计算思维与思维导图PPT
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计算思维与思维导图
• 这种思维将成为每一个人的技能组合成分，而不仅仅限于科学家。普适计算之于今 天就如计算思维之于明天。普适计算是已成为今日现实的昨日之梦，而计算思维就 是明日现实。
思维导图
概念
发展史
理论体系
核心内容
应用方向
概念
• 思维导图又叫心智图，是表达发射性思维的有效的图形思维 工具。是有效的思维模式，应用于记忆、学习、思考等的思 维“地图”，有利于人脑的扩散思维的展开。
• 抽象和分解 来迎接庞杂的任务或者设计巨大复杂的 系统。它是关注的分离（SOC方法）。它是选择合适的 方式去陈述一个问题，或者是选择合适的方式对一个问 题的相关方面建模使其易于处理。它是利用不变量简明 扼要且表述性地刻画系统的行为。它使我们在不必理解 每一个细节的情况下就能够安全地使用、调整和影响一 个大型复杂系统的信息。它就是为预期的未来应用而进 行的预取和缓存。
计算思维与思维导图
计算思维
概念
发展史
理论体系
核心内容
应用方向
概念
• 计算思维（Computational Thinking）是运用计算机科 学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行 为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。
• 目的是使每个孩子在培养解析能力时不仅掌握阅读、 写作和算术还要学会计算思维，并自觉地运用到日常 学习、研究与将来的工作中
• 计算思维是一种递归思维 它是并行处理。它是把代码译成数据 又把数据译成代码。它是由广义量纲分析进行的类型检查。对于别 名或赋予人与物多个名字的做法，它既知道其益处又了解其害处。 对于间接寻址和程序调用的方法，它既知道其威力又了解其代价。 它评价一个程序时，不仅仅根据其准确性和效率，还有美学的考量， 而对于系统的设计，还考虑简洁和优雅。
思维导图
概念
发展史
理论体系
核心内容
应用方向
概念
• 思维导图又叫心智图，是表达发射性思维的有效的图形思维 工具。是有效的思维模式，应用于记忆、学习、思考等的思 维“地图”，有利于人脑的扩散思维的展开。
• 抽象和分解 来迎接庞杂的任务或者设计巨大复杂的 系统。它是关注的分离（SOC方法）。它是选择合适的 方式去陈述一个问题，或者是选择合适的方式对一个问 题的相关方面建模使其易于处理。它是利用不变量简明 扼要且表述性地刻画系统的行为。它使我们在不必理解 每一个细节的情况下就能够安全地使用、调整和影响一 个大型复杂系统的信息。它就是为预期的未来应用而进 行的预取和缓存。
计算思维与思维导图
计算思维
概念
发展史
理论体系
核心内容
应用方向
概念
• 计算思维（Computational Thinking）是运用计算机科 学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行 为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。
• 目的是使每个孩子在培养解析能力时不仅掌握阅读、 写作和算术还要学会计算思维，并自觉地运用到日常 学习、研究与将来的工作中
• 计算思维是一种递归思维 它是并行处理。它是把代码译成数据 又把数据译成代码。它是由广义量纲分析进行的类型检查。对于别 名或赋予人与物多个名字的做法，它既知道其益处又了解其害处。 对于间接寻址和程序调用的方法，它既知道其威力又了解其代价。 它评价一个程序时，不仅仅根据其准确性和效率，还有美学的考量， 而对于系统的设计，还考虑简洁和优雅。
计算思维PPT完整版ppt课件
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优点
• 计算思维建立在计算过程的能力和限制之 上，由人由机器执行。计算方法和模型使 我们敢于去处理那些原本无法由个人独立 完成的问题求解和系统设计。
特性
• 概念化 • 根本技能 • 人的思维方式 • 数学和工程思维的互补与融合 • 本质是思想
概念化
• 计算机科学不是计算机编程。像计算机科 学家那样去思维意味着远不止能为计算机 编程，还要求能够在抽象的多个层次上思 维。
根本技能
• 根本技能是每一个人 为了在现代社会中发 挥职能所必须掌握的 。刻板技能意味着机 械的重复。具有讽刺 意味的是，当计算机 像人类一样思考之后 ，思维可就真的变成 机械的了。
人的思维方式
• 计算思维是人类求解问题的一条途径，但 决非要使人类像计算机那样地思考。计算 机枯燥且沉闷，人类聪颖且富有想象力。 是人类赋予计算机激情。配置了计算设备 ，我们就能用自己的智慧去解决那些在计 算时代之前不敢尝试的问题，实现“只有 想不到，没有做不到”的境界。
本质是思想
不只是我们生产的软件硬件 等人造物将以物理形式到处 呈现并时时刻刻触及我们的 生活，更重要的是还将有我 们用以接近和求解问题、管 理日常生活、与他人交流和 互动的计算概念；而且，面 向所有的人，所有地方。
当计算思维真正融入人类活 动的整体以致不再表现为一 种显式之哲学的思维的提出
Jeannette M. Wing 周以真
卡内基·梅隆大学教授
2006年3月，美国 卡内基·梅隆大学计算机 科学系主任 周以真（Jeannette M. Wing） 教授在美国计算机权威期刊 《Communications of the ACM》杂志 上给出，并定义的计算思维 （Computational Thinking）。周教授认 为：计算思维是运用计算机科学的基础概 念进行 问题求解、系统设计、以及人类行 为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列 思维活动。
计算思维PPT_图文
No Image
计算思维的进一步定义
No
通过约简，嵌入，转化，仿
Image
真等方法，把一个困难的问
题转化为人们知道的问题的
解决方法
No
Image
是一种把代码译成数据又能
把数据译成代码，是一种多
维分析推广的类型检查方法；
No
Image
是一种采用抽象和分解来控
制庞杂的任务或进行巨大复
杂系统设计的方法，是基于 关注分离的方法（SoC方法）
PART 03
特性
1.概念化，不是程序化
• 计算机科学不是计算机编程。像计算机科学家那样去思维意味 着远不止能为计算机编程，还要求能够在抽象的多个层次上思 维。
2.根本的，不是刻板的技能
