大学计算机基础：新的思维革命——计算思维-懒人考试网

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）。周教授认为：计算思维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。

1.3.2 计算思维的本质和特征

计算思维的本质是抽象（Abstract）和自动化（Automat ion）。

计算思维的特征包括几下几点：

（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，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。刻板技能意味着机械的重复。具有讽刺意味的是，当计算机像人类一样思考之后，思维可就真的变成机械的了。

（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。配置了计算设备，我们就能用自己的智慧去解决那些在计算时代之前不敢尝试的问题，实现“只有想不到，没有做不到”的境界。

（4）是思想，不是人造物

不只是我们生产的软件硬件等人造物将以物理形式到处呈现并时时刻刻触及我们的生活，更重要的是还将有我们用以接近和求解问题、管理日常生活、与他人交流和互动的计算概念；而且，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以致不再表现为一种显式之哲学的时候，它就将成为一种现实。

（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，因为像所有的科学一样，其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，基本计算设备的限制迫使计算机学家必须计算性地思考，不能只是数学性地思考。构建虚拟世界的自由使我们能够设计超越物理世界的各种系统。所以设计思维是数学和工程思维的互补与融合。

1.3.3 计算思维中的主要方法

利用计算的手段求解问题的基本过程可描述为：

（1）问题定义及形式化，即首先要正确地领悟问题及用户需求，明确涉及的对象，然后对问题进行形式化描述；

（2）建立问题的逻辑模型，根据问题定义建立IPO（Input ProcessOutput）问题求解模型，确立输入输出关系;

（3）算法设计，即设计输入数据进行处理的算法；

（4）编程，根据算法设计编写程序代码并进行调试；

（5）运行和维护，运行计算机系统，并对运行中发现的问题或用户的新需求进行系统维护。

这是一个基本的计算机问题求解过程模型，其中包含了许多共性的方法，即构成计算思维的基本方法，典型的方法有以下几类。

（1）抽象

在自然语言中，通常把不能被人们的感官所直接把握的东西，即所谓“看不见，摸不着”的东西叫做“抽象”。在科学研究中，抽象是从许多事物中，舍弃个别的、非本质的属性，抽取共同的、本质的属性的过程。

（2）分解

在一般的科学思维中，抽象包含了分离、提纯和约简3个环节，在工程思维中，解决复杂系统问题也存在分解问题。