計算思維操作性定義課件

計算思維操作性定義李波boble.cbobbleee計算機教學(xué)實驗中心高效能建模與仿真研究小組西安交通大學(xué)2012年11月計算思維操作性定義匯報提綱緣與使命對計算本質(zhì)認(rèn)識的變革計算思維主要定義對問題求解的認(rèn)識引起對計算機教學(xué)的再認(rèn)識計算機學(xué)科的本質(zhì)特點計算思維操作性定義計算思維操作性定義緣與使命圖靈誕生100周年龍女計算思維西安首屆1912年6月23日生于倫敦計算思維操作性定義

DragonLadyIn1983,IwenttoChinafortwomonthswithaChinese-Americanstudenttourgroup.WespenttwoweeksinXi'an,wherewewereeachhandedasword,andeverymorningwehadtowakeupat5o'clockandweweresupposedtolearnthissworddance.Ireallytooktoit.Tome,itwaslikeballet.DoingaChinesesworddance,whichIlearnedinXi'an,China計算思維操作性定義緣與使命圖靈誕生100周年龍女計算思維西安首屆使命傳承計算文化弘揚計算之美培養(yǎng)計算思維計算思維操作性定義匯報提綱緣與使命對計算本質(zhì)認(rèn)識的變革計算思維主要定義對問題求解的認(rèn)識引起對計算機教學(xué)的再認(rèn)識計算機學(xué)科的本質(zhì)特點計算思維操作性定義計算思維操作性定義PeterJ.DenningCOMMUNICATIONSOFTHEACMJuly2007/Vol.50,No.7計算思維操作性定義對計算本質(zhì)認(rèn)知的變革階段11940s工具階段21980s方法階段32000s基本過程電子數(shù)字計算機時代Computation

wasseenasatoolforsolvingequations,crackingcodes,analyzingdata,managingbusinessprocesses,runningsimulations,andsolvingmodels.Computationsoonestablisheditselfasapowerfultoolthatmadeformerlyintractableanalysestractable.Ittookmanytechnologiestonewheights,suchasatomicenergy,

advancedaircraftandshipdesign,drugdesign,structuralanalysesofbuildings,andweatherprediction.計算思維操作性定義對計算本質(zhì)認(rèn)知的變革階段11940s工具階段21980s方法階段32000s基本過程Computationhadadvancedfromatooltoexploitexistingknowledgetoameansofdiscoveringnewknowledge.NobelPhysicsLaureateKenWilsonwasamongthefirsttosaythatcomputationhadbecomeathirdlegofscience,joiningthetraditionsoftheoryandexperiment.Heandotherscoinedtheterm“computationalscience”torefertothesearchfornewdiscoveriesusingcomputationasthemainmethod.計算思維操作性定義階段11940s工具階段21980s方法階段32000s基本過程Scientistsfrommanyfieldsweresayingtheyhaddiscoveredinformationprocessesinthedeepstructuresoftheirfields.BiologyNobelLaureateandCaltechPresidentDavidBaltimore“Biologyistodayaninformationscience.Theoutputofthesystem,themechanicsoflife,areencodedinadigitalmediumandreadoutbyaseriesofreadingheads.Biologyisnolongersolelytheprovinceofthesmalllaboratory.Contributionscomefrommanydirections.”(TheInvisibleFuture,Wiley,2001,p.45.)對計算本質(zhì)認(rèn)知的變革計算思維操作性定義Naturalinformationprocesses.:naturelongagolearnedhowtoencodeinformationaboutorganismsinDNAandthentogenerateneworganismsfromDNAthroughitsown

computationalmethods.PhysicsPhysicistssaidthatquantumwavescarryinformationthatgeneratesphysicaleffects.Theyhavemadesignificantadvanceswithquantumcomputationandquantumcryptography.NobelLaureateRichardFeynmanbecamefamousforshowingthatquantumelectrodynamics(QED)wasnature’scomputationalmethodforcombiningquantumparticleinteractions.InhisbookANewKindofScience(2002),StephenWolframproclaimedthatnatureiswritteninthelanguageofcomputation,challengingGalileo’sclaimthatitiswritteninmathematics.JeanetteWinghasconcludedthatcomputationalconceptsaredeeplyembeddedintoeverydaythinkinginmanyfields.Computationiseverywhere.計算思維操作性定義相關(guān)學(xué)科發(fā)展背景