• 根本技能是每一个人为了在现代社会中发挥职能所必须掌握的。 刻板技能意味着机械的重复。具有讽刺意味的是，当计算机像 人类一样思考之后，思维可就真的变成机械的了。
No
Image
是一种选择合适的方式去陈
述一个问题，或对一个问题
的相关方面建模使其易于处
理的思维方法；
计算思维的进一步定义
No
是按照预防、保护及通过冗
Image
余、容错、纠错的方式，并
从最坏情况进行系统恢复的
一种思维方法；
No
Image
是利用启发式推理寻求解答，
也即在不确定情况下的规划、
学习和调度的思维方法
No
Image
是利用海量数据来加快计算，
在时间和空间之间，在处理
能力和存储容量之间进行折 衷的思维方法。
PART 02
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
优点
计算思维建立在计算过程的能力和限制之上，由人由机器 执行。计算方法和模型使我们敢于去处理那些原本无法由 个人独立完成的问题求解和系统设计。
计算思维与思维导图.ppt
O 当我们必须求解一个特定的问题时，首先会问：解决这个 问题有多么困难？怎样才是最佳的解决方法？计算机科学 根据坚实的理论基础来准确地回答这些问题。表述问题的 难度就是工具的基本能力，必须考虑的因素包括机器的指 令系统、资源约束和操作环境。
O 为了有效地求解一个问题，我们可能要进一步问： 一个近似解是否就够了，是否可以利用一下随机 化，以及是否允许误报（false positive）和漏 报（false negative）。计算思维就是通过约简、 嵌入、转化和仿真等方法，把一个看来困难的问 题重新阐释成一个我们知道怎样解决的问题。
O 抽象和分解 来迎接庞杂的任务或者设 计巨大复杂的系统。它是关注的分离 （SOC方法）。它是选择合适的方式去陈 述一个问题，或者是选择合适的方式对 一个问题的相关方面建模使其易于处理。 它是利用不变量简明扼要且表述性地刻 画系统的行为。它使我们在不必理解每 一个细节的情况下就能够安全地使用、 调整和影响一个大型复杂系统的信息。 它就是为预期的未来应用而进行的预取 和缓存。
如果读书的目的不是为了了解作者的思路或者纯粹 和作者有关的东西，那么绝对不关心作者或者本书的思 维框架如何，但是在书中可能关心其中某些部分。比如 《如何阅读一本书》中，关心如何做分析阅读，如何做 检视阅读，如何做主题阅读，那么可能要做三个主要的 分支。
O 论证引入 将内容和论证放入相应分枝中,完成了整体框架的构建，这
发展史
O 1971年托尼·巴赞慢慢形成了发射性思考(Radiant Thinking)和思维导图法(Mind Mapping)的概念。思维导 图是大脑放射性思维的外部表现。
O 相对于国外的发展来说，国内的思维导图的应用还刚 刚起步。有越来越多的人走近了这个行列，上海师范 大学教育技术学系主任黎加厚博士，河北省唐山市开 滦二中的齐伟，上海市上南中学的张国正、北京师范 大学网络教育实验室的赵国庆等等已经有众多的教育 界的先行者在关注和积极谈讨它的应用。也已经有相 关的公司在进行思维导图软件的制作开发和汉化工作， 国内的许多的培训机构和公司也在尝试着把思维导图 作为培训课。
O 为了有效地求解一个问题，我们可能要进一步问： 一个近似解是否就够了，是否可以利用一下随机 化，以及是否允许误报（false positive）和漏 报（false negative）。计算思维就是通过约简、 嵌入、转化和仿真等方法，把一个看来困难的问 题重新阐释成一个我们知道怎样解决的问题。
O 抽象和分解 来迎接庞杂的任务或者设 计巨大复杂的系统。它是关注的分离 （SOC方法）。它是选择合适的方式去陈 述一个问题，或者是选择合适的方式对 一个问题的相关方面建模使其易于处理。 它是利用不变量简明扼要且表述性地刻 画系统的行为。它使我们在不必理解每 一个细节的情况下就能够安全地使用、 调整和影响一个大型复杂系统的信息。 它就是为预期的未来应用而进行的预取 和缓存。
如果读书的目的不是为了了解作者的思路或者纯粹 和作者有关的东西，那么绝对不关心作者或者本书的思 维框架如何，但是在书中可能关心其中某些部分。比如 《如何阅读一本书》中，关心如何做分析阅读，如何做 检视阅读，如何做主题阅读，那么可能要做三个主要的 分支。
O 论证引入 将内容和论证放入相应分枝中,完成了整体框架的构建，这
发展史
O 1971年托尼·巴赞慢慢形成了发射性思考(Radiant Thinking)和思维导图法(Mind Mapping)的概念。思维导 图是大脑放射性思维的外部表现。
O 相对于国外的发展来说，国内的思维导图的应用还刚 刚起步。有越来越多的人走近了这个行列，上海师范 大学教育技术学系主任黎加厚博士，河北省唐山市开 滦二中的齐伟，上海市上南中学的张国正、北京师范 大学网络教育实验室的赵国庆等等已经有众多的教育 界的先行者在关注和积极谈讨它的应用。也已经有相 关的公司在进行思维导图软件的制作开发和汉化工作， 国内的许多的培训机构和公司也在尝试着把思维导图 作为培训课。
计算机计算与计算思维ppt课件
为什么要学习和怎样学习 大学计算机课程
2.1 为什么要学习大学计算机？
计算学科的供需关系
计算科学 与 信息探索科学
各学科人才的计算思维/计算能力需求
计算思维
计算思维/计算能力
的学习和
训练
应用计算
支持各学 手段进行
计算机及 其通用计 算手段的
知识/技能 Gap
科研究创 新的新型 计算手段
各学科研 究和创新
莱布尼茨机的意义：连续重复自动执行。 提出了二进制数及其计算规则； 数理逻辑的创始人
是基于十进制设计机器，还是基于二进制设计机 器？ 如果基于二进制设计机器，那其处理规则又是怎 样的呢？
其他重要工作
1805年： 杰卡德(J.Jacquard)，打孔卡， 实践了输入手段问题。 1834年：巴贝奇(Charles Babbage)，分 析机的概念----可执行程序的机器。 1854 年 ： 布 尔 创 立 布 尔 代 数 ， 为 数 字 计算机的电路设计提供了理论基础。
1999 2005
八核-十核 CORE i 系列
2010
5.3 怎样解决大规模快速存储问题？
存储设备
发
展
水 平
纳米存储/量子存储
固态硬盘
USB Removable disk
FlashRAM
光盘存储(CD-ROM, CD R/W, DVD)
•体积越来越小 •容量越来越大 •访问速度越来越快 •可靠性越来越高 •功耗越来越低 •持久性越来越好
器获得计算结果
a1x1b1+a2x2b2+…+anxnbn=c
3.2 人计算与机器计算的差别?
