette M. Wing）教授所撰写的《计算思维（Computational Thinking）》[1]这篇文章时，虽然产生了些许共鸣，但并没有引起太多的关注，因为毕竟自己不在计算机教学一线上工作。

年初，与西安交通大学软件学院的老师商谈发展规划和教学工作时，在关于“有必要在软件学院引入一门面向新生的关于计算方法与软件系统的通识课”的讨论过程中，我突然想起了周以真的《计算思维》一文，因此建议院里研究开设一门1或2个学时的名为《计算思维与计算文化》的讲座课。

这一时的闪念迫使我再次细读这篇《计算思维》，开始感到在这短短3页纸中的学科观点不但散发着“科技散文”的优雅，而且对未来计算机科学的发展和转型可能还真正具有“根本的重要性”（英文为“Fundamental Importance”，一般情况下，应译为“基础的重要性”）。

为此我特地与同在卡内基-梅隆大学计算机系任教的同事和朋友谈起此文，他们向我进一步说明了周教授写此文的动机和目的，并告知卡内基-梅隆大学即将举办“计算思考的研讨会（Symposium for Computational Thinking）”，同时还将与微软联合成立“计算思维研究中心”。

对“计算思维”的思考“计算思维”到底讲了什么，大家可看原文并参考中译文。

对我而言，计算思维的重要性在于它关系到我们对计算机科学的转型与发展之基本认识。

从最初作为一种计算工具出现到今天，计算机的历史已逾半个世纪，计算机科学接下来如何进一步发展，是每个信息研究者都应考虑的问题。

对此，可在两个层面上思考：一是基本和哲学的，二是需求和现实的。

基本和哲学层面对于这一层面，不妨回忆一下著名的计算机科学家、1972年图灵奖得主艾兹格·迪杰斯特拉（Edsger Dijkstra）说过的一句话：“我们所使用的工具影响着我们的思维方式和思维习惯，从而也将深刻地影响着我们的思维能力。