計(jì)算思維與思維導(dǎo)圖

計(jì)算思維與思維導(dǎo)圖當(dāng)前1頁，總共21頁。計(jì)算思維概念發(fā)展史理論體系核心內(nèi)容應(yīng)用方向當(dāng)前2頁，總共21頁。概念計(jì)算思維（ComputationalThinking）是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。目的是使每個(gè)孩子在培養(yǎng)解析能力時(shí)不僅掌握閱讀、寫作和算術(shù)還要學(xué)會(huì)計(jì)算思維，并自覺地運(yùn)用到日常學(xué)習(xí)、研究與將來的工作中當(dāng)前3頁，總共21頁。發(fā)展史計(jì)算思維的提出

2006年3月，現(xiàn)任美國基金會(huì)計(jì)算機(jī)和信息科學(xué)與工程部主任的周以真教授，在《CommunicationsoftheACM》上，首次提出了計(jì)算思維的概念，并為此撰寫了針對大學(xué)所有新生的“計(jì)算思維”講義，并以此作為“怎樣像計(jì)算機(jī)科學(xué)家一樣思維”課程的主要教材。計(jì)算思維這一概念提出后，立即得到美國教育界的廣泛支持，也引起了歐洲的極大關(guān)注。目前，計(jì)算思維是當(dāng)前國際計(jì)算機(jī)界廣為關(guān)注的一個(gè)重要概念，也是當(dāng)前計(jì)算機(jī)教育需要重點(diǎn)研究的課題。

當(dāng)前4頁，總共21頁。計(jì)算思維不僅影響著美國，也影響著英國的教育，在英國的愛丁堡大學(xué)，人們在一連串的研討會(huì)上探索與計(jì)算思維有關(guān)的主題。每次研討會(huì)，都有不少專家討論計(jì)算思維對不同學(xué)科的影響。研討會(huì)上所涉及的學(xué)科已延伸到哲學(xué)、物理、生物、醫(yī)學(xué)、建筑、教育等各個(gè)不同的領(lǐng)域。國內(nèi)有關(guān)計(jì)算思維的研究

上世紀(jì)80年代，錢學(xué)森先生在總結(jié)前人的基礎(chǔ)之上，將思維科學(xué)作為11大科學(xué)技術(shù)門類之一。自從錢學(xué)森提出思維科學(xué)以來，各種學(xué)科在思維科學(xué)的指導(dǎo)下逐漸發(fā)展起來，計(jì)算學(xué)科也不例外。當(dāng)前5頁，總共21頁。

黃崇福教授可能是國內(nèi)最早闡述計(jì)算思維的學(xué)者。1992年，在其所著的《信息擴(kuò)散原理與計(jì)算思維及其在地震工程中的應(yīng)用》一書中給出了計(jì)算思維的定義：“計(jì)算思維就是思維過程或功能的計(jì)算模擬方法論，其研究的目的是提供適當(dāng)?shù)姆椒ǎ谷藗兡芙柚F(xiàn)代和將來的計(jì)算機(jī)，逐步達(dá)到人工智能的較高目標(biāo)。”

國內(nèi)關(guān)于計(jì)算思維的研討大部分都是在與計(jì)算機(jī)方法論一起研究的。桂林電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)與控制學(xué)院董榮勝教授在對計(jì)算思維和計(jì)算機(jī)方法論的研究中指出：計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)方法論雖有各自的研究內(nèi)容與特色，但它們的互補(bǔ)性很強(qiáng)，可以相互促進(jìn)，計(jì)算機(jī)方法論可以對計(jì)算思維研究方面取得的成果進(jìn)行再研究和吸收，最終豐富計(jì)算機(jī)方法論的內(nèi)容；反之，計(jì)算思維能力的培養(yǎng)也可以通過計(jì)算機(jī)方法論的學(xué)習(xí)得到更大的提高。兩者之間的關(guān)系與現(xiàn)代數(shù)學(xué)思維和數(shù)學(xué)方法論之間的關(guān)系非常相似。

