計算機(computer)俗稱(chēng)電腦,是現代一種用于高速計算的電子計算機器,可以進(jìn)行數值計算,又可以進(jìn)行邏輯計算,還具有存儲記憶功能。是能夠按照程序運行,自動(dòng)、高速處理海量數據的現代化智能電子設備。
由硬件系統和軟件系統所組成,沒(méi)有安裝任何軟件的計算機稱(chēng)為裸機。可分為超級計算機、工業(yè)控制計算機、網(wǎng)絡(luò )計算機、個(gè)人計算機、嵌入式計算機五類(lèi),較先進(jìn)的計算機有生物計算機、光子計算機、量子計算機等。
計算機發(fā)明者約翰·馮·諾依曼。計算機是20世紀最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)發(fā)明之一,對人類(lèi)的生產(chǎn)活動(dòng)和社會(huì )活動(dòng)產(chǎn)生了極其重要的影響,并以強大的生命力飛速發(fā)展。它的應用領(lǐng)域從最初的軍事科研應用擴展到社會(huì )的各個(gè)領(lǐng)域,已形成了規模巨大的計算機產(chǎn)業(yè),帶動(dòng)了全球范圍的技術(shù)進(jìn)步,由此引發(fā)了深刻的社會(huì )變革,計算機已遍及一般學(xué)校、企事業(yè)單位,進(jìn)入尋常百姓家,成為信息社會(huì )中必不可少的工具。
計算機思維是指人們要有操作計算機的思維來(lái)運作計算機,計算機語(yǔ)言沒(méi)有思想。計算機語(yǔ)言的"思想"存在于編制程序的人的大腦之中,這就將使計算機語(yǔ)言的思想與方法分離了。
計算機思維中需要知道現有的計算機不可能像人的大腦那樣思維。
一般認為,在計算機沒(méi)有出現之前,人類(lèi)的思維體系中就有了計算思維。
例如,原始人將普通石頭改造成可用的工具過(guò)程中,會(huì )考慮工具制作的細節。美國的周以真教授舉的“做飯的例子”屬于作業(yè)調度。
在計算機未出現之前,人類(lèi)的計算思維缺少自動(dòng)化計算工具的支持,因此計算思維與其他思維方式融合在一起,更多地表現為其他思維方式。自動(dòng)化的實(shí)現得以與以計算機為代表的先進(jìn)計算工具的發(fā)展。
目前所說(shuō)的“計算思維”更多是基于計算機科學(xué)的概念體系,以及借助各類(lèi)計算工具,實(shí)現問(wèn)題求解、構造系統,理解人類(lèi)活動(dòng)行為。計算機的計算思維幫助計算機運算。
在某種程度上是計算機的輔助程序。
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1.美國卡內基·梅隆大學(xué)計算機科學(xué)系主任周以真(Jeannette M Wing)教授在美國計算機權威期刊《Communications of the ACM》雜志49卷第3期上發(fā)表了題為“Computational thinking and thinking about computing”的文章,提出了“計算思維”的概念
2.計算思維是運用計算機科學(xué)的基礎概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統設計、以及人類(lèi)行為理解等涵蓋計算機科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。計算思維最根本的內容,即其本質(zhì)是抽象和自動(dòng)化。
3.通過(guò)約簡(jiǎn)、嵌入、轉化和仿真等方法,把一個(gè)看來(lái)困難的問(wèn)題重新闡釋成一個(gè)我們知道問(wèn)題怎樣解決的方法;
是一種遞歸思維,是一種并行處理,是一種把代碼譯成數據又能把數據譯成代碼,是一種多維分析推廣的類(lèi)型檢查方法;
是一種采用抽象和分解來(lái)控制龐雜的任務(wù)或進(jìn)行巨大復雜系統設計的方法,是基于關(guān)注分離的方法(SoC方法);
是一種選擇合適的方式去陳述一個(gè)問(wèn)題,或對一個(gè)問(wèn)題的相關(guān)方面建模使其易于處理的思維方法;
是按照預防、保護及通過(guò)冗余、容錯、糾錯的方式,并從最壞情況進(jìn)行系統恢復的一種思維方法;
是利用啟發(fā)式推理尋求解答,也即在不確定情況下的規劃、學(xué)習和調度的思維方法;
是利用海量數據來(lái)加快計算,在時(shí)間和空間之間,在處理能力和存儲容量之間進(jìn)行折衷的思維方法。?
