簡析計算思維中的思維方式及思維本質

張菡

摘 要：計算思維是運用計算機科學的基礎概念求解問題、設計系統以及理解人類行為的思維活動。本文主要介紹了計算思維中的思維方式：邏輯思維、算法思維、網絡思維和系統思維，以及思維本質：抽象和自動化。

關鍵詞：計算思維;思維方式;思維本質

計算思維主要包括數學思維、工程思維以及科學思維中的邏輯思維、算法思維、網絡思維和系統思維。運用邏輯思維精準地描述計算過程，運用算法思維有效地構造計算過程，運用網絡思維有效地組合多個計算過程。

1.思維方式

1.1邏輯思維

邏輯思維是人們運用概念、判斷、推理等思維方式，反映事物本質與規律的認識過程。邏輯思維屬于抽象思維，其特點是以抽象的概念、判斷和推理作為思維的基本形式，以分析綜合、比較、抽象概括和具體化作為思維的基本過程，從而揭示事物的本質特征和規律性聯系。

1.2算法思維

算法思維具有非常鮮明的計算機科學特征。算法思維是學習編寫計算機程序時需要掌握的核心技術我們操作計算機時，每單擊一次鼠標，在手機上每一次點擊購物，都會啟動一個程序，而這些程序都構筑在各種各樣的算法上。

解決任何一個問題都有它的方法和步驟，使用計算機解決問題也是如此。比如向一個包含3*3個方格的圖形的每一個方格中，分別填入1-9中的不同數字，要求三個橫向、三個縱向、兩條對角線方向上的三個數字之和相等。可以將這9個數字分別填入不同的方格進行試驗，最后得到答案，這是一種常用的算法—枚舉法，完成這項工作要進行較多的試驗。可以讓計算機用這個方法去做，因為它具有高速運算的特點。

1.3網絡思維

網絡思維強調構成網絡的核心是對象之間的互動關系，包括基于機器的人機互動關系，涉及以虛擬社區為基礎的交往模式、傳播模式、搜索模式、組織管理模式、科技創新模式等，如社交網絡、自媒體、人肉搜索、專業發展共同體;也可以包括機器間的互聯關系，涉及因特網、物聯網、云計算網絡等的運作機制。

互聯網在人們日常生活中正在起著越來越重要的作用，建設這樣的網絡就貫穿著網絡思維的思想。

1.4系統思維

系統思維就是把認識對象作為系統，從系統與要素、要素與要素、系統與環境的相互聯系和相互作用中，綜合地考察認識對象的一種思維方式。簡單地說，就是對事情全面思考，不就事論事，把想要達到的結果、實現該結果的過程、過程優化以及對未來的影響等一系列問題，作為一個整體進行研究。

計算機系統是一個龐大的系統，它由硬件、軟件組成，硬件中包括各個部分，需要相互協同;軟件中有操作系統、各種程序設計語言、各種應用軟件，它們在不同層面上向人們提供使用計算機的方法，也需要相互協同。

2.計算思維的本質

計算思維的本質是抽象和自動化。

2.1抽象

在計算思維中，抽象思維最重要的用途是產生各種各樣的系統模型，以此作為解決問題的基礎。抽象思維是對同類事物去除其現象的次要方面，抽取共同的主要方面，從個別把握一般，從現象把握本質的認知過程和思維方法。

（1）分離：暫時不考慮研究對象與其他事物的總體聯系。任何一種對象與其他事物都有著千絲萬縷的聯系，都是整體的一部分。

（2）提純：觀察分析隔離出來的現實事物，“從共性中尋找差異，從差異中尋找共性”，提取出淹沒在各種現象和差異中的共性要素。

（3）區分：對研究對象各方面的要素進行區分，并考慮這種區分的必要性和可行性。

（4）命名：恰當地對每個需要區分的要素給予命名，以反映“區分”的結果。命名體現的是“抽象化是現實事物的概念化”，以概念的形式命名和區分所理解的要素。

（5）約簡：撇開非本質要素，以簡略的形式表述前面提到的“區分”和“命名”的要素及其之間的關系，形成“抽象化”的最終結果。

2.2自動化

自動化包括自動執行和自動控制兩方面。

（1）自動執行：可以按預先設計好的程序或系統自動運行。這需要一組預定義的指令及預定義的執行順序，一旦執行，這組指令就可根據安排自動完成某個特定任務。

（2）自動控制：自動執行體現了程序執行后的必然效果，但這種執行并非總是線性的，往往因時而變，程序應能隨時響應用戶的需要。

隨著人工智能技術的發展，自動控制開始走向只能控制。智能控制是指不用人干預，能獨立驅動智能機器自主實現目標的過程。自動控制不僅體現在計算機程序中，在社會事務的處理方面也很常見，例如各種應急預案就是針對特定事件的產生而“自動執行”的快速反應機制。自動化技術正在改變人們的生產、生活和學習方式，也正改變著人們的思維方式。

符號化、計算化、自動化思維，以組合、抽象和遞歸為特征的程序及其構造思維，是計算技術與計算系統的重要思維。對計算思維能力進行訓練，不僅使我們理解計算機的實現機制和約束、建立計算意識、形成計算能力，而且有利于提高信息素養，從而更有效地利用計算機。

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