內容提要

在“計算思維”日益突顯其重要性并不斷被大家推崇的今天，作為計算思維導論方面的一本教材，本書(shū)以狹義計算思維為主線(xiàn)，適度拓展廣義計算思維的知識。在強化計算思維方法論的前提下，盡量簡(jiǎn)化計算理論與技術(shù)方面的內容。

本書(shū)共7章，依次介紹計算思維概論、計算思維之計算（理論）基礎、計算思維之邏輯基礎、計算思維之方法學(xué)、計算思維之算法基礎、程序設計中的特定思維以及其他學(xué)科中的計算思維等。本書(shū)的特點(diǎn)一是知識面比較廣、內容非常豐富；二是盡量體現“實(shí)例化、生活化、故事化、圖文并茂”的指導思想，以增強可讀性；三是內容比較新穎。

本書(shū)可作為高等院校計算機專(zhuān)業(yè)和非計算機專(zhuān)業(yè)學(xué)生的入門(mén)教材，也可供相關(guān)教學(xué)人員和技術(shù)人員參考學(xué)習。

唐培和，男，教授，現任廣西科技大學(xué)計算機學(xué)院院長(cháng)。廣西高等教育學(xué)會(huì )計算機基礎教育專(zhuān)業(yè)委員會(huì )常務(wù)理事，全國高校計算機基礎教育研究會(huì )第六屆理事會(huì )理事，廣西高?！敖虒W(xué)名師”。

長(cháng)期從事計算機教學(xué)與科研，重點(diǎn)關(guān)注專(zhuān)業(yè)基礎課。自知專(zhuān)業(yè)知識不夠精深，但還算廣博，提倡以博輔專(zhuān)，融會(huì )貫通。文風(fēng)通俗，不飾粉墨，字如其人?？芍^“三尺講臺畢生緣，一份癡情心血凝”。

徐奕奕，女，1980年生，在讀博士，講師。站在大學(xué)計算機基礎教育教學(xué)一線(xiàn)講臺上已逾十年。幼時(shí)便熱愛(ài)園丁一職，至今不改初衷, 赤誠長(cháng)在。有幸教苑躬耕，卻常如履薄冰；希望能做點(diǎn)認真的思考和有意義的探索。青燈黃卷十年，盼李盛桃紅一片。

王日鳳，女，副教授，工學(xué)博士。2004-2007年就讀于廣西師范大學(xué)計算機科學(xué)與信息工程學(xué)院，獲工學(xué)碩士學(xué)位；2007-2011年就讀于北京工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院，獲工學(xué)博士學(xué)位。性喜淡雅寧靜，為人明朗樸實(shí)，期待厚積而薄發(fā)。

目 錄

第1章 計算思維概論

1.1 科學(xué)研究的三大方法--理論、實(shí)驗和計算

1.1.1 理論、實(shí)驗和計算

1.1.2 科學(xué)計算與計算方法

1.2 關(guān)于計算思維

1.2.1 科學(xué)思維

1.2.2 什么是計算思維？

1.2.3 思維科學(xué)與計算思維

1.3 狹義計算思維與廣義計算思維

1.3.1 狹義計算思維

1.3.2 廣義計算思維

1.3.3 計算思維的應用

1.4 計算思維的研究現狀

1.5 計算思維的學(xué)習方法

【閱讀材料】

原始計算方法及其演化

第2章 計算思維之計算（理論）基礎

2.1 揭開(kāi)數據表示的面紗

2.1.1 計算機為什么采用二進(jìn)制而不是十進(jìn)制？

2.1.2 數據和符號的機器內部表示法

2.1.3 鴻溝與代價(jià)

2.2 “九九歸一”的加法運算

2.3 圖靈機及其計算思想

2.3.1 阿蘭•圖靈其人

2.3.2 圖靈機模型

2.3.3 圖靈機的工作原理

2.3.4 圖靈機的計算能力

2.4 馮諾依曼機及其工作原理

2.4.1 馮•諾依曼其人

2.4.2 馮•諾依曼型計算機的組成

2.4.3 馮•諾依曼型計算機的特點(diǎn)