一、數值計算
計算機廣泛地應用于科學(xué)和工程技術(shù)方面的計算,這是計算機應用的一個(gè)基本方面,也是我們比較熟悉的。如:人造衛星軌跡計算,導彈發(fā)射的各項參數的計算,房屋抗震強度的計算等。
二、數據處理
用計算機對數據及時(shí)地加以記錄、整理和計算,加工成人們所要求的形式,稱(chēng)為數據處理。數據處理與數值計算相比較,它的主要特點(diǎn)是原始數據多,處理量大,時(shí)間性強,但計算公式并不復雜。
在計算機應用普及的今天,計算機已經(jīng)不再只是進(jìn)行科學(xué)計算的工具,計算機更多地應用在數據處理方面。如:對工廠(chǎng)的生產(chǎn)管理、計劃調度、統計報表、質(zhì)量分析和控制等;在財務(wù)部門(mén),用計算機對帳目登記、分類(lèi)、匯總、統計、制表等。
我們不可以用計算機實(shí)現辦公自動(dòng)化。用計算機進(jìn)行文字錄入、排版、制版和打印,比傳統鉛字打印速度快、效率高,并且使用更加方便;用計算機通信即通過(guò)局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)進(jìn)行數據交換,可以方便地發(fā)送與接收數據報表和圖文傳真。
三、自動(dòng)控制
自動(dòng)控制也是計算機應用的一個(gè)重要方面。在生產(chǎn)過(guò)程中,采用計算機進(jìn)行自動(dòng)控制,可以大大提高產(chǎn)品的數量和質(zhì)量,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,改善人們工作條件,節省原材料的消耗,降低生產(chǎn)成本等。
四、輔助設計
計算機輔助設計(Computer Aided
Design,簡(jiǎn)稱(chēng)CAD)是借助計算機進(jìn)行設計的一項實(shí)用技術(shù),采用計算機輔助設計過(guò)程實(shí)現自動(dòng)化或半自動(dòng)化,不僅可以大大縮短設計周期,加速產(chǎn)品的更新?lián)Q代,降低生產(chǎn)成本,節省人力物力,而且對保證產(chǎn)品有重要作用。
五、輔助教學(xué)
計算機輔助教學(xué)(簡(jiǎn)稱(chēng)CAI)是利用計算機對學(xué)生進(jìn)行教學(xué)。計算機輔助教學(xué)的第一個(gè)大型系統是在60年代由美國伊里諾大學(xué)開(kāi)發(fā)的PLATO。現在世界上發(fā)展的各方教學(xué)軟件已無(wú)法準確統計。CAI的專(zhuān)用軟件稱(chēng)為課件,是CAD的一大分支,它可按不同教學(xué)方式方法以及不同領(lǐng)域內容進(jìn)行分類(lèi)。
六、人工智能
計算機有記憶能力,又擅長(cháng)進(jìn)行邏輯推理運算,因此計算機可以模仿人的思維,讓計算機具有一定的學(xué)習和推理功能,能夠自己積累知識,并且獨立解決問(wèn)題,這就是計算機的人工智能。例如,計算機可以對計算機高級語(yǔ)言進(jìn)行編譯和解釋?zhuān)徊煌瑖艺Z(yǔ)言之間的機器翻譯;在很多場(chǎng)合下,裝上電腦的機器人可以代替人們進(jìn)行繁重的、危險的體力勞動(dòng)和部分簡(jiǎn)單重復的腦力勞動(dòng)。
七、娛樂(lè )活動(dòng)
2006年3月,美國卡內基·梅隆大學(xué)計算機科學(xué)系主任周以真Jeannette M. Wing教授在美國計算機權威期刊《Communications of the ACM》雜志上給出,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(xué)的基礎概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統設計、以及人類(lèi)行為理解等涵蓋計算機科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。 以上是關(guān)于計算思維的一個(gè)總定義,周教授為了讓人們更易于理解,又將它更進(jìn)一步地定義為:通過(guò)約簡(jiǎn)、嵌入、轉化和仿真等方法,把一個(gè)看來(lái)困難的問(wèn)題重新闡釋成一個(gè)我們知道問(wèn)題怎樣解決的方法;是一種遞歸思維,是一種并行處理,是一種把代碼譯成數據又能把數據譯成代碼,是一種多維分析推廣的類(lèi)型檢查方法;是一種采用抽象和分解來(lái)控制龐雜的任務(wù)或進(jìn)行巨大復雜系統設計的方法,是基于關(guān)注分離的方法SoC方法;是一種選擇合適的方式去陳述一個(gè)問(wèn)題,或對一個(gè)問(wèn)題的相關(guān)方面建模使其易于處理的思維方法;是按照預防、保護及通過(guò)冗余、容錯、糾錯的方式,并從最壞情況進(jìn)行系統恢復的一種思維方法;是利用啟發(fā)式推理尋求解答,也即在不確定情況下的規劃、學(xué)習和調度的思維方法;是利用海量數據來(lái)加快計算,在時(shí)間和空間之間,在處理能力和存儲容量之間進(jìn)行折衷的思維方法。
