論大學(xué)生的計算機思維與統(tǒng)計學(xué)的關(guān)系

1、論大學(xué)生的計算機思維與 論大學(xué)生的計算機思維與統(tǒng)計學(xué)的關(guān)系 統(tǒng)計學(xué)的關(guān)系 作為統(tǒng)計學(xué)的學(xué)生，計算機的應(yīng)用成為我們學(xué)習(xí)應(yīng)用中必不可少的部分。而統(tǒng)計學(xué)是一門專門與數(shù)據(jù)打交道的專業(yè)，與計算機的關(guān)系密不可分。顯而易見它們的互補性很強，可以相互促進。比如，統(tǒng)計學(xué)可以對計算思維研究方面取得的成果進行再研究和吸收，最終豐富統(tǒng)計學(xué)的內(nèi)容；反過來，計算思維能力的培養(yǎng)也可以通過統(tǒng)計學(xué)的學(xué)習(xí)得到更大的提高。計算思維與統(tǒng)計學(xué)存在的密切聯(lián)系，以及以學(xué)科認(rèn)知理論體

2、系構(gòu)建為核心的統(tǒng)計學(xué)在中國的研究與應(yīng)用。計算機思維是支撐科研創(chuàng)新的三大支柱之一，培養(yǎng)計算機思維從而提高對計算機的計算思維與計算機方法。相對而言，計算思維的研究主要在國外，主要是在美國和英國，他們研究的重點放在計算思維的過程及其實質(zhì)和特征上。此工作有助于人們對計算思維與統(tǒng)計學(xué)的認(rèn)識，以及對它們展開進一步地深入研究。而統(tǒng)計學(xué)是一門依靠計算機來進行的行業(yè)，計算機基礎(chǔ)又是每個大學(xué)生的必修課。 （一） 、計算機思維 、計算機思維與統(tǒng)計學(xué) 與統(tǒng)計學(xué)

3、 隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，我們只有好好掌握計算機技術(shù)，培養(yǎng)自己的計算機思維，提高自己應(yīng)用計算機的能力，才能跟上時代的步伐，才能在學(xué)習(xí)其他計算機技能時得心應(yīng)手。無論在生活、學(xué)習(xí)還是工作中，我們都可以用到計算機， 我們用 word 寫文檔， 寫日志； 用 Excel 做報表， 記賬； 用 PPT 做出美輪美奐的幻燈片，展現(xiàn)自己獨特的個性；用 Visio 做流程圖等。統(tǒng)計學(xué)專業(yè)與大學(xué)計算機基礎(chǔ)的聯(lián)系主要表現(xiàn)為，是一門專門與數(shù)據(jù)打交道的專業(yè)，與計

4、算機的關(guān)系密不可分，在統(tǒng)計研究中，要用到各種統(tǒng)計軟件。大多數(shù)人認(rèn)為統(tǒng)計學(xué)只講解概念就行了, 不必講算法了。因為 S AS 已經(jīng)解決了算法問題, 統(tǒng)計學(xué)課程再講算法就多余了。我們的認(rèn)識是基本統(tǒng)計教學(xué)，算法教學(xué)不減。因為最基本的統(tǒng)計分析出發(fā)點、分析方法都體現(xiàn)在算法之中?；舅惴ń虒W(xué)如果減去, 會影響重要的統(tǒng)計分析概念的建立。多因素分析的算法教學(xué)量掌握到滿足以下教學(xué)效果為準(zhǔn):通過算法教學(xué)建立正確的概念。 通過算法教學(xué)交待清楚重要統(tǒng)計量的含義。

5、 選擇有助于得出分析結(jié)論的統(tǒng)計量, 作為教學(xué)內(nèi)容。SAS 輸出的中間結(jié)果和有助于單純研究統(tǒng)計方法的統(tǒng)計量不作為教學(xué)內(nèi)容。開展計算思維基礎(chǔ)知識專題教學(xué)。主要內(nèi)容包括：科學(xué)思維：三大科學(xué)思維、計算思維及其主要內(nèi)容、計算思維的作用。計算理論：馮·諾依曼計算機、存儲程序，圖靈機、停機問題、圖靈猜想，可計算性問題、計算復(fù)雜性、P&NP 問題。大學(xué)計算機基礎(chǔ)由于教學(xué)對象是非計算機專業(yè)大學(xué)生，因此計算思維基礎(chǔ)知識教學(xué)必須有別于專業(yè)學(xué)