2.4.4 現代計算機的演化

2.5 馮•諾依曼計算機特點(diǎn)及其局限性

2.5.1 馮•諾依曼計算機的局限性

2.5.2 馮•諾依曼型計算機的改進(jìn)

2.6 非傳統計算方法與技術(shù)

2.6.1 光計算機

2.6.2 超導計算機

2.6.3 生物計算機

2.6.4 智能計算機

2.6.5 大規模并行計算技術(shù)

2.7 計算機系統之哲學(xué)與計算機之系統哲學(xué)

2.7.1 RISC與CISC

2.7.2 存儲器分級及其多級存儲體系

2.7.3 內存與外存

2.7.4 串行與并行

2.7.5 硬件與軟件——相互依賴(lài)，相補相成

2.8 計算機什么都能計算嗎？

2.8.1 事實(shí)勝于雄辯

2.8.2 可計算性與計算復雜性

【閱讀材料】

PC機系統的硬件組成

第3章 計算思維之邏輯基礎

3.1 邏輯與思維

3.1.1 邏輯是什么

3.1.2 邏輯形式的表示

3.1.3 邏輯與思維

3.1.4 邏輯思維形式的基本規律

3.1.5 語(yǔ)言、思維與程序

3.2 布爾邏輯、命題邏輯與謂詞邏輯

3.2.1 布爾與布爾邏輯

3.2.2 命題邏輯

3.2.3 謂詞邏輯

3.3 邏輯運算與邏輯推理

3.3.1 位層次上的邏輯運算

3.3.2 模式層次上的邏輯運算

3.3.3 邏輯表達式與求值

3.3.4 歸納邏輯與推理

3.3.5 邏輯推理與人工智能

3.4 邏輯思維與算法（程序）設計

3.5 邏輯思維的實(shí)例化訓練

【閱讀材料】

計算機軟件及其軟件系統

第4章 計算思維之方法學(xué)

4.1 問(wèn)題求解過(guò)程

4.1.1 人類(lèi)解決客觀(guān)世界問(wèn)題的思維過(guò)程

4.1.2 借助于計算機的問(wèn)題求解過(guò)程

4.1.3 兩種問(wèn)題求解過(guò)程的對比

4.2 數學(xué)模型——問(wèn)題的抽象表示

4.3 數據存儲結構

4.3.1 順序存儲結構

4.3.2 鏈式存儲結構

4.3.3 索引存儲結構

4.3.4 散列存儲結構

4.4 程序設計方法論

4.4.1 面向過(guò)程的結構化設計方法學(xué)

4.4.2 面向對象程序設計方法學(xué)

4.5 時(shí)空及其轉換

4.6 抽象

4.6.1 什么是抽象？

4.6.2 計算學(xué)科中的抽象

4.6.3 抽象的層次性

4.6.4 程序中的抽象

4.6.5 抽象與模型

4.6.6 抽象與計算機語(yǔ)言

4.7 局部化與信息隱藏

4.7.1 局部化

4.7.2 信息隱藏

4.8 精確、近似與模糊

4.9 折衷與中庸之道

4.10 問(wèn)題描述與甚高級語(yǔ)言

【閱讀材料】

MATLAB問(wèn)題表示與計算

第5章 計算思維之算法基礎

5.1 算法

5.1.1 什么是算法？

5.1.2 算法的性質(zhì)

5.1.3 算法的種類(lèi)