“人”计算 vs. “机器”计算
例如：求ax2+bx+c=0的根
2.1 为什么要学习大学计算机？
计算学科的供需关系
计算科学 与 信息探索科学
各学科人才的计算思维/计算能力需求
计算思维
计算思维/计算能力
的学习和
训练
应用计算
支持各学 手段进行
计算机及 其通用计 算手段的
知识/技能 Gap
科研究创 新的新型 计算手段
各学科研 究和创新
莱布尼茨机的意义：连续重复自动执行。 提出了二进制数及其计算规则； 数理逻辑的创始人
是基于十进制设计机器，还是基于二进制设计机 器？ 如果基于二进制设计机器，那其处理规则又是怎 样的呢？
其他重要工作
1805年： 杰卡德(J.Jacquard)，打孔卡， 实践了输入手段问题。 1834年：巴贝奇(Charles Babbage)，分 析机的概念----可执行程序的机器。 1854 年 ： 布 尔 创 立 布 尔 代 数 ， 为 数 字 计算机的电路设计提供了理论基础。
1999 2005
八核-十核 CORE i 系列
2010
5.3 怎样解决大规模快速存储问题？
存储设备
发
展
水 平
纳米存储/量子存储
固态硬盘
USB Removable disk
FlashRAM
光盘存储(CD-ROM, CD R/W, DVD)
•体积越来越小 •容量越来越大 •访问速度越来越快 •可靠性越来越高 •功耗越来越低 •持久性越来越好
器获得计算结果
a1x1b1+a2x2b2+…+anxnbn=c
3.2 人计算与机器计算的差别?
“人”计算 vs. “机器”计算
例如：求ax2+bx+c=0的根
第一讲 计算思维概述PPT演示课件
计算思维（构造思维）的培养，将有助于临床医生 提出“整体构架设计解决方案”的治疗方案。
44
计算思维的特性
1 概念化，不是程序化。
抽象
多层次思维
计算机科学不是计算机编程。像计算机科学家 那样去思维意味着远远不止能为计算机编程。它要 求能够在抽象的多个层次上思维。
45
计算思维的特性
2 基础的，不是机械的技能。
B说：c是小偷 3
C说：小偷肯定是d 4
D说：c在冤枉人 5
三真一假
计算
1
X≠1
1or0
2
X=3
1or0
3
X=4
1or0
4
X≠4
1or0
5
3
26
编程实现
For x=1 to 4 If (x<>1+(x=3)+(x=4)+(x<>=3) then Print x
Next x
27
百元买白鸡
• 公鸡每只5元，母鸡每只3元，小鸡一元3只， 一百元买一百只鸡，问有几种买法？
问题分析： X+Y+Z=100 5X+3Y+Z/3=100
28
编程
For x=1 to 100 For y=1 to 100 Z=100-x-y If 5*x+3*y+z/3=100 then Print x,y,z End if Next for
Next for
• 计算思维能够反映人类思维活动，高效执行。
• A=R，B=R时，A=3，B=3； • A=T，B=S时，A=5，B=0； • A=S，B=T时，A=0，B=5； • A=P，B=P时，A=1，B=1。
44
计算思维的特性
1 概念化，不是程序化。
抽象
多层次思维
计算机科学不是计算机编程。像计算机科学家 那样去思维意味着远远不止能为计算机编程。它要 求能够在抽象的多个层次上思维。
45
计算思维的特性
2 基础的，不是机械的技能。
B说：c是小偷 3
C说：小偷肯定是d 4
D说：c在冤枉人 5
三真一假
计算
1
X≠1
1or0
2
X=3
1or0
3
X=4
1or0
4
X≠4
1or0
5
3
26
编程实现
For x=1 to 4 If (x<>1+(x=3)+(x=4)+(x<>=3) then Print x
Next x
27
百元买白鸡
• 公鸡每只5元，母鸡每只3元，小鸡一元3只， 一百元买一百只鸡，问有几种买法？
问题分析： X+Y+Z=100 5X+3Y+Z/3=100
28
编程
For x=1 to 100 For y=1 to 100 Z=100-x-y If 5*x+3*y+z/3=100 then Print x,y,z End if Next for
Next for
• 计算思维能够反映人类思维活动，高效执行。
• A=R，B=R时，A=3，B=3； • A=T，B=S时，A=5，B=0； • A=S，B=T时，A=0，B=5； • A=P，B=P时，A=1，B=1。
计算机思维导论PPT
3. 两种解决方法：
计算与自动计算
1. 两种解决方法
（1）通过数学上的规则推导，获得等效的计算方法，从
而完成计算。
n
【例1.2】计算 i 1 2 3 ...... n
i 1
通过数学推导可得 计算
n
i
i பைடு நூலகம்1
n *(1 2
n)
，人们可以轻松的完成
计算与自动计算
（2）另一种办法是设计简单的规则，让机器重复执行， 进行自动计算。
1.1.2 计算思维与各学科的关系
1．应用计算手段促进各学科的研究和创新 2．各学科创新自己的新型计算手段 3．计算思维可以帮助培养各专业的人才
1.2 计算与自动计算
1. 计算是指数据在运算符的操作下，按照规则进行数据 变换。
2. 有时候虽然人们知道了计算的规则，但是因为计算过 于复杂，超过了人的计算能力，所以无法计算得到结 果。
本质是抽象和自动化，即在不同层 面进行抽象，以及将这些抽象机器化。
目的是希望所有人都能像计算机科 学家一样思考，将计算技术与各学科理论 、技术与艺术进行融合实现新的创新。
计算思维的基本内容
计算思维包括多项基本内容。 1. 二进制0和1的基础思维。 2. 指令和程序的思维 3. 递归的思维 4. 计算机系统发展的思维 5. 问题求解的思维 6. 网络化的思维
学习要求
1. 学生应掌握计算思维的基本概念。 2. 掌握计算的有关概念，计算工具的发展，元器件的发
