信息技术教育中的计算思维

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1、信息技术教育中的计算思维樊磊首都师范大学教育技术系北京师范大学智慧学习研究院fanlei@101.com……学会运用计算思维对问题进行识别、分析、抽象、建模并设计系统解决方案……--摘自《高中信息技术课程标准修订（草稿）》学科核心素养总目标信息技术教育中的计算思维运用计算机科学领域的思想方法形成解决问题方案的过程中，所包含的一系列思维活动即计算思维。具备计算思维的学生在信息活动中能够采用计算机可以处理的方式界定问题，抽象问题特征，建立结构模型，合理组织数据；通过判断、分析与综合各种信息资源，运用算法设计解决问题的方案；总

2、结利用计算机解决问题的过程与方法，并将其迁移到与其相关的其他问题解决之中。--摘自《高中信息技术课程标准修订（草稿）》学科核心素养部分信息技术教育中的计算思维“计算思维”是信息社会运用信息技术解决问题的主要思维方式，作为人类三大科学思维方式之一，计算思维对学生世界观、人生观、价值观的形成有着重要影响。计算思维的本质是抽象和自动化，在不同的模块课程中有不同的表现形式。任何一种思维方式从形成到内化都需要在解决问题的过程中经过多次运用才能逐步完成。教学时要在各个模块课程中提炼计算思维的具体表现，将思维过程设计为教学中每个范例的

3、主线，每个实践项目的主线，让学生在解决不同问题的情境中，反复亲历思维的全过程，不断运用学科思维，从而达到内化程度。--摘自《高中信息技术课程标准修订（草稿）》教学建议部分信息技术教育中的计算思维计算思维兴起的缘由从二十世纪七十年代中期开始，在诺贝尔物理学奖得主KenWilson等人的积极倡导下，基于大规模并行数值计算与模拟的“计算科学”（ComputingScience）迅速崛起，并开创了科学研究的第三种范例（理论、实验、计算机模拟）。计算科学协同其它科学领域，如基因组工程、生物信息学、天体物理等，取得了一系列重大突破性

4、进展，并受到传统科学界的重视和接纳。1991年，美国联邦政府立法将建立联网的大规模超级计算中心（资源）作为保持美国科学技术领先地位的一项重要措施。今天我们所熟悉的一些新技术，包括大数据、数据可视化及云计算等均源自于这场运动。国内很多大学数学学院中的“信息与计算”专业也是在这个时期陆续出现的。计算思维兴起的缘由这场运动对于“计算机科学”的普及、得到政府决策部门的重视和基金支持起到了一定的推进作用，像之前的“人工智能”一样！但是，由于相对片面地理解和宣扬所谓的“计算科学”，也带来一些副作用。至今仍有相当多的人（包括学术界）混

5、淆“计算科学”与“计算机科学”或“信息科学”。计算思维兴起的缘由更传统意义上的计算机科学（ComputerScience，指围绕计算现象和计算对象的研究）反而受到了冷落甚至质疑。进入二十一世纪后，美国报考各大学计算机科学及其相关专业的优秀学生数量开始呈明显下降趋势，高规格的科研资助力度和水平有所降低。这标志学科的影响力和社会认知度出现了危机。计算思维兴起的缘由计算思维兴起的缘由计算机科学界开始反思，随后大力宣扬自身学科的核心价值。有关计算思维的探讨和研究就是在这样的背景下产生的。计算思维旨在倡导一种所谓的“计算机科学家的

6、思维方式”，以区别“逻辑（抽象）思维”、“数学思维”和“工程化思维”等等这些已为学术界普遍认同的思维方式，从而提高社会、学术界、学生及家长对学科的认同。当前比较系统和典型的观点是由J.Wing（周以真）提出的：ComputationalThinking,COMMUNICATIONSOFTHEACM,Vol.49,No.3,March2006J.Wing的观点对国内高校的计算机教学颇具影响力。但有关“什么是计算思维？”的问题仍存争议。计算思维兴起的缘由从算法思维到计算思维早在二十世纪五、六十年代，就曾提出算法思维的说法，是

7、当时的“算法学家”们为争取将计算机科学从数学中独立出来所进行的努力。著名计算机科学家D.Knuth（高德纳）1985年在《美国数学月刊》（为美国影响最大、读者群最广的数学杂志）上发表了题为“数学思维与算法思维”的文章。文章中例举了十个例子，说明算法思维与数学思维解决问题的相同和不同之处。“算法思维”着重强调在（数学）问题求解过程中算法构造的核心作用。现代“计算思维”的含义比“算法思维”要更广泛。计算思维包含了多种抽象层次、发展算法的数学以及对跨越不同尺度问题的算法效率的分析等方面。从算法思维到计算思维（现实世界中的）问题

8、与模型模型现实世界理论数学模型与数学思维数学模型数学概念数学理论抽象自然现象及对象建模应用概念关联结构规律计算模型与计算思维计算模型计算概念计算机科学理论抽象自然的及人工的信息处理建模应用概念关联结构规律从小处看计算思维XYffXY数学函数观点：强调定义域（输入）和值域（输出）的具体形式，淡化对应本身。算法（流程图）