算法策略就是在問(wèn)題空間中隨機搜索所有可能的解決問(wèn)題的方法,直至選擇一種有效的方法解決問(wèn)題。
算法策略間的關(guān)系編輯
1、對問(wèn)題進(jìn)行分解的算法策略——分治法與動(dòng)態(tài)規劃法
共同點(diǎn):(1)分治法與動(dòng)態(tài)規劃法實(shí)際上都是遞歸思想的運用
(2)二者的根本策略都是對問(wèn)題進(jìn)行分解,找到大規模與小規模的關(guān)系,然后通過(guò)解小規模的解,得出大規模的解
不同點(diǎn): 適用于分治法的問(wèn)題分解成子問(wèn)題后,各子問(wèn)題間無(wú)公共子子問(wèn)題,而動(dòng)態(tài)規劃法相反。
動(dòng)態(tài)規劃法 = 分治算法思想 + 解決子問(wèn)題間的冗余情況
2、多階段逐步解決問(wèn)題的策略——貪心算法和動(dòng)態(tài)規劃法
貪心算法:每一步都根據策略得到一個(gè)結果,并傳遞到下一步,自頂向下,一步一步地做出貪心決策。
動(dòng)態(tài)規劃算法:每一步?jīng)Q策得到的不是一個(gè)唯一結果,而是一組中間結果(且這些結果在以后各步可能得到多次引用),只是每一步都使問(wèn)題的規模逐步縮小,最終得到問(wèn)題的一個(gè)結果。
計算機能夠快速、準確地“計算”的最基本的原因,就是硬件與軟件的分離、程序與數據的分離。這實(shí)際上也就是將我們人類(lèi)自然語(yǔ)言中的思想與方法、方法與對象、思想與對象實(shí)行了分離。由于這些分離,使得計算機的程序語(yǔ)言中的命令與數據,都能非常精確地指稱(chēng)計算機內存里面的確定區域。
這樣,計算機“計算”的時(shí)候,就不會(huì )象人類(lèi)大腦那樣,左半腦中的一個(gè)語(yǔ)詞指稱(chēng)的是一個(gè)幾乎難以確切地劃分出“邊界”的右半腦中的圖景,而是一塊有著(zhù)確定“地址”的內存區域。這樣,計算機就能夠達到快速準確地“計算”了。
計算思維的四個(gè)方面有形式化,抽象性,概括性,理論性。
計算思維是運用計算機科學(xué)的基礎概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統設計、以及人類(lèi)行為理解等涵蓋計算機科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng),由周以真于2006年3月首次提出。
計算思維吸取了問(wèn)題解決所采用的一般數學(xué)思維方法,以及復雜性、智能、心理、人類(lèi)行為的理解等的一般科學(xué)思維方法。
擴展資料:
計算機科學(xué)在本質(zhì)上源自數學(xué)思維,因為像所有的科學(xué)一樣,其形式化基礎建筑于數學(xué)之上。
計算思維是人類(lèi)求解問(wèn)題的一條途徑,但決非要使人類(lèi)像計算機那樣地思考。計算機枯燥且沉悶,人類(lèi)聰穎且富有想象力。是人類(lèi)賦予計算機激情。配置了計算設備,我們就能用自己的智慧去解決那些在計算時(shí)代之前不敢嘗試的問(wèn)題,實(shí)現“只有想不到,沒(méi)有做不到”的境界。
計算機科學(xué)又從本質(zhì)上源自工程思維,因為我們建造的是能夠與實(shí)際世界互動(dòng)的系統,基本計算設備的限制迫使計算機學(xué)家必須計算性地思考,不能只是數學(xué)性地思考。構建虛擬世界的自由使我們能夠設計超越物理世界的各種系統。
參考資料來(lái)源:搜狗百科——計算思維
計算機的教育方法是多種多樣的,不同的學(xué)校會(huì )有所不同,像我校是采用四個(gè)一教學(xué)法(1+1+1+1)
第一課:概念、理論
——教師講授基本的要領(lǐng)和理論知識,引導學(xué)員在理解的基礎上學(xué)習。
第二課:動(dòng)手實(shí)踐
——學(xué)員在機房上試驗課。通過(guò)試驗理解概念和理論知識,達致電上理性到感受性的轉化。
第三課:在線(xiàn)學(xué)習
——學(xué)員通過(guò)計算機在線(xiàn)課程,進(jìn)行自學(xué),自問(wèn)、自解、自判等過(guò)程,充分培養其發(fā)現問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。
第四課:總結提高
——學(xué)員提出整個(gè)學(xué)習過(guò)程中遇到的問(wèn)題,教師組織組織討論和解答,并引導學(xué)生深入理解,達到總結提高的目的。
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