展等。 3. 阅读教材 4. 完成书后习题。
2计算机系统的基本思维
22
目录
2.1 0和1的思维 2.2 二进制与数据编码 2.3 图灵机与冯•诺依曼计算机
2.1 0和1的思维
计算与自动计算
1. 两种解决方法
（1）通过数学上的规则推导，获得等效的计算方法，从
而完成计算。
n
【例1.2】计算 i 1 2 3 ...... n
i 1
通过数学推导可得 计算
n
i
i பைடு நூலகம்1
n *(1 2
n)
，人们可以轻松的完成
计算与自动计算
（2）另一种办法是设计简单的规则，让机器重复执行， 进行自动计算。
1.1.2 计算思维与各学科的关系
1．应用计算手段促进各学科的研究和创新 2．各学科创新自己的新型计算手段 3．计算思维可以帮助培养各专业的人才
1.2 计算与自动计算
1. 计算是指数据在运算符的操作下，按照规则进行数据 变换。
2. 有时候虽然人们知道了计算的规则，但是因为计算过 于复杂，超过了人的计算能力，所以无法计算得到结 果。
本质是抽象和自动化，即在不同层 面进行抽象，以及将这些抽象机器化。
目的是希望所有人都能像计算机科 学家一样思考，将计算技术与各学科理论 、技术与艺术进行融合实现新的创新。
计算思维的基本内容
计算思维包括多项基本内容。 1. 二进制0和1的基础思维。 2. 指令和程序的思维 3. 递归的思维 4. 计算机系统发展的思维 5. 问题求解的思维 6. 网络化的思维
学习要求
1. 学生应掌握计算思维的基本概念。 2. 掌握计算的有关概念，计算工具的发展，元器件的发
展等。 3. 阅读教材 4. 完成书后习题。
2计算机系统的基本思维
22
目录
2.1 0和1的思维 2.2 二进制与数据编码 2.3 图灵机与冯•诺依曼计算机
2.1 0和1的思维
计算思维与思维导图 ppt课件
O 2010年7月19日至20日，北京大学等九所知名高 校在西安交通大学举办了“C9高校联盟计算机 基础课程研讨会”。教育部高等学校计算机基 础课程教学指导委员会主任陈国良院士亲临大 会，作了“计算思维能力培养研究”的报告。 大会就增强大学生计算思维能力的培养发表了 “C9高校联盟计算机基础教学发展战略联合声 明”。
计算思维与思维导图
1
2020/11/24
计算思维
概念 发展史 理论体系
核心内容 应用方向
2020/11/24
2
精品资料
2020/11/24
3ห้องสมุดไป่ตู้
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
O 当我们必须求解一个特定的问题时，首先会问：解决这个
问题有多么困难？怎样才是最佳的解决方法？计算机科学
根据坚实的理论基础来准确地回答这些问题。表述问题的
难度就是工具的基本能力，必须考虑的因素包括机器的指
令系统、资源约束和操作环境。
2020/11/24 11
O 为了有效地求解一个问题，我们可能要进一步问：一个近 似解是否就够了，是否可以利用一下随机化，以及是否允 许误报（false positive）和漏报（false negative）。 计算思维就是通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把一 个看来困难的问题重新阐释成一个我们知道怎样解决的问 题。
2020/11/24 12
O 抽象和分解 来迎接庞杂的任务或者设 计巨大复杂的系统。它是关注的分离 （SOC方法）。它是选择合适的方式去陈 述一个问题，或者是选择合适的方式对 一个问题的相关方面建模使其易于处理。 它是利用不变量简明扼要且表述性地刻 画系统的行为。它使我们在不必理解每 一个细节的情况下就能够安全地使用、 调整和影响一个大型复杂系统的信息。 它就是为预期的未来应用而进行的预取 和缓存。
计算机计算与计算思维ppt课件
则即为其解； 否则不是
人进行计算： 规则可能很复杂, 但计算量却 可能很小 人需要知道具体的计算规则 特定规则，只能求:
a1x2+a2x=c
机器-自动计算： 规则可能很简单, 但计算量却 很大 机器也可以采用人所使用的 计算规则 一般性的规则，可以求任意:
a1x1b1+a2x2b2+…+anxnbn=c
知识与视野拓展 宽度---知识面宽，前沿性 Knowledge 深度---贯通性，深入性
能力
(Ability & Capability)
Expansion 云计算与云服务
企业资源规划 与供应链管理
打通知识脉络， 融贯各门课程， 内功强化基础， 外功灵活应变。
知识/技能
(Technique/Skill)
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
二、减法口诀 直减 破五减 退位减 一 一下一 一上四去五 一退一还九 二 二下二 二上三去五 二退一还八 三 三下三 三上二去五 三退一还七 四 四下四 四上一去五 四退一还六 五 五下五 五退一还五 六 六下六 六退一还四 六退一还五去一 七 七下七 七退一还三 七退一还五去二 八 八下八 八退一还二 八退一还五去三 九 九下九 九退一还一 九退一还五去四
系统和理解人类行为，其本质是抽象和自动化----from 周以真。
人进行计算： 规则可能很复杂, 但计算量却 可能很小 人需要知道具体的计算规则 特定规则，只能求:
a1x2+a2x=c
机器-自动计算： 规则可能很简单, 但计算量却 很大 机器也可以采用人所使用的 计算规则 一般性的规则，可以求任意:
a1x1b1+a2x2b2+…+anxnbn=c
知识与视野拓展 宽度---知识面宽，前沿性 Knowledge 深度---贯通性，深入性
能力
(Ability & Capability)
Expansion 云计算与云服务
企业资源规划 与供应链管理
打通知识脉络， 融贯各门课程， 内功强化基础， 外功灵活应变。