計算思維操作性定義中國至2050年信息科技發(fā)展路線圖發(fā)展泛在的信息科學(xué)技術(shù)，構(gòu)建泛在的信息網(wǎng)絡(luò)，重點圍繞無處不在的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)應(yīng)用，信息基礎(chǔ)設(shè)施升級換代，信息器件、設(shè)備與軟件的變革性突破，新信息科學(xué)與前沿交叉科學(xué)等四個層次進(jìn)行戰(zhàn)略安排。計算思維操作性定義2020年前后突破低成本器件和系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)，物理世界的新型感知機理、語義檢索和分析技術(shù)等。發(fā)展可擴(kuò)展、高可信的下一代互聯(lián)網(wǎng)和自組織的無線傳感網(wǎng)絡(luò)，積極推進(jìn)三網(wǎng)融合。按照延續(xù)、擴(kuò)展和跨越摩爾定律三條途徑發(fā)展微電子技術(shù)和新型信息器件，突破多核芯片設(shè)計、片上光互聯(lián)和片上大規(guī)模光計算、艾級（1018）超級計算技術(shù)等。突破網(wǎng)絡(luò)科學(xué)、分布式交互算法設(shè)計理論、大規(guī)模工業(yè)軟件、自然的人機界面、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測等；構(gòu)建“平行社會”系統(tǒng)。計算思維操作性定義2035年前后突破網(wǎng)絡(luò)信息理論、網(wǎng)絡(luò)算法理論、網(wǎng)絡(luò)計算模型等。建立可持續(xù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體系，突破低功耗芯片和系統(tǒng)設(shè)計、實用的知識本體與知識網(wǎng)格技術(shù)等。實現(xiàn)超越TCP/IP的未來網(wǎng)絡(luò)和具有感知與認(rèn)知能力的無線通信系統(tǒng)，突破分組交換的全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。突破納米、量子等變革性器件和電路技術(shù)，實現(xiàn)澤級（1021）超級計算，軟件開發(fā)成本平均每兩年降低50%。突破可信計算系統(tǒng)、情感理解技術(shù)等；構(gòu)建人類基因組差異數(shù)據(jù)庫。計算思維操作性定義2050年前后建立普適的信息科學(xué)，計算成為自然系統(tǒng)、人造系統(tǒng)、社會系統(tǒng)領(lǐng)域的基本思維方式；構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的計算基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用服務(wù)；繼計算與網(wǎng)絡(luò)融合、計算與物理系統(tǒng)融合之后，腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)取得重大突破，實現(xiàn)計算與智能的融合，形成較成熟的信息科學(xué)。計算思維操作性定義ComputationalLens計算思維操作性定義計算思維操作性定義三棲學(xué)者理查德·卡普（RichardKarp）教授現(xiàn)任美國加州大學(xué)伯克利分校計算機科學(xué)講座教授，美國科學(xué)院、美國工程院、美國藝術(shù)與科學(xué)院、歐洲科學(xué)院院士。因其在計算機科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)貢獻(xiàn)曾獲圖靈獎、馮諾依曼獎、美國國家科學(xué)勛章、哈佛大學(xué)百年獎?wù)碌泉勴棧€擔(dān)任美國科學(xué)院會刊（PNAS）等多個國際著名刊物編委?？ㄆ罩员环Q為“三棲學(xué)者”是因為他知識淵博，貫通多個學(xué)科專業(yè)，因而同時被加州大學(xué)伯克利分校的電氣工程和計算機系、數(shù)學(xué)系以及工業(yè)工程和運籌學(xué)系三個系聘為教授?？ㄆ毡皇谟鑸D靈獎，是因為他在算法的設(shè)計與分析、計算復(fù)雜性理論、隨機化算法等諸多方面作出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。生物信息學(xué)的開創(chuàng)人計算思維操作性定義RichardM.Karp提出的“計算透鏡”（ComputationalLens）理念被認(rèn)為是未來二十年計算機科學(xué)可能的發(fā)展方向之一。其核心理念是將計算作為一種通用的思維方式，通過這種廣義的計算（涉及信息處理、執(zhí)行算法、關(guān)注復(fù)雜度）來描述各類自然過程和社會過程，從而解決各個學(xué)科的問題。這一理念試圖將計算機科學(xué)由最初的數(shù)值計算工具、仿真與可視化技術(shù)以及后來基于網(wǎng)絡(luò)、面向多學(xué)科的e-Science平臺，變成普遍適用于自然和社會領(lǐng)域的通用思維模式。計算思維操作性定義ComputationalSocialScience

計算社會科學(xué)計算思維操作性定義ComputationalSocialScience6FEBRUARY2009VOL323SCIENCEDavidLazer,AlexPentland,LadaAdamic,SinanAral,Albert-LászlóBarabási,DevonBrewer,NicholasChristakis,NoshirContractor,JamesFowler,MyronGutmann,TonyJebara,GaryKing,MichaelMacy,DebRoy,MarshallVanAlstyneHarvardUniversity,MIT,UniversityofMichigan,NewYorkUniversity,NortheasternUniversity,InterdisciplinaryScientificResearch,NorthwesternUniversity,UniversityofCalifornia–SanDiego,ColumbiaUniversity,CornellUniversity,BostonUniversity計算思維操作性定義《Science》2009年2月發(fā)表的一篇關(guān)于計算社會科學(xué)的文章《ComputationalSocialScience》，該文由美國11個大學(xué)及研究機構(gòu)的共15名研究人員共同編寫。文章從計算社會科學(xué)的數(shù)據(jù)獲取、研究方法、制約因素、人才培養(yǎng)4個方面，描述了計算社會科學(xué)的發(fā)展、討論了社會科學(xué)研究的特點等。其主要目的是想借此文向廣大讀者介紹計算社會科學(xué)這一學(xué)科理念，推動、提高社會科學(xué)研究水平，進(jìn)一步繁榮社會科學(xué)研究工作。計算思維操作性定義數(shù)字印記（DigitalTraces)目前人們廣泛地以各種不同形式、方式生活在各種網(wǎng)絡(luò)中：人們頻繁地檢查電子郵件和使用搜索引擎隨時隨地?fù)艽蛞苿与娫捄桶l(fā)送短信每天刷卡乘坐交通工具經(jīng)常使用信用卡購買商品。寫博客、發(fā)微薄、通過SNS來維護(hù)人際關(guān)系在公共場所，監(jiān)視器可以記錄人們的活動情況在醫(yī)院，人們的醫(yī)療記錄以數(shù)字形式被保存以上的種種事情都留下了人們的數(shù)字印記（蹤跡）。計算思維操作性定義這些數(shù)據(jù)中蘊含的關(guān)于個人和群體行為的規(guī)律可能足以改變我們對個人生活、組織機構(gòu)乃至整個社會的認(rèn)知。相比較生物和物理等其他學(xué)科領(lǐng)域，數(shù)據(jù)驅(qū)動的“計算社會科學(xué)”要出現(xiàn)的晚一些，而隨著對這種大量社會數(shù)據(jù)的記錄和分析，就逐步產(chǎn)生了計算社會科學(xué)。隨著信息化和網(wǎng)絡(luò)化的不斷普及與深入，社會動態(tài)變化的速度和規(guī)模已經(jīng)提高到一個前所未有的水平，計算社會科學(xué)成為新的熱點。定義Afieldisemergingthatleveragesthecapacitytocollectandanalyzedataatascalethatmayrevealpatternsofindividualandgroupbehaviors.一個新興的領(lǐng)域：利用大規(guī)模數(shù)據(jù)收集和分析能力揭示個人和群體的行為模式。計算思維操作性定義與傳統(tǒng)社會科學(xué)通過問卷調(diào)查形式獲得的數(shù)據(jù)不同，我們可以借助以上種種新技術(shù)獲得長時間的、連續(xù)的、大量人群的各種行為和互動的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)為研究動態(tài)的人際交流、大型社會網(wǎng)絡(luò)的演化等方面的問題提供了堅實的基礎(chǔ)。例如：可以通過電子郵件的記錄研究一個群體是趨向穩(wěn)定還是趨向變化、成員之間什么樣的交流模式有利于提高效率、接收信息的多樣化是否會提高成員的活力和表現(xiàn)等問題；可以通過給成員佩戴實時記錄位置、移動等信息的小電子裝置收集數(shù)據(jù)，研究成員的流動和相互交流的模式對于團(tuán)體產(chǎn)出的影響；可以通過電子商務(wù)網(wǎng)站的查詢和交易記錄，以及網(wǎng)上電話記錄等范圍覆蓋全球的人際互動數(shù)據(jù)研究人際互動在經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力、公眾健康等方面產(chǎn)生的影響；可以利用互聯(lián)網(wǎng)上的搜索和瀏覽記錄研究什么是當(dāng)前公眾關(guān)心的焦點；可以通過網(wǎng)絡(luò)社區(qū)上的帖子研究個體在網(wǎng)絡(luò)中的位置對他們的品味愛好、情緒和健康的影響；可以通過移動電話追蹤人們的位置，研究傳染病的傳播等等。計算思維操作性定義Agent-based-Modelling

