《论大学生的计算机思维与统计学的关系》由会员分享，可在线阅读，更多相关《论大学生的计算机思维与统计学的关系（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、论大学生的计算机思维与统计学的关系作为统计学的学生，计算机的应用成为我们学习应用中必不可少的部分。而统计学是一门专门与数据打交道的专业，与计算机的关系密不可分。显而易见它们的互补性很强，可以相互促进。比如，统计学可以对计算思维研究方面取得的成果进行再研究和吸收，最终丰富统计学的内容；反过来，计算思维能力的培养也可以通过统计学的学习得到更大的提高。计算思维与统计学存在的密切联系，以及以学科认知理论体系构建为核心的统计学在中国的研究与应用。计算机思维是支撑科研创新的三大支柱之一，培养计算机思维从而提高对计算机的计算思维与计算机方法。相对而言，计算思维的研究主要在国外，主要是在美国和英国，他们研究的
2、重点放在计算思维的过程及其实质和特征上。此工作有助于人们对计算思维与统计学的认识，以及对它们展开进一步地深入研究。而统计学是一门依靠计算机来进行的行业，计算机基础又是每个大学生的必修课。（一）、计算机思维与统计学随着计算机技术的发展，我们只有好好掌握计算机技术，培养自己的计算机思维，提高自己应用计算机的能力，才能跟上时代的步伐，才能在学习其他计算机技能时得心应手。无论在生活、学习还是工作中，我们都可以用到计算机，我们用word写文档，写日志；用Excel做报表，记账；用PPT做出美轮美奂的幻灯片，展现自己独特的个性；用Visio做流程图等。统计学专业与大学计算机基础的联系主要表现为，是一门专门
3、与数据打交道的专业，与计算机的关系密不可分，在统计研究中，要用到各种统计软件。大多数人认为统计学只讲解概念就行了, 不必讲算法了。因为S AS 已经解决了算法问题, 统计学课程再讲算法就多余了。我们的认识是基本统计教学，算法教学不减。因为最基本的统计分析出发点、分析方法都体现在算法之中。基本算法教学如果减去, 会影响重要的统计分析概念的建立。多因素分析的算法教学量掌握到满足以下教学效果为准:通过算法教学建立正确的概念。通过算法教学交待清楚重要统计量的含义。选择有助于得出分析结论的统计量, 作为教学内容。SAS 输出的中间结果和有助于单纯研究统计方法的统计量不作为教学内容。开展计算思维基础知识专
4、题教学。主要内容包括：科学思维：三大科学思维、计算思维及其主要内容、计算思维的作用。计算理论：冯诺依曼计算机、存储程序，图灵机、停机问题、图灵猜想，可计算性问题、计算复杂性、P&NP问题。大学计算机基础由于教学对象是非计算机专业大学生，因此计算思维基础知识教学必须有别于专业学生。在计算机专业中，某些知识点就是一门课程，如可计算性理论。在大学计算机基础中，开展计算思维基础知识教学要注意：对三大科学思维、计算思维及其主要内容、计算思维的作用、冯诺依曼计算机、存储程序等问题简明扼要地阐述清楚；停机问题、图灵猜想、可计算性问题、P&NP 问题等本身没有答案，仅仅是像公理一样的命题，只需要简单举例提出并
5、说清楚即可，不需展开。 讲授程序设计基本知识和训练算法基本功。让学生明白计算机抽象、自动执行的道理，掌握基本编程的能力。更有利的是学生根据各自情况，利用假期可更深入地自主学习程序设计内容。在钱学森的倡导下，自上世纪80年代起，面向新技术革命的思维科学研究愈来愈受到国内有关专家学者的关注与重视。在计算机科学与技术领域，随着美国计算机学会(简称ACM)和美国电气和电子工程师学会计算机分会(简称IEEE-CS)组成的联合攻关组于1988年底提交了“作为学科的计算科学”的报告，计算学科的“存在性”得以证明。随后，CC1991报告和CC2001报告等相继出台，从学科的角度诠释了计算科学的内涵与外延，为计
6、算学科建立了现代课程体系。在计算学科课程体系的本土化进程中，我国相关领域的专家学者们付出了艰辛努力，并取得实质性成果，于2002年提出了“2002中国计算机科学与技术学科教程”。(China Computing Curricula 2002，简称CCC2002)。在CC2002教程的引导下，针对计算机科学与技术学科教育方面的诸多问题，国内从事计算机科学与技术学科教育的广大工作者进行了广泛而有益的探讨，大大丰富了计算学科课程体系建设的内容。在计算学科课程教育改革的进程中，如何培养既能熟练掌握计算机科学的知识与技能，又具有计算机科学学科意识和素养的人才问题，逐步成为人们关注的主要方面。谈谈计算机思
7、维在谈到计算机文化与计算机思维相互之间的联系时指出，“随着计算机科学的发展，计算机已不再是一个单纯的计算工具的代名词，而是信息时代高新技术的象征。可以这样说，“计算机”作为一种文化，已渗透到社会发展的各个领域，而使得生活在这一时期的人们的思维活动中或多或少地与推荐精选“计算机”这一概念相联系，研究与之相关的思维活动与思维方式，目前，计算思维的研究正在逐步受到人们的关注，但是关注面还相对比较狭窄，要想真正实现使“每个孩子在培养解析能力时不仅掌握阅读、写作和算术，还要学会计算思维”的目标，还有很长的路要走。因为我国目前从幼儿教育到中小学教育，甚至高等教育的各个阶段，“计算机思维还是一个陌生的字眼，
8、即便针对高校计算机专业的学生，如何培养和发展他们的计算思维，提高他们应用计算机知识分析和解决问题的能力，依旧是一项需要深入研究和探索的工作。（二）、计算机思维的重要性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 M. Wing)教授在美国计算机权威杂志，ACM会(Communications of the ACM)杂志上给出，并定义的计算思维(Computational Thinking)。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
