计算思维与计算机方法论

计算思维与计算机方法论

杨小灿

澄迈中等职业技术学校 海南省澄迈县571900

摘要：计算思维和计算机方法论有各自的研究内容和特色，但显然其互补性较强，可相互促进。例如，计算机方法论可再研究及吸收计算思维研究的成果，最终丰富计算机方法论的内容；相反，通过计算机方法论的学习，也能大幅提高计算思维能力的培养。

关键词：计算思维；计算机方法论；关系

虽然计算思维和计算机方法论属于不同学科，有独立概念，但可结合起来，相互促进发展。计算机方法论能指导计算思维在不同程度的实践，而计算思维也能丰富和完善计算机方法论的学科体系，从而更好地服务于计算思维的实际工作，能在研究实践中更丰富地检验计算思维，提高计算思维能力。此外，计算机方法论的实时性得到了计算思维的验证，能确保其高效发展，并为其实际工作提供更多资料素材。

一、计算思维概述

计算思维由美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真教授于2006年3月在美国计算机权威期刊《Communications of the ACM》杂志上提出，其主要运用计算机科学的基础帮助求解问题、系统设计、人类行为等一系列思维活动。计算机思维本质是抽象和自动化。计算思维中的抽象甚至超越物理概念上的时空观，能完全用符号表示。在众多抽象符号中，数字抽象只是一种特殊类别。相比普通的数学和物理科学，计算思维的抽象意义更丰富且复杂。计算思维中的抽象包含了数学抽象抛开现实事物的物理、化学和生物学特性，仅保留其量的关系和空间形式特征，更具备了自己独特的特点。计算思维渗透在每个人的生活中，其有着独特性能，计算机科学不仅仅是计算机编程。若能用计算机科学家的思维，不仅能为计算机编程，还能进行多个层次上的抽象思维。计算思维是根本的，不是刻板的技能。根本技能是人们为适应现代社会，而必须掌握技能；刻板技能只是机械的重复。计算思维是人类寻求问题解决的一条途径，而不是要人类像计算机那样去思考。计算机枯燥程序化，人类却机智且充满想象力。人类要发挥自己的想象赋予计算机活力，当根据我们的要求配置了计算设备，就可用自己去解决那些在计算时代之前无法解决的问题，实现“只有想不到，没有做不到”的境界。

二、计算机方法论

计算机方法论是指2002年提出的计算机科学与技术方法论，是系统的研究学问，主要是在计算领域的初中过程中，对一般方法、特点、内有联系、发展过程进行系统研究，是计算学科认知领域的一种理论体系。计算学科一般包括抽象、理论、设计三个过程，在其知识体系中，反映了计算领域中，人们的认识是从感性到理性的过程，再从理性转向设计中的一种科学思维方式。其过程有内在联系，也有自己的发展规律，内容是计算机科学与技术方法中的重要内容。所以计算学科基本原理不归入这三者中的任务一类。期间，更重要的原因还在于三个过程间的互相作用，可推进计算学科及其他领域的发展。同时，这三者还包括学科中各种问题。将人对世界认识即在提出、解决问题过程中所产生的，这种过程可是抽象、理论、设计三过程的作用。同时还要注意的是，计算机方法论实际上还存在着经度方向的关系，即各个主体领域所共有的可反映不同领域内在联系的思想与方法本质。其可反映不同领域间的共性问题，又有利于人们去认知计算学科，有利于人类更好运用方法论中思想从事计算领域工作。

三、计算思维与计算机方法论的有效结合

1、计算思维与方法论的结合。提到计算思维与计算机方法论就不得不说到二者结合而来的效率观，效率是指关于空间、时间、人力、财力等资源消耗的各种度量。众所周知，计算机的产生正是在某种程度上大幅提高了用户在计算整理等方面的效率，计算机方法论的出现则更有效地帮助了计算机软硬件系统在整理和设计中提高效率。虽然由于具体问题的限制，空间时间等因素都达到最佳状态是绝对不可实现的，但计算机方法论在一定程度上帮助设计过程协调了重点以达到最佳状态，这即是计算机方法论与计算思维的完美合作。