知识/技能
(Technique/Skill)
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
二、减法口诀 直减 破五减 退位减 一 一下一 一上四去五 一退一还九 二 二下二 二上三去五 二退一还八 三 三下三 三上二去五 三退一还七 四 四下四 四上一去五 四退一还六 五 五下五 五退一还五 六 六下六 六退一还四 六退一还五去一 七 七下七 七退一还三 七退一还五去二 八 八下八 八退一还二 八退一还五去三 九 九下九 九退一还一 九退一还五去四
系统和理解人类行为，其本质是抽象和自动化----from 周以真。
计算思维和思维导图专题培训课件
发展史
O计算思维的提出 2006年3月，现任美国基金会计
算机和信息科学与工程部主任的周以真
教授，首次提出了计算思维的概念，并为此撰写 了针对大学所有新生的“计算思维”讲义，并以此作 为“怎样像计算机科学家一样思维”课程的主要教材。
O计算思维这一概念提出后，立即得到美国教育界的 广泛支持，也引起了欧洲的极大关注。目前，计算思 维是当前国际计算机界广为关注的一个重要概念，也 是当前计算机教育需要重点研究的课题。
O 这种思维将成为每一个人的技能组合成分，而不仅仅限于科 学家。普适计算之于今天就如计算思维之于明天。普适计算 是已成为今日现实的昨日之梦，而计算思维就是明日现实。
思维导图
概念
O 思维导图又叫心智图，是表达发射性思维的 有效的图形思维工具。是有效的思维模式， 应用于记忆、学习、思考等的思维“地图”， 有利于人脑的扩散思维的展开。
O 当我们必须求解一个特定的问题时，首先会问：解决这个 问题有多么困难？怎样才是最佳的解决方法？计算机科学 根据坚实的理论基础来准确地回答这些问题。表述问题的 难度就是工具的基本能力，必须考虑的因素包括机器的指 令系统、资源约束和操作环境。
O为了有效地求 解一个问题， 我们可能要进 一步问：一个
O 抽象和分解 来迎接庞杂的任务或者 设计巨大复杂的系统。它是关注的分 离（SOC方法）。它是选择合适的方式 去陈述一个问题，或者是选择合适的 方式对一个问题的相关方面建模使其 易于处理。它是利用不变量简明扼要 且表述性地刻画系统的行为。它使我 们在不必理解每一个细节的情况下就 能够安全地使用、调整和影响一个大 型复杂系统的信息。它就是为预期的 未来应用而进行的预取和缓存。
O 2010年7月19日至20日，北京大学等九所知名高 校在西安交通大学举办了“C9高校联盟计算机 基础课程研讨会”。教育部高等学校计算机基 础课程教学指导委员会主任陈国良院士亲临大 会，作了“计算思维能力培养研究”的报告。 大会就增强大学生计算思维能力的培养发表了 “C9高校联盟计算机基础教学发展战略联合声 明”。
计算机思维导论PPT
进位计数制
2．二进制 计算机中信息的存储和处理都采用二进制。二进制数只 有0、1两个数码，基数为2，逢2进1。 为了便于区分，在二进制数后加“B”，表示数为二进制 数。
进位计数制
3．八进制 八进制有0～7共8个数码，基数为8，逢8进1。 为了便于区分，在八进制数后加“O”，表示数为八进制 数。例如：
1.3.1 计算工具的发展
1. 计算工具的发展包括三个阶段: 1) 手动计算器 2) 机械计算器 3) 电子计算机
1．手动计算器
1. 手动计算器是利用算法进行辅 助数字计算过程的设备，操作 者使用算法来进行计算。 1) 小石块和有刻痕的小棍 2) 算筹、算盘，珠算歌诀。 3) 纳皮尔筹，也称为纳皮尔计 算尺 4) 滑动刻度尺
2.2 二进制与数据编码
1. 在计算机中，数字、字符、图片、声音、视频等所有 信息都要进行二进制编码才能存储和处理
2.2.1 二进制与数字的表示
1．机器数 在计算机中采用固定数目的二进制位数来表示数字，称 为机器数。 机器数的表示范围受计算机字长的限制，一般字长为8、 16、32或64位 数值超出机器数能表示的范围，就会出现“溢出”错误 通常把一个二进制数的最高位作为符号位。
【例2.2】 将十进制整数(167)10转换为对应的二进制、八进 制、十六进制数。
不同进制数的转换
1. 十进制转换为八进制
不同进制数的转换
1. 十进制转换为十六进制
不同进制数的转换
3．二进制、八进制、十六进制数的相互转换 每3位二进制数对应一位八进制数，每4位二进制数对应 一位十六进制数 【例2.3】将二进制数(10100111.1011)2转换成八进制、十六 进制数。
1.1.2 计算思维与各学科的关系
计算思维与思维导图
计算思维与思维导图
计算思维与思维导图
计算思维
概念 发展史 理论体系
核心内容 应用方向
计算思维与思维导图
概念
O 计算思维（Computational Thinking）是 运用计算机科学的基础概念进行问题求 解、系统设计、以及人类行为理解等涵 盖计算机科学之广度的一系列思维活动。
O 目的是使每个孩子在培养解析能力时不 仅掌握阅读、写作和算术还要学会计算 思维，并自觉地运用到日常学习、研究 与将来的工作中
O 当我们必须求解一个特定的问题时，首先会问：解决这个 问题有多么困难？怎样才是最佳的解决方法？计算机科学 根据坚实的理论基础来准确地回答这些问题。表述问题的 难度就是工具的基本能力，必须考虑的因素包括机器的指 计令算思系维统与思、维资导图源约束和操作环境。
O 为了有效地求解一个问题，我们可能要进一步问： 一个近似解是否就够了，是否可以利用一下随机 化，以及是否允许误报（false positive）和漏 报（false negative）。计算思维就是通过约简、 嵌入、转化和仿真等方法，把一个看来困难的问 题重新阐释成一个我们知道怎样解决的问题。
计算思维与思维导图
发展史
O 计算思维的提出 2006年3月，现任美国基金会计
算机和信息科学与工程部主任的周以真