9、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。以上是关于计算思维的一个总定义，周教授为了让人们更易于理解，又将它更进一步地定义为：(1)通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把一个看来困难的问题重新阐释成一个我们知道问题怎样解决的思维方法；是一种递归思维，是一种并行处理，是一种把代码译成数据又能把数据译成代码，是一种多维分析推广的类型检查方法I是一种采用抽象和分解来控制庞杂的任务或进行巨大复杂系统设计的方法，是基于关注分离的方法(SOC方
10、法)；(2)是一种选择合适的方式去陈述一个问题，或对一个问题的相关方面建模使其易于处理的思维方法；是按照预防、保护及通过冗余、容错、纠错的方式，并从最坏情况进行系统恢复的一种思维方法；是利用启发式推理寻求解答，也即是在不确定情况下的规划、学习和调度的思维方法；是利用海量数据来加快计算，在时间和空间之间，在处理能力和存储容量之间进行折衷的思维方法。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工程思维方法。（三）、计算机思维的特点1.客观看法1）概念化，不是程序化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
11、象的多个层次上思维。2）根本的，不是刻板的技能。根本技能是每一个人为了在现代社会中发挥职能所必须掌握的。刻板技能意味着机械的重复。具有讽刺意味的是，当计算机像人类一样思考之后，思维可就真的变成机械的了。3）是人的，不是计算机的思维方式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。4）数学和工程思维的互补与融合计算机科学在本质上源自数学思维，因为像所有的科学一样，其形式化基础建筑于数学之上。计算机科学
12、又从本质上源自工程思维，因为我们建造的是能够与实际世界互动的系统，基本计算设备的限制迫使计算机学家必须计算性地思考，不能只是数学性地思考。构建虚拟世界的自由使我们能够设计超越物理世界的各种系统。推荐精选5）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。6）面向所有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
13、为现实。就教学而言，计算思维作为一个问题解决的有效工具，应当在所有地方，所有学校的课堂教学中得到应用。针对不少人认为计算机科学等同于计算机编程等方面的错误认识，周教授认为，当我们用行动来改变这种狭隘的社会认识时，计算思维就是一个引领计算机教育家、研究者和实践者的宏大远景。2.主观看法1）抽象性根据中学阶段美术老师对于抽象化的介绍，所谓的“抽象”，就是抓住事物的核心特点，通过建立模型的方法，将实际问题中的复杂问题转化为多个基本问题。二计算机思维难以准确归类，但却最接近抽象思维。下面举个简单的例子：假如我妈要去某地去旅游，有很多景点，该如何设计路线?现在我们利用计算机思维进行抽象，可以得到一些数据
14、：每个景点之间的距离，每个景点的路况。那么就产生了一个新的问题：将这些景点从头到尾连起来，在保证耗时，路费的消耗合理的情况下求解一条最为经济，不浪费时间的组合。所以在解决问题的时候最为关键的是在抽象问题的时候要做到不重不漏，但这在以前对于计算机是非常困难的事。2）计算性很多大学生第一眼见到“计算机思维”这四个字时，或多或少都会觉得计算机思维就是“计算机的思维方式”。这种想法固然不对，但位我们理解计算机思维提供了一个切入点：计算机思维强调对计算工具的应用。与过去不同，现在被称为“大数据时代”人们在处理问题的时候，往往会面临大批量的信息。比如，同学们手机上的百度地图，在建立这个地图网络的时候，要处
15、理卫星拍摄的数以亿计的照片，还要定期对地图进行更新，这在过去是一个不可能完成的任务，而现在，计算机工程师却能利用计算机强大的计算和数据处理能力，以很高的效率来解决掉这些图片。正如李陶深教授所言：“计算思维是建立在计算过程的能力和限制之上的，不管这些过程是由人还是由机器执行的。”在解决问题的过程中，我们要了解手头上的计算工具的计算功能，在其限度内设计算法。（四）计算机思维逻辑分析我所理解的“计算机思维”，指的是“计算机象人的大脑那样的工作”。由于我们目前对人类大脑工作的原理还至少处于半无知的状态，我们也就无法确切地界定什么是思维。这样，我们就只能换另外一种方式来讨论 “计算机能不能思维”这个问题
16、，即把“计算机能不能思维”这个问题改变“计算机能不能象人的大脑那样工作”这样的问题来讨论。从本世纪70年代开始就有不少的计算机科学家预言“能够思维的计算机”很快就会问世。但是，到目前为止，即使全世界最高级的计算机也还始终只是一台按照人编制的程序工作的“机器”。 在现代机器刚刚发明出来之时，不少人希望能够制造出一旦发动就不再需要新的能量、能够永远运转不停的“永动机”。后来，科学家们能够最终能从理论上证明“制造永动机”的不可能。我们现在虽然不能像科学家们证明“永动机不可能”那样证明“计算机不能思维”。但至少可以从逻辑上对这个问题做出一个初步的判断。1、从计算机语言的角度证明计算机不能象人的大脑那样工作许多计算机科学认为将来的计算机能够象人的大脑那样思维的主要原因是因为人类使用语言思维，计算机也可以使用计算机语言。这样，计算机最终能够象人的大脑那样思维。推荐精选
