第4章 训练与练习(计算思维)
计算思维训练
计算思维训练教案主题：计算思维训练引言：计算思维是指人类运用计算机科学的原理和方法解决问题的一种思维方式。
随着技术的发展，计算思维在现代社会中的重要性越来越被重视。
本教案将介绍计算思维的概念，以及如何培养学生的计算思维能力。
1. 概念与重要性（400字）计算思维是指通过抽象、分解、模式匹配等方法处理问题的一种思考方式。
它不仅仅是适用于计算机科学领域，更是一种解决各类问题的思维方法。
计算思维能力的培养有助于学生提高问题分析和解决的能力，促进创新思维的培养，培养学生的逻辑思维和批判性思维等。
2. 计算思维的培养方法（600字）2.1 问题拆解法：为了解决复杂的问题，学生需要将问题拆解成更简单的子问题。
通过分析并解决子问题，最终解决整个复杂问题。
2.2 模式识别法：学生需要发现问题中的模式并根据这些模式进行推理和解决问题。
通过观察事物中的规律，学生可以更好地理解和应用计算思维。
2.3 抽象能力的培养：抽象是计算思维中的重要方法。
学生需要将具体问题抽象成适用于多种情况的模型，进而解决类似问题。
2.4 算法思维的培养：学生需要学习如何设计和使用算法，解决一系列的问题。
算法思维鼓励学生发散思维，培养创造性的解决问题的能力。
3. 计算思维在不同学科中的应用（600字）3.1 数学中的计算思维：数学作为一门基础学科，计算思维在其中起着重要作用。
学生通过运用计算思维，可以更好地理解数学中的概念和方法，并能应用于解决实际问题。
3.2 自然科学中的计算思维：计算思维在自然科学中的应用可以帮助学生理解科学中的模型和规律，从而运用科学方法解决问题。
3.3 社会科学中的计算思维：社会科学中，计算思维可以帮助学生分析社会问题，理解数据的含义，并通过数据分析解决问题。
4. 计算思维与现代社会（400字）计算思维在现代社会中的应用日益增多。
在工作中，人们需要解决复杂的问题，并进行数据分析。
具备计算思维能力的人可以更好地适应时代的发展，提高解决问题的效率。
第二章 训练与练习(计算思维)
第2章练习作业1已知：关于和的逻辑运算式如下：= ( XOR ) XOR= (AND ) OR (( XOR ) AND )问：如果= 1，= 0，= 1，则，的值为_____。
A.0，0B.0，1C.1，0D.1，12逻辑的符号化案例，启示我们_____。
A.逻辑运算可以被认为是基于0和1的运算，其本质是一种基于位的二进制运算；形式逻辑的命题与推理可以基于0和1的运算来实现B.硬件设计的基础理论--布尔代数，即是将逻辑与0和1的运算结合起来的一种数字电路设计理论C.人的基本思维模式和计算机的0和1运算是相通的D.上述全部3将十进制数126.375转换成二进制数，应该是_____。
A.0111 1110.0110B. 0111 1110.1110C.0111 1100.0110D.0111 1100.11104将十六进制数586转换成16位的二进制数，应该是_____。
A. 0000 0101 1000 0110B. 0110 1000 0101 0000C. 0101 1000 0110 0000D.0000 0110 1000 01015下列数中最大的数是_____。
A.B.C.D.6关于计算机为什么基于二进制数来实现，下列说法不正确的是_____。
A.能表示两种状态的元器件容易实现B.二进制运算规则简单，易于实现C.二进制可以用逻辑运算实现算术运算D.前述说法有不正确的7若用5位0，1表示一个二进制数，其中1位即最高位为符号位，其余4位为数值位。
若要进行11 - 4 的操作，可转换为11 + (-4)的操作，采用补码进行运算，下列运算式及结果正确的是_____。
A. 0 1011 + 1 0100 = 1 1111B.0 1011 + 1 0100 = 0 0111C.0 1011 + 1 1100 = 0 0111D.0 1011 + 1 1011 = 0 01108关于二进制数计算部件的实现，下列说法正确的是_____。
计算思维导论4~7单元答案
【单元测验4】返回本次得分为：40.00/40。
00，本次测试的提交时间为:2017—04—22，如果你认为本次测试成绩不理想，你可以选择再做一次。
1单选(4分)古希腊数学家丢番图（Diophantus)对代数学的发展有极其重要的贡献，并被后人称为“代数学之父”.他在《算术》（Arithmetica)一书中提出了有关两个或多个变量整数系数方程的有理数解问题.对于具有整数系数的不定方程，若只考虑其整数解，这类方程就叫丢番图方程。
“丢番图方程可解性问题”的实质为：能否写出一个可以判定任意丢番图方程是否可解的算法.下面给出判定方程3x+5y=2是否有整数解的过程：首先使用欧几里德算法求出系数3和5的最大公因子:(1) 3除5余数为2；(2）2除3余数为1；(3) 1除2余数为0，算法结束，输出结果1。
3和5的最大公因子是1，1能整除2,故该方程有整数解。
根据以上方法，判定下面没有整数解的是 ( ）得分/总分A。
2x+4y=54。
00/4。
00B.3x+4y=2C。
2x+3y=5D.2x+3y=2正确答案：A你选对了2单选（4分)十六进制数(88)16转换为二进制数为（）得分/总分A.100010004。
00/4.00B.01010101C。
11001100D。
