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  • 计算思维定义和特征是什么

    千次阅读 2021-06-27 00:38:28
    什么是计算思维?周以真于2006年3月首次提出的计算思维有着怎样的定义?下面是学习啦小编整理的计算思维定义相关资料,一起来看看吧!计算思维定义2006年3月,美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真...

    什么是计算思维?周以真于2006年3月首次提出的计算思维有着怎样的定义?下面是学习啦小编整理的计算思维的定义相关资料,一起来看看吧!

    计算思维的定义

    2006年3月,美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真(Jeannette M. Wing)教授在美国计算机权威期刊《Communications of the ACM》杂志上给出,并定义的计算思维(Computational Thinking)。周教授认为:计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。

    以上是关于计算思维的一个总定义,周教授为了让人们更易于理解,又将它更进一步地定义为:通过约简、嵌入、转化和仿真等方法,把一个看来困难的问题重新阐释成一个我们知道问题怎样解决的方法;是一种递归思维,是一种并行处理,是一种把代码译成数据又能把数据译成代码,是一种多维分析推广的类型检查方法;是一种采用抽象和分解来控制庞杂的任务或进行巨大复杂系统设计的方法,是基于关注分离的方法(SoC方法);是一种选择合适的方式去陈述一个问题,或对一个问题的相关方面建模使其易于处理的思维方法;是按照预防、保护及通过冗余、容错、纠错的方式,并从最坏情况进行系统恢复的一种思维方法;是利用启发式推理寻求解答,也即在不确定情况下的规划、学习和调度的思维方法;是利用海量数据来加快计算,在时间和空间之间,在处理能力和存储容量之间进行折衷的思维方法。

    计算思维的特征

    1)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不止能为计算机编程,还要求能够在抽象的多个层次上思维。

    2)根本的,不是刻板的技能

    根本技能是每一个人为了在现代社会中发挥职能所必须掌握的。刻板技能意味着机械的重复。具有讽刺意味的是,当计算机像人类一样思考之后,思维可就真的变成机械的了。

    3)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一条途径,但决非要使人类像计算机那样地思考。计算机枯燥且沉闷,人类聪颖且富有想象力。是人类赋予计算机激情。配置了计算设备,我们就能用自己的智慧去解决那些在计算时代之前不敢尝试的问题,实现“只有想不到,没有做不到”的境界。

    4)数学和工程思维的互补与融合

    计算机科学在本质上源自数学思维,因为像所有的科学一样,其形式化基础建筑于数学之上。计算机科学又从本质上源自工程思维,因为我们建造的是能够与实际世界互动的系统,基本计算设备的限制迫使计算机学家必须计算性地思考,不能只是数学性地思考。构建虚拟世界的自由使我们能够设计超越物理世界的各种系统。

    5)是思想,不是人造物

    不只是我们生产的软件硬件等人造物将以物理形式到处呈现并时时刻刻触及我们的生活,更重要的是还将有我们用以接近和求解问题、管理日常生活、与他人交流和互动的计算概念;而且,面向所有的人,所有地方。  当计算思维真正融入人类活动的整体以致不再表现为一种显式之哲学的时候,它就将成为一种现实。

    计算思维的优点和内容

    计算思维吸取了问题解决所采用的一般数学思维方法,现实世界中巨大复杂系统的设计与评估的一般工程思维方法,以及复杂性、智能、心理、人类行为的理解等的一般科学思维方法。

    优点

    计算思维建立在计算过程的能力和限制之上,由人由机器执行。计算方法和模型使我们敢于去处理那些原本无法由个人独立完成的问题求解和系统设计。

    内容

    计算思维中的抽象完全超越物理的时空观,并完全用符号来表示,其中,数字抽象只是一类特例。

    与数学和物理科学相比,计算思维中的抽象显得更为丰富,也更为复杂。数学抽象的最大特点是抛开现实事物的物理、化学和生物学等特性,而仅保留其量的关系和空间的形式,而计算思维中的抽象却不仅仅如此。

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  • 什么是计算思维+计算思维含义

    千次阅读 2021-06-27 13:40:46
    什么是计算思维计算思维含义你知道计算思维吗?计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。下面小编为你整理计算思维,希望能帮到你。...

    什么是计算思维计算思维的含义

    你知道计算思维吗?计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。下面小编为你整理计算思维,希望能帮到你。

    什么叫计算思维计算思维的含义

    计算思维是数字时代人人都应具备的基本技能。计算思维与理论思维和实验思维一起构成了科技创新的三大支柱。

    美国卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)Jeannette M. Wing 教授2006年3月在美国计算机权威期刊Communication of the ACM上将计算思维定义为:计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。

    计算思维具有如下特征:

