「計(jì)算思維論文」.doc

計(jì)算思維論文班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 計(jì)算思維論文摘要：盡管計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)方法論有著各自的研究?jī)?nèi)容與特色，但是，顯而易見(jiàn)，它們的互補(bǔ)性很強(qiáng)，可以相互促進(jìn)。比如，計(jì)算機(jī)方法論可以對(duì)計(jì)算思維研究方面取得的成果進(jìn)行再研究和吸收，最終豐富計(jì)算機(jī)方法論的內(nèi)容；反過(guò)來(lái)，計(jì)算思維能力的培養(yǎng)也可以通過(guò)計(jì)算機(jī)方法論的學(xué)習(xí)得到更大的提高。介紹了計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)方法論存在的密切聯(lián)系，以及以學(xué)科認(rèn)知理論體系構(gòu)建為核心的計(jì)算機(jī)方法論在中國(guó)的研究與應(yīng)用。相對(duì)而言，計(jì)算思維的研究主要在國(guó)外，主要是在美國(guó)和英國(guó)，他們研究的重點(diǎn)放在計(jì)算思維的過(guò)程及其實(shí)質(zhì)和特征上。此工作有助于人們對(duì)計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)方法論的認(rèn)識(shí)，以及對(duì)它們展開(kāi)進(jìn)一步地深入研究。1.背景：計(jì)算思維是什么本文所指的計(jì)算思維，主要指2006年3月，美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任周以真(Jeannette札Wing)教授在美國(guó)計(jì)算機(jī)權(quán)威雜志，ACM會(huì)(Communications oftheACM)雜志上給出，并定義的計(jì)算思維(ComputationalThinking)E。周教授認(rèn)為：計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、以及人類(lèi)行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。為便于理解和應(yīng)用，本文將定義中的“基礎(chǔ)概念”更換為更為具體的“思想與方法，這樣，計(jì)算思維又可以更清晰地定義為：運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的思想與方法進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以及人類(lèi)行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。以上是關(guān)于計(jì)算思維的一個(gè)總定義，周教授為了讓人們更易于理解，又將它更進(jìn)一步地定義為：(1)通過(guò)約簡(jiǎn)、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法，把一個(gè)看來(lái)困難的問(wèn)題重新闡釋成一個(gè)我們知道問(wèn)題怎樣解決的思維方法；是一種遞歸思維，是一種并行處理，是一種把代碼譯成數(shù)據(jù)又能把數(shù)據(jù)譯成代碼，是一種多維分析推廣的類(lèi)型檢查方法I是一種采用抽象和分解來(lái)控制龐雜的任務(wù)或進(jìn)行巨大復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，是基于關(guān)注分離的方法(SoC方法)；(2)是一種選擇合適的方式去陳述一個(gè)問(wèn)題，或?qū)σ粋€(gè)問(wèn)題的相關(guān)方面建模使其易于處理的思維方法；是按照預(yù)防、保護(hù)及通過(guò)冗余、容錯(cuò)、糾錯(cuò)的方式，并從最壞情況進(jìn)行系統(tǒng)恢復(fù)的一種思維方法；是利用啟發(fā)式推理尋求解答，也即在不確定情況下的規(guī)劃、學(xué)習(xí)和調(diào)度的思維方法；是利用海量數(shù)據(jù)來(lái)加快計(jì)算，在時(shí)間和空間之間，在處理能力和存儲(chǔ)容量之間進(jìn)行折衷的思維方法。計(jì)算思維吸取了問(wèn)題解決所采用的一般數(shù)學(xué)思維方法，現(xiàn)實(shí)世界中巨大復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與評(píng)估的一般工程思維方。