01000100正确答案:A你选对了3单选(4分）根据顺序存储和链式存储各自的优势，判断以下案例应选择哪种存储方式：若想编写一个下跳棋的游戏程序，那么表示棋盘的数据结构将会是一个静态数据结构，这是因为棋盘的大小在游戏过程中不会改变，所以应该选择；而若要编写一个多米诺游戏的程序，则根据表构建的多米诺模式的数据结构将会是一个动态数据结构，这是因为这个模式的大小是可变的，而且不能预先确定,因此应该选择。
（）得分/总分A.顺序存储链式存储4.00/4.00B.链式存储顺序存储C.顺序存储顺序存储D.链式存储链式存储正确答案：A你选对了4单选（4分）已知一个采用一维数组形式实现的队列Q（每项占一个存储单元），当前队头地址为11,队尾地址为17。
计算思维训练
计算思维训练计算思维是指一种通过分解问题、抽象模型、逻辑推理等方式来解决问题的思维方式。
在现代社会中，计算思维被广泛应用于各个领域，它能够帮助我们更好地理解和解决问题，提高思维能力和创新能力。
因此，进行计算思维训练对于个人和社会的发展至关重要。
一、计算思维概述计算思维是一种抽象思维和逻辑思维的结合体，它强调通过问题的拆解、建立模型、运用逻辑等方法来解决问题。
计算思维的基本要素包括问题的分解、模式识别、抽象模型、算法设计以及评估和迭代。
通过培养计算思维，我们可以更好地理解复杂问题，从而提出切实可行的解决方案。
二、计算思维的重要性1. 提升问题解决能力：计算思维能够帮助我们将问题分解为更小的子问题，并通过建立相应的模型来解决，从而提高问题解决的效率和准确性。
2. 培养创新能力：计算思维注重从抽象的角度思考问题，能够培养人们的创新意识和创造力，促进新的想法和解决方案的产生。
3. 增强逻辑思维：计算思维倡导严密的逻辑推理，通过学习和应用算法，可以帮助我们更好地理清问题的思路，减少错误推理的可能性。
4. 适应信息时代：在信息科技迅猛发展的时代，计算思维可以帮助我们更好地处理和利用海量的信息，提高信息获取和分析的效率。
三、计算思维的训练方法1. 拓展数学思维：数学是计算思维的基础，通过学习数学知识和解决数学问题，能够培养逻辑思维和抽象思维能力。
2. 学习编程语言：编程是培养计算思维的重要途径之一，通过编程训练，可以提高问题分析和解决能力，并学习如何将抽象思维转化为实际应用。
3. 培养算法思维：算法是计算思维的核心，通过学习和设计算法，可以提高问题求解的效率和准确性。
4. 进行逻辑思维训练：逻辑思维是计算思维的重要组成部分，通过解答逻辑题、推理题等，可以提高逻辑思维和分析能力。
5. 开展思维导图训练：思维导图是一种将问题和解决方案以图形方式展示的方法，可以帮助我们更好地组织思维，发现问题和解决方案之间的关系。
《计算思维》习题答案.doc
第1章计算、计算机与计算思维1.1举例说明可计算性和计算复杂性的概念。
答：对于给定的一个输入，如果计算机器能在有限的步骤内给岀答案，这个问题就是可计算的。
数值计算、能够转化为数值计算的非数值问题（如语音、图形、图像等）都是可计算的。
计算复杂性从数学上提出计算问题难度大小的模型，判断哪些问题的计算是简单的，哪些是困难的，研究计算过程中时间和空间等资源的耗费情况，从而寻求更为优越的求解复杂问题的有效规则，例如著名的汉诺塔问题。
1.2列举3种电子计算机出现之前的计算工具，并简述其主要特点。
答：（1）算盘通过算法口诀化，加快了计算速度。
（2）帕斯卡加法器通过齿轮旋转解决了自动进位的问题。
（3）机电式计算机Z-1,全部采用继电器，第一次实现了浮点记数法、二进制运算、带存储地址的指令等设计思想。
1.3简述电子计算机的发展历程及各时代的主要特征。
答：第一代一一电子管计算机（1946—1954年）。
这个时期的计算机主要采用电子管作为运算和逻辑元件。
主存储器采用汞延迟线、磁鼓、磁芯，外存储器采用磁带。
在软件方面，用机器语言和汇编语言编写程序。
程序的编写与修改都非常繁琐。
计算机主要用于科学和工程计算。
第二代一一晶体管计算机（1954—1964年）。
计算机逻辑元件逐步由电子管改为晶体管，体积与功耗都有所降低。
主存储器采用铁没氧磁芯器，外存储器采用先进的磁盘，计算机的速度和可靠性有所提高。
软件方面，出现了各种各样的高级语言，如FORTRAN, ALGOL, COBIL及编译程序语言，简化了程序设计，建立了程序库和批处理的管理程序，开始用“操作系统”软件对整个计算机资源进行管理。
除了进行科学计算之外，这时的计算机还应用于工业控制、工程设计及数据处理等领域。
第三代一一集成电路计算机（1964—1970年）。
这个时期的计算机逻辑元件使用集成电路代替了原来独立的物理元件，使用半导体存储器代替了磁芯存储器。
中、小规模的集成电路可在单个芯片上集成几十个晶体管。
计算机计算与计算思维ppt课件
训练与实践
不断训练，不断理解，才能 找出本质，才能创新
浮想联翩，由此 “看山还是山，看水还是水” 概念与知识
贯通，看得远， “看山不是山，看水不是水” 才能认识准确 “衣带渐宽终不悔，为伊销得人憔悴”
… …(请同学课后补充)
巴贝奇差分机与分析机
机械计算的简要发展历程是怎样的？ 从表示-自动存储-自动执行的角度
现代计算机：一般程序
Babbage机械计算机: (特定)程序 Pascal机械计算机: 自动计算
计算辅助工具
计算机、计算与计算思维 4. 电子自动计算-元器件?