    (1)计算思维是概念化的抽象思维,而非程序思维。

    (2)计算思维是人的思维,而非机器的思维。

    (3)计算思维是思想,而非人造品。

    (4)计算思维与数学和工程思维互补和融合。

    (5)计算思维面向所有的人,所有的领域。

    (6)如同“读、写、算”一样,计算思维是一种基本技能。

    计算思维教育实践途径

    计算思维培养,具体到中小学教育实践中,必须要有一个依托工具和抓手。中小学信息技术课程中,如何渗透计算思维教育,可以从如下几个方面尝试。

    (一)在计算机程序设计教学中渗透计算思维

    通过计算机程序设计教学培养学生的计算思维,是中小学信息技术教师最容易上手的做法。对于计算思维的培养,宜选择可视化的、模块化的、易于学习的程序设计软件。

    LOGO语言是一种早期的编程语言,也是一种与自然语言非常接近的编程语言,它通过“绘图”的方式来学习编程,对初学者特别是儿童进行寓教于乐的教学方式。至

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  • 大数据思维,到底是什么

    千次阅读 2020-12-27 19:48:03
    大数据思维,到底是什么? 时光 目录 大数据思维,到底是什么? 1. 大数据本质 2. 大数据思维 3. 应用领域 4. 思维转变 1. 大数据本质 大数据实际上是营销的科学导向的自然演化,将不同行业或者说渠道所...

    大数据思维,到底是什么?

    目录

    大数据思维,到底是什么?

    1. 大数据本质

    2. 大数据思维

    3. 应用领域

    4. 思维转变

    1. 大数据本质

    大数据实际上是营销的科学导向的自然演化,将不同行业或者说渠道所产生的数据进行整合。但整合不是简单的合并,而是能给企业带来商业价值。

    2. 大数据思维

    大数据思维有三个纬度——定量思维、相关思维、实验思维。

    第一,定量思维,即提供更多描述性的信息,其原则是一切皆可测。不仅销售数据、价格这些客观标准可以形成大数据,甚至连顾客情绪(如对色彩、空间的感知等)都可以测得,大数据包含了与消费行为有关的方方面面;

    第二,相关思维,一切皆可连,消费者行为的不同数据都有内在联系。这可以用来预测消费者的行为偏好;

    第三,实验思维,一切皆可试,大数据所带来的信息可以帮助制定营销策略。

    这就是三个大数据运用递进的层次:首先是描述,然后是预测,最后产生攻略。

    3. 应用领域

    一切皆可测:迪士尼MagicBand手环

    美国迪斯尼公司最近投资了10亿美元进行线下顾客跟踪和数据采集,开发出MagicBand手环。游客在入园时佩戴上带有位置采集功能的手环,园方可以通过定位系统了解不同区域游客的分布情况,并将这一信息告诉游客,方便游客选择最佳游玩路线。此外,用户还可以使用移动订餐功能,通过手环的定位,送餐人员能够将快餐送到用户手中。利用大数据不仅提升了用户体验,也有助于疏导园内的人流。而采集得到的顾客数据,可以用于精准营销。这是一切皆可测的例子,线下活动也可以被测量。

    一切皆可连:网上订餐追踪系统

    一家做订餐配送的互联网企业,在送外卖的自行车和汽车上安装一套软件和追踪系统,从配送外卖中采集了大量数据,如谁订了什么外卖、经过什么路线、到了谁的家里……而通过对数据的分析,可以得出哪家餐馆的什么外卖的受欢迎度,最快捷的路径是那一条等,在此基础上为商家提供备料建议,并规划一条合理高效的送餐路线。利用分析表面看似无关联的大数据,公司能够提供优化餐馆运营的增值服务。

    一切皆可试:电商页面推荐功能

    电商购物中,商品页面的其他产品推荐是个重要的功能(例如“买过该商品的人还买过XXX”)。如何量化和优化推荐功能的效果?有研究机构做了这样一个测试:按顺序向用户推荐全部/屏蔽部分推荐/屏蔽所有推荐,经过一个月测试之后,跟踪被测试对象的购买情况,发现不屏蔽推荐的短期效应最高,购买量最多。而屏蔽所有推荐的效果要优于屏蔽部分推荐。而原先购买过商品的消费者在被屏蔽推荐之后,商品的销售额下降更快,因而可以得出推荐功能对有忠诚度的客户作用更大。更有趣的是推荐功能的长期效果。研究发现,不论首次购买过程中用户是否购买了推荐商品,第二次的访问情况都遵循这一规律:未被屏蔽推荐的顾客中,10%的人会再次访问,被屏蔽推荐的访问率是9%,而实际转化成访问的次数是8%,如果再结合老顾客推荐效果会更好,最后会产生超过10%的营收提高。总体看来,推荐的效果更可观。

    从描述到预测,再到产生攻略

    社交网络分析跟踪,将消费者社交网络上的关键词频率转化为可视化表达,对消费者进行分类,进而做针对目标客群的精准营销,这是大数据营销的描述阶段。

    预测阶段的案例是对信用卡使用情况的研究。原先每家银行只能看到消费者的本行刷卡记录,银行据此消费记录对客户实行奖励。其中存在的问题是,客户使用非本行信用卡的消费情况无从知晓,银行无法了解客户的实际消费情况,哪些是隐藏的“消费大户”。解决这一问题的难点在于,他行的数据记录很难获得,因此研究机构就使用第三方零售商调研的数据,通过建立模型,将两种数据融合,再对消费者的实际消费情况进行预测。模型中原先可能年消费只有2000-3000元的消费者,实际消费达到了4万,这些人成了非常有潜力的银行客户。