教授，在《Communications of the
ACM》上，首次提出了计算思维的概念，并为此撰写 了针对大学所有新生的“计算思维”讲义，并以此作 为“怎样像计算机科学家一样思维”课程的主要教材。
O 国内有关计算思维的研究 上世纪80年代，钱学森先生在总之一。 自从钱学森提出思维科学以来，各种学科在思维 科学的指导下逐渐发展起来，计算学科也不例外。
计算思维与思维导图
计算思维与思维导图
计算思维
概念 发展史 理论体系
核心内容 应用方向
计算思维与思维导图
概念
O 计算思维（Computational Thinking）是 运用计算机科学的基础概念进行问题求 解、系统设计、以及人类行为理解等涵 盖计算机科学之广度的一系列思维活动。
O 目的是使每个孩子在培养解析能力时不 仅掌握阅读、写作和算术还要学会计算 思维，并自觉地运用到日常学习、研究 与将来的工作中
O 当我们必须求解一个特定的问题时，首先会问：解决这个 问题有多么困难？怎样才是最佳的解决方法？计算机科学 根据坚实的理论基础来准确地回答这些问题。表述问题的 难度就是工具的基本能力，必须考虑的因素包括机器的指 计令算思系维统与思、维资导图源约束和操作环境。
O 为了有效地求解一个问题，我们可能要进一步问： 一个近似解是否就够了，是否可以利用一下随机 化，以及是否允许误报（false positive）和漏 报（false negative）。计算思维就是通过约简、 嵌入、转化和仿真等方法，把一个看来困难的问 题重新阐释成一个我们知道怎样解决的问题。
计算思维与思维导图
发展史
O 计算思维的提出 2006年3月，现任美国基金会计
算机和信息科学与工程部主任的周以真
教授，在《Communications of the
ACM》上，首次提出了计算思维的概念，并为此撰写 了针对大学所有新生的“计算思维”讲义，并以此作 为“怎样像计算机科学家一样思维”课程的主要教材。
O 国内有关计算思维的研究 上世纪80年代，钱学森先生在总之一。 自从钱学森提出思维科学以来，各种学科在思维 科学的指导下逐渐发展起来，计算学科也不例外。
计算思维与思维导图
计算思维与思维导图
础之上，将思维科学作为11大科学技术门类之一。 自从钱学森提出思维科学以来，各种学科在思维 科学的指导下逐渐发展起来，计算学科也不例外。
O 黄崇福教授可能是国内最早阐述计算思维的学者。1992 年，在其所著的《信息扩散原理与计算思维及其在地震工 程中的应用》一书中给出了计算思维的定义：“计算思维 就是思维过程或功能的计算模拟方法论，其研究的目的是 提供适当的方法，使人们能借助现代和将来的计算机，逐 步达到人工智能的较高目标。”
O 2010年7月19日至20日，北京大学等九所知名高 校在西安交通大学举办了“C9高校联盟计算机 基础课程研讨会”。教育部高等学校计算机基 础课程教学指导委员会主任陈国良院士亲临大 会，作了“计算思维能力培养研究”的报告。 大会就增强大学生计算思维能力的培养发表了 “C9高校联盟计算机基础教学发展战略联合声 明”。
理论体系
O P.J.Denning认为计算原理可总结为7类： O 计算 O 通信 O 协作 O 记忆 O 自动化 O 评估 O 设计
核心内容
O 操作模式 计算思维建立在计算过程的能力和限制之上， 由人由机器执行。计算方法和模型使我们敢于去处理那些 原本无法由任何个人独自完成的问题求解和系统设计。计 算思维直面机器智能的不解之谜：什么人类比计算机做得 好？什么计算机比人类做得好？最基本的问题是：什么是 可计算的？迄今为止我们对这些问题仍是一知半解。
O 这种思维将成为每一个人的技能组合成分，而不仅仅限于科 学家。普适计算之于今天就如计算思维之于明天。普适计算 是已成为今日现实的昨日之梦，而计算思维就是明日现实。
思维导图
概念 发展史 理论体系
核心内容 应用方向
概念
O 思维导图又叫心智图，是表达发射性思维的 有效的图形思维工具。是有效的思维模式， 应用于记忆、学习、思考等的思维“地图”， 有利于人脑的扩散思维的展开。
O 黄崇福教授可能是国内最早阐述计算思维的学者。1992 年，在其所著的《信息扩散原理与计算思维及其在地震工 程中的应用》一书中给出了计算思维的定义：“计算思维 就是思维过程或功能的计算模拟方法论，其研究的目的是 提供适当的方法，使人们能借助现代和将来的计算机，逐 步达到人工智能的较高目标。”
O 2010年7月19日至20日，北京大学等九所知名高 校在西安交通大学举办了“C9高校联盟计算机 基础课程研讨会”。教育部高等学校计算机基 础课程教学指导委员会主任陈国良院士亲临大 会，作了“计算思维能力培养研究”的报告。 大会就增强大学生计算思维能力的培养发表了 “C9高校联盟计算机基础教学发展战略联合声 明”。
理论体系
O P.J.Denning认为计算原理可总结为7类： O 计算 O 通信 O 协作 O 记忆 O 自动化 O 评估 O 设计
核心内容
O 操作模式 计算思维建立在计算过程的能力和限制之上， 由人由机器执行。计算方法和模型使我们敢于去处理那些 原本无法由任何个人独自完成的问题求解和系统设计。计 算思维直面机器智能的不解之谜：什么人类比计算机做得 好？什么计算机比人类做得好？最基本的问题是：什么是 可计算的？迄今为止我们对这些问题仍是一知半解。
O 这种思维将成为每一个人的技能组合成分，而不仅仅限于科 学家。普适计算之于今天就如计算思维之于明天。普适计算 是已成为今日现实的昨日之梦，而计算思维就是明日现实。
思维导图
概念 发展史 理论体系
核心内容 应用方向
概念
O 思维导图又叫心智图，是表达发射性思维的 有效的图形思维工具。是有效的思维模式， 应用于记忆、学习、思考等的思维“地图”， 有利于人脑的扩散思维的展开。
