計算思維的理解

1、計算思維的理解、必要性及其應(yīng)用實例分析計算思維的理解、必要性及其應(yīng)用實例分析1計算思維的理解1.計算思維的概念2006年卡基梅隴大學(xué)周以真教授發(fā)表了一篇影響深遠的題為《computationalthinking》的論文，將“計算思維”這一由來已久但很陌生的詞語展現(xiàn)給世人。文中，她使用了”硬科學(xué)”的術(shù)語對計算思維進行了描述。我個人總結(jié)為：計算思維是一種基于數(shù)學(xué)與工程、以抽象和自動化為核心的、用于解決問題、設(shè)計程序、理解人類行為的概念。這里

2、請注意，計算思維是一種思維，它以程序為載體，但不僅僅是編程。它著重于解決人類與機器各自計算的優(yōu)勢以及問題的可計算性。人類的解決思維是用有限的步驟去解決問題，講究優(yōu)化與簡潔；而計算機可以從事大量的重復(fù)的精確的運算，并樂此不疲。（我是說，假如運算的循環(huán)沒有造成它的機器故障的話。）那么，這個問題是否不一定需要最精確的計算而只要求滿足一定的精度？如果是，就可以用計算機來計算。那么那些事可計算的，可計算性有七大原則：程序運行、傳遞、協(xié)調(diào)、記憶、自

3、動化、評估與設(shè)計?！?】2.四色問題的解決計算思維的優(yōu)勢最典型的體現(xiàn)莫過于“四色問題”的解決：四色問題是公認(rèn)的數(shù)學(xué)難題，經(jīng)歷幾個世紀(jì)，經(jīng)歷數(shù)百位數(shù)學(xué)家的努力，它仍巍然不動。后來有數(shù)學(xué)家提出四色問題可以進行分類討論。只不過嘛，雖然這位數(shù)學(xué)家明確指出，分類的狀況是有限的，仍然數(shù)字巨大，非人力所能及。而后來美國伊利諾伊大學(xué)哈肯與阿佩爾利用計算機程序?qū)@有限而眾多的情況進行了計算分析，憑借計算機“不畏重復(fù)不懼枯燥”、快速高效的優(yōu)勢證明了四色定理

4、。3.計算思維的人機分工在計算思維的概念中，我們可以通過消減，嵌入，轉(zhuǎn)換與模擬對問題進行處理，化難為易。將復(fù)雜的問題分解成簡單的問題，把復(fù)雜而枯燥需要精確計算的任務(wù)交給計算機，人去解決那些被化為可以解決的問題。同時，我們可以將簡單的程序、系統(tǒng)進行組合，得到復(fù)雜的系統(tǒng)發(fā)揮更大的作用。而為了達到這一目的，我們需要與計算機交流，我們需要將現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為符號，以便于計算機理解，同時我們將其抽象賦予不同的含義，之后通過編程賦予計算機以“思維”，讓它自

5、動地進行運行，得到新的東西，這個過程我將之稱為創(chuàng)造。編程只是讀寫水平，理解系統(tǒng)是流暢水平而知道如何應(yīng)用，如何將計算機技術(shù)用于自己從事的領(lǐng)域，這就是計算思維?！?】2.重要性1.由來計算思維由來已久，最早可以追溯到利用計算機技術(shù)計算火炮殺傷范圍來支援炮兵，之后隨著硬件技術(shù)按照摩爾定律不停地發(fā)展，計算機語言越來越高級，計算機的功能越來越強大。計算機技術(shù)走進各個領(lǐng)域，計算機科學(xué)家與其他領(lǐng)域科學(xué)家一起合作，解決了許多其他領(lǐng)域的難題。生物領(lǐng)域中，

6、科學(xué)家利用計算機模擬細胞間蛋白質(zhì)的交換，基因研究者利用計算機技術(shù)發(fā)現(xiàn)了控制西紅柿大小的基因與人體癌癥的控制基因擁有相似性。生態(tài)學(xué)家利用計算機技術(shù)構(gòu)建模型以研究全球氣候變暖問題【3】了不會操縱樂器的尷尬，而正常情況下，每個人都可以操縱按鍵。在用戶輸入后，計算機自動地提示并執(zhí)行。這一過程中，聲樂（數(shù)據(jù)）被轉(zhuǎn)化為符號，符號有被轉(zhuǎn)化為聲樂（數(shù)據(jù)）。這一技術(shù)把演奏樂器與識別音律這一難題分解為用戶可以解決的問題，即鍵入符號。用戶發(fā)揮了作為人類的創(chuàng)造

7、性，而計算機提供了音樂法則并擔(dān)當(dāng)了樂器的角色。計算思維讓每個人都成為音樂家。計算思維可以改變世界，或者說，它正在改變世界。參考文獻：【1】【2】LjubomirPkovicAmberSettleDepaulUniversityDecember182009，《ComputationalThinkingAcrosstheCurriculum》【3】CommitteeftheWkshopsonComputationalThinkingNati