從心理學(xué)視角考察計(jì)算思維

從心理學(xué)視角考察計(jì)算思維從心理學(xué)視角考察計(jì)算思維，可以將其定義為“像計(jì)算機(jī)科學(xué)家那樣解決以計(jì)算為主要成分的問題”，即

吸取計(jì)算機(jī)科學(xué)家在設(shè)計(jì)算法和編寫程序中的思想方式，將其推廣到對(duì)其他領(lǐng)域問題甚至日常生活問題的

思考。計(jì)算思維的特征可以從工作內(nèi)容、思維媒介和工作方式角度進(jìn)行分析。計(jì)算思維的主要成分是編制

程序（包括計(jì)算機(jī)與非計(jì)算機(jī)的程序），要求思考者將算法的可運(yùn)行性放在首位，注重細(xì)節(jié)；就思維媒介

而言，計(jì)算思維是一種更高級(jí)的抽象思維；就工作方式而言，編程帶來了新的表達(dá)方式和工作風(fēng)格。培養(yǎng)

計(jì)算思維的最終目的，是使人習(xí)得嚴(yán)謹(jǐn)、精密的程序性思維能力。關(guān)鍵詞計(jì)算，計(jì)算機(jī)，計(jì)算思維，思維方式，程序性思維從心理學(xué)視角考察計(jì)算思維的本質(zhì)“計(jì)算思維”是計(jì)算機(jī)科學(xué)家提出的一種思維形式，對(duì)此概念已經(jīng)有了較多的討論，但是這些討論基本

上都來自計(jì)算機(jī)科學(xué)的角度。而從本質(zhì)上講，思維是人類的認(rèn)知活動(dòng)，必須從心理學(xué)角度闡述其本質(zhì)與特

征。但是，心理學(xué)家對(duì)于這一概念似乎無動(dòng)于衷，國(guó)內(nèi)外心理學(xué)界鮮有討論。究其原因，計(jì)算機(jī)科學(xué)界過

多考慮計(jì)算機(jī)和及其軟件應(yīng)用，這直接阻礙了計(jì)算思維被其他領(lǐng)域?qū)W者乃至公眾廣泛接受。本文作者作為

思維心理學(xué)的研究者，又有長(zhǎng)期編寫計(jì)算機(jī)程序的經(jīng)驗(yàn)，試圖將兩者結(jié)合起來，重點(diǎn)從心理學(xué)角度闡述計(jì)

算思維的本質(zhì)、特征及其對(duì)提升人類思維能力的意義。計(jì)算機(jī)科學(xué)視角下“計(jì)算思維”定義的困境"計(jì)算思維"（computationalthinking）這一概念是美國(guó)卡內(nèi)基?梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)系主任周以真（Jeannette

M.Wing,2006）在美國(guó)計(jì)算機(jī)權(quán)威雜志CommunicationoftheACM上提出的。她對(duì)計(jì)算思維的定義是，

運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念來求解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類行為。她認(rèn)為，計(jì)算思維不僅僅屬于計(jì)算機(jī)

