什麼是計算思維？「成功的關鍵」與「21 世紀的重要技能」。

在JavaRush的文章中，我們不僅談論Java及其學習、特點以及後續在電腦開發領域的就業，而且還「投資」讀者的全面發展。為此，我們專注於基本概念，理解這些概念不僅可以讓您成為專業程式設計師，而且還可以幫助您在未來提高，無論選擇什麼方向。而今天我們的主題就是這樣的。基本的，就像胡夫金字塔一樣。即：計算思維。

什麼是計算思維？

計算思維（「計算思維」在俄語中似乎是一個更合適的術語，但在 RuNet 中，它是更常見的第一個選項）是系統地處理問題的概念，以便創建計算機可以實現的解決方案。簡而言之，在教導電腦如何解決特定問題之前，人們必須了解問題本身以及如何解決它，而電腦思維正是實現這一點的技術。這個概念由數學家和電腦科學家 Seymour Papert 於 1980 年提出，作為更有效解決問題的理論基礎。在教育領域，自從電腦科學教授 Jeannette Wing 在 2006 年提出將計算思維引入兒童教育作為所有人都應該具備的基本技能後，計算思維作為一個概念開始流行起來。

運算思維的四大支柱

計算思維作為一種技術基於四種關鍵方法。

• 分解。

  將一個複雜的問題分解為許多較小且可解決的問題。

• 抽象。

  只關注對決策重要的訊息，忽略不必要的細節。

• 模式識別。

  尋找正在考慮的問題和其他已經解決的問題之間的相似之處，以便轉移已經經過驗證的方法來解決這個問題。

• 演算法.

  制定問題的逐步解決方案或解決問題的規則。

所有這些組成部分都是電腦思維的同等重要組成部分。這意味著如果沒有正確應用它們中的每一個，就不可能有效地使用該技術。而電腦思維的正確應用是程式設計基礎的基礎。

電腦思維在生活中的應用

總的來說，電腦思維作為一種方法遠遠超出了程式設計的範圍，大多數人在解決不同複雜程度的問題時不斷使用它的組件。一個經典的基本範例：您需要在一個陌生的城市從 A 點到達 B 點。要決定走哪條路，您：

• 您將此任務分解為多個較小的任務（分解）：研究地圖和可能的路線選項，選擇前往 B 點的旅行方法等。
• 然後，您可以根據路線的長度、沿途存在的興趣點或旅行的便利性（抽象）來評估不同路線的吸引力。
• 然後，您根據過去在規模和城市景觀最相似的其他城市的旅行經驗來考慮您的選擇（模式識別）。
• 基於這一切，您選擇最合適的路線和交通方式（演算法）。

這是一個基本的例子，但對計算思維的更深入的理解將在許多領域有用，而不僅僅是技術領域。日常生活中許多具有豐富因素和各種類型資料的複雜問題都可以透過運算思維來解決。如今，計算思維作為一個概念作為核心教育科目越來越受歡迎，並且普遍成為一種可以整合到許多工作流程中以提高結果的重要技術。「為了找到最有效的問題解決方案，我們不斷評估最明顯的解決方案選項，找出它們的優點和缺點。計算思維使我們能夠將看似複雜的問題轉化為我們可以解決的問題。電腦思維的本質還在於遞歸思維和平行資訊處理。在程式設計中，這意味著我們將程式碼解釋為數據，將數據解釋為程式碼。這包括作為維度分析的概括的類型檢查，以及識別別名或為某人或某物提供多個名稱的優點和缺點。這也是對書面程序品質的評估，不僅包括其運行的正確性和效率，還包括系統的美觀和設計，考慮到其簡潔和優雅。」Jeannette解釋道Wing在2006 年發表的關於學習計算思維重要性的筆記中。

學習和發展計算思維技能

至於電腦思維作為一門技術和學科的研究，今天有很多關於這個主題的材料可供有興趣的人使用。因此，國際教育科技協會 (ISTE) 為每個人提供了免費課程「計算思維」 ，該課程是在 Google 的支持下開發的，也面向技術專家。例如，您還可以在 Coursera 資源上找到有關電腦思維的免費課程。卡內基美隆大學機器人學院也為不同級別的學生和教師提供計算思維課程。最後，在電腦思維中，邏輯扮演著主導角色之一。例如，為了訓練它，定期解決問題和謎題將很有用。以下是學習、發展和持續使用四種基本運算思維技術的簡單基本方法。

• 分解練習。

  只要嘗試將這個原則（當然，如果您還沒有這樣做）應用於需要解決的各種任務和問題。這裡的技巧是訓練你的大腦在沒有意識集中的情況下持續使用這種方法。儘管對於許多人（尤其是在程式設計中）來說，將一個問題/任務劃分為多個較小的問題/任務是相當平庸的解決方案，但並不是每個人都知道如何應用它並定期執行。

• 抽象的實踐。

  抽像只是專注於與解決特定問題最相關和最重要的資訊。它與分解結合使用，您可以將問題分解為多個子任務，並一次只專注於一個子任務，只查找解決當前問題所需的資訊。

• 練習模式辨識技能。

  當你練習從分解開始的計算思維時，你的模式辨識技能也會發展。這裡的方法與分解相同 - 只需練習尋找與其他已解決的問題的相似之處。模式識別可以讓您透過使用大腦已經練習過且熟悉的思維模式來更快地解決問題。

• 練習形成演算法的技能

  再次強調，關鍵是讓大腦適應這個系統。我們的生活預設充滿了我們稱之為習慣的演算法。你只需要有意識地關注演算法的形成。而且，這不僅適用於工作或培訓，也適用於許多其他日常事務。例如，我們最近談到的對抗拖延症的基礎大體上也在於有意識地形成演算法（以及模式辨識）。

意見

好吧，讓我們用一些在我們看來最有趣和最簡潔的專家的引言來結束本材料。「計算思維是 21 世紀工人的重要技能。儘管電腦科學和計算思維現在變得越來越普遍，但它們作為核心學科仍然沒有得到足夠的重視，這些學科可以透過幫助學生適應和習慣「傳統程式設計」而使學生受益匪淺——詹姆斯·洛克伍德和艾丹指出Mooney 是愛爾蘭梅努斯大學的教授，也是《教育中的計算思維：它適合哪裡？》報告的作者。 「在很大程度上，無論我們談論的是哪個領域，電腦思維都是成功的關鍵。這項技術在解決實際問題（而不僅僅是電腦問題）方面非常強大，因此它應該成為主要的教育科目之一。至少如果你像我一樣同意教育的根本目的應該是透過尋找各種問題的最有效解決方案來豐富我們的生活，」英國著名科技專家和企業家康拉德·沃爾夫拉姆（Conrad Wolfram）說道。好吧，讓我們以上面已經提到過的珍妮特·溫 (Jeannette Wing)的一句話作為結束語，她可以被認為是計算思維這一概念的現代主要普及者之一：“計算思維的教育效益- 從抽象的使用開始- 增加和加強因此，智力技能可以轉移到任何領域。電腦科學家非常清楚抽象的價值，在不同的抽象層次上思考，透過抽象化來管理複雜性和規模等。目前，我們的工作是向非電腦科學家和其他人解釋我們在計算思維下的意義，以及它的優點是什麼！”