計(jì)算思維和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

1、計(jì)算思維和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ),程向前,2010/12/13,Solving problems Designing systems Understanding human behavior,“To reading, writing, and arithmetic, we should add computational thinking to every childs analytical ability.”,計(jì)算思維 計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以及人類行為理解的涵蓋了計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。,What is computational thinking?,計(jì)算

2、機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念,哪些適用于現(xiàn)階段的（非計(jì)算機(jī)專業(yè)）大學(xué)本科新生？ 需要了解他們已經(jīng)掌握的有關(guān)信息技術(shù)的概念，進(jìn)行構(gòu)建式的教學(xué),基本的計(jì)算機(jī)交互 文字處理 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用（信息查詢和交流-QQ） 游戲和娛樂,一般的境況：,存在經(jīng)驗(yàn)和基本技能，但缺少比較系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)和理論知識(shí)。,計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念（部分）,非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生首先需要掌握： 軟件與硬件分類 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組織 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 測試基準(zhǔn) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 分布式計(jì)算 網(wǎng)絡(luò)安全 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),數(shù)據(jù)和信息系統(tǒng) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表示 數(shù)據(jù)加密 數(shù)據(jù)壓縮 編碼與信息論 文件 信息系統(tǒng) 信息存儲(chǔ)與檢索 數(shù)據(jù)庫 信息存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)存取 信息交互與表達(dá),

3、What is Computational Thinking?,What is the power and limit of human and computer intelligence? How difficult is the problem? How can it be solved? How can technology be applied to the problem? What computational strategies might be employed?,（1）人和計(jì)算機(jī)在智能上的能力和局限性？ （2）問題到底有多復(fù)雜？也即，問題解決的時(shí)間復(fù)雜性？空間復(fù)雜性？ （3）

4、問題解決的判定條件是什么？ （4）什么樣的技術(shù)（包括建模技術(shù)）能被應(yīng)用于當(dāng)前的問題求解或討論之中？ （5）什么樣的計(jì)算策略更有利于當(dāng)前問題的解決？,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的根本目的,使得受教育者了解“今天”計(jì)算機(jī)技術(shù)（或科學(xué)）發(fā)展的狀況，去發(fā)展“明天”其從事的學(xué)科或社會(huì)工作 激發(fā)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)的好奇和愛好，成為信息社會(huì)的中堅(jiān) 而不是去讓其了解計(jì)算機(jī)專業(yè)自身都不能解決或解決的不好的問題 也不是要把其他專業(yè)的學(xué)生，吸引到計(jì)算機(jī)學(xué)科來,CT擴(kuò)展問題,人和計(jì)算機(jī)在智能上的能力和局限性？ 能力的案例 局限性的案例 問題到底有多復(fù)雜？ 也就是所需要的條件，與計(jì)算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)與存儲(chǔ)有關(guān) 什么樣的技術(shù)能被應(yīng)用于當(dāng)

5、前的問題求解或討論之中？ 建模，網(wǎng)絡(luò)，并行，仿真,What its not,Its not just more technical details for using software Its not thinking like a computer Its not programming (necessarily) It doesnt always require a computer Its not yet one more thing to add to your curriculum,CT擴(kuò)展討論,操作指導(dǎo)式的教學(xué)可以休矣，但實(shí)驗(yàn)課，TA如何辦理？（Its not just more

6、technical details for using software） 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（軟硬件）是否需要教（教馮.諾依曼或現(xiàn)代系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）？（Its not thinking like a computer） 有必要在“大計(jì)”中設(shè)定程序內(nèi)容？Its not programming (necessarily),CT擴(kuò)展內(nèi)容,如何利用“不插電”的內(nèi)容，It doesnt always require a computer 如何在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)中體現(xiàn)“計(jì)算思維”的內(nèi)涵，Its not yet one more thing to add to your curriculum,Characteristic

7、s?,Conceptualizing, not programming Fundamental, not rote skill A way that humans, not computers, think Complements and combines mathematical and engineering thinking Ideas, not artifacts For everyone, everywhere,Conceptualizing, not programming,哪些概念？ 信息 vs. 數(shù)據(jù) 軟件 vs. 硬件 桌面 vs. 網(wǎng)絡(luò) 程序 vs. 算法 建模 vs. 仿

8、真 信息論與壓縮 共享 vs. 安全,Fundamental, not rote skill,問題與需求 vs. 求解方案的選擇和優(yōu)化 人體工學(xué) 計(jì)算機(jī)交互 計(jì)算機(jī)故障的應(yīng)對(duì)策略 GUI vs CLI 計(jì)算機(jī)界面進(jìn)化與適應(yīng) 思維工具的應(yīng)用（思維導(dǎo)圖，UML）,A way that humans, not computers, think,思維工具的應(yīng)用 思維導(dǎo)圖（Mind Map） UML（統(tǒng)一建模語言） ERWIN（數(shù)據(jù)庫建模）,Complements and combines mathematical and engineering thinking,工程工具的案例式應(yīng)用： SPSS Ma

9、tLab 億圖（矢量繪圖工具）,Ideas, not artifacts,計(jì)算科學(xué)中的“時(shí)間換空間” 遞歸、分解 緩存、預(yù)取 排隊(duì)、調(diào)度 各類抽象和建模 網(wǎng)絡(luò)參考模型 企業(yè)信息基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)庫管理的層次模型,計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ),1、信息與編碼 (數(shù)制轉(zhuǎn)換,文字編碼，聲音信息與采樣，圖像與圖形編碼) 2、信息的獲取與轉(zhuǎn)換 （OCR，txt to speech, 聲音轉(zhuǎn)換成文字與指令， BMT to Vector）,計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ),3、平臺(tái)的選擇與應(yīng)用 （桌面與Web， GUI vs. CLI, Linux vs. MS Windows, Win XP vs. Win7 ） 4、效率與自動(dòng)化 （OA, SPSS, Matlab，groupware）,計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ),5、數(shù)據(jù)的組織與管理 （文件，文件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫，文件檢索，訪問控制） 6、信息的分享與安全 （網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模型，C/S，B/S，P2P，網(wǎng)絡(luò)安全）,計(jì)算思維