大學(xué)計算機-計算思維視角 課件 1.6 計算思維概述

計算思維概述計算機與計算思維章名：主講人：節(jié)名：計算思維定義計算思維應(yīng)用舉例計算思維特征計算思維能力培養(yǎng)1234計算思維定義計算思維的完整性定義計算思維完整定義概念性定義操作性定義狹義計算思維廣義計算思維計算思維的內(nèi)涵計算思維的抽象要素計算思維是問題的解決過程計算思維要素的具體體現(xiàn)計算思維體現(xiàn)的素質(zhì)計算思維定義計算思維的概念性定義計算思維(ComputationalThinking，CT)是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學(xué)之廣度的一系列思維活動。計算思維的本質(zhì)是抽象和自動化。抽象要素

算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、狀態(tài)機、邏輯和語義、啟發(fā)式、控制結(jié)構(gòu)等。計算思維中的抽象完全超越了物理的時空觀，更為豐富和復(fù)雜，完全用符號來表示。計算思維的抽象最終是要能夠機械地一步一步自動執(zhí)行。計算思維的操作性定義計算思維是問題解決的過程。這一認識是對計算思維被人掌握后，在行動或思維過程中表現(xiàn)出來的形式化的描述，這個過程不僅體現(xiàn)在編程中，還體現(xiàn)在廣泛的情境中。來自應(yīng)用研究，主要討論計算思維在跨學(xué)科領(lǐng)域中的具體表現(xiàn)、如何應(yīng)用以及如何培養(yǎng)等問題。計算思維定義計算思維定義計算思維的操作性定義各領(lǐng)域、學(xué)科的問題（發(fā)現(xiàn)問題）問題的抽象（表征問題）問題求解算法選擇（策略與方法）問題求解的實現(xiàn)（實施方案）問題解決結(jié)果評價成功失敗具體的解決流程如下：1、發(fā)現(xiàn)各領(lǐng)域、學(xué)科的問題并進行描述，符合邏輯地組織和分析數(shù)據(jù)。2、通過抽象，建立數(shù)學(xué)模型。3、用算法對求解過程進行精確描述。4、利用某種計算機語言進行編寫程序，實現(xiàn)可能的解決方案，從中找到問題求解的最佳方案。5、將對解決結(jié)果進行評價，如果成功，該問題得到解決，并可以將求解過程進行推廣并移植到廣泛的問題中。如果失敗，則分析出錯原因，根據(jù)具體的原因，返回之前的某個步驟重新處理。計算思維定義計算思維的操作性定義計算思維要素的具體體現(xiàn)計算思維作為問題解決的過程，不僅需要利用數(shù)據(jù)和大量計算科學(xué)的概念還需要調(diào)度和整合各種有效思維要素，抽象的計算思維概念，只有分解成具體的思維要素，才能有效地指導(dǎo)應(yīng)用研究與實踐。計算思維體現(xiàn)出的素質(zhì)處理復(fù)雜情況的自信處理難題的毅力對模糊不確定的容忍處理開放問題的能力與其他人一起努力達成共同目標(biāo)的能力計算思維定義網(wǎng)絡(luò)思維、互聯(lián)網(wǎng)思維、移動互聯(lián)思維、數(shù)據(jù)思維、大數(shù)據(jù)思維等信息技術(shù)帶來的更廣泛的新思維。計算思維的完整性定義計算思維完整定義概念性定義：是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學(xué)之廣度的一系列思維活動。操作性定義：問題求解的過程。狹義計算思維廣義計算思維計算思維應(yīng)用舉例計算思維舉例1.上學(xué)裝書包————預(yù)置和緩存2.原路找丟失的物品————回推3.買房和租房決策————在線算法4.超市結(jié)賬付費時排哪個隊————多服務(wù)系統(tǒng)計算思維應(yīng)用舉例警察局抓小偷，警察局住了a、b、c、d四名小偷，其中只有一人是小偷。審訊記錄如下：a說：我不是小偷b說：c是小偷c說：小偷肯定是dd說：c在冤枉人四個人中三個人說的是真話，一個人在說謊，請問誰是小偷？計算思維在警察抓小偷實例中的具體應(yīng)用依次假設(shè)每個人是小偷的情況，然后，依次帶入四句供詞中。發(fā)現(xiàn)問題、分析問題依次檢驗“四個人中三個人說真話，一個人說假話”的情況是否成立？如果成立，就找到了小偷。計算思維應(yīng)用舉例計算思維應(yīng)用舉例將a，b，c，d四個嫌疑人進行編號，分別為1，2，3，4。數(shù)學(xué)建模用變量x存放小偷的編號將x=1，x=2，x=3，x=4代入問題系統(tǒng)，檢驗“三真一假”是否成立。計算思維應(yīng)用舉例計算a說：我不是小偷b說：c是小偷c說：小偷肯定是dd說：c在冤枉人對應(yīng)：x<>1對應(yīng)：x=3對應(yīng)：x=4對應(yīng)：x<>40001100111011010X=1X=2X=3X=4計算思維應(yīng)用舉例編程實現(xiàn)Forx=1to4If((x<>1)+(x=3)+(x=4)+(x<>4)=3)thenPrintxNextx結(jié)論：c是小偷計算思維特征計算思維特征概念化，不是程序化像計算機科學(xué)家那樣去思維意味著遠不止能為計算機編程，還要求能夠在抽象的多個層次上思維。根本的，不是刻板的技能根本技能是每一個人為了在現(xiàn)代社會中發(fā)揮職能所必須掌握的。是人的，不是計算機的思維方式計算思維是人類求解問題的一條途徑，人類聰穎且富有想象力，是人類賦予計算機激情。計算思維特征計算思維特征數(shù)學(xué)和工程思維的互補與融合計算機科學(xué)在本質(zhì)上源自數(shù)學(xué)思維，其形式化基礎(chǔ)建筑于數(shù)學(xué)之上，計算機科學(xué)又從本質(zhì)上源自工程思維。是思想，不是人造物計算思維被我們來求解問題、管理日常生活、與他人交流和互動。而且，面向所有的人，所有地方。計算思維能力培養(yǎng)社會的發(fā)展要求培養(yǎng)計算思維

隨著信息化的全面深入，計算機在生活中的應(yīng)用已經(jīng)無處不在，而計算思維的提出和發(fā)展，幫助人們正視人類社會這一深刻的變化，并引導(dǎo)人們通過借助計算機的力量來進一步提高解決問題的能力。在當(dāng)今社會，計算思維成為人們認識和解決問題的重要能力之一。計算思維，不僅是計算機專業(yè)人員應(yīng)該具備的能力，而且也是所有受教育者應(yīng)該具備的能力。教學(xué)中重視培養(yǎng)學(xué)生運用計算思維解決本專業(yè)問題的能力我們開設(shè)的《大學(xué)計算機--計算思