一、什么是计算思维
计算思维代表着一种普遍的认识和一类普适的技能,每一个人,而不仅仅是计算机科学家,都应热心于它的学习和运用。计算思维建立在计算过程的能力和之上,由人由机器执行。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。它包括了涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。计算思维是一种递归思维。它是并行处理。它是把代码译成数据又把数据译成代码。它是由广义量纲分析进行的类型检查。它评价一个程序时,不仅仅根据其准确性和效率,还有美学的考量,而对于系统的设计,还要考虑简洁和优雅。
计算思维采用了抽象的分解来迎战庞杂的任务或者设计巨大的复杂系统它是选择合适的方式对一个问题的相关方面建模使其易于处理。它是利用不变简明扼要且表述性的刻画系统的行为。计算思维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权衡。计算思维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;是一种基于关注点分离的方法;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、保护及通过冗余、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; 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; 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衷的思维方法。
二、为什么说计算思维是所有人都应具备的一种思维
计算思维不仅仅属于计算机科学家,它应当是每个人的基本技能。在培养孩子们的解析能力时,我们不仅要求他们掌握基本的阅读、写作和算术,并且还应该要求他们学会基本的计算思维。
周教以真授认为:计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解的涵盖了计算机科学之广度的一系列思维活动。
计算思维建立在计算过程的能力和之上,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完成的问题求解和系统设计。计算思维将是21世纪中叶所有人的一种基本技能,这种技能就像今天人们普遍掌握的3R技能一样;到那时,我们每个人都能像计算机科学家一样思考问题。计算思维是一种本质的、所有人都必须具备的思维方式,就像识字、做算术一样,计算思维的普及可以从科学界、研究界开始,给予科技人员一种新的视角和思维方式。计算思维是人类的思想活动,不是人造的物品,它不只是以人类生产的软件、硬件等人造物的物理形式到处呈现并时刻融入人们的生活,更重要的是,它是人类用以接近求解问题、管理日常生活、建立与他人交流和互动的计算概念。
计算思维既然与人们的工作和生活如此密切相关,计算思维理所当然地应当成为人类不可或缺的一种生存能力。
三、利用计算思维进行求解的问题
1.数学模型是对现实世界的一个特定对象,为了一个特定目的,根据特有的内在规律,做出一些必要的简化和假设,用适当的数学工具,得到的一个数学结构。数学建模,是指建立数学模型的全过程。
数学建模过程需要学生的计算思维过程,需要确定算法,编程,求出数值解,确定参数等计算思维能力。
2.比如说白鸡问题:今有鸡翁一,值钱伍;鸡母一,值钱三;鸡鶵三,值钱一。凡百钱买鸡百只,问鸡翁、母、鶵各几何?答曰:鸡翁四,值钱二十;鸡母十八,值钱五十四;鸡鶵七十八,值钱二十六。又答:鸡翁八,值钱四十;鸡 母十一,值钱三十三,鸡鶵八十一,值钱二十七。又答:鸡翁十二,值钱六十;鸡母四、值钱十二;鸡鶵八十 四,值钱二十八。如果用普通方法计算,只可得到2个方程,但是有3个未知量,很难求解,如果我们设计一个算法,让计算机来帮助我们计算,就会很快得到结果。
参考文献:1.董荣胜《计算思维与计算机导论》2009-04-15
2.周以真《Communications of the ACM》2006-3
3. 翟莹莹 《计算思维在数据库应用教学中的实践研究》下载本文