计算思维基础
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前言

随着信息科学在电子商务、虚拟制造、高精尖数字设备、信息化医疗设备等领域得到越来越广泛的应用,本科生信息基础课程的要求也越来越高——要求已从单纯知识和技能的培养层面,提高到意识和思维的培养层面。

近年来,国内外对计算思维课程的讨论如火如荼,在高校设置计算思维课程体系的理论探究与实践也陆续出现。例如,由李国杰院士任组长的中国科学院信息领域战略研究组撰写的《中国至2050年信息科技发展路线图》中,对“计算思维”给予了足够的重视,认为计算思维的培育是克服“狭义工具论”的有效途径,是解决其他信息科技难题的基础。又如,国家自然科学基金委员会信息科学部二处处长刘克教授,强调了在大学中推进“计算思维”这一基本理念的必要性。

计算思维课程并非仅面向计算机科学专业,而是面向所有专业。例如,一个人主修英语或数学等,却能从事于各行各业的工作;计算机科学也一样,一个人主修计算机科学,同样能从事任何类型的工作。计算思维课程应当激发学生对计算机科学的兴趣,让学生热爱计算机科学并积极探索,传播计算机科学的快乐和力量,致力于使计算思维成为公众的常识,真正融入人类的一切活动中。

本书认为,计算主义创造可自动模型、建立捕获处理的模型,自动化依次操作每个步骤最终完成计算任务,在整个过程中,不需要人工完成每一步,但需要有使每一步成为可用和可能的计划。

本书还认为,思维是人脑对客观事物本质属性和内部规律的间接(在已有经验基础上,通过推理来认识事物)或概括(对一类事物共同本质特征和规律性联系的归纳)反映过程。

本书共包含7章。第1章计算机与计算思维由夏耘老师编写,第2章信息技术基础由黄春梅老师和程国曙老师编写,第3章问题求解由黄小瑜老师编写,第4章数据的组织与管理由刘丽霞老师编写,第5章算法设计由臧劲松老师编写,第6章算法分析与问题优化由杨赞老师编写,第7章综合案例由马立新老师编写。夏耘、黄小瑜老师负责全书的总体策划与统稿、定稿工作。本书提供有配套电子课件,需要者请自华信教育资源网(www.hxedu.com.cn)免费注册下载。

在本书的编写过程中,得到了其他高等学校(复旦大学、西安交通大学和同济大学)的关心、支持和帮助,他们在书稿的审阅中提出了宝贵的意见与建议,在此对于各位老师的帮助,以及有关专家、教师长期以来对我们工作的支持和关心,表示衷心感谢。

由于作者本身的水平有限,再加上写作时间仓促,不当之处在所难免,衷心希望读者给予批评指正。

编者

2012年6月