计算思维不插电的计算机科学.PDFVIP

计算思维/“不插电”的计算机科学 西安交大-Google 中小学师资培训项目 计算思维 问题的提出 什么是计算思维 计算思维可以做什么 4 计算思维的两个A 5.衡量计算思维中抽象 的标准 6.计算思维的主要应用 7.计算思维的影响 8.大胆展望 9.计算思维是什么，不 是什么 10.计算思维如何应用于 我国目前的教育 计算思维 Computational Thinking (Jeannette M.Wing)曾任美国卡内基-梅隆大学 （CMU）计算机科学系主任，现任美国国家基金会 （NSF）计算机和信息科学与工程部（CISE）主任。 于1983年在美国麻省理工学院（MIT）获得计算机 科学博士学位。主要研究方向为并行分布式系统的 规范和认证以及编程语言。目前主要研究提升软件 系统安全性技术的设计和评价方法。周教授是ACM 和IEEE会士。 Jeannette M. Wing (周以真) 问题的提出 ? 什么是计算 – 数的加减乘除； – 方程的求解、函数的微分积分等； – 计算还包括定理的证明推导； ? 计算的本质是什么？ – 1930年代，由于哥德尔（K.Godel，1906-1978）、丘奇 (A.Church，1903-1995)、图灵(A.M.TUI-ing，1912-1954)等数学家 的工作，人们才弄清楚什么是计算的本质，以及什么是可计算的、 什么是不可计算的等根本性问题。 – 计算就是依据一定的法则对有关符号串的变换过程 – 计算的本质就是递归 问题的提出 ? 计算无处不在—计算概念的泛化 – 随着计算机日益广泛而深刻的运用，计算这个原本专门的数学概 念已经泛化到了人类的整个知识领域，并上升为一种极为普适的 科学概念和哲学概念，成为人们认识事物、研究问题的一种新视 角、新观念和新方法。 ? 计算无处不在—计算的世界观和方法论 – 计算的观念正在渗透到宇宙学、物理学、生物学乃至社会科学等 诸多领域。 – 计算不但已经成为人们认识自然、生命、思维和社会的一种普遍 方法，而且正在试图成为一种全新的世界观。 – 计算哲学、计算语言学、生命计算、计算化学、 计算社会学、计算人类学。 问题的提出 ? 计算无处不在——计算新时代 – 最初发明计算机的动机，在于计算机运算能力的应用，如科学、 工程等运算； – 后来数据处理的发展也带来商业的应用； – 近年多媒体及网络的普及，应用范围就延伸至教育、休闲以及国 计民生各个方面。 什么是计算思维 ? 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的行为。它包括了涵盖 计算机科学之广度的一系列思维活动。 ? 计算方法和模型使我们敢于去处理那些原本无法 由任何个人独自完成的问题求解和系统设计。 计算思维可以做什么 ? 每个人的基本技能 – 计算和计算机对计算思维如同印刷出版对3R（Reading, wRiting, and aRithmetic——3R） – 计算机科学的成果正在成为我们解决问题的方法 ? 问题的难易程度 寻找最优解 ? 资源约束 环境 ? 近似解 随机化 ? 容错 计算思维就是通过约简、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我们知道怎样解 决的问题。 计算思维可以做什么 ? 是按照预防、保护及通过冗余、容错、纠错的方式从最坏 情形恢复的一种思维。 – 避免死锁 ?