2、计算思维与计算机方法论的关系。研究计算思维和计算机方法论之间的关系，类似于研究数学方法论和思维。计算机方法论中有着完整的理论体系，其研究内容建立在国外先进组织的基础上，促进了对计算机方法论和计算思维之间关系的研究。

计算思维和计算机方法论对计算学科核心有着共同处，计算思维研究学科中的根本问题为主要的思维方式，而计算机方法论关心的是通过一定方法论来研究学科的根本问题。计算思维关注学科思维的核心内容，用抽象和自动化来解决问题，这种思维渗透到其他学科的各个方面。

计算机方法论与计算思维的核心研究内容有着一定区别，注重研究计算学科理论体系的建立，能研究出计算学科中最原始及其衍生出来的概念，能建立计算学科的概念模型。计算机方法论介绍了学科中核心概念来自于何处，学科中存在的解决问题时使用的数学和系统及形式的方法。这种方法能为学生未来发展提供一定的知识了解，让学生明白各学科中存在较大的争议内容，帮助学生对外来职业的展望有着较大帮助。

整体来讲计算思维和计算机方法论都注重计算学科中最根本的东西，计算思维注重从学科思维方式中讨论学科内容，计算机方法论注重从方法论层面上来研究学科中的基本内容。

四、促进计算思维与计算机方法论共同发展的方法

1、明确研究目标。为能提升两者在应用中的效果，需明确其所具有的研究目的，这便需在其研究中不断总结归纳。在这种情况下，需相关研究人员不断找寻存在于两者之间的联系点，然后将两者所具有的特性联系在一起。同时，研究人员还应在研究中利用一些已成型的相关理念，以促进当前理念的形成，使研究人员能对两者间关联点有更加深层次的了解，从而为其后续研究奠定良好基础。针对上述情况，能发现在应用计算思维时，不要过于拘泥以往的研究方式，应鼓励相关研究人员在两者所具有的共同角度，对其进行具有针对性的分析，以促使其不断发展。例如，研究人员在对两者进行研究时，能总结两者所具有特点和具体内容，并在此基础上创新和研究，以便形成新的理念。通过此方式，研究人员能对两者自主分析，并在研究分析中营造出良好的创新氛围，提高两者间的关联性。

2、优化关联模式。在进行计算思维与计算机方法论关联模式研究中，相关研究人员要有针对性地进行关联模式的更新，从两者角度出发，优化设计计算系统解决问题的途径，促进良好的计算思维与计算机方法论应用氛围的形成，进而保证计算机在应用中能自发对相关方法路径进行优化设计，并在自主探索时优化计算思维与计算机方法论的应用思维理念，进而有效促进计算机应用效率的提升。例如，在计算思维与计算机方法论关联模式研究中，要充分注意对传统计算思维与计算机方法论应用方式的改革和探索，充分保证研究人员在关联思维理念形成过程中，能具有对计算思维与计算机方法论研究的独立意识，切实提升其创新发展应用，让计算机学科通过不断优化设计，提升自身计算优化路径，提升计算机应用水平。

3、构建关联结构。为能提升两者关联效率，在研究计算机相关理念时，应以两者所具有的特点作为基本依据，并在研究中创造出良好的氛围为后续研究提供有利条件，从而有效提高学生的自主思考及物理思维辩证能力。例如，在研究两者间的关联公式时，由于其在研究中形成了一些定式，应以其为基础对关联公式进行深入研究。在这种情况下，相关研究人员在研究时会从主观意识上思考，并考虑在研究时应运用何种方法和形式。此外，研究人员还需将生活中所应用的思维和方法渗透到研究中，使研究能同生活相结合进行深入思考。在研究中利用这些公式和计算机，不仅能充分显示出其所具有的应用性能，还能在后续研究中将相关知识和与所遇到的实际问题融合在一起，从而提升计算机应用水平。

参考文献：

[1]周宝华.浅析计算思维与计算机方法论[J].信息与电脑，2015，08(15):112-113.