电子自动计算-元器件
4.1 电子自动计算的突破在哪里？
4.3 什么是集成电路，其价值又在哪里呢？
集成电路时代的计算机器
集成电路的发明,1959
封装后的集成电路芯片
J.Kilby，集成电路发明者
第三代计算机IBM360,1964
能否将复杂的电路封装后作为新电路设计的元件呢？
复杂的电路 集成 封装 应用？
超大规模集成电路(VLSI)时代的计算机器
计算机、计算与计算思维 3. 计算与自动计算?
计算与自动计算
3.1 什么是计算？
计算学科的计算 vs. 数学学科的计算
简单计算I：数据计算，计算规则，应用计算规则进行计算并获得计算结果
复杂计算II：f(x)，函数，计算规则及其简化计算方法，便于人应用规则进行计算，获得计算结果
复杂计算III：如丢番图方程，判定，计算规则，人可能无法完成但却可由机器自动完成，借助于机
纳米存储/量子存储
感知输入
USB
固态硬盘 Removable
论计算思维 哈工大计算机作业
周教授说，计算机思维是每个人的基本技能，不只属于计算机科学家。在阅读，书写和算术之外，应该把计算机科学加入每个儿童的分析能力培养。和出版社促进了3个 R（阅读，书写和算术Reading, Writing & Arithmetic）的传播相类似，计算机和使用电脑促进了计算机思维的传播学计算机专业的可以做任何事情。周教授还说，你如果学的是英语或数学，可以从事很多不同的职业。计算机科学也一样。计算机专业的职业可以是医学，法学，商务，政治，任何一种科学或工程学，甚至美学。计算机专业的教授应该给大学新生上一门课，“怎样像计算机科学家一样思考？”，给非计算机专业的人讲，而不仅是给本专业的人听。还应该让要上大学的学生了解计算机方法和模型，而不是叹息对计算机感兴趣的人少了，或者计算机科学的研究经费减少了。我们要想办法激发公众的兴趣和对这个领域的智力的探索。这样我们才可能传播计算机科学的乐趣，地位和力量，普及计算机思维。这样，我们在教学中就需要从小培养学生的计算思维能力。在大学的教学中，涉及了5项计算机科学基础概念，包括，
(1)计算思维是一种形式规整的思维。算法确定性是算法和程序的基本要求，它的实现一定会使用基于数学语言的符号系统，即使用一种有限的确定性符号系统来描述问题和问题求解过程。算法确定性表明算法的每一步操作必须是确切定义的，没有任何二义。所以，计算思维体现的正是严谨的、形式的、规整的逻辑思维。计算思维使用形式化语言来准确描述问题求解过程。自然语言中往往因文化习惯的差异，会出现许多二义性。在计算思维学习中，需要将计算任务用确定化的、形式化的、唯一化的语言进行描述。程序设计语言作为一种确定性符号系统，就可以进行形式化思维训练。
论计算思维
摘要：计算思维自其提出以来就备受关注，本文将介绍计算思维的定义，计算思维在其他学科的应用，计算思维的重要性和局限性，以及如何利用计算思维进行人才的培养。
第4章冯.诺依曼计算机：机器级程序及其执行练习题答案解析讲诉
第4章冯.诺依曼计算机：机器级程序及其执行1、关于“图灵机”，下列说法不正确的是_____。
(A)图灵机给出的是计算机的理论模型；(B)图灵机的状态转移函数<q, X, Y, R(或L或N), p>，其实就是一条指令，即在q状态下，当输入为X时，输出为Y，读写头向右(R)、向左(L)移动一格或不动(N)，状态变为p；(C)图灵机是一种离散的、有穷的、构造性的问题求解思路；(D)凡是能用算法方法解决的问题也一定能用图灵机解决；凡是图灵机解决不了的问题人和算法也解决不了；(E)上述有不正确的。
答案：E解释：本题考核基本的图灵机模型。
20世纪30年代，图灵提出了图灵机模型，建立了指令、程序及通用机器执行程序的理论模型，奠定了计算理论的基础，因此(A)正确；选项(B)是图灵机的五元组形式的指令集，是一个行动集合，又称状态转移函数，因此正确；图灵机是一种离散的、有穷的、构造性的问题求解思路，一个问题的求解可以通过构造其图灵机（即算法和程序）来解决，因此(C)正确；(D)为图灵可计算性问题，正确。
综上，本题答案为(E)。
具体内容请参考第四章视频之“图灵机的思想与模型简介”以及第四章课件。
2、关于“图灵机”和“计算”，下列说法不正确的是_____。
(A)计算就是对一条两端可无限延长的纸带上的一串0和1，一步一步地执行指令，经过有限步骤后得到的一个满足预先规定的符号串的变换过程；(B)“数据”可被制成一串0和1的纸带送入机器中进行自动处理，被称为数据纸带；处理数据的“指令”也可被制作成一串0和1的纸带送入机器中，被称为程序纸带；机器一方面阅读程序纸带上的指令，并按照该指令对数据纸带上的数据进行变换处理。
(C)计算机器可以这样来制造：读取程序纸带上的指令，并按照该指令对数据纸带上的数据做相应的变换，这就是图灵机的基本思想；(D)上述有不正确的。
答案：D大学计算机-计算思维练习题集解释：本题考核对图灵机思想的理解。
4.3运用选择结构描述问题求解过程教学设计
情感升华：
结合选择结构内容，引导学生思考学科与生活的联系，培养学生的社会责任感。鼓励学生分享学习心得和体会，增进师生之间的情感交流。
（六）课堂小结（预计用时：2分钟）
简要回顾本节课学习的选择结构内容，强调重点和难点。肯定学生的表现，鼓励他们继续努力。
布置作业：
根据本节课学习的内容，布置适量的课后作业，巩固学习效果。提醒学生注意作业要求和时间安排，确保作业质量。
3. 测试：在课堂的最后，我会进行一些小测试，以检查学生对选择结构的掌握情况。这些测试可能包括填空题、选择题或简答题，旨在考察学生对选择结构的语法和用法的理解。通过测试，我可以发现学生的弱点和错误，并及时给予指导和纠正。