計算思維操作性定義Whydidnobodynoticeit？計算思維操作性定義

LuisGaricanoatLSEshowsQueenElizabethIIachartexplaininghowthecreditcrunchwascaused.AgroupofeminenteconomistshascometotheQueen'srescueaftersheaskedwhynoonehadpredictedthecreditcrunchduringavisittotheLondonSchoolofEconomicsinNovember.計算思維操作性定義Page.30 2016年的一天早上，電子顯示屏上的橙色報警燈突然不停閃爍著，美國政府的專家們探測到一個關(guān)乎國家安全的預(yù)警信號。 由于這個電子顯示屏背后關(guān)聯(lián)著世界上最大的一些金融機構(gòu)，包括銀行、政府、對沖基金、網(wǎng)絡(luò)銀團(tuán)等。而橙色預(yù)警燈閃爍表明美國的對沖基金已經(jīng)積聚在相同的金融資產(chǎn)上，此時，如果某個基金突然變現(xiàn)賣出，警示信號就會出現(xiàn)，而這種下挫價格的行為，迫使其他基金尾隨賣出，加速資產(chǎn)價格下挫。很多基金可能在短短的30分鐘內(nèi)就會破產(chǎn)，對整個金融系統(tǒng)造成極大的威脅。 但是，運用高性能計算機對海量的數(shù)據(jù)運行并處理后，可以對不可預(yù)知的風(fēng)險進(jìn)行“情景”預(yù)現(xiàn)，此時，金融監(jiān)管部門及時介入從而可以安全平息此次潛在的金融風(fēng)險事件。Buchanan,M.(2009),Meltdownmodelling,Nature460,680-682.

計算思維操作性定義MarkBuchanan,Meltdownmodelling:Couldagent-basedcomputermodelspreventanotherfinancialcrisis?Nature,2009。該文認(rèn)為，傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)模型已經(jīng)失敗了多次，到現(xiàn)在為止，在沒有任何前期試驗下，我們還在建立新的經(jīng)濟(jì)估算；專家之間的不同知識，可以互撞，并產(chǎn)生新的知識；基于智能體的建模也許可以來預(yù)防下一次金融危機。EURACE是歐盟經(jīng)濟(jì)體共同投資開發(fā)中的研究歐盟宏觀經(jīng)濟(jì)政策的仿真系統(tǒng)。其主要科學(xué)目標(biāo)是建立一個以微觀經(jīng)濟(jì)為基礎(chǔ)的宏觀經(jīng)濟(jì)分析框架，提供分析全球規(guī)則涌現(xiàn)的新視角。其主要的社會目標(biāo)是通過仿真分析財政政策和貨幣政策的協(xié)調(diào)、外部環(huán)境震蕩下穩(wěn)定宏觀經(jīng)濟(jì)的政策、鼓勵科技變革和創(chuàng)新等經(jīng)濟(jì)政策的影響，以不斷調(diào)整和改善經(jīng)濟(jì)政策 在EURACE平臺中，其市場的構(gòu)建分為勞動力市場、資本產(chǎn)品市場和消費品市場，以及能源市場和信貸消費市場，并且這些市場之間是相互交互的themodelcurrentlyrepresentssome10millionhouseholds,100,000firmsandabout100banks計算思維操作性定義

Farmer和Foley（2009）在《Nature》上提出：在IT高度發(fā)達(dá)的今天，人們會想當(dāng)然地假定，奧巴馬及其經(jīng)濟(jì)團(tuán)隊會采用高超的計算模型來指引美國走出危機。然而遺憾的是，他們并沒有這樣做。因此，政策制訂者往往依賴于經(jīng)驗和感覺，采用”屁股決定腦袋”的方式?jīng)Q策Farmer,D.andD.Foley(2009),Theeconomyneedsagent-basedmodeling,Nature460,685-686.計算思維操作性定義當(dāng)今經(jīng)濟(jì)的理論模型，可以分為兩大類：計量經(jīng)濟(jì)方法和動態(tài)隨機均衡方法。計量經(jīng)濟(jì)方法只可在經(jīng)濟(jì)環(huán)境變化不大的時候具有較好的預(yù)測性，但是當(dāng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境出現(xiàn)重大改變的時候就不再適用了。動態(tài)隨機均衡方法一般都是基于比較理想化的假設(shè)條件，而這通常與現(xiàn)實差別較大，特別當(dāng)現(xiàn)實中出現(xiàn)市場失靈等情況時?；凇盎谥悄荏w的建模（AgentBasedModelling，ABM）”方法是經(jīng)濟(jì)建模的下一個突破口ABM方法是將經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)模擬成一個由眾多智能體（agent）之間交互的計算機系統(tǒng)，然后以計算機模擬去研究經(jīng)濟(jì)問題；ABM方法不需要完全競爭和一般均衡等假設(shè)，微觀層面上每個智能體基于自身狀況和外界條件做出反映。計算思維操作性定義ASPEN計劃ASPEN是由美國Sandia國家實驗室開發(fā)的一套模擬美國經(jīng)濟(jì)運行的系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用了基于Agent的思想進(jìn)行建模，在模型中包含了家庭、企業(yè)、政府、銀行、聯(lián)邦儲備局等多類Agent，這些Agent能夠在勞動力市場、產(chǎn)品市場、債券市場和信貸市場上進(jìn)行活動，衍生出各種不同的市場情景和極端風(fēng)險事件，為國家的政策制定和風(fēng)險管理提供有利的工具計算思維操作性定義通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)與技術(shù)創(chuàng)新Cyber-EnabledDiscoveryandInnovation，CDI計算思維操作性定義CDI2008年NSFCISE啟動了“通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)與技術(shù)創(chuàng)新”（Cyber-EnabledDiscoveryandInnovation，CDI）的5年研究計劃。是實現(xiàn)計算思維的第一個美國國家科學(xué)基金會的重大計劃。它的目的是，通過計算思維的創(chuàng)新和進(jìn)步(包括概念、方法、模型、算法、工具和系統(tǒng)等)，對科學(xué)與工程領(lǐng)域產(chǎn)生新理解、新模式，創(chuàng)造革命性的研究成果。計算思維操作性定義FromDatatoKnowledge:

enhancinghumancognitionandgeneratingnewknowledgefromawealthofheterogeneousdigitaldata;數(shù)據(jù)特點HugeDistributedDynamicHeterogeneousNoisyUnstructured/semi-structured計算思維操作性定義從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)知識（FromDatatoKnowledge）其基本目的是從大量的、雜亂無章的、難以理解的數(shù)據(jù)中抽取并推導(dǎo)出對于某些特定的人們來說是有價值、有意義的知識,并作為決策的依據(jù)。數(shù)據(jù)大致可分成結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)難點判定一個數(shù)據(jù)集里面含不含某種知識如何發(fā)現(xiàn)其中的知識知識如何表示。已發(fā)現(xiàn)的知識與實際蘊藏的知識之間的關(guān)系。計算思維操作性定義39NontraditionalChallengesTraditionallyCopewiththecomplexityoftheproblemNewchallengesHowtoefficientlycomputeonmassivedatasets?RestrictedaccesstothedataNotenoughtimetoreadthewholedataTinyfractionofthedatacanbeheldinmainmemoryHowtofinddesiredinformationinthedata?Howtosummarizethedata?Howtocleanthedata?MassiveDataSetsCopewiththecomplexityofthedata計算思維操作性定義例：Model,simulate,analyze,andvalidatecomplexsystemswithlargedatasets.

用大數(shù)據(jù)集描述，模擬，分析和驗證復(fù)雜系統(tǒng)計算思維操作性定義利用大規(guī)模數(shù)據(jù)集完成對復(fù)雜系統(tǒng)的建模，仿真，分析，和驗證。從可能包含噪聲的高維度的數(shù)據(jù)中提取出重要的特征和模式，在大量的應(yīng)用場景中是至關(guān)重要的。Model,simulate,analyze,andvalidatecomplexsystemswithlargedatasets.Extractionofsignificantfeaturesandpatternsfromhigh-dimensionaldata,whichcanbenoisy,iscrucialinagreatvarietyofsettings.例如，地球系統(tǒng)（地球科學(xué)），引力波（物理），星系的形成（天文學(xué)），高度復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)仿真、健康監(jiān)測、預(yù)測、設(shè)計和控制（工程），ExamplesincludetheEarthsystem(geosciences),gravitationalwaves(physics),galaxyformation(astronomy),highlycomplexdynamicalsystemssimulation,healthmonitoring,prediction,designandcontrol(engineering),計算思維操作性定義通信和網(wǎng)絡(luò)的控制和優(yōu)化（信息技術(shù)），人類和社會行為仿真（社會科學(xué)），災(zāi)難響應(yīng)模擬和反恐準(zhǔn)備（國土安全），設(shè)計減輕外部威脅的自動響應(yīng)式的智能系統(tǒng)（國土安全），多尺度預(yù)測生態(tài)和進(jìn)化過程（生物科學(xué)），軟件開發(fā)（信息技術(shù)），以及風(fēng)險分析。communicationandnetworkcontrolandoptimization(informationtechnology),humanandsocialbehaviorsimulation(socialsciences),disasterresponsesimulationandanti-terrorismpreparation(homelanddefense),designofsmartsystemsformitigationofexogenousthreatsusingautonomicresponse(homelandsecurity),predictiveunderstandingofecologicalandevolutionaryprocessesatmultiplescales(biologicalsciences),softwaredevelopment(informationtechnology),andriskanalysis.計算思維操作性定義一些系統(tǒng)的關(guān)鍵問題是如何判斷和理解當(dāng)一個輸入達(dá)到臨界點的時候，系統(tǒng)是否會進(jìn)入根本不同的行為模式；例如，全球的氣候（與大氣中二氧化碳含量相關(guān)）和美國經(jīng)濟(jì)（與聯(lián)邦基金利率相關(guān)）。Akeyissueforsomesystemsisunderstandingwhethertheywillenterafundamentallydifferentmodeofbehaviorwhenaninputcrossesatippingpoint;examplesincludetheEarth'sclimate(duetoatmosphericcarbondioxide)andtheU.S.economy(duetothefederalfundsinterestrate).主題:知識數(shù)據(jù)，復(fù)雜性領(lǐng)域:所有科學(xué)和工程領(lǐng)域Themes:DatatoKnowledge,Complexity.Domains:allfieldsofscienceandengineering.計算思維操作性定義匯報提綱緣與使命對計算本質(zhì)認(rèn)識的變革計算思維主要定義對問題求解的認(rèn)識引起對計算機教學(xué)的再認(rèn)識計算機學(xué)科的本質(zhì)特點計算思維操作性定義計算思維操作性定義JeannetteWing’sdefinition(s)2006CTCACM49,33–35.CTinvolvessolvingproblems,designingsystems,andunderstandinghumanbehavior,bydrawingontheconceptsfundamentaltocomputerscience.Toflourishintoday'sworld,computationalthinkinghastobeafundamentalpartofthewaypeoplethinkandunderstandtheworld.

CTistakinganapproachtosolvingproblems,designingsystemsandunderstandinghumanbehaviorthatdrawsonconceptsfundamentaltocomputing(Wing2006).Computingistheautomationofourabstractions.

