1.2　計(jì)算思維

1.2.1　計(jì)算思維的提出

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域研究成果的不斷豐富和完善，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于非常廣泛的領(lǐng)域，如普適計(jì)算、商業(yè)智能、計(jì)算物理、計(jì)算醫(yī)學(xué)等，與這些領(lǐng)域之間的融合越來(lái)越緊密，對(duì)它們的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，已經(jīng)成為這些領(lǐng)域不可或缺的組成部分。艾茲格·W.迪科斯徹（Edsger Wybe Dijkstra，荷蘭人，計(jì)算機(jī)科學(xué)家，圖靈獎(jiǎng)獲得者）曾說(shuō)過(guò)：“我們所使用的工具影響著我們的思維方式和思維習(xí)慣，從而也將深刻地影響著我們的思維能力。”可以預(yù)見(jiàn)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)學(xué)科的思想方法和技術(shù)解決各類(lèi)問(wèn)題必將成為現(xiàn)實(shí)，而能夠正確理解計(jì)算機(jī)學(xué)科的基礎(chǔ)概念，能夠靈活運(yùn)用各種思想、方法和技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題將成為未來(lái)人才的必備技能。因此，對(duì)不同學(xué)科背景的人進(jìn)行計(jì)算機(jī)科學(xué)教育，使他們熟悉和掌握計(jì)算機(jī)學(xué)科的各種思想和方法，通過(guò)訓(xùn)練成為一種思維方式，并能在面對(duì)問(wèn)題時(shí)自覺(jué)、有效地運(yùn)用成為當(dāng)前教育的一個(gè)目標(biāo)。

那么，什么是計(jì)算思維呢？

目前國(guó)際上廣泛使用的計(jì)算思維的概念是由美國(guó)卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任周以真（Jeannette M. Wing）教授于2006年3月在美國(guó)計(jì)算機(jī)權(quán)威期刊Communications of the ACM上給出并定義的計(jì)算思維（Computational Thinking）。周教授認(rèn)為：計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以及人類(lèi)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)。周以真還指出：“計(jì)算思維代表著一種普遍的認(rèn)識(shí)和一類(lèi)普適的技能，每一個(gè)人，而不僅僅是計(jì)算機(jī)科學(xué)家，都應(yīng)熱心于它的學(xué)習(xí)和應(yīng)用。”計(jì)算思維的本質(zhì)是抽象和自動(dòng)化。如同所有人都具備“讀、寫(xiě)、算”（簡(jiǎn)稱(chēng)3R）能力一樣，計(jì)算思維是必須具備的思維能力。

中國(guó)科學(xué)院計(jì)算所李國(guó)杰院士說(shuō)：“計(jì)算思維運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念求解問(wèn)題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類(lèi)行為，它選擇合適的方式陳述一個(gè)問(wèn)題，對(duì)一個(gè)問(wèn)題的相關(guān)方面建模，并用最有效的辦法實(shí)現(xiàn)問(wèn)題求解。”李國(guó)杰院士還認(rèn)為，計(jì)算機(jī)科學(xué)本質(zhì)上源自數(shù)學(xué)思維和工程思維。然而，計(jì)算思維遠(yuǎn)遠(yuǎn)不只是為計(jì)算機(jī)編程，它是抽象的多個(gè)層次上的思維，與“讀寫(xiě)能力”一樣，是人類(lèi)的基本思維方式。他強(qiáng)調(diào)：“計(jì)算思維是每個(gè)人的基本技能，不僅僅屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)家。”計(jì)算思維是一種本質(zhì)的、所有人都必須具備的思維方式，就像閱讀、寫(xiě)字、做算術(shù)一樣，成為人們最基礎(chǔ)、最普遍、最適用和不可缺少的基礎(chǔ)思維方式。

學(xué)者、教育者和實(shí)踐者們關(guān)于計(jì)算思維的本質(zhì)、定義和應(yīng)用的大量討論推動(dòng)了計(jì)算思維在社會(huì)的普及和發(fā)展，但到目前為止，都沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的、獲得廣泛認(rèn)可的關(guān)于計(jì)算思維的定義。所有的討論和研究大致可分為兩個(gè)方向：其一，是將“計(jì)算思維”作為計(jì)算機(jī)及其相關(guān)領(lǐng)域中的一個(gè)專(zhuān)業(yè)概念，對(duì)其原理內(nèi)涵等方面進(jìn)行探究，稱(chēng)為理論研究；其二，是將“計(jì)算思維”作為教育培訓(xùn)中的一個(gè)概念，研究其在大眾教育中的意義、地位、培養(yǎng)方式等，稱(chēng)為應(yīng)用研究。理論研究對(duì)應(yīng)用研究起到指導(dǎo)和支撐的作用，應(yīng)用研究是理論研究的成果轉(zhuǎn)化，并豐富其體系，兩者相輔相成，形成對(duì)計(jì)算思維的完整闡述。