2.現(xiàn)狀：在錢(qián)學(xué)森的倡導(dǎo)下，自上世紀(jì)80年代 起，面向新技術(shù)革命的思維科學(xué)研究愈來(lái)愈受到國(guó)內(nèi)有關(guān)專(zhuān)家學(xué)者的關(guān)注與重視。 在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域，隨著美國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)(簡(jiǎn)稱(chēng)ACM)和美國(guó)電氣和電子工程師學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)分會(huì)(簡(jiǎn)稱(chēng)IEEE-CS)組成的聯(lián)合攻關(guān)組于1988年底提交了“作為學(xué)科的計(jì)算科學(xué)”的報(bào)告，計(jì)算學(xué)科的“存在性”得以證明。隨后，CC1991報(bào)告和CC2001報(bào)告等相繼出臺(tái)，從學(xué)科的角度詮釋了計(jì)算科學(xué)的內(nèi)涵與外延，為計(jì)算學(xué)科建立了現(xiàn)代課程體系。在計(jì)算學(xué)科課程體系的本土化進(jìn)程中，我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域的專(zhuān)家學(xué)者們付出了艱辛努力，并取得實(shí)質(zhì)性成果，于2002年提出了“中國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教程2002”。(China Computing Curricula 2002，簡(jiǎn)稱(chēng)CCC2002)。在CC2002教程的引導(dǎo)下，針對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教育方面的諸多問(wèn)題，國(guó)內(nèi)從事計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教育的廣大工作者進(jìn)行了廣泛而有益的探討，大大豐富了計(jì)算學(xué)科課程體系建設(shè)的內(nèi)容。在計(jì)算學(xué)科課程教育改革的進(jìn)程中，如何培養(yǎng)既能熟練掌握計(jì)算機(jī)科學(xué)的知識(shí)與技能，又具有計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)科意識(shí)和素養(yǎng)的人才問(wèn)題，逐步成為人們關(guān)注的主要方面。談?wù)動(dòng)?jì)算機(jī)思維在談到計(jì)算機(jī)文化與計(jì)算機(jī)思維相互之間的聯(lián)系時(shí)指出，“隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)已不再是一個(gè)單純的計(jì)算工具的代名詞，而是信息時(shí)代高新技術(shù)的象征。可以這樣說(shuō)，計(jì)算機(jī)作為一種文化，已滲透到社會(huì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域，而使得生活在這一時(shí)期的人們的思維活動(dòng)中或多或少地與計(jì)算機(jī)這一概念相聯(lián)系，研究與之相關(guān)的思維活動(dòng)與思維方式，目前，計(jì)算思維的研究正在逐步受到人們的關(guān)注，但是關(guān)注面還相對(duì)比較狹窄，要想真正實(shí)現(xiàn)使“每個(gè)孩子在培養(yǎng)解析能力時(shí)不僅掌握閱讀、寫(xiě)作和算術(shù)，還要學(xué)會(huì)計(jì)算思維”的目標(biāo)，還有很長(zhǎng)的路要走。因?yàn)槲覈?guó)目前從幼兒教育到中小學(xué)教育，甚至高等教育的各個(gè)階段，“計(jì)算思維”還是一個(gè)陌生的字眼。即便針對(duì)高校計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，如何培養(yǎng)和發(fā)展他們的計(jì)算思維，提高他們應(yīng)用計(jì)算機(jī)知識(shí)分析和解決問(wèn)題的能力，依舊是一項(xiàng)需要深入研究和探索的工作。3.現(xiàn)狀分析： 對(duì)計(jì)算思維的特征進(jìn)行了總結(jié)，給出了計(jì)算思維的以下6個(gè)特征：(1)概念化，不是程序化計(jì)算機(jī)科學(xué)不是計(jì)算機(jī)編程。