计算思维导论教材课件.ppt

*/30 ③理解人类行为中的计算思维 王飞跃：计算思维是基于可计算的手段，以定量化的方式进行的思维过程。计算思维就是应对信息时代新的社会动力学和人类动力学所要求的思维。在人类的物理世界、精神世界和人工世界等三个世界中，计算思维是建设人工世界需要的主要思维方式。 利用计算手段来研究人类的行为，可视为社会计算，即通过各种信息技术手段，设计、实施和评估人与环境之间的交互。 1.3 计算思维的概念 */30 波普尔的三个世界观点 1.3 计算思维的概念 */30 二、计算思维的详细描述 计算思维是通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把一个看来困难的问题重新阐释成一个人们知道怎样解决的问题。 计算思维是一种递归思维，是一种并行处理，是一种把代码译成数据又能把数据译成代码，是一种多维分析推广的类型检查方法。 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。 1.3 计算思维的概念 */30 计算思维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并使其易于处理的思维方法。 计算思维是按照预防、保护及通过冗余、容错和纠错方式，从最坏情况进行系统恢复的一种思维方法。 计算思维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。 计算思维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中的思维方法。 1.3 计算思维的概念 */30 三、计算思维的特征 1.3 计算思维的概念 1.概念化，不是程序化 计算机科学不是计算机编程。像计算机科学家那样去思维意味着远远不仅限于计算机编程，还要求能够在抽象的多个层次上思维。计算机科学不只是关注计算机，就像音乐产业不只是关注麦克风一样。 2.根本的，不是刻板的技能 计算思维是一种根本技能，是每一个人为了在现代社会中发挥职能所必须掌握的。刻板的技能意味着简单的机械重复。 */30 3.是人的，不是计算机的思维 计算思维是人类求解问题的一条途径，但决非要使人类像计算机那样地思考。计算机枯燥且沉闷，人类聪颖且富有想象力。是人类赋予计算机激情。计算机赋予人类强大的计算能力，人类应该好好的利用这种力量去解决各种需要大量计算的问题。 4.是思想，不是人造物 不只是将生产的软硬件等人造物到处呈现给我们的生活，更重要的是计算概念，它被人们用来问题求解、日常生活的管理，以及与他人进行交流和互动。 1.3 计算思维的概念 */30 5.数学和工程思维的互补与融合 计算机科学在本质上源自数学思维，它的形式化基础建筑于数学之上。计算机科学又从本质上源自工程思维，因为我们建造的是能够与实际世界互动的系统。所以设计思维是数学和工程思维的互补与融合。 6.面向所有的人，所有地方 当计算思维真正融入人类活动的整体时，它作为一个问题解决的有效工具，人人都应当掌握，处处都会被使用。 1.3 计算思维的概念 */30 四、计算思维的本质 抽象(Abstract)、自动化(Automation)。 它反映了计算的根本问题，即什么能被有效的自动进行。 1.3 计算思维的概念 计算是抽象的自动执行，自动化需要某种计算机去解释抽象。 从操作层面上讲，计算就是如何寻找一台计算机去求解问题，隐含地说就是要确定合适的抽象，选择合适的计算机去解释执行该抽象，后者就是自动化。 */30 五、计算思维与计算机的关系 1.3 计算思维的概念 计算思维虽然具有计算机的许多特征，但是计算思维本身并不是计算机的专属。实际上，即使没有计算机，计算思维也会逐步发展，甚至有些内容与计算机没有关系。但是，正是由于计算机的出现，给计算思维的发展带来了根本性的变化。 什么是计算？什么是可计算？什么是可行计算？计算思维的这些性质得到了前所未有地彻底研究。由此不仅推进了计算机的发展，也推进了计算思维本身的发展。在这个过程中，一些属于计算思维的特点被逐步揭示出来，计算思维与理论思维、实验思维的差别越来越清晰化。 计算思维的几乎所有特征和内容在计算机科学里面得到充分体现，并且随着计算机科学的发展而同步发展。 《计算机导论》 第一章 计算思维基础知识 《计算机导论》 第一章 计算思维基础知识 计算机是一种能对各种信息进行高速处理的工具或电子机器，是20世纪人类最伟大的科技发明之一。人类历史上以往所创造的任何工具或机器都是人类器官的延伸，用于弥补人类体力劳动的不足。例如：一切交通工具都是人腿的延伸，一切机床或工具都是人手的延伸，望远镜、显微镜和电视是人眼的延伸，电话、无线电和卫星通信又是人耳的延伸。