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John Squirrels
第 41 级
San Francisco

21 世纪工人的成功密码和重要技能。什么是计算思维?

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什么是计算思维?

计算思维 (CT) 是行业专家称之为“成功密码”和“重要技能”的概念。尽管它相对简单,但 CT 的帮助远不止软件编程。该术语于 1980 年由数学家和计算机科学家 Seymour Papert 首次提出,作为一种更有效地解决各种与编程相关的问题和任务的方法。计算思维是一套方法,涉及将一个复杂的问题分解成一系列更易于管理的较小问题,以及以计算机可以执行的方式表达问题的本质和解决方案。简而言之,在开始编写代码以教计算机解决特定问题之前,您通常需要自己理解问题,找到解决方案,然后才教计算机处理它。计算思维是一种使这个过程更快更容易的方法,但它不仅限于编程,还可以应用于我们生活的各个方面。尽管这个概念早在 1980 年就已引入,但在哥伦比亚大学计算机科学教授 Jeannette Wing 提议将 CT 作为所有人都应具备的基本技能之一作为学校课程的一部分后,计算思维开始受到广泛关注.

计算思维如何运作?

计算思维作为一种技术包括四种主要方法,即分解、泛化/抽象、模式识别/数据表示和算法。当以正确的顺序应用(解决问题)时,它们都同样重要和有效。

  • 分解。

你从分解开始,即将一个问题分解成许多更容易逐一解决的小问题。

  • 抽象(泛化)。

然后你继续一个特定的任务/问题,只关注对解决它很重要的信息,而忽略所有其他信息。

  • 模式识别(数据表示)。

下一步是寻找您当前正在处理的问题与之前已解决的其他问题(具有可用的解决方案)之间的相似之处。目标是找到可应用于您当前任务的模式。

  • 算法。

最后,根据前面步骤的应用结果,您可以开发用于逐步解决问题的算法。然后可以由计算机(或您的大脑,这是您生活中最终的计算机解决任务)执行算法。

使用计算思维

在处理大多数软件开发人员定期处理的问题和任务时,了解如何使用 CT 对你的编码职业生涯非常有帮助。“计算机科学不是计算机编程。像计算机科学家一样思考不仅仅意味着能够对计算机进行编程。它需要在多个抽象层次上思考。计算思维是递归思维。它是并行处理。它将代码解释为数据,将数据解释为代码。它是类型检查作为维度分析的推广。它正在认识到别名的好处和危险,或者给某人或某物起一个以上的名字。它认识到间接寻址和过程调用的成本和功能。它判断一个程序不仅是为了正确性和效率,而且是为了美观,Jeannette Wing 在 2006 年关于学习计算思维并将其教授给所有大学新生的重要性的论文中解释道。如您所见,计算思维不仅仅适用于程序员和计算机科学家。它被各种职业的人们(通常是无意识地)用来解决与工作相关的问题和日常生活。 这是一份快速指南,介绍如何开始将计算思维应用于编码任务或您在个人生活中可能遇到的几乎所有严重问题。

  • 应用分解。

分解是一种非常简单但功能强大的技术,它可以帮助您处理乍一看似乎过于复杂,从而经常导致拖延和其他困难的问题/任务。这里的关键是训练你的大脑定期使用分解,将一个任务分成许多更容易解决的小任务。尽管分解看起来是一种非常简单甚至显而易见的方法,但您会惊讶于有多少人没有意识到这一点,这使得他们开始从事大型、全局任务(如学习 Java、例如)。

  • 应用抽象。

如果你了解这项技术并且训练你的大脑在不知不觉中使用它,那么知道如何应用抽象是一种强大的能力。抽象是指只关注解决任务所需的信息,而忽略其他一切。与分解结合使用,它基本上是解决生活中几乎所有问题的方法。在处理严格的编程任务时,抽象有助于集中注意力,避免大脑过快疲惫。

  • 应用模式识别。

模式识别是编码中一项非常重要的技能,因为它可以让你通过应用你的大脑熟悉并习惯使用的思维模式来更快地解决任务。这也是一种适用于一般生活问题的强大技术:只需尝试分析您在生活中面临的任何问题,并从您生活中令人满意的部分中找到(并借鉴)模式,将它们转移到当前的问题上。

  • 应用算法。

仔细想想,我们的生活就是形成算法。我们称之为习惯。我们的大脑每天都倾向于依赖习惯,只是因为它更有效率,因此更实用。唯一的问题是我们大多数人倾向于不自觉地这样做,这往往会导致形成错误和有害的算法(我们称之为坏习惯或成瘾)。知道如何有意识地形成有用的算法是一项极其有益的生活技能,可以让您实现目标并取得成功。在编程方面,知道如何以最快速有效的方式形成算法来解决特定问题是将只知道如何编码的人与经验丰富的专业计算机程序员区分开来的地方。

专家怎么说?

总之,以下是一些公认的计算机科学专家对计算思维的看法。根据爱尔兰梅努斯大学教授詹姆斯洛克伍德和艾丹穆尼的说法,他们是“教育中的计算思维:它适合哪里?”的作者。报告称,计算思维“是 21 世纪工人的一项重要技能。” “尽管针对在学校教授 CT 和 CS [计算机科学] 进行了大量研究,但许多三年级学生永远不会接触到这些概念。重要的是,CS 和非 CS 学生都具有良好的问题解决能力,而 CT 可以从中受益匪浅。已经提出了许多不同的方法,对于 CS 和非 CS 学生来说,非必修 CT 课程似乎是一种特别有效和有用的方法。这需要管理人员和教学人员的支持,但本节和第 7 节中列出的好处表明它可以使所有相关人员受益。在大学环境中教授 CT 的方法也有很多种,尽管大多数的共同点是更实用、以讨论为主导的课程,而且大多数这些方法似乎都很成功。据认为,计算机科学专业的学生或许会从中受益,因为这让他们更容易过渡到“传统编程”,”专家说。英国著名技术专家和企业家康拉德·沃尔夫勒姆 (Conrad Wolfram) 也提倡在大学教授计算思维,以及甚至称之为“成功的密码”:“计算思维是成功的密码。基于计算机的问题解决过程在解决现实生活中的挑战方面非常强大,因此它应该成为核心教育科目。至少如果你像我一样同意教育的根本目的应该是通过找到解决任何问题的最有效方法来丰富我们的生活。” 你怎么认为?在您看来,计算思维是否喜欢您应该在生活中多练习的东西?在下面的评论部分与我们分享您的想法!
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