科學(xué)家，它應(yīng)該成為每個(gè)人的基本技能，和同等重要的閱讀、寫作和算術(shù)（3R——Reading,wRiting,

aRithmetic）—起，構(gòu)成人的分析能力。從上述定義來看，計(jì)算思維與其他思維形式的本質(zhì)差異在于“運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念”。但是，這個(gè)定義還沒有說明哪些是計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念，也沒有說明這些概念要掌握到什么程度，更沒有給出計(jì)算思維能力何以能與讀寫算能力相提并論的充分依據(jù)。相反，作者接下來列出大量平常人不易理解的概念（例如約簡(jiǎn)、嵌入、轉(zhuǎn)化、仿真、遞歸、并行處理、代碼-數(shù)據(jù)互譯、SOC方法、預(yù)防、保護(hù)、冗余等等），以及計(jì)算思維的幾個(gè)基本特征（概念化，而非程序化；根本技能，而非機(jī)械技能；人的思維方式，而非計(jì)算機(jī)的思維方式；數(shù)學(xué)思維與工程思維的互補(bǔ)和融合；思想，而非人造物；面向所有人和所有地方）。這些描述僅僅從計(jì)算機(jī)科學(xué)的概念出發(fā)，使用的是計(jì)算機(jī)專業(yè)的術(shù)語(yǔ)，恐怕也只能得到計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的同行的共鳴和認(rèn)可，例如牟琴和譚良（2011）在提到周以真的定義時(shí)，認(rèn)為其全面解釋了計(jì)算思維。推廣計(jì)算思維教育，參與的人固然不少。在美國(guó)，最積極的有美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)（ACM）、美國(guó)國(guó)家計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)教師協(xié)會(huì)（CSTA）、美國(guó)數(shù)學(xué)研究所；在中國(guó)，有9所大學(xué)聞風(fēng)而動(dòng)，于2010年7月在西安交通大學(xué)成立C9高校聯(lián)盟（包括北京大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)、南京大學(xué)、中國(guó)科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、西安交通大學(xué)），還發(fā)表了《九校聯(lián)盟（C9）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》，提出要把計(jì)算思維能力的培養(yǎng)作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)。計(jì)算機(jī)科學(xué)工作者對(duì)于提升人類思維能力的熱情確實(shí)值得稱許，但是無論是從他們對(duì)于計(jì)算思維這一概念的闡述，還是從他們之后出版的關(guān)于計(jì)算思維的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的論文和教材來看，似乎都是將計(jì)算機(jī)科學(xué)的概念和方法擴(kuò)張到其他應(yīng)用領(lǐng)域，希望更多的人學(xué)會(huì)使用計(jì)算機(jī)軟件，甚至編寫軟件。例如，朱亞宗（2009）提出，計(jì)算思維是與理論思維和實(shí)驗(yàn)思維并列的第三種科學(xué)思維形式，但是他

總結(jié)的計(jì)算思維的三大基本原理（可計(jì)算性原理、形理算一體原理、計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)原理）主要還是計(jì)算機(jī)得

以產(chǎn)生“思維”原理，看不出計(jì)算思維作為一種人類思維形式的特質(zhì)。2011年，國(guó)際教育技術(shù)協(xié)會(huì)（ISTE）和計(jì)算機(jī)科學(xué)教師協(xié)會(huì)（CSTA）給出了計(jì)算思維的操作性的定義：計(jì)算思維是一個(gè)問題解決的過程，該過程包括：（1）設(shè)定問題，使其能夠利用計(jì)算機(jī)和其他工具來幫助解決；②有邏輯地組織和分析數(shù)據(jù)；③通過抽象（如模型、仿真等）方式再現(xiàn)數(shù)據(jù)；④通過算法（一系列有序的步驟）支持自動(dòng)化的解決方案；⑤識(shí)別、分析和實(shí)施可能的解決方案，并加以整合；⑥將該問題的求解過程推廣到其他應(yīng)用中。該定義還是圍繞著計(jì)算機(jī)編程，突出計(jì)算機(jī)對(duì)于問題求解的工具作用。陳國(guó)良和董榮勝（2011）提出要構(gòu)建以計(jì)算思維為核心的課程內(nèi)容，包括：（1）計(jì)算思維基礎(chǔ)知識(shí)；

（2）計(jì)算理論；（3）算法基礎(chǔ)；（4）程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言；（5）Python編程基礎(chǔ)；（6）計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)；

（7）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)軟件。夏耘和黃小瑜（2012）主編、電子工業(yè)出版社出版的教材《計(jì)算思維基礎(chǔ)》，主

要內(nèi)容包括信息技術(shù)基礎(chǔ)、問題求解、數(shù)據(jù)的組織與管理、算法設(shè)計(jì)、算法分析與問題優(yōu)化等內(nèi)容。這些

