计算思维(陈国良).doc

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1、中国科学院院士陈国良做题为《计算思维：大学计算教育的振兴科学工程研究的创新》的演讲。　　以下为演讲实录：　　各位领导、各位代表：大家早上好！我讲话不习惯坐着，我喜欢到处走，但是因为有PPT，所以我一会儿站着，一会儿坐着，请大家原谅。　　今天不算是报告，就算是闲谈吧，谈谈计算思维。我为什么讲这个题目，我想大家在座的都是搞计算的，因为我们是计算机大会，我们的计算机科学跟计算机学科的现状是什么样的呢？我们计算科学是很伟大的，为什么？因为计算科学是理论科学、实验科学，被称为推动人类文明进步和科技发展的三大科学，或者三大手段或者叫三大支柱。注意，计算科学居然有这么

2、高的位置，它当然是伟大的。但是我们计算机学科，特别是计算机教育，特别是计算机的基础教育它是有问题的。在社会上，对它存在着误解，在社会上也有不好的形象，甚至我们计算机基础教育的存在性都是有危机的，这就是我们的现状。　　那么我们作为计算机教育者和改革者，或者是普及者，我们应该怎么办呢？我们应该积极地改变这种局面，要想改变这种局面，这几年都有一些比较大的术语，面对着我们计算机科学、计算机学科存在的问题，我们要积极行动起来，要纠正社会上对计算机学科的片面理解，要改变计算机学科不需要理论目前只是工具的社会的不良影响，要扭转计算机学科在现在社会上，特别是计算机基础教

3、育认为很有可能存在危机感的错误观念，我们要树立计算科学、计算机科学的研究和在工业革命中的中心位置。我们要传播计算机科学的魅力，这就是我的关键标语。　　我们要改变我们现在的情况，所以，我们要提倡计算思维，我们要提倡计算思维在教育和科学中的作用，我们要把这种思维普适化、大众化，真正融入到人类的一切活动中。因为计算思维是属于科学思维，所以我现在来进什么叫科学、什么叫思维、什么叫科学思维、科学思维的重要性、科学思维究竟包含了什么内容。因为，科学思维包含了理论思维、实验思维和计算思维，所以最后就引出了我的报告的正题就是计算思维。我的报告的题目是：计算思维，大学计算

4、教育的振兴科学工程研究的创新。　　具体怎么讲呢？因为材料很繁杂，所以我把思路告诉大家，我给大家报告具体的思维是这样：因为主体是讲计算思维，所以我先讲一下计算思维的定义、计算思维的特点、计算思维对其他学科的影响，然后把计算思维在教育界、在科学研究中，在教育界，我们计算机科学在中国存在一些问题，不单是在中国，在美国也是这样，所以我首先介绍美国的情况，美国的计算机教育存在的问题也很严重，所以美国首先就有一个PITAC报告，而且在美国的学术界，CISE启动了CDI计划。我最后的结论是要给大家讲讲计算思维的基本情况。　　现在开始正式讲第一部分。什么是科学，这是概念

5、性的介绍，给科学下一个定义是比较困难的，但是，我们总得对它有所理解，所以我就把达尔文讲的东西拿出来，达尔文给科学下过一个定义：“科学就是整理事实、从中发现规律、作出结论”。科学包括自然科学、社会科学和思维科学。什么是思维呢？思维是高级的心理活动，是认识的高级形式，思维是人脑对现实事物概括、加工、揭露本质特征，人脑对信息的处理包括分析、抽象、综合、概括等，因为思维是跟大脑有关的。　　那么，科学的重要性是什么呢？我刚才已经跟大家讲了，理论科学、实验科学和计算科学作为科学发现三大支柱，这种说法被学术界同行广泛应用和赞同。　　那么科学思维是什么呢？因为一般的科学

6、是理论科学对应着理论思维，实验科学对应着实验思维，计算科学对应着计算思维。科学有没有一个基本的意义呢？科学思维我们没有一个严格的定义，我们是这样理解的：一般指的是理性认识及其过程，也即经过感性阶段获得的大量材料，通过整理和改造，形成概念、判断和推理，以反映事物的本质和规律，国科发财197号文《关于创新方法工作的若干意见》认为科学思维是创新的灵魂。　　一般科学思维包含三种思维：理论思维、实验思维和计算思维，其中计算思维就是我今天讲的重点，下面我讲计算思维，计算思维是运用计算机的计算概念，它的重要性是说计算思维如同我们小孩子入学受到的各种教育，都必须具备的思

7、维本领。我们不要把这个定义看得很难理解，下面写了一些计算机科学、计算机教育或者科学工作者经常使用的思维方法，举一些例子告诉大家这就是计算思维，大家不要把计算思维当成一个全新的概念、抽象的概念。比如计算思维是通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把一个困难的问题演化成如何求解它的思维方法。我们把复杂的问题分成两个部分，不行再把每个部分做分成两部分。一个大问题，一个人做不了，分成很多部分同时去处理，这就是变性处理。连工人都知道、连小孩都知道，边唱边跳。计算思维是一种通用的分解方法，来对复杂的任务进行设定。计算思维是以选择一个合适的表述方法，我们搞计算机模拟、搞计

8、算机仿真都属于计算思维。比如目前最流行的海量数据，我们用海量数据来加快计算，在时