除了课堂评价，我还对学生的作业进行了认真批改和点评。我会在作业上写下详细的批改意见，指出学生的错误和不足之处，并提供改进的建议。同时，我也会给予学生积极的反馈和鼓励，肯定他们的努力和进步。通过作业评价，我可以及时反馈学生的学习效果，帮助他们巩固知识，提高编程能力。
④ 逻辑运算符与表达式
- 逻辑运算符：与（&&）、或（||）、非（!）。
- 逻辑表达式的值：真（true）和假（false）。
⑤ 条件语句的嵌套
- 在if或else分支中，可以嵌套另一个选择结构。
- 嵌套选择结构可以解决更复杂的问题。
⑥ 选择结构在实际编程中的注意事项
- 确保逻辑表达式的正确性。
第五课时信息技术必修一第四章
安徽省普通高中新课程新教材优质课评选第四章程序设计基础第 5课时教学设计一、项目简介项目主题运用循环嵌套设计购买学习用品的最佳方案项目背景网上购物已经成为人们生活中的一部分。
通过网购，人们不仅可以方便地在各家电商中获取商品的相关信息，而且可以对商品进行比质比价，从而以优惠的价格购得心仪的商品。
为了购得既经济适用又美观大方的商品，人们就要根据需求设计好购买方案，方案中会涉及到多种商品的排列组合，编写程序来找出哪种方案最佳比用人工寻找效率更高。
在运用计算机解决实际问题的过程中，如何把求解问题的算法告知计算机，就需要有一种能够实现人机交互的语言，而这种语言就是计算机程序设计语言。
对应教材广东教育出版社普通高中教科书信息技术必修1《数据与计算》第四章课时安排第2 课时单位安徽省萧县中学设计者吴敏敏二、课程标准及目标分析（一）课程标准及教材分析1. 本课时对应课标的内容要求掌握一种程序设计语言的基本知识，使用程序设计语言实现简单算法。
通过解决实际问题，体验程序设计的基本流程，掌握程序调试与运行的方法。
2. 本课时对应的学业要求A-10：掌握一种程序设计语言的基本知识。
（计算思维）A-11：利用程序设计语言实现简单算法，解决实际问题。
（计算思维）3. 本课时的地位和作用本课时通过“设计购买物品的最佳方案”项目活动，让学生使用程序设计语言实现简单算法，体验循环嵌套的基本流程，掌握调试运行的方法，从而提升学生的信息素养。
（二）本课时对应达成的学科核心素养信息意识：在日常生活中，根据实际解决问题的需要恰当的选择数字化工具，具备信息安全意识。
计算思维：运用基本算法设计解决问题的方案，能使用编程语言实现这一方案。
数字化学习与创新：针对特定的学习任务，运用一定的数字化学习策略管理学习过程与资源，完成任务，创作作品。
信息社会责任：在信息活动中，具有信息安全意识，尊重和保护个人及他人隐私。
（三）目标分析1. 项目目标能够根项目活动主题，选择恰当的程序设计语言解决问题。
k-12学习者习得“计算思维”的理念与策略
· 117 ·投稿网址： 2021年3月20日k-12学习者习得“计算思维”的理念与策略杨 晓1 高 雅2（1.陕西科技大学教育学院，西安，710021；2.山西师范大学教育科学学院，山西临汾，041000）摘 要 研究阐明“计算思维”是现代社会认识和解决问题的重要思维方式之一，为解决问题提供了新的思路。
虽然“计算思维”的重要价值在国内已经得到了普遍认同，但是我国目前对基础教育阶段学习者“计算思维”的培养还存在很多不足之处。
美国支持K-12学习者习得“计算思维”的理念和策略有其独到之处，对我国基础教育阶段中小学生“计算思维”的培养具有一定的启示与借鉴意义。
关键词 k-12学习者 “计算思维” 创客空间2017年《地平线报告》提出，“计算思维”是21世纪教育研究的重要课题之一，也是小学生除了阅读、写作、算数之外，必须熟练掌握的一项基本技 能[1]。
但是，我国培养学习者习得“计算思维”的方式仍存在不少问题，且研究对象主要集中在大学计算机课程领域。
研究美国支持k-12学习者习得“计算思维”的理念和策略，对促进我国基础教育阶段学习者“计算思维”培养方式的发展有重要意义。
一、k-12学习者习得“计算思维”的理念“计算思维”起源于计算机科学家们在研究和利用计算机进行问题求解过程中常用的思考问题的方法，是被实践检验过的促进计算机和信息技术快速发展的有效的分析问题与解决问题的典型手段与途径。
20世纪60年代，计算机编程因具有改变学生学习方法和发展学生能力的潜在价值被视为一种扩展和增强学生思维的有效方式。
直到1996年，“计算思维”才被西蒙·派珀特在杂志上首次作为一个专业名词提出来[2]。
到了21世纪，随着计算机网络的发展，美国很多研究组织已经充分认识到“计算思维”的潜在价值，纷纷提出了自己对于“计算思维”潜在价值的新理解。
例如，2005年发布的《计算科学：确保美国竞争力》中提到，计算不仅本身可以作为一门学科，同时也具有促进其他学科发展的重要作用。
计算思维单选(少版)
计算思维与人工智能基础理论题（单选题）只有部分题目会保留全部选项的内容，其余的图方便均省略1.计算思维被认为是理论思维、实验思维后的第三种科学研究的思维方式，它的本质是抽象和（自动化）。
2.早期的计算机是用来进行（科学计算）。
3.在计算机中是采用（二）进制进行运算。
4.二进制数1111000转换成十进制数是（120）。
5.已知521+555=1406，则此种加法是在（七进制）下完成的。
6.执行下列二进制逻辑加运算（即逻辑或运算）01011001 V 10100111其运算结果是：（11111111）。
7.若用5位表示一个二进制数，要进行-7-4的操作，可转换为（-7）+（-4）的操作，采用补码进行运算，下列运算式及结果正确的是（11001+11100=10101）。
8.下列字符中，ASCII码最小的是（H）。