像計(jì)算機(jī)科學(xué)家那樣去思維意味著遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止能為計(jì)算機(jī)編程，還要求能夠在抽象的多個(gè)層次上思維。為便于理解周教授的意思，可以更進(jìn)一步地說(shuō)，計(jì)算機(jī)科學(xué)不只是關(guān)于計(jì)算機(jī)，就像音樂(lè)產(chǎn)業(yè)不只是關(guān)于麥克風(fēng)一樣。(2)根本的，不是刻板的技能根本技能是每一個(gè)人為了在現(xiàn)代社會(huì)中發(fā)揮職能所必須掌握的?？贪寮寄芤馕吨鴻C(jī)械的重復(fù)。具有諷刺意味的是，只有當(dāng)計(jì)算機(jī)科學(xué)解決了人工智能的大挑戰(zhàn)使計(jì)算機(jī)像人類(lèi)一樣思考之后，思維可以真的變成機(jī)械的了。就時(shí)間而言，所有已發(fā)生的智力，其過(guò)程都是確定的；因此，智力無(wú)非也是一種計(jì)算，我們應(yīng)當(dāng)將精力集中在“好的”計(jì)算上，即采用計(jì)2算思維來(lái)造福人類(lèi)。(3)人的，不是計(jì)算機(jī)的思維計(jì)算思維是人類(lèi)求解問(wèn)題的一條途徑，但決非要使人類(lèi)像計(jì)算機(jī)那樣的思考。計(jì)算機(jī)枯燥且沉悶，人類(lèi)聰穎且富有想象力。是人類(lèi)賦予計(jì)算機(jī)激情。配置了計(jì)算設(shè)備，我們就能用自己的智慧去解決那些計(jì)算時(shí)代之前不敢嘗試的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)“只有想不到，沒(méi)有做不到”的境界。計(jì)算機(jī)附給人類(lèi)強(qiáng)大的計(jì)算能力，人類(lèi)應(yīng)該好好利用這種力量去解決各種需要大量計(jì)算的問(wèn)題。(4)數(shù)學(xué)和工程思維的互補(bǔ)與融合計(jì)算機(jī)科學(xué)在本質(zhì)上源自數(shù)學(xué)思維，因?yàn)橄袼械目茖W(xué)一樣，它的形式化基礎(chǔ)建筑于數(shù)學(xué)之上。計(jì)算機(jī)科學(xué)又從本質(zhì)上源自工程思維，因?yàn)槲覀兘ㄔ斓氖悄軌蚺c實(shí)際世界互動(dòng)的系統(tǒng)，基本計(jì)算設(shè)備的限制迫使計(jì)算機(jī)科學(xué)家必須計(jì)算性的思考，而不能只是數(shù)學(xué)性的思考。構(gòu)建虛擬世界的自由使我們能夠超越物理世界的各種系統(tǒng)。數(shù)學(xué)和工程思維的互補(bǔ)與融合很好地體現(xiàn)在抽象、理論和設(shè)這三個(gè)學(xué)科形態(tài)(或過(guò)程)上。(5)是思想，不是人造品不只是我們生產(chǎn)的軟硬件等人造物將以物理形式到處呈現(xiàn)并時(shí)時(shí)刻刻觸及我們的生活，更重要的是計(jì)算的概念，這種概念被人們用于問(wèn)題求解、日常生活的管理，以及與他人進(jìn)行交流和互動(dòng)。中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化所王飛躍教授認(rèn)為：在中文里，計(jì)算思維不是一個(gè)新的名詞。在中國(guó)，從小學(xué)到大學(xué)教育，計(jì)算思維經(jīng)常被朦朦朧朧地使用，卻一直沒(méi)有提高到周教授所描述的高度和廣度上，也沒(méi)有那樣的新穎、明確和系統(tǒng)。周教授所描述的計(jì)算思維給我們帶來(lái)了重新審視我們學(xué)科的視野，也使我們更加重視學(xué)科所蘊(yùn)含的思想與方法。這種重視，會(huì)促成王飛躍教授所希望的，使我們的學(xué)科產(chǎn)生“涅磐”般的重生。(6)面向所有的人，所有地方當(dāng)計(jì)算思維真正融入人類(lèi)活動(dòng)的整體以致不再表現(xiàn)為一種顯式之哲學(xué)的時(shí)候，它就將成為現(xiàn)實(shí)。就教學(xué)而言，計(jì)算思維作為一個(gè)問(wèn)題解決的有效工具，應(yīng)當(dāng)在所有地方，所有學(xué)校的課堂教學(xué)中得到應(yīng)用。針對(duì)不少人認(rèn)為計(jì)算機(jī)科學(xué)等同于計(jì)算機(jī)編程等方面的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，周教授認(rèn)為，當(dāng)我們用行動(dòng)來(lái)改變這種狹隘的社會(huì)認(rèn)識(shí)時(shí)，計(jì)算思維就是一個(gè)引領(lǐng)計(jì)算機(jī)教育家、研究者和實(shí)踐者的宏大遠(yuǎn)景。