计算思维与计算机方法探究

摘 要：众所周知,计算思维与计算机方法论是两个不同的概念和学科领域,各自具有自己的研究内容与特色.但是,这两中方法的互补性很强,掌握充分即可相互促进.通过对计算机方法论的学习和研究,可以更好地培养和运用计算思维；而计算思维研究又可以为计算机方法论的研究提供素材内容,从而丰富计算机方法论的内容.

关 键 词：计算思维；计算机方法论；联系

文章首先分别介绍了计算思维与计算机方法论的内容和特点,指出两者存在密切的联系以及计算机方法论在我国的研究与应用.得出计算思维的研究在国外比较普遍的结论,最后提出综合运用计算思维的研究去提高人们认识计算思维与计算机方法论的建议意见.

一、计算思维及计算机方法论的内容和发展

计算思维这一概念是由美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真教授于2006年3月在美国计算机权威期刊《CommunicationsoftheACM》杂志上提出的.周教授所指的计算思维主要是运用计算机科学的基础帮助进行求解问题、系统设计、以及人类行为等一系列思维活动.计算机思维的本质是抽象和自动化.计算思维中的抽象甚至超越物理概念上的时空观,可以完全用符号来表示.在众多的抽象符号当中,数字抽象只是一种特殊的类别.相比普通的数学和物理科学,计算思维的抽象意义显得更为丰富,也更为复杂.计算思维中的抽象不仅包含了数学抽象抛开现实事物的物理、化学和生物学特性,仅保留其量的关系和空间的形式的特征,更具备了自己独特的特点.计算思维其实渗透在我们每个人的生活之中,当一个学生早晨去学校时,他把当天需要的物品放进背包,这就相当于计算思维的预置和缓存；当一个人弄丢他的手套时,他会沿走过的路线寻找,这就是计算思维中的回推；在适当时候时候停止租用滑雪板,自己去写一付,这就是计算思维中的在线算法；在超市付帐时,选择合适的队伍排队,就是计算思维中多怎么写作器系统的性能模型；即使停电时,我们的仍然可以使用,这就运用了失败的无关性和设计的冗余性原理.

计算思维有着它独特的性能,计算机科学不仅仅是计算机编程.如果我们能够用计算机科学家得思维,我们不仅能为计算机编程,还能够进行多个层次上的抽象思维.计算思维是根本的,不是刻板的技能.根本技能是人们为了适应现代社会,而必须掌握的技能.刻板技能只是机械的重复.计算思维是人类寻求问题解决的一条途径,而不是要人类像计算机那样去进行思考.计算机枯燥程序化,人类却机智且充满想象力.人类要发挥自己的想象赋予计算机活力.当根据我们的要求配置了计算设备,我们就可以用自己去解决那些在计算时代之前无法解决的问题,实现“只有想不到,没有做不到”的境界.

计算机方法论指的是2002年提出的计算机科学与技术方法论.计算机科学与技术方法论是在计算领域认识和实践过程中的一般方法及其性质、特点、内在联系和变化发展进行系统研究的学问.计算机科学与技术方法论是认知计算学科的方法和工具,也是计算学科认知领域的理论体系.计算机科学与技术方法论的研究工作是国内外计算机教育界关注的重点,2001年7月,CC2001任务组负责人美籍华人CarlChang教授来上海参加由中国计算机学会教育专业委员会和全国高校计算机教育研究会联合主办的“新世纪计算机教育与CC2001教程研讨会”,当他看到《计算机科学与技术方法论》后,随即在大会上肯定了这项工作,并在CC2001原来报告（草案）的基础上,增加了“计算机科学与技术方法论”的有关内容,并首次明确要求学生需要更多地了解“学科方法论”的内容.

二、计算思维与计算机方法论的关系

总的说来,计算思维与计算机方法论的研究,就相当于现代数学思维与数学方法论的关系.一般情况下,国内的研究的重点基本会放在对学科方法论的研究上,相比之下,国外注重培养学科的思维方式.当然相比于数学,计算机方法论的研究要简单一些,目前已经完成了数学方法论仍没达到的理论体系的构建.其次,计算思维和方法论的的研究内容有坚实的基础,它建立在世界著名计算机组织ACM和IEEE-CS大量研究工作结论的基础上,并且与国外计算思维方面的研究互通互补,积极地吸收国外教育的先进理念.虽然研究视角不太一样,但是计算思维与计算机方法论注重的都是计算学科最基本的东西.计算思维是从学科思维的简易层面讨论学科的思维方式,计算机方法论是从方法论的角度去讨论学科的本质问题.

三、结语

虽然计算思维与计算机方法论各自有自己的特色和原理,但两者的互通互补性很强,一定程度上可以相互促进.所以在以后的研究和实践中,不仅要认识到两者的区别和差异,更要分析研究他们的关系和互补性,从而为实际的工作和研究提供更加严谨科学的方法.