6、生。在計算機專業(yè)中，某些知識點就是一門課程，如可計算性理論。在大學(xué)計算機基礎(chǔ)中，開展計算思維基礎(chǔ)知識教學(xué)要注意：對三大科學(xué)思維、計算思維及其主要內(nèi)容、計算思維的作用、馮·諾依曼計算機、存儲程序等問題簡明扼要地闡述清楚；停機問題、圖靈猜想、可計算性問題、P&NP 問題等本身沒有答案，僅僅是像公理一樣的命題，只需要簡單舉例提出并說清楚即可，不需展開。 ②講授程序設(shè)計基本知識和訓(xùn)練算法基本功。讓學(xué)生明白計算機抽象、自動執(zhí)行的

7、道理，掌握基本編程的能力。更有利的是學(xué)生根據(jù)各自情況，利用假期可更深入地自主學(xué)習(xí)程序設(shè)計內(nèi)容。 在錢學(xué)森的倡導(dǎo)下， 自上世紀(jì) 80 年代起， 面向新技術(shù)革命的思維科學(xué)研究愈來愈受到國內(nèi)有關(guān)專家學(xué)者的關(guān)注與重視。在計算機科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域，隨著美國計算機學(xué)會(簡稱 ACM)和美國電氣和電子工程師學(xué)會計算機分會(簡稱 IEEE-CS)組成的聯(lián)合攻關(guān)組于 1988 年底提交了“作為學(xué)科的計算科學(xué)”的報告， 計算學(xué)科的“存在性”得以證明。隨后，CC

8、1991 報告和 CC2001 報告等相繼出臺，從學(xué)科的角度詮釋了計算科學(xué)的內(nèi)涵與外延，為計算學(xué)科建立了現(xiàn)代課程體系。在計算學(xué)科課程體系的本土化進程中，我國相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者們付出了艱辛努力， 并取得實質(zhì)性成果， 于 2002 年提出了“2002 中國計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教程”。 (China Computing Curricula 2002，簡稱 CCC2002)。在 CC2002 教程的引導(dǎo)下，針對計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教育方面的諸多

9、問題，國內(nèi)從事計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教育的廣大工作者進行了廣泛而有益的探討，大大豐富了計算學(xué)科課程體系建設(shè)的內(nèi)容。在計算學(xué)科課程教育改革的進程中，如何培養(yǎng)既能熟練掌握計算機科學(xué)的知識與技能，又具有計算機科學(xué)學(xué)科意識和素養(yǎng)的人才問題，逐步成為人們關(guān)注的主要方面。 《談?wù)動嬎銠C思維》在談到計算機文化與計算機思維相互之間的聯(lián)系時指出，“隨著計算機科學(xué)的發(fā)展，‘計算機’已不再是一個單純的計算工具的代名詞，而是信息時代高新技術(shù)的象征。 可以這樣說，

10、 “計算機”作為一種文化，已滲透到社會發(fā)展的各個領(lǐng)域，而使得生活在這一時期的人們的思維5）是思想，不是人造物 不只是我們生產(chǎn)的軟件硬件等人造物將以物理形式到處呈現(xiàn)并時時刻刻觸及我們的生活，更重要的是還將有我們用以接近和求解問題、管理日常生活、與他人交流和互動的計算概念；而且，面向所有的人，所有地方。當(dāng)計算思維真正融入人類活動的整體以致不再表現(xiàn)為一種顯式之哲學(xué)的時候， 它就將成為一種現(xiàn)實。6）面向所有人 所有地方當(dāng)計算思維真正融入人類活動

