摘要：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的方法論和計(jì)算思維是不同內(nèi)容的具體學(xué)科，但二者之間有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系以及影響。二者的研究?jī)?nèi)容和相互補(bǔ)充，并各自推進(jìn)對(duì)方的發(fā)展。本文研究計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)方法論和計(jì)算思維之間的關(guān)系，介紹我國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)方法論的發(fā)展情況，對(duì)于國(guó)外研究計(jì)算思維也作一定的介紹，旨在加深對(duì)兩個(gè)學(xué)科的見解以便開展更

1 計(jì)算思維的含義闡述

計(jì)算思維在本文中是指周以真老師定義的一個(gè)概念，是一種以計(jì)算科學(xué)為理論基礎(chǔ)解決問題以及進(jìn)行設(shè)計(jì)等行為運(yùn)用的思維，是一種涵蓋面極廣的思維。另一種更易懂的解釋為，將一個(gè)復(fù)雜問題通過轉(zhuǎn)化簡(jiǎn)約等方式重新定義，使人們找到解決方法的思維；可通過分解來設(shè)計(jì)繁雜的系統(tǒng)；是運(yùn)用適合的方法對(duì)問題建模隨后處理的思維；是一種啟發(fā)式的求解過程，是用以解決問題的科學(xué)思維方法。

計(jì)算思維可以由人或機(jī)器完成，通過建立一定的模型利用具體的算法完成原本復(fù)雜的問題。計(jì)算思維的本質(zhì)是抽象以及自動(dòng)化，抽象是以符號(hào)為表達(dá)方式，超時(shí)空性的，具有不同于數(shù)學(xué)科學(xué)和物理的復(fù)雜性，如堆棧和算法，并不是如數(shù)學(xué)中那樣簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)相加組合，而是一種復(fù)雜的運(yùn)算過程。抽象在計(jì)算思維中還需要現(xiàn)實(shí)的參與完成，所以就必須預(yù)估可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤，并了解處理問題的方法。計(jì)算思維還包含一個(gè)重要的問題就是抽象層次，這是一種通過層次了解復(fù)雜的方法，各層次間有著具體的聯(lián)系，在執(zhí)行某復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)時(shí)，通過各層次的建模來保證機(jī)械自動(dòng)的運(yùn)行。

周教授提出的計(jì)算思維具體有六個(gè)特點(diǎn)：

（1）計(jì)算思維不只是有關(guān)計(jì)算機(jī)的思維，而是一個(gè)思維概念，范圍廣博。

（2）是一種在社會(huì)中發(fā)揮主觀能動(dòng)性所必須的根本性的靈活技能。

（3）不是機(jī)器的，而是人類的解決問題的思維。

（4）計(jì)算思維涵蓋著工程思維、數(shù)學(xué)思維等科學(xué)思維的內(nèi)容和方法。

（5）不是創(chuàng)造出的一個(gè)物品，而是一種思想，是人們可以利用解決問題，相互交流的思維方式。

（6）計(jì)算思維是解決問題的重要途徑，應(yīng)當(dāng)被所有的學(xué)科運(yùn)用。

周教授最初提出計(jì)算思維時(shí)，獲得了美教育界的積極響應(yīng)，不久便提出計(jì)算思維融入計(jì)算機(jī)專業(yè)相關(guān)課程的提議，并專門對(duì)計(jì)算思維做了總結(jié)性的報(bào)告。英國(guó)教育界也對(duì)計(jì)算思維有著積極地相應(yīng)，不只是計(jì)算機(jī)專業(yè)，各學(xué)科都對(duì)計(jì)算思維做了研究和討論。值得一提的是，計(jì)算思維也是NSF重要基金項(xiàng)目的促成者，有著重要的意義。

2 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的方法論闡述

計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的方法論是董榮勝和古天龍老師構(gòu)建的方法論體系，主要研究對(duì)象是計(jì)算的性質(zhì)特點(diǎn)及計(jì)算方法等。該方法論體系是以《計(jì)算作為一門學(xué)科》中計(jì)算學(xué)科的定義矩陣為理論基礎(chǔ)的，這個(gè)定義矩陣具有高度的概括性，其本質(zhì)也就是計(jì)算學(xué)科的本質(zhì)。對(duì)于定義矩陣的要點(diǎn)把握，可以通過橫向、縱向的具體內(nèi)容來把握。橫向的內(nèi)容包括抽象和理論以及設(shè)計(jì)三方面的聯(lián)系，是計(jì)算機(jī)方法論最關(guān)鍵的部分，是推動(dòng)學(xué)科發(fā)展的力量。縱向的內(nèi)容是分支學(xué)科中共通的反映計(jì)算學(xué)科的內(nèi)容，是幫助人們認(rèn)識(shí)計(jì)算學(xué)科以及利用方法論完成任務(wù)的重要助力?？v向各分支學(xué)科的關(guān)系主要有以下方面：

