計算思維的理解

1、計算思維的理解、必要性及其應用實例分析計算思維的理解、必要性及其應用實例分析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”的術語對計算思維進行了描述。我個人總結為：計算思維是一種基于數(shù)學與工程、以抽象和自動化為核心的、用于解決問題、設計程序、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、記憶、自

3、動化、評估與設計?！?】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：四色問題是公認的數(shù)學難題，經歷幾個世紀，經歷數(shù)百位數(shù)學家的努力，它仍巍然不動。后來有數(shù)學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哈肯與阿佩爾利用計算機程序對這有限而眾多的情況進行了計算分析，憑借計算機“不畏重復不懼枯燥”、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，轉換與模擬對問題進行處理，化難為易。將復雜的問題分解成簡單的問題，把復雜而枯燥需要精確計算的任務交給計算機，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用，如何將計算機技術用于自己從事的領域，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計算火炮殺傷范圍來支援炮兵，之后隨著硬件技術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。計算機技術走進各個領域，計算機科學家與其他領域科學家一起合作，解決了許多其他領域的難題。生物領域中，

6、科學家利用計算機模擬細胞間蛋白質的交換，基因研究者利用計算機技術發(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)學家利用計算機技術構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)）被轉化為符號，符號有被轉化為聲樂（數(shù)據(jù)）。這一技術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當了樂器的角色。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