授课资料

计算机思维是一套概念模型。

我们运用一个思维模型时，要经历这样三个阶段：建模，解模，解释。与之相对应的则是抽象思维、演绎思维、发散思维。通过抽象，形式化，将我们所需要研究的问题进行归纳，用一种范式表达出来，建立模型；然后通过严密的演绎推理，解出这个模型；最后，使用发散思维，将蕴含于这个模型中的意义用自然语言表述出来。

2006年3月，美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真（Jeannette M. Wing）教授在美国计算机权威期刊《Communications of the ACM》杂志上给出，并定义的计算思维（Computational Thinking）

那么计算思维是什么呢？

它是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。

计算思维在我们生活中经常遇到。

当妈妈边织毛衣边看电视边唱歌的时候，这种就是并行处理。

比如：有一杯橙汁A和一杯苹果汁B,如何把两个杯子里的液体交换一下呢？我们可以用另一个空杯C,将橙汁A倒进空杯C,将苹果汁倒进A,最后将C杯里的橙汁，倒进B杯中。就完成了。这就是题目中的a,b中的数值交换，c=a;a=b;b=c;借助c 完成了两个数据的交换。这是计算思维中的数据交换。

“古典兔子”问题：有一对小兔子，从出生后第3个月起每个月都生一对兔子。 小兔子长到第3个月后每个月又生一对兔子。按此规律， 假设没有兔子死亡，第一个月有一对刚出生的小兔子， 问第n个月有多少...这是计算思维中的递归方法

当你女儿早晨去学校时，她把当天需要的东西放进背包；这就是预置和缓存。

当你儿子弄丢他的手套时，你建议他沿走过的路回寻；这就是回推。

在什么时候你停止租用滑雪板而为自己买一对呢？这就是在线算法。

在超市付账时你应当去排哪个队呢？这是多服务器系统的性能模型。

为什么停电时你的电话仍然可用？这是失败的无关性和设计的冗余性。

周老师用更容易理解的方式对计算机思维做了诠释。计算思维是通过运用约简，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我们知道问题怎样解决的方法；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；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。

思维来源于数理思维与工程思维，它是以最少的资源，解决最多的问题。

学习有四个阶段：知识，理解，意识，悟性。

教师所讲的，基本仅仅处于第一个阶段。一些好老师有特殊的教学技巧，可以直接传授给学生第二级的信息——理解。然而真正做到融会贯通，形成意识，也就是培养出计算思维。那就不是老师所能直接完成的任务了。名之而不可言之，是一个非常常见的现象。至于学习的最后的那个阶段，老师所能做的就是：启发、诱发、激发、开发。

珍贵的不是那些知识，而是那种创造知识的悟性。对于复杂多变的物质世界，人脑通过极大的冗余设计获得了计算机望尘莫及的灵活与适应性；然而对于稳定的环境与确定的条件，计算机则表现出压倒性的优势。在简单重复的工作表现上，计算机总是比人脑更加高效，更值得信赖。恰好是计算机的这一特性，将科学家与工程师从奴隶般的机械计算中解救出来，使得他们将宝贵的脑力资源更多的用在创造性的工作之上。

我们已见证了计算思维在其它学科中的影响，计算思维将渗入到我们每个人的生活之中，一个人可以主修计算机科学并且干什么都行。一个人可以主修英语或者数学，接着从事各种各样的职业。计算机科学也一样。一个人可以主修计算机科学，接着从事医学、法律、商业、政治，以及任何类型的科学和工程，甚至艺术工作。

每个人，甚至是孩子，不仅仅是计算机科学家，我们都应当热心的学习和运用它。它是我们迎接二十一世纪挑战的基本技能。