5.1.4 算法的表示（描述）

5.1.5 算法與程序

5.1.6 算法的比較與分析

5.2 算法設計的基本思想與方法

5.2.1 窮舉法（也稱(chēng)枚舉法）

5.2.2 遞推法

5.2.3 遞歸法

5.2.4 回溯法*

5.2.5 分治法

5.2.6 仿生法*——蟻群算法

5.2.7 并行算法*

5.2.8 小結

5.3 幾個(gè)常用的經(jīng)典算法

5.3.1 累加和、連乘積與最大（?。┲?p/>

5.3.2 查找

5.3.3 排序

5.3.4 其他

【閱讀材料】

計算機語(yǔ)言概述

第6章 程序設計中的特定思維

6.1 數據的類(lèi)型與本質(zhì)

6.1.1 我們熟悉的數與數據

6.1.2 計算機世界中的數據

6.1.3 數據的類(lèi)型與本質(zhì)

6.2 變量的特定含義

6.2.1 “先定義，后使用”

6.2.2 變量得有自己“好聽(tīng)”的名字

6.2.3 變量是有類(lèi)型的

6.2.4 變量的作用域

6.2.5 變量的生命周期

6.3 有窮與無(wú)窮

6.3.1 數據的有窮性

6.3.2 程序的有窮性

6.4 程序的基本控制結構

6.4.1 順序結構

6.4.2 條件選擇結構

6.4.3 循環(huán)結構

6.5 問(wèn)題求解的本質(zhì)過(guò)程

6.6 效率與可讀性

6.7 程序的構造特性

6.8 上下文無(wú)關(guān)文法

6.9 二義性

6.10 嚴謹性

【閱讀材料】

Python語(yǔ)言

第7章 其他學(xué)科中的計算思維

7.1 方程求根

7.1.1 二分法

7.1.2 簡(jiǎn)單迭代法

7.1.3 牛頓(Newton)法

7.1.4 其它求根方法

7.2 定積分的計算

7.2.1 問(wèn)題求解的基本思路與方法

7.2.2 求解算法

7.3 求解圓周率π

7.3.1 關(guān)于圓周率的計算

7.3.2 圓周率的計算史

7.3.3 圓周率的計算方法

7.3.4 圓周率的計算永無(wú)止境

7.3.5 研究圓周率的意義

7.4 有限元計算

7.4.1 有限元方法的誕生

7.4.2 什么是有限元法？

7.4.3 有限元方法的基本思想

7.4.4 有限元法求解問(wèn)題的步驟

7.4.5 有限元方法的應用

7.4.6 有限元方法中的計算思維

7.5 數值天氣預報

7.5.1 天氣預報的發(fā)展

7.5.2 現代數值天氣預報原理

7.5.3 天氣預報對計算技術(shù)永無(wú)止境的需求

7.6 蒙特•卡羅法

7.6.1 蒙特•卡羅方法導引

7.6.2 蒙特•卡羅方法的基本思想與過(guò)程

7.6.3 蒙特•卡羅方法的應用與分析

7.7 巡航導彈制導系統

7.7.1 制導方法分類(lèi)

7.7.2 “戰斧”式巡航導彈

【閱讀材料】

《紅樓夢(mèng)》作者之爭

附錄

附錄A ASCII碼字符集

附錄B 幾種常用進(jìn)位制數值對照表

附錄C 計算機發(fā)展史大事記

參考文獻

前　言

思維本身讓人沉醉。

計算思維除了給計算機技術(shù)帶來(lái)變革，還讓人們在探索它的過(guò)程中體驗到和諧、對稱(chēng)、完備、簡(jiǎn)潔等美學(xué)屬性。

科學(xué)的美不遜于藝術(shù)的美。

計算思維可分為廣義計算思維和狹義計算思維。

廣義計算思維，在吸收計算學(xué)科豐碩成果的基礎上，更側重于哲學(xué)的角度，從辨證法、認識論、邏輯學(xué)的角度去理解，在更廣泛的領(lǐng)域去應用，從而在體系、內容和研究方法等方面更具實(shí)踐性、科學(xué)性和時(shí)代性。