A. aB. KC. hD. H9.计算机的硬件系统主要包括（主机、外存储器、输入输出设备）。
10.计算机中运算器的作用是（完成各种算术运算和逻辑运算）。
11.字节是（存储器存储信息的基本单位）12.CPU工作的时钟频率是（主频），它决定着CPU内部数据传输和指令执行的速度。
13.键盘、显示器和硬盘等常用外围设备在操作系统启动时都需要参与工作，所以它们的驱动程序都必须预先存放在（BIOS ROM）中。
14.RAM具有的特点是（一旦断电，存储在其上的信息将全部消失且无法恢复）。
A.海量存储B.存储在其中的信息可以永久保存C.一旦断电，存储在其上的信息将全部消失且无法恢复D.存储在其中的数据不能改写15.从连接范围、传输速率及作用对象的角度，微机中总线一般分为：内部总线、外部总线和（系统总线）。
16.下列选项中，属于常用输出设备的是（打印机和显示器）。
17.系统软件的功能是（充分发挥硬件资源的效率，为用户使用计算机提供方便）。
18.进程的并发执行是指若干个进程（在执行的时间上是重叠的）。
19.用户在一次计算过程中，或者一次事物处理中，要求计算机完成所做的工作的集合，这是指（作业）。
计算思维实验报告答案(3篇)
第1篇实验名称：计算思维在问题解决中的应用实验目的：通过本次实验，旨在探讨计算思维在问题解决中的应用，提高学生对计算思维的理解和应用能力。
实验时间：2023年X月X日实验地点：XX大学计算机实验室实验器材：1. 计算机2. 编程软件（如Python、Java等）3. 实验指导书实验步骤：一、实验准备1. 学生分组，每组3-5人。
2. 每组学生讨论确定一个具体的问题，并明确问题的背景和目标。
3. 每组学生查阅相关资料，了解问题的背景知识和可能的技术解决方案。
二、实验实施1. 每组学生根据讨论结果，确定问题解决的基本思路和方法。
2. 学生利用编程软件实现问题解决的基本思路，编写程序代码。
3. 学生进行代码调试，确保程序能够正常运行并达到预期效果。
4. 学生展示实验成果，并进行小组互评。
三、实验总结1. 每组学生撰写实验报告，总结实验过程、遇到的问题及解决方法。
2. 教师对实验报告进行批改，并给予点评和指导。
一、问题解决思路本次实验中，各组学生分别针对以下问题进行了计算思维的应用：1. 学生A组：计算班级学生的平均成绩。
2. 学生B组：设计一个简单的计算器，实现加减乘除运算。
3. 学生C组：编写一个程序，实现从1到100的质数筛选。
4. 学生D组：设计一个图书管理系统，实现图书的借阅、归还等功能。
5. 学生E组：编写一个程序，实现图片的缩放和旋转。
二、问题解决方法各组学生在解决问题时，主要采用了以下计算思维方法：1. 分解法：将复杂问题分解为若干个简单问题，逐一解决。
2. 递归法：利用递归思想解决具有重复子问题的问题。
3. 模拟法：通过模拟现实世界的现象，解决问题。
4. 搜索法：利用搜索算法找到问题的最优解或近似解。
5. 数据结构法：利用合适的数据结构提高程序运行效率。
三、实验总结1. 学生A组：通过编写程序，成功计算出班级学生的平均成绩，提高了计算能力。
2. 学生B组：设计并实现了简单的计算器程序，掌握了基本的编程技能。
计算思维(201201)
的处理包括分析、抽象、综合、概括等。
科学的重要性在于，它是真理，推动着人类文明进步和科技的发展。
科学思维是什么呢？它一般包括理论思维、实验思维和计算思维。
理论思维又称推理思维，以推理和演绎为特征，以数学学科为代表。
实验思维又称实证思维，以观察和总结自然规律为特征，以物理学科为代表。
计算思维又称构造思维，以设计和构造为特征，以计算机学科为代表。
国科发财〔2008〕197号文《关于创新方法工作的若干意见》认为“科学思维不仅是一切科学研究和技术发展的起点，而且始终贯穿于科学研究和技术发展的全过程，是创新的灵魂”。
科学思维的含义和重要性在于它反映的是事物的本质和规律。
计算思维计算思维的定义：它是运用计算的基础概念（Fundamental Concept ）去求解问题、设计系统和理解人类行为的一种方法（Approach ），是一类今天我主要谈谈计算思维。
我报告的题目是：“计算思维：大学计算教育的振兴，科学工程研究的创新”。
为什么讲这个题目，因为是计算机大会，在座的都是搞计算机的。
那么我们的计算机科学与计算机学科的现状是什么样的？计算思维将如何成为振兴大学计算教育的途径？计算思维与技术创新又是什么关系？计算科学是很伟大的，理论科学、实验科学、计算科学被称为推动人类文明进步和科技发展的三大科学，或者叫三大支柱。
但是我们的现状是什么呢？计算机学科，计算机教育，尤其计算机的基础教育是有问题的，甚至计算机基础教育存在着危机。
作为计算机教育者和改革者，我们应该积极地改变这种局面，纠正社会上对计算机科学的片面理解。
要改变计算机学科不需要什么理论的错误观点，要扭转“计算机只是工具”的社会不良形象，要消除计算机学科特别是计算机基础教育“可有可无”的影响，要积极传播计算机科学的魅力、愉悦和力量。
要改变现在的情况，就要提倡计算思维，宣扬计算思维在教育和科研中的作用，并把这种思维普适化、大众化，真正融入到人类的一切活动中。
科学与思维什么是科学？达尔文曾经给科学下过一个定义：“科学就是整理事实，从中发现规律，做出结论”。
第4章 问题求解与计算思维
……
旅行商问题
问题求解中的数据组织及操纵
TSP问题求解中的数据操纵问题 问题求解过程中需要组织及 操作数据 求解TSP问题需要组织和操纵的对 象——数据
输入：城市之间的距离关系
输出：访问城市的路径
中间结果：路径的距离之和 .......