內(nèi)容與“計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”大致無異，難以體現(xiàn)出計(jì)算思維是一種全新的、值得全民習(xí)得的思維方式。倒是美國(guó)巴特勒大學(xué)教授Henderson（2009）列舉的一些項(xiàng)目似乎更貼近日常生活中的思維活動(dòng)，例如撰寫指導(dǎo)語(yǔ)、用圖形處理軟件設(shè)計(jì)舞蹈動(dòng)作、按照菜單做菜、根據(jù)說明書制作桌椅或使用電子設(shè)備等。但是，這些項(xiàng)目為何能夠體現(xiàn)出計(jì)算思維，文章也沒有給出令人信服的解釋?？傊?，如果僅僅從計(jì)算機(jī)科學(xué)這一視角闡述計(jì)算思維，很難說明這種思維形式作為人類思維的本質(zhì)，

更難以讓人相信它與讀寫算同等重要，其最終結(jié)果頂多是敦促各級(jí)各類學(xué)校開設(shè)更多的計(jì)算機(jī)課程，而計(jì)

算思維這種思維形式不僅無法將推廣到中小學(xué)生，就連大多數(shù)非計(jì)算機(jī)專業(yè)的本科生都會(huì)望而生畏。從心理學(xué)角度審視計(jì)算思維的定義1.2.1對(duì)于計(jì)算思維的多種可能理解的考察

對(duì)于計(jì)算思維的認(rèn)識(shí)很大程度上將決定其對(duì)于人類的意義（決定著它能不能真正成為與閱讀、寫作、

算術(shù)并列的必備能力）。但是，即使是在計(jì)算機(jī)學(xué)界內(nèi)部，對(duì)計(jì)算思維的本質(zhì)及其特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)也不像對(duì)一

般的科學(xué)概念那樣嚴(yán)格、明確，更不要說未來公眾會(huì)產(chǎn)生哪些想法。試想一個(gè)人如果僅憑“計(jì)算思維”這四個(gè)字，會(huì)產(chǎn)生怎樣的理解？容易想到的大概是以下兩種：（一）需要計(jì)算的思維——凡是需要進(jìn)行計(jì)算的思維，就是計(jì)算思維。這種理解無法體現(xiàn)計(jì)算思維的特點(diǎn)，理由有二。第一，數(shù)學(xué)、邏輯學(xué)、運(yùn)籌學(xué)等等研究運(yùn)算方法的學(xué)科都可以聲稱它們進(jìn)行的就是計(jì)算思維，無法體現(xiàn)周以真關(guān)于計(jì)算思維“運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念來求解問題”這一基本原則。第二，在心理學(xué)中，雖然可以根據(jù)思維所用的表征直接稱為“xx思維”（例如，以動(dòng)作或操作作為表征的思維稱為“動(dòng)作思維”，以形象作為表征的稱為“形象思維”，以抽象的語(yǔ)言符號(hào)作為表征的稱為“抽象思維”），但是這樣的命名方式也不適合計(jì)算思維，因?yàn)椤坝?jì)算”本身就已經(jīng)是一種用抽象符號(hào)進(jìn)行的思維，再加上“思維”二字，純屬多余。（二）計(jì)算機(jī)輔助思維——凡是在思考問題的主要環(huán)節(jié)得益于計(jì)算機(jī)的輔助的，都是計(jì)算思維。

這種理解也容易造成概念上的混亂。第一，對(duì)一個(gè)概念的命名，需要考慮到其他已有的概念和術(shù)語(yǔ)。在計(jì)

算機(jī)科學(xué)中，類似于“計(jì)算機(jī)輔助xx”的概念很多，例如計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助翻

譯、計(jì)算機(jī)輔助制造，甚至還有計(jì)算機(jī)輔助寫作。如果都簡(jiǎn)化成計(jì)算XX”，那就成了計(jì)算教學(xué)、計(jì)算設(shè)計(jì)、

計(jì)算翻譯……不是意義改變，就是不知所云。第二，運(yùn)用計(jì)算機(jī)作為輔助工具進(jìn)行工作，很多情況下也用

不著“運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念”。例如，心理學(xué)家常常用SPSS軟件幫助進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，他們只