（Computing:abstractionandautomation）TheessenceofCTisabstraction.CTisakindofanalyticalthinking.計算思維操作性定義計算思維操作性定義TheFirstAtoCTAbstractionsareour“mental”toolsTheabstractionprocessincludesChoosingtherightabstractionsOperatingsimultaneouslyatmultiplelayersofabstractionDefiningtherelationshipsthebetweenlayersTheSecondAtoCTThepowerofour“mental”toolsisamplifiedbyour“metal”tools.Automationismechanizingourabstractions,abstractionlayers,andtheirrelationshipsMechanizationispossibleduetopreciseandexactingnotationsandmodelsThereissome“computer”belowhumanormachine,virtualorphysicalFromJeannetteM.Wing計算思維操作性定義TwoA’stoC.T.CombinedComputingistheautomationofourabstractionsTheygiveustheaudacityandabilitytoscale.CTchoosingtherightabstractions,etc.choosingtheright“computer”forthetaskFromJeannetteM.WingCT==ComputingNOT

Computerliteracy,i.e.,howtouseWordandExcelorevenGoogleComputerprogramming,i.e.,beyondJavaProgramming101計算思維操作性定義17November2010herresearchnotes：CT:WhatandWhy?2010,JanCuny,LarrySnyder,andJeannetteM.Wing,“DemystifyingCTforNon-ComputerScientists,”workinprogress.“CTisthethoughtprocessesinvolvedinformulatingproblemsandtheirsolutionssothatthesolutionsarerepresentedinaformthatcanbeeffectivelycarriedoutbyaninformation-processingagent.”

Informally,CTdescribesthementalactivityinformulatingaproblemtoadmitacomputationalsolution.Thesolutioncanbecarriedoutbyahumanormachine,ormoregenerally,bycombinationsofhumansandmachines.

CTisusedinthedesignandanalysisofproblemsandtheirsolutions,broadlyinterpreted.

計算思維是與形式化問題及其解決方案相關(guān)的一個思維過程，其解決問題的表示形式應(yīng)該能有效地被信息處理代理執(zhí)行合理抽象高效算法（算法思維角度）合理建模高效實施（工程思維角度）計算思維操作性定義NSFCyber-EnabledDiscoveryandInnovation(CDI)isNSF’sboldfive-yearinitiativetocreaterevolutionaryscienceandengineeringresearchoutcomesmadepossiblebyinnovationsandadvancesinCT.CTisdefinedcomprehensivelytoencompasscomputationalconcepts,methods,models,algorithms,andtools.Appliedinchallengingscienceandengineeringresearchandeducationcontexts,CTpromisesaprofoundimpactontheNation’sabilitytogenerateandapplynewknowledge.Collectively,CDIresearchoutcomesareexpectedtoproduceparadigmshiftsinourunderstandingofawiderangeofscienceandengineeringphenomenaandsocio-technicalinnovationsthatcreatenewwealthandenhancethenationalqualityoflife. 計算思維操作性定義ISTE&CSTA-OperationalDefinitionforK-12（2011）CTisaproblem-solvingprocessthatincludes(butisnotlimitedto)thefollowingcharacteristics:?Formulatingproblemsinawaythatenablesustouseacomputerandothertoolstohelpsolvethem?Logicallyorganizingandanalyzingdata?Representingdatathroughabstractions,suchasmodelsandsimulations?Automatingsolutionsthroughalgorithmicthinking(aseriesoforderedsteps)?Identifying,analyzing,andimplementingpossiblesolutionswiththegoalofachievingthemostefficientandeffectivecombinationofstepsandresources?Generalizingandtransferringthisproblem-solvingprocesstoawidevarietyofproblems計算思維操作性定義DispositionsorattitudesthatareessentialdimensionsofCT：

Confidenceindealingwithcomplexity?Persistenceinworkingwithdifficultproblems?Toleranceforambiguity?Theabilitytodealwithopen-endedproblems?TheabilitytocommunicateandworkwithotherstoachieveacommongoalorsolutionThemescharacteristic

計算思維操作性定義中國學(xué)者1992年關(guān)于“計算思維”的定義“計算思維就是思維過程或功能的計算模擬方法論，其研究的目的是提供適當(dāng)?shù)姆椒?，使人們能借助現(xiàn)代和將來的計算機，逐步達(dá)到人工智能的較高目標(biāo)?！蓖躏w躍院士的定義

廣義計算思維：基于可計算的手段，以定量化的方式進(jìn)行的思維過程。狹義計算思維：數(shù)據(jù)驅(qū)動的思維過程（Data-drivenThinking）。

計算思維操作性定義匯報提綱緣與使命對計算本質(zhì)認(rèn)識的變革計算思維主要定義對問題求解的認(rèn)識引起對計算機教學(xué)的再認(rèn)識計算機學(xué)科的本質(zhì)特點計算思維操作性定義計算思維操作性定義求解問題需要什么？三要素過程表示經(jīng)驗求解問題依賴于常識（常識性的過程、非規(guī)范的表示、樸素思想指導(dǎo)下的經(jīng)驗）科學(xué)知識（合理的過程、形式化的描述、專家經(jīng)驗）常識性的不值得教，學(xué)生也覺得乏味，但求解問題需要，學(xué)生不自覺地能進(jìn)行應(yīng)用計算思維操作性定義問題求解過程RealDomainAbstractModelAbstractMachineRealMachineGeorgePolya

HowtoSolveIt，ANewAspectofMathematicalMethod太不值得教了-

學(xué)時的珍貴性和稀缺性UnderstandtheproblemDeviseaplanCarryouttheplanLookback計算思維操作性定義ComputerProblem-SolvingAnalysisandSpecificationPhase

Analyze SpecificationAlgorithmDevelopmentPhase

Developalgorithm TestalgorithmImplementationPhase

Codealgorithm TestalgorithmMaintenancePhase

Use Maintain計算思維操作性定義樸素思想與科學(xué)面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計OOAD用UML進(jìn)行面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計OOADwithUML遵循UP過程的用UML進(jìn)行面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計OOADwithUMLbyUP在6個最佳實踐指導(dǎo)下的遵循UP過程的用UML進(jìn)行面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計OOADwithUMLbyUPguidedbySIXbestpractice計算思維操作性定義DiagramsAreViewsofaModelAmodelisacompletedescriptionofasystemfromaparticularperspectiveDeploymentDiagramsuse-caseDiagramsScenarioDiagramsScenarioDiagramsSequenceDiagramsStateDiagramsStateDiagramsStateDiagramsComponentDiagramsComponentDiagramsComponentDiagramsModelsStateDiagramsStateDiagramsObjectDiagramsScenarioDiagramsScenarioDiagramsCollaborationDiagramsActivityDiagramsStateDiagramsStateDiagramsClassDiagrams計算思維操作性定義TIMETraditionalWaterfallDevelopmentSubsystemTestingSystemTestingCode&UnitTestingDesignRequirementsAnalysis計算思維操作性定義UnifiedProcessProjectManagementEnvironmentBusinessModelingImplementationTestAnalysis&DesignPreliminary

Iteration(s)Iter.

