计算思维包括哪些内容
计算思维包括以下几个主要方面:
分层思维(问题分解)
将复杂的问题拆解成小问题,把复杂的物体拆解成较容易理解和应对的小物件。通过解决小问题来解决复杂的问题,使问题变得更加简单。
模式识别
寻找到事物之间的共同特点或相似点,利用这些相同的规律去解决问题。当复杂的问题被分层到小问题时,经常会在小问题中找到模式,这些模式在小问题中有相似点。当一个问题被解决时,通过模式识别,其他类似的问题也将迎刃而解。
流程建设(算法设计)
按照既定的顺序一步一步地解决问题,完成任务。流程建设完成后,其他人也可以依照相同的问题解决方案来处理类似问题。例如,在编程中,为了让计算机完成一串数字的和,需要定义清楚求和的顺序或算法,那么计算机就可以按照既定的流程或算法求出最终的解。
抽象化
将重要的信息提炼出来,并去除次要信息。掌握了抽象化的能力,就可以将一个解决方案应用于其他事物中,制定出解决方案的总体思路。例如,将各类金额计算问题抽象后建立数学模型,通过数学公式来统一处理。
概括性(模式识别)
解决一些特定问题的算法,可适用于解决整个类别问题的一种思维能力。
此外,计算思维还可能包含其他要素,例如计算机科学中的基本概念(如算法、数据结构、编程语言、网络、数据库等)、解决问题的基本方法(如分析问题、设计解决方案、实现解决方案、测试和优化解决方案等)、数学和逻辑概念(如算法分析、数据结构、图论、集合论等)、工程和设计概念(如软件工程、系统设计、硬件设计等)以及商业和管理概念(如数据分析和数据可视化、人工智能和机器学习等)。
计算思维的核心在于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,是一种解决问题的思维过程,涵盖了计算机科学的广度。