要按照一定的格式輸入數(shù)據(jù)，再?gòu)牟藛沃悬c(diǎn)選相應(yīng)的分析方法，就可以得到結(jié)果。他們需要的不是計(jì)算機(jī)

科學(xué)的基本概念，而是要懂得統(tǒng)計(jì)學(xué)的基本原理，知道自己搜集的數(shù)據(jù)特點(diǎn)，了解軟件中有哪些方法。況

且，編制，計(jì)算機(jī)輔助xx”軟件的目的，很多情況下正是為了讓那些不善于,運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念”的人

們分享計(jì)算機(jī)帶來的便利。1.2.2以思維風(fēng)格定義計(jì)算思維

認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為，不同的人具有不同的思維風(fēng)格（也稱為認(rèn)知風(fēng)格）。心理學(xué)家對(duì)思維風(fēng)格做出了各

種分類，包括場(chǎng)獨(dú)立性-場(chǎng)依存性、分析-綜合等。如果引入思維風(fēng)格，可以產(chǎn)生對(duì)計(jì)算思維的第三種理解：

像計(jì)算機(jī)科學(xué)家那樣完成以計(jì)算為主要成分的思維，即吸取計(jì)算機(jī)科學(xué)家在設(shè)計(jì)算法和編寫程序中的思維

方式，將其推廣到對(duì)其他領(lǐng)域的計(jì)算問題求解，甚至擴(kuò)展到對(duì)日常生活中計(jì)算問題的思考。這也比較符合

周以真定義中“運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念”這一關(guān)鍵成分。在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域，真正進(jìn)行思維的是計(jì)算機(jī)科學(xué)家，由于其主要工作內(nèi)容是編程，使得他們有著一

套與其他學(xué)科科學(xué)家不同的思維風(fēng)格，更重要的是，這種思維風(fēng)格值得其他領(lǐng)域的科學(xué)家乃至常人借鑒、

模仿和習(xí)得。因此，上述解釋似乎更容易為人接受。在這個(gè)理解中，既強(qiáng)調(diào)了問題求解過程需要進(jìn)行“計(jì)算”

這一主要成分，又強(qiáng)調(diào)了不是傳統(tǒng)意義上的計(jì)算，而是一種可以幫助更有效地解答問題的思維風(fēng)格。而且

本著這樣一種理解，我們就能進(jìn)一步闡述計(jì)算思維的特征。計(jì)算思維的特征

分析計(jì)算思維的特征，可以從三個(gè)方面考慮——工作內(nèi)容、思維媒介和工作方式。2.1工作內(nèi)容造成的特征計(jì)算機(jī)科學(xué)家從事的工作是什么？是問題求解嗎？任何一個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)家都在進(jìn)行問題求解，如果以此描述計(jì)算機(jī)科學(xué)家的工作，不能凸顯其特殊性。

計(jì)算機(jī)科學(xué)家的工作內(nèi)容主要有兩個(gè)，一是研制計(jì)算機(jī)硬件，不過，除了某些特殊用途，大多數(shù)硬件的研

制與各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域關(guān)系不大；二是編制計(jì)算機(jī)軟件，而軟件的編制用于解決社會(huì)生活各方面的問題（其求

解過程的主要成分是計(jì)算），故計(jì)算機(jī)科學(xué)家在軟件研制上的思維風(fēng)格更可以為其他領(lǐng)域的計(jì)算思維者提

供借鑒。以作者長(zhǎng)期編程的經(jīng)驗(yàn)，軟件編制大致可以劃分為三個(gè)階段：（1）篩選方案（算法）；（2）實(shí)現(xiàn)方

案（編程）；（3）調(diào)試程序。其中大量的時(shí)間花在編程，即考慮實(shí)現(xiàn)方案的各個(gè)細(xì)節(jié)上。編程這一工作可

