1.2　計算思維

1.2.1　計算思維的提出

隨著計算機科學領域研究成果的不斷豐富和完善，計算機技術已經應用于非常廣泛的領域，如普適計算、商業智能、計算物理、計算醫學等，與這些領域之間的融合越來越緊密，對它們的發展產生了深遠的影響，已經成為這些領域不可或缺的組成部分。艾茲格·W.迪科斯徹（Edsger Wybe Dijkstra，荷蘭人，計算機科學家，圖靈獎獲得者）曾說過：“我們所使用的工具影響著我們的思維方式和思維習慣，從而也將深刻地影響著我們的思維能力。”可以預見，運用計算機學科的思想方法和技術解決各類問題必將成為現實，而能夠正確理解計算機學科的基礎概念，能夠靈活運用各種思想、方法和技術解決實際問題將成為未來人才的必備技能。因此，對不同學科背景的人進行計算機科學教育，使他們熟悉和掌握計算機學科的各種思想和方法，通過訓練成為一種思維方式，并能在面對問題時自覺、有效地運用成為當前教育的一個目標。

那么，什么是計算思維呢？

目前國際上廣泛使用的計算思維的概念是由美國卡內基·梅隆大學計算機科學系主任周以真（Jeannette M. Wing）教授于2006年3月在美國計算機權威期刊Communications of the ACM上給出并定義的計算思維（Computational Thinking）。周教授認為：計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計，以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。周以真還指出：“計算思維代表著一種普遍的認識和一類普適的技能，每一個人，而不僅僅是計算機科學家，都應熱心于它的學習和應用。”計算思維的本質是抽象和自動化。如同所有人都具備“讀、寫、算”（簡稱3R）能力一樣，計算思維是必須具備的思維能力。

中國科學院計算所李國杰院士說：“計算思維運用計算機科學的基礎概念求解問題、設計系統和理解人類行為，它選擇合適的方式陳述一個問題，對一個問題的相關方面建模，并用最有效的辦法實現問題求解。”李國杰院士還認為，計算機科學本質上源自數學思維和工程思維。然而，計算思維遠遠不只是為計算機編程，它是抽象的多個層次上的思維，與“讀寫能力”一樣，是人類的基本思維方式。他強調：“計算思維是每個人的基本技能，不僅僅屬于計算機科學家。”計算思維是一種本質的、所有人都必須具備的思維方式，就像閱讀、寫字、做算術一樣，成為人們最基礎、最普遍、最適用和不可缺少的基礎思維方式。

學者、教育者和實踐者們關于計算思維的本質、定義和應用的大量討論推動了計算思維在社會的普及和發展，但到目前為止，都沒有一個統一的、獲得廣泛認可的關于計算思維的定義。所有的討論和研究大致可分為兩個方向：其一，是將“計算思維”作為計算機及其相關領域中的一個專業概念，對其原理內涵等方面進行探究，稱為理論研究；其二，是將“計算思維”作為教育培訓中的一個概念，研究其在大眾教育中的意義、地位、培養方式等，稱為應用研究。理論研究對應用研究起到指導和支撐的作用，應用研究是理論研究的成果轉化，并豐富其體系，兩者相輔相成，形成對計算思維的完整闡述。