當(dāng)前6頁，總共21頁。2010年7月19日至20日，北京大學(xué)等九所知名高校在西安交通大學(xué)舉辦了“C9高校聯(lián)盟計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程研討會(huì)”。教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)主任陳國良院士親臨大會(huì)，作了“計(jì)算思維能力培養(yǎng)研究”的報(bào)告。大會(huì)就增強(qiáng)大學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)發(fā)表了“C9高校聯(lián)盟計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明”。當(dāng)前7頁，總共21頁。理論體系認(rèn)為計(jì)算原理可總結(jié)為7類：計(jì)算通信協(xié)作記憶自動(dòng)化評估設(shè)計(jì)當(dāng)前8頁，總共21頁。核心內(nèi)容操作模式計(jì)算思維建立在計(jì)算過程的能力和限制之上，由人由機(jī)器執(zhí)行。計(jì)算方法和模型使我們敢于去處理那些原本無法由任何個(gè)人獨(dú)自完成的問題求解和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。計(jì)算思維直面機(jī)器智能的不解之謎：什么人類比計(jì)算機(jī)做得好？什么計(jì)算機(jī)比人類做得好？最基本的問題是：什么是可計(jì)算的？迄今為止我們對這些問題仍是一知半解。當(dāng)我們必須求解一個(gè)特定的問題時(shí)，首先會(huì)問：解決這個(gè)問題有多么困難？怎樣才是最佳的解決方法？計(jì)算機(jī)科學(xué)根據(jù)堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)來準(zhǔn)確地回答這些問題。表述問題的難度就是工具的基本能力，必須考慮的因素包括機(jī)器的指令系統(tǒng)、資源約束和操作環(huán)境。當(dāng)前9頁，總共21頁。為了有效地求解一個(gè)問題，我們可能要進(jìn)一步問：一個(gè)近似解是否就夠了，是否可以利用一下隨機(jī)化，以及是否允許誤報(bào)（falsepositive）和漏報(bào)（falsenegative）。計(jì)算思維就是通過約簡、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法，把一個(gè)看來困難的問題重新闡釋成一個(gè)我們知道怎樣解決的問題。計(jì)算思維是一種遞歸思維它是并行處理。它是把代碼譯成數(shù)據(jù)又把數(shù)據(jù)譯成代碼。它是由廣義量綱分析進(jìn)行的類型檢查。對于別名或賦予人與物多個(gè)名字的做法，它既知道其益處又了解其害處。對于間接尋址和程序調(diào)用的方法，它既知道其威力又了解其代價(jià)。它評價(jià)一個(gè)程序時(shí)，不僅僅根據(jù)其準(zhǔn)確性和效率，還有美學(xué)的考量，而對于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，還考慮簡潔和優(yōu)雅。當(dāng)前10頁，總共21頁。抽象和分解來迎接龐雜的任務(wù)或者設(shè)計(jì)巨大復(fù)雜的系統(tǒng)。它是關(guān)注的分離（SOC方法）。它是選擇合適的方式去陳述一個(gè)問題，或者是選擇合適的方式對一個(gè)問題的相關(guān)方面建模使其易于處理。它是利用不變量簡明扼要且表述性地刻畫系統(tǒng)的行為。它使我們在不必理解每一個(gè)細(xì)節(jié)的情況下就能夠安全地使用、調(diào)整和影響一個(gè)大型復(fù)雜系統(tǒng)的信息。它就是為預(yù)期的未來應(yīng)用而進(jìn)行的預(yù)取和緩存。當(dāng)前11頁，總共21頁。應(yīng)用方向計(jì)算思維在其他學(xué)科中有很大影響。例如，機(jī)器學(xué)習(xí)已經(jīng)改變了統(tǒng)計(jì)學(xué)。各種組織的統(tǒng)計(jì)部門都聘請了計(jì)算機(jī)科學(xué)家。計(jì)算機(jī)學(xué)院（系）正在與已有或新開設(shè)的統(tǒng)計(jì)學(xué)系聯(lián)姻。計(jì)算機(jī)學(xué)家們對生物科學(xué)越來越感興趣，因?yàn)樗麄儓?jiān)信生物學(xué)家能夠從計(jì)算思維中獲益。計(jì)算機(jī)科學(xué)對生物學(xué)的貢獻(xiàn)決不限于其能夠在海量序列數(shù)據(jù)中搜索尋找模式規(guī)律的本領(lǐng)。最終希望是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法（我們自身的計(jì)算抽象和方法）能夠以其體現(xiàn)自身功能的方式來表示蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。計(jì)算生物學(xué)正在改變著生物學(xué)家的思考方式。類似地，計(jì)算博弈理論正改變著經(jīng)濟(jì)學(xué)家的思考方式，納米計(jì)算改變著化學(xué)家的思考方式，量子計(jì)算改變著物理學(xué)家的思考方式。這種思維將成為每一個(gè)人的技能組合成分，而不僅僅限于科學(xué)家。普適計(jì)算之于今天就如計(jì)算思維之于明天。普適計(jì)算是已成為今日現(xiàn)實(shí)的昨日之夢，而計(jì)算思維就是明日現(xiàn)實(shí)。當(dāng)前12頁，總共21頁。思維導(dǎo)圖概念發(fā)展史理論體系核心內(nèi)容應(yīng)用方向當(dāng)前13頁，總共21頁。概念思維導(dǎo)圖又叫心智圖，是表達(dá)發(fā)射性思維的有效的圖形思維工具。是有效的思維模式，應(yīng)用于記憶、學(xué)習(xí)、思考等的思維“地圖”，有利于人腦的擴(kuò)散思維的展開。當(dāng)前14頁，總共21頁。發(fā)展史1971年托尼·巴贊慢慢形成了發(fā)射性思考(RadiantThinking)和思維導(dǎo)圖法(MindMapping)的概念。思維導(dǎo)圖是大腦放射性思維的外部表現(xiàn)。相對于國外的發(fā)展來說，國內(nèi)的思維導(dǎo)圖的應(yīng)用還剛剛起步。有越來越多的人走近了這個(gè)行列，上海師范大學(xué)教育技術(shù)學(xué)系主任黎加厚博士，河北省唐山市開灤二中的齊偉，上海市上南中學(xué)的張國正、北京師范大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育實(shí)驗(yàn)室的趙國慶等等已經(jīng)有眾多的教育界的先行者在關(guān)注和積極談?dòng)懰膽?yīng)用。也已經(jīng)有相關(guān)的公司在進(jìn)行思維導(dǎo)圖軟件的制作開發(fā)和漢化工作，國內(nèi)的許多的培訓(xùn)機(jī)構(gòu)和公司也在嘗試著把思維導(dǎo)圖作為培訓(xùn)課。當(dāng)前15頁，總共21頁。理論體系腦科學(xué)