以比作教一個(gè)小孩如何做各種各樣的事情。這個(gè)小孩能懂得的語(yǔ)言（命令）不多，可以做的動(dòng)作（函數(shù)）

也有限，軟件編制者卻要運(yùn)用小孩能懂的語(yǔ)言，將其可以執(zhí)行的動(dòng)作組合起來，形成各種復(fù)雜的功能，完

成大大小小的任務(wù)。這就需要編程者在編程前了解小孩的基礎(chǔ)情況，而且編程中任何一個(gè)細(xì)節(jié)也不能馬虎。

這樣，工作內(nèi)容就造成了計(jì)算思維的如下特征：（一）將算法或程序的可運(yùn)行性放在首位。就計(jì)算機(jī)科學(xué)家而言，編程需要了解程序運(yùn)行的各類限制

（命令集、資源、環(huán)境），根據(jù)須完成的功能，將一系列命令編排起來，反復(fù)調(diào)試以考察其可行性。作為

其他領(lǐng)域的計(jì)算思維者，也要了解事物運(yùn)行的各種限制（包括方案執(zhí)行者的能力條件），也要根據(jù)須完成

的功能，將工作步驟編排起來成為一個(gè)解決方案，也要反復(fù)檢查方案的可行性。（二）計(jì)算機(jī)科學(xué)家在編程過程中，任何一個(gè)細(xì)節(jié)都不能馬虎，否則就會(huì)造成程序無法運(yùn)行或出現(xiàn)錯(cuò)

誤結(jié)果（這些錯(cuò)誤結(jié)果很多情況下還不易發(fā)現(xiàn)）。其他領(lǐng)域的計(jì)算思維者，也必需進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)和精密的思考。

從這個(gè)意義上說，計(jì)算思維自古有之，最典型的計(jì)算思維大師就是《三國(guó)演義》中的諸葛亮。隆中對(duì)是諸

葛亮對(duì)于天下大勢(shì)的戰(zhàn)略計(jì)算，緊隨其后的是無數(shù)次絲絲入扣的成功的戰(zhàn)術(shù)計(jì)算，可惜關(guān)鍵的幾次失敗了

（用關(guān)羽失荊州、用馬謖失街亭）。思維媒介造成的特征計(jì)算思維需要篩選算法，但它是一種比尋找算法更高級(jí)的抽象思維，它可以得到普適性操作程序。思維以其采用的媒介分為動(dòng)作思維、形象思維和抽象思維。顧名思義，所謂動(dòng)作思維，就是以對(duì)實(shí)物

進(jìn)行實(shí)際的動(dòng)作或操作來解答問題；形象思維就是以頭腦中的表象為媒介解答問題；而抽象思維則是用符

號(hào)和語(yǔ)詞（抽取了形象）為媒介解答問題。例如，有一個(gè)約瑟夫斯問題：有16個(gè)人站成一個(gè)圓圈。首先從一個(gè)人開始，按一個(gè)方向順序編號(hào)。然后從第一個(gè)人開始數(shù)起，每數(shù)到4時(shí)，就把這個(gè)人從圓圈上拉出來。再?gòu)南乱粋€(gè)人數(shù)起，再數(shù)到4時(shí)，也把這個(gè)人從圓圈上拉出來。如此繼續(xù)，直到人從圓圈拉完。請(qǐng)按從圓圈上拉出的順序列出他們的編號(hào)。如果是動(dòng)作思維，那就找16個(gè)人（或畫16張卡片），編上號(hào)，按順序排成一個(gè)圓圈，然后真的按照

題目的要求數(shù)數(shù)-拉人（或卡片）-記錄編號(hào)，再數(shù)數(shù)-拉人-記錄……直至把16個(gè)人全部拉完后，將編號(hào)按

記錄先后排列，方得出正確的結(jié)果（4,8,12,16,5,10,15,6,13,3,14,9,7,11,2,1）。如果是形象思維，那就要用在頭腦中想象上述過程。在人數(shù)多達(dá)16的情況下，由于記憶容量的限制，