#1PhasesProcessWorkflowsIterationsSupportingWorkflowsIter.

#2Iter.

#nIter.

#n+1Iter.

#n+2Iter.

#mIter.

#m+1DeploymentConfiguration&ChangeMgmtRequirementsElaborationTransitionInceptionConstruction計算思維操作性定義DevelopIterativelyControlChangesUseComponent

ArchitecturesManageRequirementsModelVisually

VerifyQualityBestPracticesofSoftwareEngineering三要素計算思維操作性定義大學(xué)的課堂應(yīng)該教什么？抽象（abstraction）計算思維操作性定義DifferentAbstraction計算思維操作性定義Abstractionisaprocessorresultofgeneralization,removalofproperties,ordistancingofideasfromobjects.Thefirstemphasizestheprocessofremovingdetailtosimplifyandfocusattentionbasedonthedefinitions:?Theactofwithdrawingorremovingsomething,?Theactorprocessofleavingoutofconsiderationoneormorepropertiesofacomplexobjectsoastoattendtoothers.Thesecondemphasizestheprocessofgeneralizationtoidentifythecommoncoreoressencebasedonthedefinitions:TheprocessofformulatinggeneralconceptsbyabstractingcommonpropertiesofinstancesAgeneralconceptformedbyextractingcommonfeaturesfromspecificexamples.ConfidenceindealingwithcomplexityexponentResultandit’srepresentation計算思維操作性定義SampleClassesofComputationalAbstractions?Algorithms–E.g.,mergesort,binarysearch,stringmatching,clustering?DataStructures–E.g.,sequences(stack,queue),tables,trees,graphs,networks?StateMachines–E.g.,finiteautomata,Turingmachines?Languages–E.g.,regularexpressions,…,VDM,Z,…,ML,Haskell,…,Java,Perl?Logicsandsemantics–E.g.,Hoaretriples,temporallogic,modallogics,lambdacalculus?Heuristics–E.g.,A*(best-firstgraphsearch),caching?ControlStructures–Parallel/sequentialcomposition,iteration,recursion?Communication–E.g.,synchronous/asynchronous,broadcast/P2P,RPC,sharedmemory/message-passing?Architectures–E.g.,layered,hierarchical,pipeline,blackboard,feedbackloop,client-server,parallel,distributed?…計算思維操作性定義樸素思想與科學(xué)樸素思想有利對簡單問題是有效的，殺雞焉用牛刀有弊

水文測報協(xié)議

軟件開發(fā)

數(shù)據(jù)庫表算法理解的偏差

僅了解算法的形式

不了解算法的思想庸俗的步驟庸俗的3層結(jié)構(gòu)散列法遺傳算法牛頓迭代法設(shè)計模式體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格計算思維操作性定義哪個網(wǎng)頁最重要？路由算法-距離向量算法計算思維操作性定義69常識在求解問題中的作用網(wǎng)絡(luò)是復(fù)雜的!諸多“成分”:主機路由器各種介質(zhì)的鏈路應(yīng)用程序協(xié)議硬件,軟件不同實現(xiàn)和廠家異質(zhì)問題計算思維操作性定義異質(zhì)性問題解決方法？？分解和委托解決異質(zhì)性問題采用的是分層方法。把復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)問題劃分為若干個較小的、單一的問題，在不同層上予以解決,這樣可以提高互操作性又能減小理解難度。我們將計算機網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)和各層協(xié)議的集合，定義為計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)清晰簡化設(shè)計與實現(xiàn)便于更新與維護(hù)較強的獨立性和適應(yīng)性分層目的計算思維操作性定義求解問題的“武功”級別級別（5級）利用常識（樸素知識）求解問題利用專門知識（各階段）求解問題的過程小學(xué)數(shù)學(xué)、初中數(shù)學(xué)、高中數(shù)學(xué)、大學(xué)數(shù)學(xué)小學(xué)計算機、初中計算機、高中計算機、大學(xué)計算機利用計算科學(xué)的基本概念求解值得計算機求解的問題利用計算科學(xué)的基本概念求解值得計算機求解的可計算的問題ThinkingaboutproblemsasifcomputerswillsolvethemThinkingaboutproblemsintermsofcomputationalconcepts利用計算科學(xué)的基本概念求看似不可解但實質(zhì)上能求解的問題（新鮮）級別搞混了問題特點多種類型：算法類問題、系統(tǒng)類問題、數(shù)據(jù)類問題、交互類問題復(fù)雜程度（規(guī)模、病態(tài)）一個令人困惑的、痛苦的、棘手、懸而未決的問題具有鮮明的計算學(xué)科特點，學(xué)科才能立足，學(xué)科才能發(fā)展大學(xué)的應(yīng)該教什么？科學(xué)體系，專業(yè)知識非樸素思維、常識計算思維操作性定義挑戰(zhàn)性用ct解決新問題，科學(xué)問題同學(xué)認(rèn)為不不能解決的、難解的問題激發(fā)學(xué)生興趣

