文档介绍：科学思维的形式
理论科学、实验科学和计算科学是科学发现的三大支柱。
1、理论思维
理论思维以推理和演绎为特征,以数学学科为代表。
公理系统三个条件:
无矛盾。
独立性。
完备性。
公理系统要尽可能简单化。
科学思维的形式
【案例】欧几里得几何公理。
任意两个点可以通过一条直线连接。
任意线段能无限延伸成一条直线。
给定任意线段,可以以其一个端点作为圆心,该线段作为半径作一个圆。
所有直角都全等。
若一直线与其他两直线相交,以至该直线一侧的两内角之和小于两直角,则那两直线延伸足够长后必相交于该侧。
科学思维的形式
2、实验思维
实验思维以观察和总结自然规律为特征,以物理学科为代表。
实验思维步骤:
(1)从现象获得直观认识。
(2)用数学方法导出数量关系。
(3)通过实验证实数量关系。
实验思维最重要的是建立理想的实验环境。
科学思维的形式
3、计算思维
计算思维以设计和构造为特征,以计算机学科为代表。
计算思维的根本问题是什么能被有效的自动进行。
为了机器的自动化,需要在抽象过程中进行符号转换和建立计算模型。
计算思维需要考虑问题处理的边界,以及可能产生的错误。
科学思维的形式
【扩展】学****方法思维导图。
《计算机导论——计算思维和应用技术》第3章计算思维
计算机的发展
基本特征
科学思维的形式
计算思维的特征
问题抽象与分解
计算机解题方法
解题模型的构建
计算思维的特征
1、计算工具与思维方式的相互影响
家迪科斯彻:我们使用的工具影响着我们的思维方式和思维****惯,从而也将深刻地影响着我们的思维能力。
计算的发展影响着人类的思维方式。
如,计算生物学改变了生物学家的思维方式;
如,计算机博弈论改变着经济学家的思维方式;
如,计算社会科学改变着社会学家的思维方式;
如,量子计算改变着物理学家的思维方式。
计算思维是各个专业求解问题的基本途径。
计算思维的特征
2、计算思维的定义
“计算思维”是美国卡内基梅隆大学周以真教授提出的一种理论。
周以真认为:计算思维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,它涵盖了计算机科学的一系列思维活动。
计算思维的特征
国际教育技术协会对计算思维的可操作性定义。
计算思维是问题解决的过程,该过程包括以下特点:
(1)制定问题,并利用计算机和其他工具来解决该问题;
(2)要符合逻辑地组织和分析数据;
(3)通过抽象(如模型、仿真等)再现数据;
(4)通过算法思想(一系列有序的步骤)支持自动化的解决方案;
(5)分析可能的解决方案,找到最有效的方案;
(6)将该问题的求解过程推广并移植到更广泛的问题中。
计算思维的特征
3、计算思维的特征
计算思维是每个大学生必须掌握的基本技能。
计算思维是人的,不是计算机的思维方式。
计算思维是人类求解问题的思维方法,而不是要使人类像计算机那样思考。
计算思维是数学思维和工程思维的相互融合。
计算机科学本质上来源于数学思维,但是受计算设备的限制,迫使计算机科学家必须进行工程思考,不能只是数学思考。