這個(gè)過程對(duì)大多數(shù)人會(huì)很困難。如果是抽象思維，可以在紙上寫上1?16的編號(hào)，然后從第一個(gè)數(shù)起，每數(shù)到4時(shí)，將這個(gè)編號(hào)記下并劃掉，如果數(shù)到最后一個(gè)編號(hào)后則從頭數(shù)起，如果下面一個(gè)是已經(jīng)劃掉的編號(hào)就跳過，這樣一直進(jìn)行下去，直到所有的編號(hào)都被劃掉（即記滿16個(gè)編號(hào)）為止。這時(shí)，記錄下來的編號(hào)順序就是正確的結(jié)果。如果是編寫一個(gè)計(jì)算機(jī)程序，可以模擬上述抽象思維的做法。開設(shè)一個(gè)含有16個(gè)元素的數(shù)組，以數(shù)組的下標(biāo)為編號(hào)，以給元素賦某個(gè)值（例如“1”）作為“被劃掉”的約定。從元素1到元素16循環(huán)讀取，如果元素的值對(duì)應(yīng)于“被劃掉”，就跳過去讀下一個(gè)元素，每讀到4次“未劃掉”的元素，就記下第4個(gè)元素的下標(biāo)，同時(shí)將該元素賦值為“1”。如此重復(fù)下去，直到元素全部被“劃掉”（即記滿16個(gè)編號(hào)）為止?？梢钥吹?，用計(jì)算機(jī)求解約瑟夫斯問題，至少有三個(gè)階段：第一，尋找問題的解決方案——算法；第

二，編程，將算法中的各種約定和操作轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以執(zhí)行的命令和程序。第三，調(diào)試程序（常與編程

同時(shí)進(jìn)行）?？梢哉f，計(jì)算思維就是一種高級(jí)的抽象思維，它不僅要用抽象思維，通過探索找到算法，還

要在抽象思維指導(dǎo)下，將算法物化為可見的、可執(zhí)行的一連串命令（程序）。甚至，利用計(jì)算機(jī)還可以解決更一般的約瑟夫斯問題，即'有n個(gè)人、每次數(shù)到m時(shí)……”這樣的情況。而這是動(dòng)作思維和形象思維無法做到的，用抽象思維得出數(shù)學(xué)上的解，對(duì)于大多數(shù)人也是無法做到的，但是編一個(gè)普適性更高的計(jì)算機(jī)程序，相對(duì)來說要簡(jiǎn)單得多。編程帶來的工作方式的特點(diǎn)編程首先帶來了表述方式的發(fā)展。計(jì)算機(jī)編程得到的結(jié)果是一行行代碼。功能復(fù)雜的軟件可能有成千上萬甚至幾千萬行代碼寫成。為了便于維護(hù)、修改，代碼須有較強(qiáng)的可讀性。于是各種軟件編程所特有的命令表達(dá)方式廣為運(yùn)用，例如運(yùn)用各種流程結(jié)構(gòu)（順序、分支、循環(huán)），編寫可供多處調(diào)用的模塊或函數(shù)，采用數(shù)據(jù)＋代碼的方式簡(jiǎn)化程序等等。編程也帶來了工作風(fēng)格上的變化。除了將具體問題盡可能一般化、程序盡可能普適化以外，編程者還要不斷進(jìn)行程序的優(yōu)化以提高效率，反復(fù)調(diào)試以盡可能消除程序的漏洞，還要考慮軟件萬一出錯(cuò)時(shí)的補(bǔ)救措施。總之，普適意識(shí)、優(yōu)化意識(shí)、調(diào)試意識(shí)、容錯(cuò)意識(shí)等等，都是一個(gè)優(yōu)秀編程者不可或缺的特質(zhì)。以上計(jì)算機(jī)科學(xué)家的工作方式，也是任何一個(gè)計(jì)算思維者應(yīng)該具備的。一個(gè)工作程序能否很好的執(zhí)行，

很大程度上取決于執(zhí)行者能否準(zhǔn)確而且高效地理解和記憶程序的細(xì)節(jié)，這就需要計(jì)算思維者學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編