狹義計算思維，則從計算學(xué)科的方法論出發(fā)，討論借助于計算機這一特定的工具如何求解客觀(guān)世界的實(shí)際問(wèn)題。這里面涉及到特定的思想、方法、理論與技術(shù)。

作為大學(xué)生的入門(mén)教材，如果過(guò)份追求廣義計算思維，將會(huì )變成一本有點(diǎn)空泛的關(guān)于哲學(xué)方法論的書(shū)籍；如果完全傾向狹義的計算思維，又將是一本計算學(xué)科方法論的書(shū)籍。因此，作者以為《計算思維導論》應該以狹義計算思維為主，廣義計算思維為輔。這就是折衷的結果，畢竟學(xué)習《計算思維導論》的首要目的是利用計算及計算機技術(shù)更好地解決將來(lái)所面臨的各種實(shí)際問(wèn)題。

縱觀(guān)現在的計算機基礎教育，不斷遭人質(zhì)疑，特別是《計算機文化基礎》、《大學(xué)計算機基礎》等已陷入“狹義工具論”的境地——該課程除了介紹計算機技術(shù)的基本概念、基本知識外，剩下的差不多就是微軟公司的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)了，與一門(mén)大學(xué)課程有點(diǎn)不太相稱(chēng)（筆者也主編過(guò)2本《大學(xué)計算機基礎》教材，在此無(wú)意貶低他人）。

有言曰：起點(diǎn)決定終點(diǎn)，思路決定出路。因此《計算思維導論》旨在給學(xué)生學(xué)習計算機基礎知識時(shí)站在更高的起點(diǎn)，擁有更開(kāi)闊的視野。

這樣一來(lái)，《計算思維導論》是不是很難理解、很難教、很難學(xué)呢？應該不是！《計算思維導論》更多地是從思想、方法的角度出發(fā)展開(kāi)問(wèn)題的討論，涉及到的理論與技術(shù)，盡量以淺顯易懂的方式講解。書(shū)中穿插了大量生活中的故事、案例或哲理，應該是大學(xué)生能夠接受的。至少可以這么說(shuō)：《計算思維導論》在理論深度上比《高等數學(xué)》、《大學(xué)物理》等課程要淺顯得多。

正是由于《計算思維導論》的定位與《大學(xué)計算機基礎》完全不一樣，別指望學(xué)習《計算思維導論》能夠起到立竿見(jiàn)影的實(shí)用效果。說(shuō)的更具體一點(diǎn)，學(xué)習《計算思維導論》后，別指望學(xué)生立即通過(guò)現今流行的計算機等級考試。這正所謂“授人以魚(yú)不如授人以漁”，“授人以魚(yú)”立即可以食用，但吃了上頓未必有下頓；而“授人以漁”雖然無(wú)法立即填飽肚子，但從長(cháng)遠來(lái)說(shuō)早晚無(wú)憂(yōu)。

盡管計算思維已成為近年來(lái)教育界研討的熱點(diǎn)，但仍處于討論、探索階段。在這里，不妨借前言來(lái)談?wù)劚緯?shū)的觀(guān)點(diǎn)。

第一，《計算思維導論》的定位或者要達到的目標是什么？我們始終認為，該課程應該注重培養學(xué)生的思想、方法、意識、興趣和能力，而不是灌輸一大堆概念與知識。這里提到的思想和方法，指的是求解實(shí)際問(wèn)題的思想和方法；至于意識和能力，我們認為二者都重要。有了良好的意識和興趣，培養專(zhuān)業(yè)能力就不是什么大問(wèn)題了。