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础之上，将思维科学作为11大科学技术门类之一 。自从钱学森提出思维科学以来，各种学科在思 维科学的指导下逐渐发展起来，计算学科也不例 外。
黄崇福教授可能是国内最早阐述计算思维的学者。 1992年，在其所著的《信息扩散原理与计算思维及其 在地震工程中的应用》一书中给出了计算思维的定义 ：“计算思维就是思维过程或功能的计算模拟方法论 ，其研究的目的是提供适当的方法，使人们能借助现 代和将来的计算机，逐步达到人工智能的较高目标。 ”
计算思维不仅影响着美国，也影响着英国的教育 ，在英国的爱丁堡大学，人们在一连串的研讨会 上探索与计算思维有关的主题。每次研讨会，都 有不少专家讨论计算思维对不同学科的影响。研 讨会上所涉及的学科已延伸到哲学、物理、生物 、医学、建筑、教育等各个不同的领域。
国内有关计算思维的研究 上世纪80年代，钱学森先生在总结前人的基
发展史
1971年托尼·巴赞慢慢形成了发射性思考(Radiant Thinking)和思维导图法(Mind Mapping)的概念。思 维导图是大脑放射性思维的外部表现。
计算思维是一种递归思维 它是并行处理。它 是把代码译成数据又把数据译成代码。它是由广 义量纲分析进行的类型检查。对于别名或赋予人 与物多个名字的做法，它既知道其益处又了解其 害处。对于间接寻址和程序调用的方法，它既知 道其威力又了解其代价。它评价一个程序时，不 仅仅根据其准确性和效率，还有美学的考量，而 对于系统的设计，还考虑简洁和优雅。
国内关于计算思维的研讨大部分都是在与计算机 方法论一起研究的。桂林电子科技大学计算机与控制 学院董荣胜教授在对计算思维和计算机方法论的研究 中指出：计算思维与计算机方法论虽有各自的研究内 容与特色，但它们的互补性很强，可以相互促进，计 算机方法论可以对计算思维研究方面取得的成果进行 再研究和吸收，最终丰富计算机方法论的内容；反之 ，计算思维能力的培养也可以通过计算机方法论的学
发展史
计算思维的提出 2006年3月，现任美国基金会计
算机和信息科学与工程部主任的周以真
教授，在《Communications of the
ACM》上，首次提出了计算思维的概念，并为此撰写 了针对大学所有新生的“计算思维”讲义，并以此作 为“怎样像计算机科学家一样思维”课程的主要教材 。
计算思维这一概念提出后，立即得到美国教育界的 广泛支持，也引起了欧洲的极大关注。目前，计算 思维是当前国际计算机界广为关注的一个重要概念 ，也是当前计算机教育需要重点研究的课题。
当我们必须求解一个特定的问题时，首先会问：解决这个 问题有多么困难？怎样才是最佳的解决方法？计算机科学 根据坚实的理论基础来准确地回答这些问题。表述问题的 难度就是工具的基本能力，必须考虑的因素包括机器的指 令系统、资源约束和操作环境。
为了有效地求解一个问题，我们可能要进一步问 ：一个近似解是否就够了，是否可以利用一下随 机化，以及是否允许误报（false positive）和 漏报（false negative）。计算思维就是通过约 简、嵌入、转化和仿真等方法，把一个看来困难 的问题重新阐释成一个我们知道怎样解决的问题 。
2010年7月19日至20日，北京大学等九所知名高 校在西安交通大学举办了“C9高校联盟计算机 基础课程研讨会”。教育部高等学校计算机基 础课程教学指导委员会主任陈国良院士亲临大 会，作了“计算思维能力培养研究”的报告。 大会就增强大学生计算思维能力的培养发表了 “C9高校联盟计算机基础教学发展战略联合声 明”。
抽象和分解 来迎接庞杂的任务或者设 计巨大复杂的系统。它是关注的分离（ SOC方法）。它是选择合适的方式去陈述 一个问题，或者是选择合适的方式对一 个问题的相关方面建模使其易于处理。 它是利用不变量简明扼要且表述性地刻 画系统的行为。它使我们在不必理解每 一个细节的情况下就能够安全地使用、 调整和影响一个大型复杂系统的信息。 它就是为预期的未来应用而进行的预取 和缓存。
计算思维
概念 发展史 理论体系
核心内容 应用方向
概念
计算思维（Computational Thinking）是 运用计算机科学的基础概念进行问题求 解、系统设计、以及人类行为理解等涵 盖计算机科学之广度的一系列思维活动 。
目的是使每个孩子在培养解析能力时不 仅掌握阅读、写作和算术还要学会计算 思维，并自觉地运用到日常学习、研究 与将来的工作中
这种思维将成为每一个人的技能组合成分，而不仅仅限于科 学家。普适计算之于今天就如计算思维之于明天。普适计算 是已成为今日现实的昨日之梦，而计算思维就是明日现实。
思维导图
概念 发展史 理论体系
核心内容 应用方向
概念
思维导图又叫心智图，是表达发射性思维的 有效的图形思维工具。是有效的思维模式， 应用于记忆、学习、思考等的思维“地图” ，有利于人脑的扩散思维的展开。
应用方向
计算思维在其他学科中有很大影响。例如，机器学习已经改 变了统计学。各种组织的统计部门都聘请了计算机科学家。 计算机学院（系）正在与已有或新开设的统计学系联姻。
计算机学家们对生物科学越来越感兴趣，因为他们坚信生物 学家能够从计算思维中获益。计算机科学对生物学的贡献决 不限于其能够在海量序列数据中搜索寻找模式规律的本领。 最终希望是数据结构和算法（我们自身的计算抽象和方法） 能够以其体现自身功能的方式来表示蛋白质的结构。计算生 物学正在改变着生物学家的思考方式。类似地，计算博弈理 论正改变着经济学家的思考方式，纳米计算改变着化学家的 思考方式，量子计算改变着物理学家的思考方式。
理论体系
P.J.Denning认为计算原理可总结为7类： 计算 通信 协算过程的能力和限制之上， 由人由机器执行。计算方法和模型使我们敢于去处理那些 原本无法由任何个人独自完成的问题求解和系统设计。计 算思维直面机器智能的不解之谜：什么人类比计算机做得 好？什么计算机比人类做得好？最基本的问题是：什么是 可计算的？迄今为止我们对这些问题仍是一知半解。