    在攻略阶段,银行可以根据预测结果调整客户奖励政策,例如给年均消费3000元的客户提高返点,或者提供更丰富的积点兑换产品等,使这部分人群变成银行的忠诚顾客。

    4. 思维转变

    互联网思维如何PK大数据思维?“互联网时代”这个词在中国特别火,但在美国还未听说。这是因为互联网思维更契合传统东方思维方式。东方文化强调智慧,而西方更强调知识,智慧来源于经验,而知识来源于数据。诸葛亮和司马懿是一组典型的智慧PK知识的代表。司马懿是诸葛亮的最大对手,他可能是早期的大数据最佳应用者。从诸葛亮几点睡觉,吃几碗饭,他就能判断诸葛亮活不长了;而诸葛亮则凭借智慧猜出司马义胆子小,不敢进入空城。中国人崇尚智慧,可能更注重互联网思维,但光有互联网思维还不够,还要对数据有更深的认识和更好的运用。大数据思维不像互联网思维那样令人热血沸腾。运用大数据来解决问题,往往会事半功倍。

    简单分享,望共勉。请各位多多支持,关注微信公众号:破晓大数据!

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  • 什么是计算思维

    千次阅读 2020-08-09 21:01:24
    那么,计算思维具体指什么? 1.计算思维 计算思维(Computational Thinking)是由时任卡内基梅隆大学(CMU)计算机系主任的周以真教授在2006年提出的。她定义计算思维是“运用计算机科学的基础概念进行问题...

     逻辑思维、实证思维和计算思维,是目前人类认识世界和改造世界的三种基本科学思维方式。在自然科学领域,逻辑思维一般用于数学理论的学习,实证思维则多应用于物理化学领域的研究,计算思维则是大数据时代解决问题的新思维方法。那么,计算思维具体指什么?


    1.计算思维

    计算思维(Computational Thinking)是由时任卡内基梅隆大学(CMU)计算机系主任的周以真教授在2006年提出的。她定义计算思维是“运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。” 计算思维是建立在计算和建模之上, 能够帮助人们利用计算机处理无法由单人完成的系统设计、 问题求解等工作。

    2.计算思维特点

    计算思维的概念听上去比较抽象,下面我以求圆周率为例,分别使用逻辑思维思想和计算思维思想获得对应结果,实际感受一下计算思维的特点。

    (1)逻辑思维思想解题

    数学上求解圆周率的公式有许多种,我们选取其中最简单近似计算的公式,即交错级数的方法,基本公式为:

    https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/SoaJKDTOXiaB9tEicibNarX7rib4mQMRQsMI3yWXiapfHS0z1RnDkmPozUFV7pXsHd9miapuM2pEYdpGG6tO8tFk0JZw/640?wx_fmt=png

                            

    为使实验过程简单直观,我们使用VisualBasic编程完成公式中1百万项近似计算,主要代码如下:

    Private Sub Command1_Click()
        Dim Pi As Single
        Dim i As Single
        Dim Sign As Integer
        Sign = -1
        Pi = 0
        For i = 1 To 1000000
           Sign = -1 * Sign
           Pi = Pi + Sign / (2 * i - 1)
        Next i
        Pi = Pi * 4
        Print ("Pi="); Pi
    End Sub

    这种从已推理出的数学公式出发,进行计算并获得结果的思维方式,我们称其为逻辑思维。
    (2)计算思维思想解题

    工程上计算圆周率常采用下面的方法,如下图所示,图2左部阴影部分是包含四分之一圆的小正方形,我们对该正方形区域随机撒n个点,然后统计落在那四分之一圆中点的个数c,用c值除以n,即为Pi/4的值。这个方法称为蒙特卡罗法。

    实际解题VB代码如下:
     

    Private Sub Command1_Click()
        Dim Pi As Single
        Dim i As Single
        Dim Sign As Integer
        Sign = -1
        Pi = 0
        For i = 1 To 1000000
           Sign = -1 * Sign
           Pi = Pi + Sign / (2 * i - 1)
        Next i
        Pi = Pi * 4
        Print ("Pi="); Pi
    End Sub

    图3是我们撒下1百万个点后,获得的一次计算结果。这种利用计算机的算力,以工程实际统计获得的数据为结果的方法,就是计算思维的具体体现。


    计算思维是非常新的概念,需要老师们在探索中推动他的发展,既要自己能够深入掌握,也要努力促进学生这种思维方式的发展。

    参考文献

    [1]周以真:计算思维. 新观点新学说学术沙龙系列活动之七.中国北京.2007-05-26

    [2]嵩天:Python语言程序设计.中国大学MOOC. https://www.icourse163.org/course/BIT-268001.

    [3]谢忠新曹杨璐:中小学信息技术学科学生计算思维培养的策略与方法.中国电化教育2015-11,116页。

     

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  • 什么是计算思维

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