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計(jì)算思維與編程有什么區(qū)別

我曾在EdSurge發(fā)文“計(jì)算機(jī)科學(xué)不僅僅是編代碼”，闡述了編程和計(jì)算機(jī)科學(xué)之間的區(qū)別，以幫助大家理解“教孩子編程”和“人人都懂計(jì)算機(jī)”之間的差異。

在這篇文章，以及很多其它文章中，大家都常碰到一個(gè)詞“計(jì)算思維”。那么，什么是計(jì)算思維？編程和計(jì)算思維，尤其是在課堂練習(xí)和教學(xué)中，又有什么不同？

什么是計(jì)算思維？

我想，簡(jiǎn)而言之，計(jì)算思維是一種解決問題的謀略，其中運(yùn)用了大量強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)科學(xué)的思想。

拋開冗長(zhǎng)的定義，簡(jiǎn)單來看就是，當(dāng)遇到很多問題時(shí)，能否把問題公式化，以便借計(jì)算機(jī)之力來解決它們？計(jì)算機(jī)思維者能夠通過搜集、分析數(shù)據(jù)來理解問題；能把難題分解為多個(gè)小問題；能夠不僅僅解決單個(gè)問題，而是去除細(xì)節(jié)、概括抽象、尋找模式，從而解決同類的所有問題。他們還能制定解決問題的步驟，如果可能的話，還會(huì)建立仿真模型，對(duì)解法進(jìn)行測(cè)驗(yàn)和調(diào)試。下圖就是我給出的計(jì)算思維構(gòu)成圖。


計(jì)算思維的背景

計(jì)算思維一詞的流行源于計(jì)算機(jī)科學(xué)家Jeannette Wing于2006年在《美國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)通訊》發(fā)表的文章，文中稱計(jì)算思維是一切技能的基礎(chǔ)，并寫道

不光是計(jì)算機(jī)科學(xué)家，對(duì)任何人而言，計(jì)算思維都是一種基本技能。除了讀、寫和計(jì)算外，我們應(yīng)該給每個(gè)孩子的分析能力中加一條計(jì)算思維。

計(jì)算科學(xué)的教育，特別是在中小學(xué)階段，絕不僅僅是把孩子教育成程序員或是計(jì)算機(jī)科學(xué)家。而是要讓每個(gè)人在這個(gè)新的數(shù)字化時(shí)代取得成功，讓他們具備利用這個(gè)強(qiáng)大思維解決問題的能力。因此，和編程、計(jì)算機(jī)科學(xué)相比，許多教育項(xiàng)目更傾向于在他們的材料中使用編程思維這個(gè)詞。例如，美國(guó)國(guó)際教育技術(shù)協(xié)會(huì)和美國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)教師聯(lián)合會(huì)一起制訂了一套可操作規(guī)范，并在課堂上推廣計(jì)算思維。近來，谷歌公司發(fā)布了計(jì)算思維在線課程，并為在不同領(lǐng)域融入計(jì)算思維提供了大量極富價(jià)值的資源。此外，多年來，流行的模塊化編程語言Scratch通過對(duì)計(jì)算概念、實(shí)踐和前景的探討，深入解釋了計(jì)算思維。

要注意的是，計(jì)算思維這個(gè)詞早在1980年西摩爾·派普特寫的《思維風(fēng)暴》一書中就有提及，但是其含義有所不同。

計(jì)算思維資源：怎么把計(jì)算思維融入到課堂？

學(xué)生是不是只有通過學(xué)習(xí)編程才能掌握計(jì)算思維能？盡管有人給出了肯定的回答，但還是有很多人認(rèn)為：計(jì)算思維應(yīng)該關(guān)注解決問題，設(shè)計(jì)和完成代碼都不是必須的。顯而易見，編寫新程序，或者給代碼做糾錯(cuò)/擴(kuò)展，當(dāng)然是一種學(xué)習(xí)計(jì)算思維概念的有趣方式。但是還有許多課，老師不借助編程同樣能夠達(dá)到目的，例如：

  • 英語文學(xué)或歷史：課上使用了谷歌的電子表格和書籍詞頻統(tǒng)計(jì)兩項(xiàng)功能，學(xué)生通過這兩種工具對(duì)語言使用中的共同點(diǎn)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。

  • 數(shù)學(xué)：借助Desmos的教育資源解決問題。這個(gè)Desmos課程向?qū)W生展示了怎么根據(jù)采集的數(shù)據(jù)構(gòu)建模型來預(yù)測(cè)手機(jī)充滿電需要多長(zhǎng)時(shí)間。

  • 社會(huì)研究：Wolfram Alpha教育資源中的一個(gè)課程。學(xué)生通過Wolfram Alpha提供的計(jì)算知識(shí)引擎來尋找一條環(huán)游世界的最短飛行路線，還會(huì)對(duì)沿途的城市數(shù)據(jù)做一番研究。

  • 科學(xué)：學(xué)生們利用MIT開發(fā)的Starlogo Nova這一工具對(duì)水循環(huán)、生態(tài)系統(tǒng)等科學(xué)系統(tǒng)建立計(jì)算機(jī)仿真模型，并開展試驗(yàn)。必要時(shí)，學(xué)生還能修改代碼，并利用仿真來學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)。這里有課程資源。

當(dāng)前，讓每一個(gè)學(xué)生都掌握計(jì)算思維的強(qiáng)大思想，對(duì)其成為科技創(chuàng)客和問題終結(jié)者至關(guān)重要。不論你和學(xué)生打算把重心放在計(jì)算機(jī)科學(xué)、編程和計(jì)算思維三者中的哪一點(diǎn)上，真正重要的是：要讓學(xué)生由單純的獲取技術(shù)，變?yōu)槟軌騽?chuàng)新并解決難題。

來源：EdSurge.com
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