黄崇福教授可能是国内最早阐述计算思维的学者。 1992年，在其所著的《信息扩散原理与计算思维及其 在地震工程中的应用》一书中给出了计算思维的定义 ：“计算思维就是思维过程或功能的计算模拟方法论 ，其研究的目的是提供适当的方法，使人们能借助现 代和将来的计算机，逐步达到人工智能的较高目标。 ”
计算思维不仅影响着美国，也影响着英国的教育 ，在英国的爱丁堡大学，人们在一连串的研讨会 上探索与计算思维有关的主题。每次研讨会，都 有不少专家讨论计算思维对不同学科的影响。研 讨会上所涉及的学科已延伸到哲学、物理、生物 、医学、建筑、教育等各个不同的领域。
国内有关计算思维的研究 上世纪80年代，钱学森先生在总结前人的基
发展史
1971年托尼·巴赞慢慢形成了发射性思考(Radiant Thinking)和思维导图法(Mind Mapping)的概念。思 维导图是大脑放射性思维的外部表现。
计算思维是一种递归思维 它是并行处理。它 是把代码译成数据又把数据译成代码。它是由广 义量纲分析进行的类型检查。对于别名或赋予人 与物多个名字的做法，它既知道其益处又了解其 害处。对于间接寻址和程序调用的方法，它既知 道其威力又了解其代价。它评价一个程序时，不 仅仅根据其准确性和效率，还有美学的考量，而 对于系统的设计，还考虑简洁和优雅。
国内关于计算思维的研讨大部分都是在与计算机 方法论一起研究的。桂林电子科技大学计算机与控制 学院董荣胜教授在对计算思维和计算机方法论的研究 中指出：计算思维与计算机方法论虽有各自的研究内 容与特色，但它们的互补性很强，可以相互促进，计 算机方法论可以对计算思维研究方面取得的成果进行 再研究和吸收，最终丰富计算机方法论的内容；反之 ，计算思维能力的培养也可以通过计算机方法论的学
发展史
计算思维的提出 2006年3月，现任美国基金会计
算机和信息科学与工程部主任的周以真
教授，在《Communications of the
ACM》上，首次提出了计算思维的概念，并为此撰写 了针对大学所有新生的“计算思维”讲义，并以此作 为“怎样像计算机科学家一样思维”课程的主要教材 。
计算思维这一概念提出后，立即得到美国教育界的 广泛支持，也引起了欧洲的极大关注。目前，计算 思维是当前国际计算机界广为关注的一个重要概念 ，也是当前计算机教育需要重点研究的课题。
当我们必须求解一个特定的问题时，首先会问：解决这个 问题有多么困难？怎样才是最佳的解决方法？计算机科学 根据坚实的理论基础来准确地回答这些问题。表述问题的 难度就是工具的基本能力，必须考虑的因素包括机器的指 令系统、资源约束和操作环境。
为了有效地求解一个问题，我们可能要进一步问 ：一个近似解是否就够了，是否可以利用一下随 机化，以及是否允许误报（false positive）和 漏报（false negative）。计算思维就是通过约 简、嵌入、转化和仿真等方法，把一个看来困难 的问题重新阐释成一个我们知道怎样解决的问题 。
2010年7月19日至20日，北京大学等九所知名高 校在西安交通大学举办了“C9高校联盟计算机 基础课程研讨会”。教育部高等学校计算机基 础课程教学指导委员会主任陈国良院士亲临大 会，作了“计算思维能力培养研究”的报告。 大会就增强大学生计算思维能力的培养发表了 “C9高校联盟计算机基础教学发展战略联合声 明”。
抽象和分解 来迎接庞杂的任务或者设 计巨大复杂的系统。它是关注的分离（ SOC方法）。它是选择合适的方式去陈述 一个问题，或者是选择合适的方式对一 个问题的相关方面建模使其易于处理。 它是利用不变量简明扼要且表述性地刻 画系统的行为。它使我们在不必理解每 一个细节的情况下就能够安全地使用、 调整和影响一个大型复杂系统的信息。 它就是为预期的未来应用而进行的预取 和缓存。
计算思维
概念 发展史 理论体系
核心内容 应用方向
概念
计算思维（Computational Thinking）是 运用计算机科学的基础概念进行问题求 解、系统设计、以及人类行为理解等涵 盖计算机科学之广度的一系列思维活动 。
目的是使每个孩子在培养解析能力时不 仅掌握阅读、写作和算术还要学会计算 思维，并自觉地运用到日常学习、研究 与将来的工作中
这种思维将成为每一个人的技能组合成分，而不仅仅限于科 学家。普适计算之于今天就如计算思维之于明天。普适计算 是已成为今日现实的昨日之梦，而计算思维就是明日现实。
思维导图
概念 发展史 理论体系
核心内容 应用方向
概念
思维导图又叫心智图，是表达发射性思维的 有效的图形思维工具。是有效的思维模式， 应用于记忆、学习、思考等的思维“地图” ，有利于人脑的扩散思维的展开。
应用方向
计算思维在其他学科中有很大影响。例如，机器学习已经改 变了统计学。各种组织的统计部门都聘请了计算机科学家。 计算机学院（系）正在与已有或新开设的统计学系联姻。
计算机学家们对生物科学越来越感兴趣，因为他们坚信生物 学家能够从计算思维中获益。计算机科学对生物学的贡献决 不限于其能够在海量序列数据中搜索寻找模式规律的本领。 最终希望是数据结构和算法（我们自身的计算抽象和方法） 能够以其体现自身功能的方式来表示蛋白质的结构。计算生 物学正在改变着生物学家的思考方式。类似地，计算博弈理 论正改变着经济学家的思考方式，纳米计算改变着化学家的 思考方式，量子计算改变着物理学家的思考方式。
理论体系
P.J.Denning认为计算原理可总结为7类： 计算 通信 协算过程的能力和限制之上， 由人由机器执行。计算方法和模型使我们敢于去处理那些 原本无法由任何个人独自完成的问题求解和系统设计。计 算思维直面机器智能的不解之谜：什么人类比计算机做得 好？什么计算机比人类做得好？最基本的问题是：什么是 可计算的？迄今为止我们对这些问题仍是一知半解。