第二，算法是計算機的靈魂，當然也是狹義計算思維的靈魂。在《計算思維導論》里面，算法的學(xué)習重在思想和方法，而不是表示和實(shí)現。至于算法的實(shí)現，應該是《程序設計語(yǔ)言》、《程序設計方法》之類(lèi)課程的任務(wù)。在沒(méi)有教授C語(yǔ)言等高級程序設計語(yǔ)言之前，在《計算思維導論》里面講算法，會(huì )不會(huì )有困難？其實(shí)這種擔心是多余的，因為：一是在《計算思維導論》里面講算法，講的是解決問(wèn)題的思想和方法，而不是程序設計。二是算法比程序更加簡(jiǎn)潔，針對同一問(wèn)題時(shí)，算法比程序更容易閱讀。三是掌握了算法設計與描述后，再學(xué)習具體的高級程序設計語(yǔ)言更容易一些。

第三，“計算思維”教育及其推廣是毋庸懷疑的，那么推動(dòng)“計算思維”教育的最大障礙究竟是什么？我們最值得關(guān)注的是教師，而不是學(xué)生或相關(guān)領(lǐng)導。教師的思想不統一、業(yè)務(wù)水平不提升，“計算思維”教育及其推廣是值得懷疑的。在大家充分肯定廣大從業(yè)教師對大學(xué)計算機基礎教學(xué)做出了巨大貢獻的前提下，必需看到存在的問(wèn)題，歸納起來(lái)有：一是從事計算機基礎教學(xué)的師資隊伍非常龐大和復雜，學(xué)什么專(zhuān)業(yè)的老師都有（沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)學(xué)什么專(zhuān)業(yè)的老師都可以給大學(xué)生講授《大學(xué)外語(yǔ)》，而講授《大學(xué)計算機基礎》卻非常普遍），年齡跨度很大，職稱(chēng)結構、學(xué)歷結構等不太合理，統一思想都非常困難，更不用說(shuō)別的了；二是學(xué)校之間也有較大的層次差異，師資隊伍的專(zhuān)業(yè)水平差異很大（在一些條件艱苦的學(xué)校，剛畢業(yè)不久的非計算機專(zhuān)業(yè)的本科生都上講臺講授《大學(xué)計算機基礎》了），師資培養的力度及其成長(cháng)環(huán)境各不相同；三是人類(lèi)本身的惰性，從事了多年計算機基礎教學(xué)后，教學(xué)內容、教案、考試方式等都已經(jīng)比較成熟了，誰(shuí)又愿意改變呢？靠自覺(jué)行嗎？可以想像，推廣計算思維教育的難度將很大！跨出第一步將很困難！盡管如此，也要充滿(mǎn)信心，勇敢地去面對，相信不久的將來(lái)，大家都能接受計算思維的洗禮！

從內容安排上來(lái)說(shuō)，本書(shū)由7章組成。

第一章主要介紹計算思維的基本概念，學(xué)習計算思維的目的和意義，國內外研究計算思維的基本情況，側重于知識的“寬度”。

第二章主要討論狹義計算思維的理論與技術(shù)基礎。在這里，首先介紹計算機為什么采用二進(jìn)制而不是十進(jìn)制？數據和符號在機器內部是如何表示的，采用二進(jìn)制所付出的代價(jià)。然后介紹補碼運算的神來(lái)之筆。面對圖靈機，恐怕很多人都難以理解它的計算能力怎么那么強，本書(shū)利用等價(jià)傳遞原理給予了很好的闡述。介紹馮諾依曼機時(shí)，重點(diǎn)應該放在存儲程序的工作原理，以便很好地理解計算過(guò)程，同時(shí)指出馮諾依曼機的特點(diǎn)及其局限性，由此引出非傳統的計算方法和技術(shù)，如量子計算、分子計算、光計算、并行計算等。面對計算機系統之硬件與軟件、內存與外存、串行與并行、RISC與CISC、存儲器分級及其多級存儲體系等問(wèn)題，從哲學(xué)方法論的角度給予了分析與討論，目的是掌握這些技術(shù)的思想，而非技術(shù)本身。本章最后通過(guò)幾個(gè)實(shí)例，介紹了可計算性問(wèn)題與計算復雜性問(wèn)題，讓大家明白不是什么問(wèn)題都是可以通過(guò)計算機求解的。