4.我的看法：計(jì)算思維代表著一種普遍的認(rèn)識(shí)和一類(lèi)普適的技能，每一個(gè)人，不僅僅是計(jì)算機(jī)科學(xué)家，都應(yīng)熱心于它的學(xué)習(xí)和運(yùn)用。計(jì)算思維是建立在計(jì)算過(guò)程的能力和限制之上的，不管這些過(guò)程是由人還是由機(jī)器執(zhí)行的。計(jì)算方法和模型給了我們勇氣去處理那些原本無(wú)法由任何個(gè)人獨(dú)自完成的問(wèn)題求解和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)方法論的研究，與現(xiàn)代數(shù)學(xué)思維與數(shù)學(xué)方法論的研究有不少相似之處。國(guó)內(nèi)研究的重點(diǎn)都放在學(xué)科方法論上，國(guó)外都強(qiáng)調(diào)學(xué)科的思維方式zo。相對(duì)于數(shù)學(xué)，計(jì)算機(jī)方法論的研究要幸運(yùn)一些，它已完成數(shù)學(xué)方法論夢(mèng)寐以求的理論體系的構(gòu)建。另外，它的研究?jī)?nèi)容建立在世界著名計(jì)算機(jī)組織ACM和IEEE-CS大量研究工作的基礎(chǔ)上，與國(guó)外計(jì)算思維方面的研究具有更好的互補(bǔ)性，也更易于吸收國(guó)外教育的先進(jìn)理念。盡管觀角不一樣，但是計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)方法論關(guān)心的都是計(jì)算學(xué)科最本質(zhì)的東西。計(jì)算思維是從學(xué)科思維這個(gè)層面直接討論學(xué)科的根本問(wèn)題與學(xué)科的思維方式，而計(jì)算機(jī)方法論則是從方法論的角度來(lái)討論學(xué)科的根本問(wèn)題和學(xué)科形態(tài)。計(jì)算思維，已經(jīng)深入到我們的日常生活中，進(jìn)入大學(xué)，是我們能夠更好地理解和實(shí)踐這種思維，這樣一個(gè)多彩的舞臺(tái),為我們提供了豐富多彩的資源,使我們能偶更好的實(shí)現(xiàn)自己的想法。5.總結(jié)： 計(jì)算機(jī)方法論中最原始的概念為：抽象、理論和設(shè)計(jì)。這3個(gè)概念與計(jì)算思維最基本的概念(抽象與自動(dòng)化)反映的都是計(jì)算最根本的問(wèn)題：什么能被有效地的自動(dòng)進(jìn)行。從教學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)方法論中的這3個(gè)概念更易為人們所掌握。從研究的角度來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)方法論遵循一般方法論的研究范式，更易展開(kāi)研究工作。然而，對(duì)于具有豐富經(jīng)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)科學(xué)家來(lái)說(shuō)，由于沒(méi)有方法論研究中范式的約束，撰寫(xiě)有關(guān)計(jì)算思維方面的文章反到可能是他們的長(zhǎng)處。盡管計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)方法論有著各自的研究?jī)?nèi)容與特色，但是。顯而易見(jiàn)，它們的互補(bǔ)性很強(qiáng)，可以相互促進(jìn)。比如，計(jì)算機(jī)方法論可以對(duì)計(jì)算思維研究方面取得的成果進(jìn)行再研究和吸收，最終豐富計(jì)算機(jī)方法論的內(nèi)容；反過(guò)來(lái)，計(jì)算思維能力的培養(yǎng)也可以通過(guò)計(jì)算機(jī)方法論的學(xué)習(xí)得到更好的提高。參考文獻(xiàn)：1中國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教程2002研究組中國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教程2002北京：清華大學(xué)出版社。