大量實(shí)驗(yàn)研究和臨床證據(jù)表明，人的大腦分左右兩個(gè)半球，思維導(dǎo)圖運(yùn)用了學(xué)生的左右兩邊大腦一起參與學(xué)習(xí)和記憶。一般而言,左腦偏重于邏輯思維,右腦偏重于形象思維,形象記憶更輕松、更容易被人所接受。認(rèn)知心理學(xué)

結(jié)構(gòu)性知識也稱理性知識,指某一領(lǐng)域內(nèi)各概念如何相互關(guān)聯(lián)的知識。結(jié)構(gòu)性知識將陳述性知識整合成有用的知識結(jié)構(gòu),描述了個(gè)體對不同內(nèi)容領(lǐng)域概念的組織(知識結(jié)構(gòu))。結(jié)構(gòu)性知識有助于促進(jìn)先前知識的運(yùn)用。當(dāng)前16頁，總共21頁。核心內(nèi)容閱讀書籍如果是理論性書籍,很多情況下前后章節(jié)連續(xù)性不是很強(qiáng)，可以讀完一章之后進(jìn)行一次整理，如果是整體性較強(qiáng)的書籍，并且在短時(shí)間內(nèi)可以閱讀完成，可以讀完全書一并制作思維導(dǎo)圖，這個(gè)大家根據(jù)實(shí)踐情況和書籍難度自行判斷。構(gòu)建框架可以直接將書籍的目錄錄入到思維導(dǎo)圖中，也可以選擇比較重要的部分錄入。主要的目標(biāo)是將書籍中最重視的部分框架清晰的反映在思維導(dǎo)圖中。當(dāng)前17頁，總共21頁。錄入重點(diǎn)將書中的重點(diǎn)論證部分錄入思維導(dǎo)圖，同時(shí)將自己摘錄、勾畫的部分錄入，這個(gè)時(shí)候不必變更書中原句，簡單的錄入即可。這時(shí)有兩種內(nèi)容，第一種是和書籍框架及論證有關(guān)的，放入導(dǎo)圖的對應(yīng)分支下;第二種是與框架無關(guān)，可以在導(dǎo)圖中建立一個(gè)“雜項(xiàng)”的分支，將所有內(nèi)容統(tǒng)統(tǒng)扔進(jìn)這個(gè)分支下。調(diào)整方式如果讀書的目的不是為了了解作者的思路或者純粹和作者有關(guān)的東西，那么絕對不關(guān)心作者或者本書的思維框架如何，但是在書中可能關(guān)心其中某些部分。比如《如何閱讀一本書》中，關(guān)心如何做分析閱讀，如何做檢視閱讀，如何做主題閱讀，那么可能要做三個(gè)主要的分支。當(dāng)前18頁，總共21頁。論證引入將內(nèi)容和論證放入相應(yīng)分枝中,完成了整體框架的構(gòu)建，這時(shí)候就是該細(xì)化的時(shí)候了。細(xì)化語言

細(xì)化每個(gè)分支的邏輯性和語言?？蚣芤呀?jīng)有了，每個(gè)分支下也有了一定內(nèi)容，但是每個(gè)獨(dú)立分支下的邏輯性并不清楚，需要將書中原話轉(zhuǎn)變成自己理解的話語，盡力簡化。同時(shí)，將這些句子的邏輯關(guān)系理清，用分支的形式體現(xiàn)出來，這時(shí)就有了一個(gè)層次、邏輯清楚的思維導(dǎo)圖了。處理雜項(xiàng)大家沒有忘記雜項(xiàng)中還有很多內(nèi)容吧，處理一下這些句子，有些內(nèi)容可以放入前面整理出的框架中，有些東西則和全書整體框架并不相關(guān)。內(nèi)容歸檔比如管理一個(gè)專門的導(dǎo)圖，日常雜項(xiàng)一個(gè)導(dǎo)圖，談讀書系列一個(gè)導(dǎo)圖。將雜項(xiàng)中的內(nèi)容分門別類的歸入這些導(dǎo)圖中去，不必太過在意構(gòu)架和體系，可以同樣在它們中建立雜項(xiàng)，扔進(jìn)去就OK了。等到想用的時(shí)候再說，到時(shí)候不過是一個(gè)搜集