Cómo los estudiantes universitarios deberían desarrollar el pensamiento computacional
1. Computación ubicua
Después de comprender el principio de funcionamiento de las computadoras y comprender la historia del desarrollo de las computadoras, no es difícil llegar a la conclusión de que las computadoras son todos cálculos. y el procesamiento de la información son inseparables del: ¡cálculo!
Problema computacional, ¿qué es el cálculo en las computadoras? Se refiere a la aplicación de reglas y lógica más complejas para resolver un problema difícil. Es un proceso relativamente complejo y no tiene conexión necesaria con los números. Sabemos que una computadora tiene un solo sumador, pero las tareas de "cálculo" que una computadora puede completar incluyen no solo operaciones numéricas, sino también cálculos de alto orden implementados en este sumador, y el corazón humano también contiene una gran cantidad de leyes y regulaciones. Lógica y otros procesos complejos.
¿Por qué hablar de temas informáticos? Porque lo que vamos a comentar a continuación es la computabilidad, que se refiere a si un problema práctico real puede ser resuelto por una computadora. No podemos esperar que los ordenadores resuelvan todos los problemas del mundo, por eso es muy importante analizar la computabilidad de un determinado problema para no tener que perder tiempo en problemas imposibles de resolver y poder centrar nuestra energía y tiempo en Problemas que pueden resolverse superiormente.
2. Pensamiento Computacional
El famoso informático y ganador del Premio Turing Edsger Dijkstra dijo en 1972: "Las herramientas que utilicemos afectarán a nuestra forma de pensar y a nuestros hábitos de pensamiento, lo que también afectará a nuestra forma de pensar". afectan profundamente nuestra capacidad de pensamiento. "
El pensamiento computacional, como su nombre indica, se refiere al pensamiento de expertos e ingenieros en computadoras, software y disciplinas relacionadas. En 2006, el profesor estadounidense de informática Zhou Yizhen propuso el concepto de "pensamiento computacional" y señaló que el pensamiento computacional es el concepto de utilizar la informática para realizar el "pensamiento computacional". Zhou Yizhen señaló que el pensamiento computacional es el uso de conceptos básicos de la informática para llevar a cabo una serie de actividades de pensamiento que cubren toda la amplitud de la informática, como la resolución de problemas, el diseño de sistemas y la comprensión del comportamiento humano. El pensamiento computacional es como la lectura, la escritura y la aritmética en la vida diaria. Es una capacidad de pensamiento esencial en el nuevo siglo. El pensamiento computacional se basa en las capacidades y limitaciones del proceso informático y lo completan las máquinas. Los investigadores posteriores, Selby y Volard, creyeron que el pensamiento computacional debería incluir los siguientes cinco conceptos centrales: pensamiento algorítmico, evaluación, descomposición, abstracción y generalización. evaluar).
La esencia del pensamiento computacional: abstracción y automatización
Abstracción: una visión del espacio y el tiempo que trasciende por completo la física y está completamente representada por símbolos, excepto la abstracción matemática.
Automatización: Ejecución automática mecánica paso a paso, que se basa en la abstracción y la premisa.
Los seres humanos han estado explorando los misterios de la computación automática y la informática ha cambiado profundamente el mundo en los últimos 70 años. La tecnología informática desempeña un papel cada vez más importante en el desarrollo de la sociedad moderna y la informática se ha convertido en el tercer método científico después de la teoría y la experimentación.
El pensamiento computacional es una serie de actividades de pensamiento que abarcan la informática y los estudios de informática (qué es el cálculo y cómo calcular), por lo que el pensamiento computacional tiene las siguientes características:
Computacional El pensamiento es conceptual, no procedimental.
El pensamiento computacional es una habilidad básica, no una habilidad estática.
El pensamiento computacional es humano, no computarizado.
El pensamiento computacional es un enfoque complementario e integrado de las matemáticas y la ingeniería.
El pensamiento computacional es pensar, no artefactos.
El pensamiento computacional es para todos.
Ejemplo: Algoritmos en la vida real
Los motores de búsqueda como Bing y Google utilizan principalmente algoritmos (estrategias) de búsqueda para ayudarnos a recuperar y categorizar el contenido que estamos buscando, este luego se presenta al usuario, que normalmente sólo selecciona los primeros resultados para ver.
Cómo aprender algoritmos en cursos de informática:
Los cursos de informática requieren que los estudiantes comprendan los conceptos de algoritmos y su aplicación en programación o dispositivos digitales en la primera etapa.
(1) Como punto de partida, se pueden utilizar herramientas de programación de bloques para ayudar a comprender los conceptos de resolución de problemas e instrucciones. La siguiente imagen muestra cómo escribir el código para dibujar un cuadrado.
(2) Después de analizar el problema, puede escribir un pseudocódigo (similar al lenguaje humano). La siguiente imagen muestra al profesor haciendo 10 preguntas e instrucciones operativas en clase.
(3) Dibuje un diagrama de flujo del programa y analice el flujo de ejecución del programa.
Descomposición de problemas
Aplicación de la descomposición de problemas en la vida real
La descomposición consiste en dividir el problema en partes más pequeñas, cada parte es única, no repetitiva y computable. . La descomposición de problemas se utiliza ampliamente en ingeniería, diseño y gestión de proyectos.
A través de la descomposición, los estudiantes se organizan para afrontar proyectos de programación a gran escala, como la creación de juegos de ordenador. Incluso para un juego relativamente simple, el proyecto generalmente se divide de la siguiente manera: planificación, diseño, algoritmos, codificación, animación, gráficos, sonido, depuración y uso compartido.
Como ejemplo de trabajo en un gran proyecto de programación (cómo hacer un juego de computadora), usaremos la descomposición de problemas. Incluso un proyecto de juego simple divide la tarea en las siguientes partes: planificación, diseño, algoritmos, codificación, animación, diseño gráfico, sonido, depuración y ****. Ejecutar un proyecto típico también requiere colaboración, asistencia en equipo y un proceso de desarrollo que suele durar varias semanas.
Método abstracto
Cómo abordar problemas complejos
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El proceso de abstracción: decidir qué detalles se deben conservar y cuáles se deben omitir.