計算思維操作性定義匯報提綱緣與使命對計算本質(zhì)認(rèn)識的變革計算思維主要定義對問題求解的認(rèn)識引起對計算機教學(xué)的再認(rèn)識計算機學(xué)科的本質(zhì)特點計算思維操作性定義計算思維操作性定義即使是菜刀這樣的工具，也會涉及科學(xué)、技術(shù)、工程和應(yīng)用的各個層面。菜刀過于簡單，其他學(xué)科的知識足夠它的需要了，因此沒有什么“菜刀科學(xué)”。以色列學(xué)者哈雷爾在《算法學(xué)：計算的本質(zhì)》一書中提出這樣的問題：論技術(shù)的影響，電話也很大，為什么沒有電話科學(xué)？論技術(shù)復(fù)雜性，人造衛(wèi)星很復(fù)雜，為什么沒有被廣泛接受的人造衛(wèi)星科學(xué)。他認(rèn)為其實計算機是計算的工具，用計算機給這門科學(xué)命名，就像用“手術(shù)刀科學(xué)”給外科學(xué)命名一樣地不合適。天文學(xué)=望遠(yuǎn)鏡“菜刀科學(xué)”與“計算機科學(xué)”-陳道蓄計算思維操作性定義計算的技術(shù)進(jìn)步（多層的封裝，摩爾定律）使得計算機的使用平民化和傻瓜化每個人都將計算機當(dāng)作工具用，大家對計算機非常熟悉，直觀地知道計算機功能對比核技術(shù)、化工技術(shù)、機械工程計算機完全沒有了神秘感人人能說我是搞計算機的許多人有一種看法：“計算機只不過是工具”，其后面隱含的話就是“主要就是應(yīng)用”。這本身沒有什么不對，但用它來作為計算機學(xué)科定位的出發(fā)點就會產(chǎn)生極大的誤導(dǎo)。計算思維操作性定義計算機則不然，它涉及了科學(xué)、技術(shù)、工程和應(yīng)用等眾多復(fù)雜的內(nèi)容。一般認(rèn)為美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)在首位圖靈獎得主佩利的領(lǐng)導(dǎo)下建立了最早的計算機科學(xué)系當(dāng)計算機科學(xué)這門新學(xué)科出現(xiàn)時主要內(nèi)容就是“算法”和“形式系統(tǒng)”，是“程序設(shè)計的科學(xué)”，不是現(xiàn)在大眾理解的“編程”。從1966年開始到2003年共頒獎38屆，有47位獲獎人，其中有15人主要成果涉及形式系統(tǒng)與程序設(shè)計語言和方法，有14人主要成果涉及計算機算法及其復(fù)雜性理論。

計算思維操作性定義學(xué)科存在性證明計算機科學(xué)應(yīng)該是試圖發(fā)現(xiàn)一類非自然結(jié)構(gòu)的內(nèi)在規(guī)律的學(xué)科，這類結(jié)構(gòu)中涉及的現(xiàn)象(既非純粹的自然現(xiàn)象，又非一般意義上的社會現(xiàn)象)的解釋不能在已有的學(xué)科中得到。“終極”問題每個科學(xué)學(xué)科都有其所謂的“終極”問題。計算機科學(xué)的“終極”問題被認(rèn)為是“什么可以被自動地計算？”計算思維操作性定義計算機科學(xué)計算機科學(xué)是研究計算機以及它們能干什么的一門學(xué)科。它研究抽象計算機的能力與局限，真實計算機的構(gòu)造與特征，以及用于求解問題的數(shù)不清的計算機應(yīng)用。涉及符號及其操作涉及多種抽象概念的創(chuàng)造和操作創(chuàng)造并研究算法創(chuàng)造各種人工結(jié)構(gòu)，尤其是不受物理定律限制的結(jié)構(gòu)利用并應(yīng)對指數(shù)增長探索計算能力的基本極限關(guān)注與人類智能相關(guān)的復(fù)雜的、分析的、理性的活動NationalResearchCouncilCommitteeonFundamentalsofComputerScience,ComputerScience:ReflectionsontheField,TheNationalAcademiesPress,WashingtonD.C.,2004.計算思維操作性定義計算機學(xué)科的本質(zhì)-個人認(rèn)知以簡單的有限的離散構(gòu)造解決無限的問題以簡單的有窮的離散構(gòu)造解決無窮的問題有限（窮）-無限（窮）可數(shù)（可列）無窮遞歸函數(shù)-以有窮構(gòu)造無窮的必由之路手段過程遞歸過程結(jié)構(gòu)遞歸結(jié)構(gòu)計算思維操作性定義構(gòu)造舉例謂詞合適公式的定義在謂詞演算中合適公式的遞歸定義如下：

(1)原子謂詞公式是合適公式。

(2)若A為合適公式，則～A也是一個合適公式。

(3)若A和B都是合適公式，則(A∧B)，(A∨B)，(A=>B)和(A←→B)也都是合適公式。

(4)若A是合適公式，x為A中的自由變元，則(x)A和(x)A都是合適公式。

(5)只有按上述規(guī)則(1)至(4)求得的那些公式，才是合適公式。計算思維操作性定義KochcurveAvariantoftheKochcurvewhichusesonlyright-angles.variables:Fconstants:+?start:Frules:(F→F+F?F?F+F)Here,Fmeans"drawforward",+means"turnleft90°",

and?means"turnright90°"LindenmayerSystem簡稱L-System是1968年由匈牙利生物學(xué)家Lindenmayer提出的有關(guān)生長發(fā)展中的細(xì)胞交互作用的數(shù)學(xué)模型，尤其被廣泛應(yīng)用于植物生長過程的研究。L-system是一個相似重寫系統(tǒng)，是一系列不同形式的正規(guī)語法規(guī)則，多被用于植物生長過程建模，但是也被用于模擬各種生物體的形態(tài)。L-system也能用于生成自相似的分形，例如迭代函數(shù)系統(tǒng)。計算思維操作性定義計算思維操作性定義計算思維操作性定義計算思維操作性定義一個形式文法G

是下述元素構(gòu)成的一個四元組(N,Σ,P,S)：“非終結(jié)符號”集合N。“終結(jié)符號”集合Σ，Σ與N

無交。取如下形式的一組“產(chǎn)生式規(guī)則”P，(Σ∪N)*中的字符串→(Σ∪N)*中的字符串，并且產(chǎn)生式左側(cè)的字符串中必須至少包括一個非終結(jié)符號?！捌鹗挤枴盨，S

屬于N。一個由形式文法G=(N,Σ,P,S)產(chǎn)生的語言是所有如下形式的字符串集合，這些字符串全部由“終結(jié)符號”集Σ中符號構(gòu)成，并且可以從“初始符號”S

出發(fā)，不斷應(yīng)用P

中的“產(chǎn)生式規(guī)則”而得到?？紤]如下的文法G

，其中N={S,B},Σ={a,b,c},P

包含下述規(guī)則1.S->aBSc2.S->abc3.Ba->aB4.Bb->bb非終結(jié)符號S

作為初始符號。下面給出字串推導(dǎo)的例子：（推導(dǎo)使用的產(chǎn)生規(guī)則用括號標(biāo)出，替換的字串用黑體標(biāo)出）S->(2)abcS->(1)aBSc->(2)aBabcc->(3)aaBbcc->(4)aabbccS->(1)aBSc->(1)aBaBScc->(2)aBaBabccc->(3)aaBBabccc->(3)aaBaBbccc->(3)aaaBBbccc->(4)aaaBbbccc->(4)aaabbbccc很清楚這個文法定義了語言{anbncn|n>0}，這里an