旅行商问题
数据结构
数据结构提供了问题求解/算法的数据操纵机制 数据结构：
第4章 问题求解与计算思维
主讲教师：郑立垠
计算机与通信工程学院 计算机应用技术系
引入
中国自古就有喝茶的历史习俗，有同学知道泡 茶的流程吗？ 烧水→温具→置茶→冲泡→奉茶→赏茶→续水
引入
有一个牧羊人带着一只羊,一匹狼和一颗大白菜准备过 河,他找到一只很小的船,每次只能带一样东西过去,可是如 果让狼与羊单独在一起,狼会吃羊,让羊与白菜单独在一起, 羊会吃白菜，牧羊人应如何过河？
旅行商问题
TSP是最有代表性的优化组合问题之一，在半导体制造、物流运输等行
业有着广泛的应用
TSP难于求解：2001年解决了德国15112个城市的TSP问题，使用了美国 Rice大学和普林斯顿大学之间互连的、速度为500MHz 的Compaq EV6 Alpha 处理器组成的110台计算机，所有计算机花费的时间之和为22.6年。
理论思维又叫推理思维，以推理和演绎为特征，以数学学科为代表。
② 实验科学 ←→ 实验思维：
实验思维又叫实证思维，以观察和总结自然规律为特征，以物理学科为 代表。
③ 计算科学 ←→ 计算思维：
计算思维又叫构造思维，以设计和构造为特征，以计算机学科为代表。 (2) 科学思维的含义及重要性： ① 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。 ② 国科发财〔2008〕197号文《关于创新方法工作的若干意见》认为“科学 思维不仅是一切科学研究和技术发展的起点，而且始终贯穿于科学研究 和技术发展的全过程，是创新的灵魂”。
计算思维培养视角下PBOPPSS教学模式在计算机应用基础课程中的应用
计算思维培养视角下PBOPPSS教学模式在计算机应用基础课程中的应用计算思维在当今社会中的重要性越来越被人们所认识和重视。
计算机应用基础课程是培养学生计算思维能力的关键环节之一。
本文将从计算思维培养的角度，探讨PBOPPSS教学模式在计算机应用基础课程中的应用。
一、计算思维与计算机应用基础课程的关系计算思维是一种解决问题的思维方式，它注重分析问题、制定算法、实现计算和评估结果的能力。
而计算机应用基础课程是培养学生计算机应用能力的重要途径。
计算思维与计算机应用基础课程有着密切的关系，计算思维能力的培养需要通过对计算机应用基础知识的学习和实践来实现。
在计算机应用基础课程中，教师可以通过设计合适的教学模式来培养学生的计算思维能力。
PBOPPSS教学模式是一种以问题为导向、以开放性和启发性为特点的教学模式，对于培养学生的计算思维能力非常有效。
二、PBOPPSS教学模式的基本原理PBOPPSS教学模式代表了问题（Problem）、基于对象（Based on Objects）、基于问题（Problem-Based）、支持问题驱动的学习（Supporting Problem-Driven Learning）、对话驱动（Dialogue-Driven）、学习的社交性（Socialness of Learning）和可持续性（Sustainability）的几个关键要素。
1. 问题驱动与学生动力PBOPPSS教学模式以问题为核心，通过引导学生解决实际问题来激发学生的学习兴趣和动力。
在计算机应用基础课程中，教师可以设置与计算机相关的实际问题，引导学生运用所学知识解决问题，从而提高他们的计算思维能力。
2. 对象为基础与抽象能力PBOPPSS教学模式要求学生在分析和解决问题过程中将问题抽象为对象，并设计对象之间的关系和操作。
这一过程培养了学生的抽象思维能力，使他们能够从具体问题中抽象出一般性的规律和方法。
3. 对话和合作学习PBOPPSS教学模式强调学生之间的对话和合作学习，通过思想碰撞、经验分享和解决方案的对比，促进学生的相互学习和成长。
计算思维标准版答案
计算思维标准版答案1. 什么是计算思维？计算思维是一种解决问题、理解事物和表达思想的方式。
它强调通过分析问题、抽象模型、设计算法以及运用模式识别和逻辑推理的方法来解决问题。
计算思维不仅仅是计算机科学的核心思维方式，也是一种被广泛应用于各行各业的思考方式。
2. 为什么需要计算思维？在当今信息爆炸的时代，人们需要具备良好的计算思维能力来应对各种复杂的问题。
计算思维可以帮助我们更好地分析和理解问题，并通过合理的逻辑推理和创造性的思考找到解决问题的方法。
同时，计算思维还可以帮助我们更好地与计算机和信息技术进行交互，提高我们的工作效率和创造力。
3. 计算思维的基本要素计算思维包括以下几个基本要素：3.1 分析问题分析问题是计算思维的起点。
在分析问题时，我们需要深入理解问题的本质、背景和要求，找出问题的关键点，并确定解决问题的目标和策略。
3.2 设计算法设计算法是解决问题的核心步骤。
算法是一组明确而有序的操作步骤，通过执行这些操作可以解决特定问题。
设计良好的算法可以提高问题求解的效率和准确性。
3.3 运用模式识别模式识别是指通过观察和分析事物的相似特征和规律，从中得出一般性的结论和方法。
运用模式识别可以帮助我们把复杂的问题简化为易于理解和解决的子问题。
3.4 逻辑推理逻辑推理是指根据已知的前提和规则，通过合理的推论来得出结论的过程。
逻辑推理可以帮助我们处理信息和判断事物的真假，从而做出明智的决策。
3.5 创造性思考创造性思考是指能够独立思考和产生新颖、有创意的想法的能力。
在计算思维中，创造性思考可以帮助我们发现问题的不同解决方法，并引领我们开拓创新的道路。
4. 计算思维的应用领域计算思维已经广泛应用于各个领域，包括但不限于以下几个方面：4.1 科学研究计算思维在科学研究中发挥着重要作用。
