计算思维是周以真教授在2006年3月提出的。
周以真教授是美国计算机科学家,是卡内基-梅隆大学的教授。她的主要研究领域是形式方法、可信计算、分布式系统、编程语言等。1993年她与图灵奖得主芭芭拉·利斯科夫合作,提出了著名的Liskov代换原则,是面向对象基本原则之一。1983—1985年,她在南加州大学任助理教授。1985年起,任教于卡内基-梅隆大学。2004—2007年间,曾担任该校计算机系主任。
2006年3月,在美国计算机权威期刊《Communications of the ACM》杂志上提出并定义计算思维(Computational Thinking)。周教授给出的定义为: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。由这个总概念就可以看出,计算思维虽然是在计算机科学的基础上提出来的,但是并不局限于计算机转业领域,或者可以说计算思维是一种思想,将这种思维思想应用到其他的领域,在遇到问题时,利用这种问题解决的方法进行问题处理。
周教授为了让人们更易于理解,将计算思维进一步地定义为:
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方法;
2. 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;
3. 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;
4. 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;
5. 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;
6. 是利用启发式推理寻求解答,也即在不确定情况下的规划、学习和调度的思维方法;
7. 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。
计算思维汲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,以及复杂性、智能、心理、人类行为的理解等的一般科学思维方法。
基于周教授的专业研究背景,计算思维提出以后被众人所认可,现在也已经定位为中小学信息技术学科的核心素养之一。
在计算思维方面,很多人有个误区:许多人将计算机科学等同于计算机编程。拿现在真实社会实践来说,有些家长为孩子选修计算机专业,只是看到了计算机的良好前景,或者目前比较热门的专业,思想很局限,并不知道学习计算机思想的真正所在。
我们需要向尚未进入大学之前的听众,包括老师、父母和学生,传送一个信息:
一个人可以选修计算机专业,学习其中知识与思想,但是与此同时也可以选修其他专业,两者并不冲突,反而会是互帮互助的关系。计算思维的解决问题方法应该是要应用到各个领域的,致力于让计算思维成为每个人的常识,深度学习并且终身学习。