第三章專(zhuān)門(mén)討論計算思維之邏輯基礎。主要介紹了布爾代數、命題邏輯、謂詞邏輯以及邏輯演算等，以實(shí)例化的形式闡述邏輯思維與計算思維的關(guān)系。本來(lái)這一章的內容可以并入第二章，但邏輯思維對計算思維來(lái)說(shuō)太重要了，不強化邏輯思維的訓練，恐怕對深入理解計算思維會(huì )帶來(lái)比較大的困難，因此，特別單列一章。

第四章重點(diǎn)介紹計算思維之方法學(xué)。本章首先分析問(wèn)題求解過(guò)程，給出人類(lèi)解決客觀(guān)世界問(wèn)題的思維過(guò)程與借助于計算機的問(wèn)題求解過(guò)程有什么不同與差異，然后從狹義計算思維的問(wèn)題求解過(guò)程出發(fā)，分別討論數學(xué)模型、數據存儲結構、程序設計方法論（面向過(guò)程的結構化設計方法學(xué)、面向對象程序設計方法學(xué)）等。對計算機世界中較為重要的時(shí)空概念、抽象、局部化與信息隱藏、精確、近似與模糊、折衷與中庸之道以及問(wèn)題描述方法等較深入、較寬泛的分析與討論，這些概念對深入理解計算思維來(lái)說(shuō)非常重要。

第五章重點(diǎn)介紹計算思維之算法基礎。算法是程序的靈魂，是計算機的靈魂，也是計算思維的靈魂。本章首先介紹算法的基本概念、算法的性質(zhì)、算法的描述、算法的簡(jiǎn)單分析方法等，然后介紹算法設計的基本思想與方法，最后介紹幾個(gè)常用的經(jīng)典算法。本章的重點(diǎn)是介紹算法的思想，而不是算法的實(shí)現。有些算法有難度（打了*號），但其算法設計思想不難，甚至很有趣，如回溯法、蟻群算法、并行算法等。這些算法怎么設計不需要學(xué)生掌握，但領(lǐng)會(huì )其思想應該也值得理解。這是培養學(xué)生求解問(wèn)題意識的重要途徑。

第六章專(zhuān)注于討論程序設計中的特定思維。只要借助于計算機求解現實(shí)世界的問(wèn)題，必需依據算法寫(xiě)出程序，而程序設計過(guò)程中涉及很多特定的思想和概念，屬于計算學(xué)科特定的思想內涵，應該好好理解和掌握。具體來(lái)說(shuō)，比如數據的類(lèi)型與本質(zhì)（與已知認知的區別）、變量的特定含義（與數學(xué)的區別）、有窮與無(wú)窮、程序的基本控制結構、問(wèn)題求解的本質(zhì)過(guò)程、效率與可讀性、程序的構造特性、上下文無(wú)關(guān)文法、二義性、嚴謹性（人工機器語(yǔ)言與自然語(yǔ)言的巨大差異）等等。深入理解這些內容，對提高程序設計能力非常有意義。

第七章主要介紹計算思維在其他學(xué)科中的應用。方程求近似根、定積分的近似計算、計算圓周率π、有限元分析與計算、數值天氣預報、蒙特•卡羅方法、巡航導彈制導乃至《紅樓夢(mèng)》作者之爭等，這些領(lǐng)域在沒(méi)有計算機技術(shù)之前，依靠人類(lèi)本身很難或基本不可能達到目的，而現在卻可以做的很好。這就很好地體現了計算乃至計算思維的現實(shí)意義。

另外，為了更好地與原有的大學(xué)計算機基礎銜接，實(shí)現平穩過(guò)渡，特意在每一章的后面提供了一些閱讀材料，內容包括計算技術(shù)的演化、微型機的硬件組成、計算機軟件及其軟件系統、計算機語(yǔ)言概述等，之外，還特別介紹了MATLAB以及Python語(yǔ)言。需要特別指出的是Python語(yǔ)言與本書(shū)所采用的算法描述語(yǔ)言（類(lèi)C語(yǔ)言）非常相似。