科学家们通过计算思维方法的运用，可以对复杂的科学问题进行模拟和分析，从而提出新的假设、发现新的规律，并加深对自然界的理解。
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1已知某机器的核心部件及其结构关系如下图示意。
请仔细理解该结构图，并回答问题。
当CPU在执行000100 0000001001指令时，PC的值是_____。
A.00000000 00000001B.00000000 00000010C.00000000 00000011D.00000000 000001002下图为用状态转换图示意的一个图灵机，其字母集合为{0,1,X,Y,B}，其中B为空白字符；状态集合{S1，S2，S3，S4，S5}，其中S1为起始状态，S5为终止状态；箭头表示状态转换，其上标注的如<in, out, direction>表示输入是in时，输出out，向direction方向移动一格，同时将状态按箭头方向实现转换，其中in,out均是字母集中的符号，direction可以为R(向右移动)、L(向左移动)、N(停留在原处)。
该图灵机的功能是_____。
A.识别是否如0101，01010101的0、1串，即一个0接续一个1，且0的个数和1的个数相同B.识别是否如000111，00001111的0、1串，即左侧连续0的个数和右侧连续1的个数相同的0、1串C.将形如0101，01010101的0、1串，即一个0接续一个1，且0的个数和1的个数相同，转换为XYXY，XYXYXYXY的形式D.将形如000111，00001111的0、1串，即左侧连续0的个数和右侧连续1的个数相同的0、1串转换为XXXYYY，XXXXYYYY的形式3下图为用状态转换图示意的一个图灵机，其字母集合为{V，C，+，=，“空格”，；}；状态集合{S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7}，其中S1为起始状态，S7为终止状态；箭头表示状态转换，其上标注的如<in, out, direction>表示输入是in时，输出out，向direction方向移动一格，同时将状态按箭头方向实现转换，其中in,out均是字母集中的符号，null表示什么也不写，direction可以为R(向右移动)、L(向左移动)、N(停留在原处)。
关于该图灵机的功能，说法不正确的是_____。
A.既能够识别“V=C+C；”形式的符号串，又能识别“V=V+C；”形式的符号串B.既能够识别“V=C；”形式的符号串，又能识别“V=V；”形式的符号串C.既能够识别“V=V+C；”形式的符号串，又能识别“V=C+V；”形式的符号串D.上述说法不正确，即有该图灵机不能识别的符号串形式答问题。
下列说法不正确的是_____。
A.该存储器可存取4个4位的存储单元B.该存储器其中的一个存储单元的内容是1010C.该存储器既可读出，又可写入D.该存储器的地址码分别是00，01，10和115下图是一个存储器的简单模型。
围绕该存储器模型，回答问题。
当=10时，的内容是_____。
A.100101B.011101C.101010D. 0101016关于“存储程序”，下列说法不正确的是_____。
A.将“指令”和“数据”以同等地位保存在存储器中，以便于机器自动读取自动处理B.之所以将“程序”和“数据”事先存储于存储器中，是因为输入的速度满足不了机器处理的速度，为使机器连续自动处理，所以要“存储程序”C.依据“存储程序”原理，机器可由四大部分构成：运算器、存储器、输入设备和输出设备D.冯.诺依曼计算机的本质就是“存储程序、连续自动执行”7下图是一个存储器的简单模型-与或阵列图。
请回答问题。
围绕该存储器模型，请写出由、产生、、、的逻辑表达式，书写正确的是_____。
A.= (NOT) OR (NOT )B.= (NOT ) ANDC.= OR (NOT )D.= AND (NOT )8已知一个存储器芯片M的4位二进制地址编码为，其8条数据线为。
问下列说法正确的是_____。
A.该存储器共有即1256个存储单元B.该存储器共有即16个存储单元C.该存储器存储单元的位数，即字长为4位D.该存储器的存储容量为字节9已知某机器的指令集合及指令格式如下表示意。
已经编制好并存储在存储器中的一段程序如下表示意，请阅读这段程序，并回答问题。
存储器1号存储单元中存放的指令功能是_____。
A.将运算器中寄存器A的数，加上9号存储单元的数2，结果保留在运算器的寄存器A中B.将运算器中寄存器A的数，乘以9号存储单元的数7，结果保留在运算器的寄存器A中C.将运算器中寄存器A的数，乘以10号存储单元的数6，结果保留在运算器的寄存器A中D.将运算器中寄存器A的数，乘以9号存储单元的数2，结果保留在运算器的寄存器A中10已知某机器的核心部件及其结构关系如下图示意。
请仔细理解该结构图，并回答问题。
保存正在执行指令的寄存器是_____。
A.IRB.或C.存储器的地址寄存器D.PC当CPU在读取指令阶段，下列说法正确的是_____。
A.第1个节拍进行A1，C3；第2个节拍进行D1，C2，D6B.第1个节拍进行A2，C3；第2个节拍进行D1，C2，D6C.第1个节拍进行A1，C3；第2个节拍进行D1，C4，D2或D3D.第1个节拍进行A1，C3，C1；第2个节拍进行D1，C2，D6关于机器指令的执行，则下列说法不正确的是_____。