（1）各領(lǐng)域研究的內(nèi)容部分一致。

（2）計(jì)算學(xué)科的具體內(nèi)容在各分支中均有體現(xiàn)，各分支是計(jì)算總學(xué)科的體現(xiàn)。

通過計(jì)算機(jī)方法論學(xué)科的具體組成，除了語(yǔ)言的定義以外，還有形式化的定義。因此董教授和古教授又對(duì)增加了對(duì)方法論的定義又形成了“計(jì)算教育哲學(xué)”這門新的學(xué)科。此后董教授在教育領(lǐng)域不斷推薦這種理論體系，并與古教授一起編寫了相關(guān)的教材。二人合編的著作目前已在我國(guó)多所高校使用。不僅在國(guó)內(nèi)，國(guó)外也有許多學(xué)者對(duì)計(jì)算機(jī)方法論有著濃厚的興趣，不斷有相關(guān)的會(huì)議召開討論這一理論。

3 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的方法論和計(jì)算思維之關(guān)系探討

計(jì)算思維和計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的方法論在研究?jī)?nèi)容上，與數(shù)學(xué)科學(xué)有著相同的地方。國(guó)內(nèi)主要研究方法論，國(guó)外則主要研究計(jì)算思維。但與數(shù)學(xué)學(xué)科相比，方法論在研究理論的體系構(gòu)件上，已經(jīng)有已有的成果，在研究時(shí)也可以借鑒國(guó)外的許多優(yōu)秀理論。計(jì)算思維與方法論雖然有著不同的研究角度，但都是對(duì)計(jì)算學(xué)科本質(zhì)內(nèi)容的研究，一個(gè)從思維角度研究計(jì)算學(xué)科一個(gè)從方法論角度研究計(jì)算學(xué)科。計(jì)算思維透過學(xué)科的思維本質(zhì)進(jìn)行研究，并能對(duì)其他學(xué)科產(chǎn)生影響，不僅是一種計(jì)算的思維，也是一種普遍的，有助于任何人完成任務(wù)的靈活思維方式，應(yīng)成為新實(shí)際的必備技能。針對(duì)計(jì)算思維與其他學(xué)科的結(jié)合，很多學(xué)科的教師會(huì)有著對(duì)計(jì)算思維的疑問，對(duì)此有關(guān)的研究總結(jié)了適用于計(jì)算思維研究的問題特點(diǎn)：

（1）問題的表述要清晰，對(duì)于此問題解決后能從中得到的好處，必須要清楚。

（2）解決某一問題的方案以及問題解決帶來的進(jìn)步要能夠測(cè)試。

（3）所研究的問題能夠分成不同的層次和步驟完成。這樣有利于通過一小步的完成看到相關(guān)的進(jìn)步。

計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)方法論是對(duì)學(xué)科構(gòu)建的理論體系的相關(guān)研究，是研究一門學(xué)科理論進(jìn)化過程的。在體系構(gòu)建過程中，利用一般的方法論結(jié)合著計(jì)算學(xué)科的基本概念，由理論到實(shí)際的構(gòu)建體系。在體系的框架完成之后，再填入具體的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。關(guān)于理論體系中內(nèi)容的填充，注意的方面主要有兩點(diǎn)：一是學(xué)科有著深刻的理解，能劃分其概念；二是分析了解計(jì)算學(xué)科發(fā)展的一般規(guī)律。計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的方法論一般利用例證來解決學(xué)科的問題，為學(xué)習(xí)者未來的事業(yè)之路打下良好的基礎(chǔ)。方法論的基本概念主要有抽象以及理論設(shè)計(jì)，這也是方法論教學(xué)中最容易教授的概念?？茖W(xué)與研究掌握計(jì)算機(jī)方法論則有利于在其指導(dǎo)下有條不紊地展開研究。

綜上所述，計(jì)算思維和方法論雖然各有自己的研究對(duì)象與研究特色，但二者之間有著很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，二者相互補(bǔ)充相互提高，對(duì)于學(xué)生和研究者來說，培養(yǎng)計(jì)算思維，利用方法論，對(duì)于學(xué)習(xí)和研究都是非常有益的。

參考文獻(xiàn)：

[1] Wing J M. Computational Thinking. Communications of the ACM， 2006， 49（3）.

[2]中國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教程2002研究組.中國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教程2002.北京：清華大學(xué)出版社，2002 [3]周以真.計(jì)算思維.中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)通訊，2007，3（11）.

[4]王飛躍.從計(jì)算思維到計(jì)算文化.中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)通訊.2007，3（11）.

[5]董榮勝.向?qū)W術(shù)界推薦一個(gè)認(rèn)知計(jì)算學(xué)科的工具——計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)方法論（大會(huì)報(bào)告）.上海：新世紀(jì)計(jì)算機(jī)教育及CC2001研討會(huì)，2001.7.

作者簡(jiǎn)介：

李祥（1993—），男，漢族，河南鄭州市人，鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院，水利水電工程。