20022全國(guó)高等學(xué)校計(jì)算機(jī)教育研究會(huì)全國(guó)“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)方法論”專(zhuān)題學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集計(jì)算機(jī)科學(xué)，20033董榮勝計(jì)算教育哲學(xué)初探J計(jì)算機(jī)科學(xué)，20004董榮勝，古天龍，等計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)方法論EJ計(jì)算機(jī)科學(xué)。20025鄭毓信，肖柏榮，數(shù)學(xué)思維與數(shù)學(xué)方法論四川教育出版設(shè)，20016.古天龍 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)方法論2002嚴(yán)歌苓說(shuō)，人之間的關(guān)系不一定從陌生進(jìn)展為熟識(shí)，從熟識(shí)走向陌生，同樣是正常進(jìn)展。人與人之間的緣分，遠(yuǎn)沒(méi)有想像中的那么牢固，也許前一秒鐘還牽手一起經(jīng)歷風(fēng)雨，后一秒就說(shuō)散就散，所以，你要懂得善待和珍惜。人與人相處，講究個(gè)真心，你對(duì)我好，我就對(duì)你好，你給予真情，我還你真意，人心是相互的。兩個(gè)人在一起，總會(huì)有人主動(dòng)，但主動(dòng)久了，就會(huì)累，會(huì)傷心，心傷了就暖不回來(lái)了，凡事多站在對(duì)方的角度想一想，多一份忍耐和謙就，就不會(huì)有那么多的怨氣和誤解，也少了一些擦肩而過(guò)。做人不要太苛刻，太苛無(wú)友，人無(wú)完人，每個(gè)人都有這樣或那樣的缺點(diǎn)，重在包容。 包容是一種大度，整天笑呵呵的人并不是他沒(méi)有脾氣和煩惱，而是心胸開(kāi)闊，兩個(gè)懂得相互包容的人，才能走得越久。人與人相處，要多一份真誠(chéng)，俗語(yǔ)說(shuō)，你真我便真。常算計(jì)別人的人，總以為自己有多聰明，孰不知被欺騙過(guò)的人，就會(huì)選擇不再相信，千萬(wàn)別拿人性來(lái)試人心，否則你會(huì)輸?shù)皿w無(wú)完膚。人與人相處不要太較真，生活中我們常常因?yàn)橐痪湓?huà)而爭(zhēng)辯的面紅耳赤，你聲音大，我比你嗓門(mén)還大，古人說(shuō)，有理不在聲高，很多時(shí)候，讓人臣服的不是靠嘴，而是靠真誠(chéng)，無(wú)論是朋友親人愛(ài)人都不要太較真了，好好說(shuō)話(huà)，也是一種修養(yǎng)。俗語(yǔ)說(shuō)，良言一句三冬暖， 你對(duì)我好，我又豈能不知，你謙讓與我，我又怎能再得寸進(jìn)尺，你欣賞我，我就有可能越變?cè)胶?，你尊重我，我也?huì)用尊重來(lái)回報(bào)你，你付出愛(ài)，必會(huì)得到更多的愛(ài)。與人相處，要多一份和善，切忌惡語(yǔ)相向，互相傷害就有可能永遠(yuǎn)失去彼此，每個(gè)人心中都有一座天平，每個(gè)人心中都藏一份柔軟，表面再?gòu)?qiáng)勢(shì)的人，內(nèi)心也是渴求溫暖的。做人要學(xué)會(huì)謙虛，虛懷若谷。人人都喜歡和謙虛的人交往，司馬懿說(shuō)：“臣一路走來(lái)，沒(méi)有敵人，看見(jiàn)的都是朋友和師長(zhǎng)”.這就是胸懷。有格局的人，心中藏有一片海，必能前路開(kāi)闊，又何愁無(wú)友。人與人相處，開(kāi)始讓人舒服的也許是你的言語(yǔ)和外表，但后來(lái)讓人信服的一定是你的內(nèi)在。就如那句，欣賞一個(gè)人，始于顏值，敬于才華，合于性格，久于善良，終于人品。人這一生，遇見(jiàn)相同的人不容易，遇見(jiàn)正確的人更不容易，只有選擇了合適的相處方式，帶上真誠(chéng)與人相處，才會(huì)走得更長(zhǎng)，更遠(yuǎn)更久。人與人相處，要多一份真誠(chéng)，俗語(yǔ)說(shuō)，你真我便真。常算計(jì)別人的人，總以為自己有多聰明，孰不知被欺騙過(guò)的人，就會(huì)選擇不再相信，千萬(wàn)別拿人性來(lái)試人心，否則你會(huì)輸?shù)皿w無(wú)完膚。人與人相處不要太較真，生活中我們常常因?yàn)橐痪湓?huà)而爭(zhēng)辯的面紅耳赤，你聲音大，我比你嗓門(mén)還大，古人說(shuō)，有理不在聲高，很多時(shí)候，讓人臣服的不是靠嘴，而是靠真誠(chéng)，無(wú)論是朋友親人愛(ài)人都不要太較真了，好好說(shuō)話(huà)，也是一種修養(yǎng)。俗語(yǔ)說(shuō)，良言一句三冬暖， 你對(duì)我好，我又豈能不知，你謙讓與我，我又怎能再得寸進(jìn)尺，你欣賞我，我就有可能越變?cè)?