文档介绍：第一章计算科学与计算思维
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教学目标
了解科学、计算、计算科学与计算学科、思维与计算思维的基本概念
了解计算学科与其它学科之间的关系
了解计算思维的作用,学会计算思维的基本方法,掌握其基本技能
了解运用计算机求解问题的基本思路和一般过程
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知识要点
计算、可计算性以及计算学科的概念
思维、计算思维进行问题求解的一般过程
计算思维在人类社会的经济、科技等各领域发展中的作用和对人的能力发展的影响
计算科学研究与应用(普适计算、网格计算和云计算、人工智能、物联网等)
重点!
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举案引思
1、皇帝会答应大臣的请赏?
古代皇帝和他的大臣下象棋,大臣赢了。皇帝问大臣:“你想要得到什么奖赏?”大臣向皇帝说:“微臣不敢奢求,只要皇上按棋盘的格子数,依次给予1粒黄豆,2粒黄豆,4粒黄豆,8粒黄豆,16粒黄豆,…….按此规律(每次给出黄豆的数目是前一次给出黄豆数目的2倍) 给64次就无比地感谢皇上了”。请问皇帝会答应这个大臣的请赏吗?你能很快(10秒内)给出答案吗?
2、到底谁说真话?
张三说:李四在说谎;
李四说:王五在说谎;
王五说: 张三和李四都在说谎。
已知三人中只有一人说真话。
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举案引思
3、如图1-1所示,从哪一点出发开始旅行既能游览每一个景点(A-J表示景点,连线表示通路),又不走重复路线?
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,思维有哪些种类,思维对人的能力的影响
1、思维的概念:
思维是人脑对现实事物的概括、加工,最终揭示其本质特征和内在规律的活动;
人脑对信息的加工处理包括分析、抽象、综合、概括等。
思维是人的高级心理活动,认识事物的高级形式;
是人和动物的根本区别之一,是人的重要本质所在。
人类文明,人化的世界,重要源泉是人的思维。
2、思维的作用:
思维对于知识具有本原作用。
思维是人类获得知识的途径,加工知识的机器。
3、思维的分类:
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思维分类方法
思维的形式
从思维的进程方向可分为
横向思维、纵向思维、发散思维、收敛思维
从思维的抽象程度可分为
直观行动思维(操作思维、实践思维)、形象思维、抽象思维(逻辑思维或理论思维)
从思维的形成与应用领域可分为
日常思维、科学思维
科学思维是指形成并运用于科学认识活动的人脑,借助信息符号对感性认识材料,经过整理、归纳、加工处理,形成概念、分析、判断和推理,揭示事物的本质和内在规律的思维活动。
简而言之,科学思维就是人们认识自然界、社会和人类意识的本质和客观规律性的高级思维活动。
特点是比日常思维更具理性、客观性、严谨性、系统性与科学性。
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科学思维的分类
理论思维
实证思维
计算思维
对事物的感性认识资料,经过抽象、概括,形成描述事物本质的概念,主要以推理和演绎的方法,探寻概念之间相互联系的一种思维活动。
理论源于数学,理论思维支撑着所有的学科领域。
通过观察和实验的手段,揭示自然规律法则的一种思维方法。
特征是观察、整理、归纳、对比和验证。
人们往往要借助于某些特定的设备、工具,通过实验,获取资料,以便分析研究。
例如星球运行规律与万有引力的发现,设备性能的物理测量、化学的分解与化合、生物的解剖等实验,就是认识事物本质和变化规律的有效手段和思维方法。
又叫构造思维,是指从具体的算法设计规范入手,通过算法过程的构造与实施,来解决给定问题的一种思维方法。
目前被广泛接受的计算思维概念是2006年美籍华裔计算机科学家周以真教授首次明确提出的定义:计算思维就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行为的涵盖了计算机科学之广度的一系列思维活动。
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、特征,及其对人能力的影响
1、本质:
抽象(Abstract)和自动化(Automation)
2、特征:
是概念化,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,意味着远远不是只能为计算机编程,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于计算机,就像音乐产业不只是关于钢琴一样。
是根本的,不是刻板的技能
是人的,不是计算机的思维
是思想,不是人造品
是数学思维和工程思维的互补与融合
面向所有的人,所有地方
关注依旧亟待理解和解决的智力上及有挑战性并且引人入胜的科学问题。
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3、计算思维品质对人的能力影响作用
问题抽象层次的能力是衡量人的思维品质的重要方面。
根据求解问题的需要,在分析问题的过程中,人们可以对问题进行多层次的抽象,将注意力集中在感兴趣的抽象层次或关系相对密切的上下层,抛弃那些不感兴趣的(不重要的)层次或细节,使问题分析相对简单,以控制问题解决的复杂性。
抽象的概念是由具体概念依其“共性”而产生的,把具体概念的诸多个性排出,集中描述其共性,就会产生一