11、的整體以致不再表現(xiàn)為一種顯式之哲學(xué)的時候，它就將成為現(xiàn)實。就教學(xué)而言，計算思維作為一個問題解決的有效工具，應(yīng)當(dāng)在所有地方，所有學(xué)校的課堂教學(xué)中得到應(yīng)用。針對不少人認(rèn)為計算機科學(xué)等同于計算機編程等方面的錯誤認(rèn)識，周教授認(rèn)為，當(dāng)我們用行動來改變這種狹隘的社會認(rèn)識時，計算思維就是一個引領(lǐng)計算機教育家、研究者和實踐者的宏大遠(yuǎn)景。 2. 2.主觀看法 主觀看法 1）抽象性 根據(jù)中學(xué)階段美術(shù)老師對于抽象化的介紹，所謂的“抽象” ，就是抓住事物的核心

12、特點，通過建立模型的方法，將實際問題中的復(fù)雜問題轉(zhuǎn)化為多個基本問題。二計算機思維難以準(zhǔn)確歸類，但卻最接近抽象思維。下面舉個簡單的例子： 假如我媽要去某地去旅游， 有很多景點， 該如何設(shè)計路線?現(xiàn)在我們利用計算機思維進行抽象，可以得到一些數(shù)據(jù)：每個景點之間的距離，每個景點的路況。那么就產(chǎn)生了一個新的問題：將這些景點從頭到尾連起來，在保證耗時，路費的消耗合理的情況下求解一條最為經(jīng)濟，不浪費時間的組合。所以在解決問題的時候最為關(guān)鍵的是在抽象問

13、題的時候要做到不重不漏， 但這在以前對于計算機是非常困難的事。2）計算性 很多大學(xué)生第一眼見到“計算機思維”這四個字時，或多或少都會覺得計算機思維就是“計算機的思維方式” 。 這種想法固然不對， 但位我們理解計算機思維提供了一個切入點： 計算機思維強調(diào)對計算工具的應(yīng)用。與過去不同，現(xiàn)在被稱為“大數(shù)據(jù)時代”人們在處理問題的時候，往往會面臨大批量的信息。比如，同學(xué)們手機上的百度地圖，在建立這個地圖網(wǎng)絡(luò)的時候，要處理衛(wèi)星拍攝的數(shù)以億計的照片，

14、還要定期對地圖進行更新，這在過去是一個不可能完成的任務(wù)，而現(xiàn)在，計算機工程師卻能利用計算機強大的計算和數(shù)據(jù)處理能力， 以很高的效率來解決掉這些圖片。 正如李陶深教授所言： “計算思維是建立在計算過程的能力和限制之上的， 不管這些過程是由人還是由機器執(zhí)行的。 ” 在解決問題的過程中， 我們要了解手頭上的計算工具的計算功能，在其限度內(nèi)設(shè)計算法。 （四） （四）計算機思維邏輯分析 計算機思維邏輯分析 我所理解的“計算機思維”，指的是“計算機象

15、人的大腦那樣的工作”。由于我們目前對人類大腦工作的原理還至少處于半無知的狀態(tài)，我們也就無法確切地界定什么是思維。這樣，我們就只能換另外一種方式來討論 “計算機能不能思維”這個問題， 即把“計算機能不能思維”這個問題改變“計算機能不能象人的大腦那樣工作”這樣的問題來討論。 從本世紀(jì) 70 年代開始就有不少的計算機科學(xué)家預(yù)言“能夠思維的計算機”很快就會問世。 但是， 到目前為止，即使全世界最高級的計算機也還始終只是一臺按照人編制的程序工作的

16、“機器”。在現(xiàn)代機器剛剛發(fā)明出來之時，不少人希望能夠制造出一旦發(fā)動就不再需要新的能量、能夠永遠(yuǎn)運轉(zhuǎn)不停的“永動機”。后來，科學(xué)家們能夠最終能從理論上證明“制造永動機”的不可能。我們現(xiàn)在雖然不能像科學(xué)家們證明“永動機不可能”那樣證明“計算機不能思維”。但至少可以從邏輯上對這個問題做出一個初步的判斷。 1、從計算機語言的角度證明計算機不能象人的大腦那樣工作 許多計算機科學(xué)認(rèn)為將來的計算機能夠象人的大腦那樣思維的主要原因是因為人類使用語言思維