傳統意義下，國內的教材都在最求“嚴謹、科學(xué)、完全、美”等目標，欠缺的恰恰是對初學(xué)者來(lái)說(shuō)非常重要的“詼諧、有趣、直觀(guān)、明了”等可讀性好且吸引人的特點(diǎn)。從教學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，教材不一定非要寫(xiě)得“很?chē)烂C”，來(lái)點(diǎn)“笑容”未嘗不可，甚至更好，畢竟不是學(xué)術(shù)專(zhuān)著(zhù)。課前、課后學(xué)生要花很多時(shí)間閱讀教材的，如果把教材寫(xiě)得很枯燥、無(wú)趣，難免拒學(xué)生于“千里之外”。該書(shū)內容豐富，涉及面甚廣，但都力求以生活化、實(shí)例化和故事化的方式做到淺顯易懂（以至于同事甚至笑稱(chēng)“口水話(huà)”太多了）。

課堂教學(xué)應該在教材的基礎上做“二次開(kāi)發(fā)”。如果僅僅是在理解教材的基礎上“照本宣科”，注定不會(huì )有什么好的教學(xué)效果。若能結合CAI軟件、實(shí)例演示、程序實(shí)現與體驗等，一些看起來(lái)深奧的知識也就變得容易了。

作為“導論”教材，應側重于“導”，而非“論”。教學(xué)時(shí)應把握一個(gè)中心思想——計算思維是一種方法論，從方法論的層面上培養學(xué)生求解問(wèn)題的意識。這樣以來(lái)，該課程就會(huì )變得生動(dòng)、有趣，學(xué)生也就容易接受了。至于具體的理論與技術(shù)并不是不重要，而是當讀者有興趣的時(shí)候，自然會(huì )去學(xué)習與鉆研。多年的教學(xué)實(shí)踐表明，興趣是第一位的，很多知識也都是靠自學(xué)獲得的！本書(shū)之所以取名為《計算思維導論》，就希望教材和教師多在“導”字上下功夫！有人說(shuō)，計算思維在心智上的幫助比它的實(shí)際應用更有價(jià)值。

周以真教授對計算思維是什么、不是什么做了明確的闡述，如下表所示。本書(shū)作者認為，周教授的闡述為《計算思維導論》的教學(xué)指明了方向。作為一個(gè)講授計算思維的教師應該認真體會(huì )和理解其含義。計算思維的教學(xué)可以是令人生厭的，也可以是最引人入勝的。與其他課程傳授知識為主不同，如何讓學(xué)生對計算思維發(fā)生興趣，引導學(xué)生象計算機專(zhuān)家一樣思考最為重要。

計算思維是什么 計算思維不是什么

1 是概念化 不是程序化

2 是根本的 不是刻板的技能

3 是人的思維 不是計算機的思維

4 是思想 不是人造物

5 是數學(xué)與工程思維的互補與融合 不是空穴來(lái)風(fēng)

6 面向所有的人、所有的領(lǐng)域 不局限于計算學(xué)科

至于實(shí)驗教學(xué)，作者認為應該參照《大學(xué)物理》的做法，單獨設置一門(mén)《大學(xué)計算機基礎實(shí)驗》，教學(xué)內容與目前《大學(xué)計算機基礎》的實(shí)驗內容大致相同，確保學(xué)生掌握一些基本技能就可以了。

計算機基礎教育的改革牽涉面非常廣，影響著(zhù)一代又一代的大學(xué)生，也涉及到一大批從業(yè)的高校教師，每前進(jìn)一步所產(chǎn)生的影響都非同尋常。由于影響面如此廣泛，使得每一步教學(xué)改革都必須做認真、細致、深入地調查研究和理性分析。面對計算思維，“仁則見(jiàn)仁，智者見(jiàn)智”，針對本書(shū)，還望站在鼓勵的角度，多提寶貴意見(jiàn)和建議，共同為計算機教育教學(xué)改革貢獻大家的智慧和力量。

