1. 研究目的与意义
背景:为什么会出现计算思维呢?是因为计算思维能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。计算思维是什么?本文所指的计算思维,主要指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札Wing)教授在美国计算机权威杂志,ACM会((CommunicationsoftheACM))杂志上给出,并定义的计算思维(ComputationalThinking)E,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。为便于理解和应用,本文将定义中的基础概念更换为更为具体的思想与方法,这样,计算思维又可以更清晰地定义为:运用计算机科学的思想与方法进行问题求解、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。
意义: 计算思维是支撑科研创新的三大支柱之一,对生产生活有着重大指导作用。计算思维吸取了问题解决所采用的一般数学思维方法,现实世界中巨大复杂系统的设计与评估的一般思维方法,以及复杂性、智能、心里、人类行为的理解。从计算思维中引申出的方法论,对计算机学科的教学乃至信息技术学科的教学都有重要意义。用学科方法指导信息技术课程教学,将会在一定程度上解决信息技术飞速发展与课程教学内容需要相对稳定的矛盾,并从思维和方法的高度规范与重构信息技术课程的教学内容。计算思维具有强大的创新能力,培养计算思维能力的最高目标是为了创新。但是,目前缺少应用计算思维进行创新的方法论,即如何应用计算思维进行创新。这方面的工作仍然非常艰巨。 最后我通过对于计计算机硬件教学案例的设计,来展现出让人们容易理解的计算思维是什么样的一种概念!2. 课题关键问题和重难点
关键问题:计算思维是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为。它包括了涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。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。
难点: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。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。是思想,不是人造物,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时候,它就将成为一种现实。现在我只有先通过对于网站教学系统的建立,使得人们更容易的体会到计算思维其实也是一种学习的过程,在教学系统中添加一些有关于计算机硬件的教学案例,但是案例的难点就是怎么通过案例的呈现,来更好的提现计算思维这个概念,怎么样才能通过案例的呈现来更好的让人们理解计算思维!3. 国内外研究现状(文献综述)
3.1国内调研
上世纪80年代,钱学森先生在总结前人的基础之上,将思维科学作为11大科学技术门类之一,与自然科学、社会科学、数学科学、系统科学、人体科学、行为科学、军事科学、地理科学、建筑科学、文学艺术并列在一起。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,黄崇福在其所著的《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。
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习得到更大的提高。两者之间的关系与现代数学思维和数学方法论之间的关系非常相似。
4. 研究方案
1.操作系统方案: 使用windows 7操作系统,此系统的好处是具有高效的运行速度以及兼容各类软件。
2.开发工具:eclipse。
3.后台数据库:microsoft sql server 2005。 5.开发语言及服务器:本系统使用的是 java语言。服务器使用的是tomcat。
5. 工作计划
第1周,收集资料,熟悉语言工具,学习有关书籍文献,完成开题报告;完成专业英文资料翻译。提交开题报告,提交英文翻译。
第2、3周,完成软件需求分析。提交软件需求分析报告。
第4、5周,完成概要设计(包括数据库设计)。提交软件概要设计报告。