表示含有n

個a的字串。計算思維操作性定義TS:TagSystem標(biāo)記系統(tǒng)TM:TuringMachine圖靈機CA:cellularAutomata元胞自動機極簡的離散構(gòu)造示例

計算模型-TSTM

CA計算思維操作性定義87圖靈機

A.Turing在1936年介紹了這樣一個通用的計算模型，該模型具有以下兩個性質(zhì)該模型的每個過程都是有窮可描述的；過程必須是由離散的、可以機械執(zhí)行的步驟組成。

圖靈機是計算機的一種簡單數(shù)字模型，盡管簡單，但它具有模擬通用計算機的計算能力。通過研究TM來研究遞歸可枚舉集和部分遞歸函數(shù)為算法和可計算性研究提供了形式化描述工具。計算思維操作性定義元胞自動機Cellularautomata-CA是現(xiàn)代計算機之父Von

Neumann提出的想法StephenWolfram卻將這種帶有強烈的純游戲色彩的原始想法從學(xué)術(shù)上加以分類整理，并使之最終上升到了科學(xué)方法論。元胞自動機的基礎(chǔ)就在于“如果讓計算機反復(fù)地計算極其簡單的運算法則，那么就可以使之發(fā)展成為異常復(fù)雜的模型，并可以解釋自然界中的所有現(xiàn)象”的觀點。

應(yīng)當(dāng)

盡可能簡單

而不是

比較簡單地

做每一件事.

——A.愛因斯坦計算思維操作性定義AlthoughvonNeumannmademanycontributionsanddevelopmentsinCA,theyarecommonlyreferredtoas“non-vonNeumannstyle”,whilethestandardmodelofcomputation(CPU,globallyaddressablememory,serialprocessing)isknowas“vonNeumannstyle”.元胞自動機的歷史（History）Ironically計算思維操作性定義KISS原則是英語KeepItSimple,Stupid的首字母縮略字，也有人稱“懶人原則”。KISS原則是指在設(shè)計當(dāng)中應(yīng)當(dāng)注重簡約的原則。同時這原則亦有應(yīng)用在商業(yè)、設(shè)計計算機硬軟件系統(tǒng)、動畫、工程上。原文當(dāng)中有很多其他版本，包括：、"KeepItSweet&Simple"、"KeepItShort&Simple"、"KeepitSimple,Sweetheart"及"KeepitSimple,Sherlock"。ISO-OSITCP/IPATMCC2001計算思維操作性定義簡單為什么？有限（可表示，進(jìn)而可自動化）的構(gòu)造性（可演化為復(fù)雜）Abstraction

andAutomation計算思維操作性定義StephenWolfram.ANewKindofScience.WolframMedia,2002.《一種新科學(xué)》計算思維操作性定義《一種新科學(xué)》數(shù)千年來發(fā)展而成的全部科學(xué)從某種意義上講，依賴的是一種完全無法預(yù)測的方法。從物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)到心理學(xué)，甚至各種社會學(xué)等現(xiàn)有學(xué)術(shù)領(lǐng)域本來就不應(yīng)該進(jìn)行如此分類。這些科學(xué)領(lǐng)域中各種各樣的現(xiàn)象，說到底實際上都在受同一種運算法則的支配，利用各種方法對此反復(fù)計算就可以生成各種領(lǐng)域的復(fù)雜現(xiàn)象。Wolfram認(rèn)為，“支持整個宇宙的原理無非就是區(qū)區(qū)幾行程序代碼”。

從“完全打破現(xiàn)有的學(xué)術(shù)體系，按照完全不同的原理來理解自然界”的意義出發(fā)，新作被命名為《一種新科學(xué)》。

計算思維操作性定義計算機萬能理論

Wolfram認(rèn)為：以物理學(xué)和數(shù)學(xué)為中心的傳統(tǒng)科學(xué)是以方程式為基礎(chǔ)而演繹推導(dǎo)出來的計算機則是通過反復(fù)計算單純的程序代碼，也可以說是遞歸推導(dǎo)而出的。在牛頓生活的17世紀(jì)，由于還沒有像現(xiàn)在一樣的先進(jìn)計算機，因此當(dāng)時的科學(xué)家不得不依賴于演繹的方法(算式計算)。這一切也可以說是歷史上的必然、科學(xué)上的偶然。真正意義上的正確的科學(xué)方法是利用像現(xiàn)有那樣的計算機來進(jìn)行的算法運算。

計算思維操作性定義匯報提綱緣與使命對計算本質(zhì)認(rèn)識的變革計算思維主要定義對問題求解的認(rèn)識引起對計算機教學(xué)的再認(rèn)識計算機學(xué)科的本質(zhì)特點計算思維操作性定義計算思維操作性定義SeveralDefinitionsofCT，Why？

SeparationofConcern計算思維存在多維、多態(tài)的復(fù)雜特征

來源多樣：數(shù)學(xué)、科學(xué)、工程

求解問題是心理、認(rèn)知、思維活動

學(xué)科在進(jìn)化顯式與隱式-傳道與悟道本質(zhì)上：計算思維的多維、多態(tài)的復(fù)雜特征決定了方案的多樣性和差異性計算思維操作性定義基礎(chǔ)來源ComputerResearchAssociation,“CreatingEnvironmentsforComputationalResearcherEducation,”2010.CSTA“ComputationalThinkingResourceSet:AProblem-SolvingToolforEveryClassroom.”PeterDenning,”Greatprinciplesofcomputing”,2007GoogleExploringComputationalThinking,2010TheCollegeBoard,anewAdvancedPlacement(AP)coursethatcoversthefundamentalconceptsofcomputingandcomputationalthinking,

計算思維操作性定義CRA-EWhitePaper-CognitiveSkills（31）1) Abstractions-creatingandvalidating2)Algorithmicthinking-representinginformation,workingwithconstraintsandautomatingtheprocess3)Analysis-examiningthecomponentsandstructureofconcepts,data,andresearchresults4)Approximations-estimatingfromdataobservationsandrepresentinginalgorithmicform5)Assumptions-identifyingandvalidating6)Automation-representingprocessesintermsofrepeatedoperationssuchasiterationan