A.控制器不断地从存储器中读取指令，并按照指令的内容进行执行B.机器指令的执行即是在时钟节拍控制下产生一系列信号的过程C.没有时钟与节拍发生器，机器的指令也能正确地执行D.没有PC，机器就不能正确地执行程序13下图是一个存储器的简单模型。
围绕该存储器模型，回答问题当存储单元的内容是100101时，其存储单元的地址编码是_____。
A.00B.01C.10D.1114已知一个存储器芯片M的4位二进制地址编码为，其8条数据线为。
如果需要构造64个存储单元且每个存储单元的字长为16位的存储器，该存储器的6位二进制地址编码线为，16条数据线为~，问下列说法正确的是_____。
A.总计需要M芯片8个；将分别连接到8个M芯片的上；将用一个2-4译码器进行译码形成4条控制线，每一条控制两个M芯片；将8个芯片任意分成两组，将~和~分别连接到这2个组中的每个芯片的~上B.总计需要M芯片16个，分成8组，每组两个；将分别连接到16个M芯片的上；将用一个3-8译码器进行译码形成8条控制线，每一条控制一组中的两个M芯片；将~分别连接到这8个组中的第一个芯片的~上，而将~分别连接到这8个组中的另一个芯片的~上C.总计需要M芯片8个，分成4组，每组两个；将分别连接到8个M芯片的上；将用一个2-4译码器进行译码形成4条控制线，每一条控制一组中的两个M芯片；将~分别连接到这4个组中的第一个芯片的~上，而将~分别连接到这4个组中的另一个芯片的~上D.总计需要M芯片8个，分成2组，每组4个；将分别连接到8个M芯片的上；将用一个2-4译码器进行译码形成4条控制线，每2条控制线控制一组M芯片；将~分别连接到第一组每个芯片的~上，而将~分别连接到第2组每个芯片的~上15已知某机器的指令集合及指令格式如下表示意。
已经编制好并存储在存储器中的一段程序如下表示意，请阅读这段程序，并回答问题。
关于存储器存放的内容，下列说法正确的是_____。
A.3号存储单元存放的是数据，而8号存储单元存放的是指令B. 3号存储单元存放的是数据，而8号存储单元存放的是数据C.3号存储单元存放的是指令，而8号存储单元存放的是数据D.3号存储单元存放的是指令，而8号存储单元存放的是指令16已知某机器的指令集合及指令格式如下表示意。
已经编制好并存储在存储器中的一段程序如下表示意，请阅读这段程序，并回答问题。
若要使该程序完成计算，则需修正存储的数据，正确的修正是_____。
A. 8号存储单元存放数00000000 00000110，9号存储单元存放数00000000 00001000，10号存储单元存放数00000000 00000010，11号存储单元存放数00000000 00000011B.8号存储单元存放数00000000 00001000，9号存储单元存放数00000000 00000011，10号存储单元存放数00000000 00000010，11号存储单元存放数00000000 00000110C.8号存储单元存放数00000000 00000011，9号存储单元存放数00000000 00001000，10号存储单元存放数00000000 00000010，11号存储单元存放数00000000 00000110D.8号存储单元存放数00000000 00000010，9号存储单元存放数00000000 00000011，10号存储单元存放数00000000 00000110，11号存储单元存放数00000000 0000100017已知某机器的指令集合及指令格式如下表示意。
已经编制好并存储在存储器中的一段程序如下表示意，请阅读这段程序，并回答问题。
若要使该程序完成任意方程式，则需修正存储的数据，正确的修正是_____。
A.8号存储单元存放数a的二进制数，9号存储单元存放数x的二进制数，10号存储单元存放数b的二进制数，11号存储单元存放数c的二进制数B.8号存储单元存放数a的二进制数，9号存储单元存放数b的二进制数，10号存储单元存放数c的二进制数，11号存储单元存放数x的二进制数C.8号存储单元存放数x的二进制数，9号存储单元存放数a的二进制数，10号存储单元存放数b的二进制数，11号存储单元存放数c的二进制数D.8号存储单元存放数c的二进制数，9号存储单元存放数b的二进制数，10号存储单元存放数a的二进制数，11号存储单元存放数x的二进制数问题。
当CPU在执行000100 0000001001指令时，IR的值是_____。
A.00000100 00001000B.00010000 00001001C.00001100 00001010D.00010000 0000100019关于“存储在存储器中程序的执行”问题，下列说法不正确的是_____。
A.机器需要提供一个其可以执行的指令集合,人们用指令集合中的指令编写程序，并将编写好的程序和数据事先存放于存储器中B.控制器一条接一条的从存储器中读取指令，读取一条指令则执行一条指令，一条指令执行完成后，再读下一条指令C.当读取一条指令后，程序计数器PC的值自动加1，以指向下一条将要读取的指令；当程序需要转往它处执行时，则可以它处存放指令的地址来修改PC的值即可D.上述说法有不正确的20关于“图灵机”，下列说法不正确的是_____。
A.图灵机给出的是计算机的理论模型,是一种离散的、有穷的、构造性的问题求解思路B.图灵机的状态转移函数<q, X, Y, R(或L或N), p>，其实就是一条指令，即在q状态下，当输入为X时，输出为Y，读写头向右(R)、向左(L)移动一格或不动(N)，状态变为pC.凡是能用算法方法解决的问题也一定能用图灵机解决；凡是图灵机解决不了的问题任何算法也解决不了D.上述有不正确的正确答案： D、上述有不正确的21关于“图灵机”和“计算”，下列说法不正确的是_____。