程的表達(dá)方式；計(jì)算思維者面臨的一個(gè)問題還在于，某些程序情況下是無法進(jìn)行實(shí)際調(diào)試的，必須事先在

想象中反復(fù)進(jìn)行周密的思考，尋找和補(bǔ)救漏洞，想象最壞的情況并預(yù)做準(zhǔn)備。用計(jì)算思維改造人類思維著名的計(jì)算機(jī)科學(xué)家、1972年圖靈獎(jiǎng)得主艾茲格?迪杰斯特拉（EdsgerDijkstra）說：“我們所使用的工具影響著我們的思維方式和思維習(xí)慣，從而也將深刻地影響著我們的思維能力?！痹橙艘?yàn)楣ぞ叱蔀槟芩季S的人，原始人因?yàn)檎Z(yǔ)言成為能抽象思維的現(xiàn)代人，我們相信，今天的現(xiàn)代人因?yàn)橛?jì)算機(jī)帶來的計(jì)算思維會(huì)變成更理性、更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)娜?。更進(jìn)一步，也許正如王飛躍（2007）所預(yù)言的，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將為人類帶來“網(wǎng)絡(luò)思維"（netthinking）或“萬維思維"（webthinking）這樣的思維新形式。要想說明計(jì)算思維成為與讀寫算并列的重要能力，僅僅說它可以幫助各個(gè)領(lǐng)域的學(xué)者求解高深的學(xué)術(shù)

問題還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，那只能說明大學(xué)開設(shè)計(jì)算機(jī)課程的重要性，更重要的是指出它能夠大大提高普通人哪一

方面的基本素質(zhì)。在認(rèn)知心理學(xué)看來，人類的知識(shí)可以分為兩大類：陳述性知識(shí)和程序性知識(shí)。陳述性知識(shí)declarative

knowledge）包括書本知識(shí)，也包括一切可以用語(yǔ)言表述和傳授的知識(shí)。這些知識(shí)往往是關(guān)于事實(shí)、理論、

事件等的表述，涉及到“是什么"的知識(shí)；程序性知識(shí)（proceduralknowledge）更多地體現(xiàn)為技能和程序，

是關(guān)于一件事情應(yīng)該“怎樣做”的知識(shí)。讀寫算能力代表了一個(gè)人的文化素質(zhì)和學(xué)業(yè)能力，主要用來學(xué)習(xí)和

運(yùn)用陳述性知識(shí)，學(xué)校教育的主要成分就是傳授陳述性知識(shí)。而程序性知識(shí)的生產(chǎn)（制定“怎樣做”的方案），

或根據(jù)實(shí)際情況靈活運(yùn)用程序性知識(shí)，則體現(xiàn)出一個(gè)人的實(shí)踐智力（Sternberg,1985）。實(shí)踐智力用于解

決實(shí)踐問題，而這種問題的特征是：（1）需要識(shí)別或形成問題；（2）問題難以準(zhǔn)確定義；（3）需要搜

尋更多信息；（4）有多個(gè)可接受的解法；（5）嵌入并需要日常經(jīng)驗(yàn)；（6）需要?jiǎng)訖C(jī)和個(gè)人的投入（Neisser

etal.,1996），這些特征也與計(jì)算機(jī)科學(xué)家面臨的問題情境十分相似。相比陳述性知識(shí)，程序性知識(shí)的傳授是當(dāng)前各級(jí)教育的主要弱項(xiàng)之一。計(jì)算思維脫胎于計(jì)算機(jī)科學(xué)，

計(jì)算機(jī)科學(xué)家在程序性知識(shí)的生產(chǎn)和運(yùn)用方面的成熟的思維方式將有助于提高全體公眾的程序性知識(shí)方面

的能力。在日常生活中，人們常常以一種“有限理性”的啟發(fā)式方式應(yīng)對(duì)各類問題。采用這種思維方式的原因，一是為了減輕認(rèn)知負(fù)荷，人的認(rèn)知加工資源是有限的，其短時(shí)記憶的廣度僅為7±2個(gè)組塊；二是為了縮短認(rèn)知加工時(shí)間，大多數(shù)情況下都需要快速?zèng)Q策；三是很多人受教育程度低，未掌握相對(duì)復(fù)雜的計(jì)算方法。但是，在進(jìn)入泛在計(jì)算時(shí)代的今