本書(shū)由廣西科技大學(xué)（原廣西工學(xué)院）計算機學(xué)院幾個(gè)一線(xiàn)教師共同完成。全書(shū)分7章，其中第1章由徐奕奕同志負責撰寫(xiě)，第3章主要由王日鳳同志負責撰寫(xiě)，第2章、第4章、第5章、第6章由唐培和同志負責撰寫(xiě)，第7章的第1節、第2節由陳集炎同志負責撰寫(xiě)，第4節由李威龍同志負責撰寫(xiě)，其余3節由唐培和同志負責撰寫(xiě)。除Python語(yǔ)言由朱亞超老師負責整理外，其他章節的閱讀材料由唐培和同志負責整理。全書(shū)由唐培和同志負責統籌、安排、協(xié)調、統稿、審核等。另外，徐奕奕同志為每章填詞一首（卜算子）。

本書(shū)的出版得到了廣西教育廳特色專(zhuān)業(yè)及課程一體化項目建設經(jīng)費、學(xué)?！白吭接媱潯痹圏c(diǎn)建設經(jīng)費以及學(xué)校專(zhuān)業(yè)認證試點(diǎn)建設經(jīng)費的資助，學(xué)校主管教學(xué)的副校長(cháng)李創(chuàng )第教授對本書(shū)的出版給予了大力支持，計算機學(xué)院的很多教職工都為之做了應有的貢獻。在這里，特別感謝廣西師范大學(xué)出版社的方奕華、施東毅、張貽松、張珍珍等同志，作者與他們在特別短的時(shí)間里就取得了共識，也在特別短的時(shí)間里（1個(gè)多月）就讓本書(shū)呈現在讀者面前。另外，撰寫(xiě)本書(shū)時(shí)，參考了大量的文獻（特別是周以真對計算思維的闡述以及國內若干會(huì )議的報告），有些在參考文獻中提及了，有些沒(méi)有提及（多為網(wǎng)絡(luò )資料），在此一并感謝。

教學(xué)改革不是一朝一夕的事情，需要付出艱辛的努力，且不能“立竿見(jiàn)影”地看到效果。成功了好說(shuō)，失敗了誤人子弟、“罪莫大焉”！本書(shū)是大學(xué)計算機基礎教學(xué)的改革與探索，期待著(zhù)能引渠開(kāi)河，拋磚引玉。由于作者水平有限，加上時(shí)間非常倉促，疏漏甚至錯誤之處在所難免，不當之處，敬請同行們批評指正。

唐培和 徐奕奕

2012年10月8日

于柳州

在“計算思維”日益突顯其重要性并不斷被大家推崇的今天，作為計算思維導論方面的一本教材，本書(shū)以狹義計算思維為主線(xiàn)，適度拓展廣義計算思維的知識。在強化計算思維方法論的前提下，盡量簡(jiǎn)化計算理論與技術(shù)方面的內容。

本書(shū)共7章，依次介紹計算思維概論、計算思維之計算（理論）基礎、計算思維之邏輯基礎、計算思維之方法學(xué)、計算思維之算法基礎、程序設計中的特定思維以及其他學(xué)科中的計算思維等。本書(shū)的特點(diǎn)一是知識面比較廣、內容非常豐富；二是盡量體現“實(shí)例化、生活化、故事化、圖文并茂”的指導思想，以增強可讀性；三是內容比較新穎。

本書(shū)可作為高等院校計算機專(zhuān)業(yè)和非計算機專(zhuān)業(yè)學(xué)生的入門(mén)教材，也可供相關(guān)教學(xué)人員和技術(shù)人員參考學(xué)習。