第0章 计算思维概论
- 格式:ppt
- 大小:2.99 MB
- 文档页数:46
大学计算机—计算思维导论CAP教学大纲计算手段已发展为科学研究第三种手段,研制和应用各学科相关计算系统,计算+、互联网+、大数据+,智能+,最本质就是计算思维,计算思维已成为各专业学生都应掌握的思维方式,与计算思维融合,是各学科学生创新的源泉。
本课程为你介绍计算学科所蕴含的经典的计算思维,是所有本科生必修的通识教育课程。
本课程是大学先修课,即你在高中阶段或上大学之前完成本课程的学习并获得结课认证证书后,在入学时参加必要的测试考核(主要确认你确实学习过),通过后则你可在大学阶段免修该课程直接获得学分,这样为你大学的学习节省时间和精力,使你在大学期间可做更多自己想要做的事情。
《大学计算机》是一门什么课程呢?(1)大学计算机是面向大学一年级学生开设的,与大学数学、大学物理有一样地位的通识类思维教育课程。
它不是讲授计算机及其软件(如Office,Access,IE等)如何使用的课程;它也不是仅仅训练学生程序设计内容的课程;它是讲授每个大学生都应具备的计算思维的课程,大学生创造性思维培养离不开计算思维的培养。
(2)计算思维是互联网与信息时代每个人都应具备的一种思维方式。
互联网公司(如阿里巴巴、Facebook、Apple、腾讯等)的成功应归属于计算思维运用的成功;1998年诺贝尔化学奖授予一个量子化学计算手段的研究者说明:计算思维对非计算机学科人才实现复合性跨学科创新是非常重要的。
(3)大学阶段应更多地训练“思维”,而不应仅着眼于“知识”即事实的学习。
计算机学科知识的膨胀速度是非常快的,“知识”的学习必须有所选择,因此应学习计算机学科经典的、对人们现在和未来有深刻影响的思维模式;“知识”随着“思维”讲解而介绍,“思维”随着“知识”的贯通而形成,“能力”随着“思维”的理解而提高。
《大学计算机》课程应围绕着大学计算思维教育空间-计算之树,进行内容的组织和学习。
(I)计算与程序,主要讲授计算与计算思维,符号化、计算化和自动化,计算系统与程序构造,程序构造方法:递归与迭代,这些是由社会/自然到计算的、最基本的抽象和自动化机制;--理解计算机最本质的内容。
从头学习计算机之计算思维(第一讲计算,计算机与计算思维)计算,计算机与计算思维1.计算思维的提出缘由-学科的发展,知识的膨胀周以真教授提出计算思维,Dennis提出计算的伟大原理。
《computational Thinking》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。
计算思维的本质就是抽象(abstraction)与自动化(Automation)即在不同层面进行抽象,以及将这些抽象自动化。
计算思维是人类应具备的第三种思维(实验思维,理论思维,计算思维->计算科学)实验思维:实验-》观察-》发现、推断与总结。
---观察与归纳理论思维:假设、预设-》定义/性质/定理-》证明。
---推理和演绎计算思维:设计,构造与计算。
--设计与构造计算思维关注的是人类思维中有关可行性、可构造性和可评价性的部分当前环境下,理论与实验手段在棉铃大规模数据的情况下,不可避免的要用计算手段来辅助进行。
(1)计算之树的第一个维度-计算技术的奠基性思维“0和1”思维—符号化-》计算化-》自动化0和1是实现任何计算的基础;社会/自然与计算融合的基本手段;0和1是连接硬件与软件的纽带;0和1是最基本的抽象与自动化机制“程序思维”—千变万化复杂功能的构造、表达与执行程序是基本动作(指令)的各种组合,是控制计算系统的基本手段“递归”思维—无限食物及重复过程的表达与执行方法递归是最典型的构造程序的手段;递归函数是可计算函数的精确的数学描述;递归函数是研究计算学科理论问题的基础。
(2)计算指数的第二个维度-通用计算环境的进化思维(3)计算指数的第三个维度-交替促进与共同进化的问题求解思维“算法”问题的求解的一种手段—构造与设计算法算法是计算的灵魂;算法强调数学建模;算法考虑的是可计算性与计算复杂性;算法研究通常被认为是计算学科的理论研究“系统”问题的求解的一种手段—构造与设计系统系统是改造自然的手段;系统号强调非数学建模;系统考虑的是如何化复杂为简单(使其能够被做出来);系统还强调结构性、可靠性、安全性等。