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思維科學(xué)范文第1篇

從人類思維系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)上來看，思維可以分為個(gè)人思維和社會(huì)思維兩個(gè)層次。所謂個(gè)人思維，是指人作為個(gè)體主體在個(gè)人特殊的社會(huì)實(shí)踐基礎(chǔ)上對(duì)客觀現(xiàn)實(shí)的反映，它與個(gè)人特定的社會(huì)環(huán)境、社會(huì)經(jīng)歷、社會(huì)地位和智力素質(zhì)有著密切聯(lián)系。如同世界上沒有絕對(duì)相同的兩片樹葉一樣，在任何社會(huì)中，人們的思維也不可能完全相同，總會(huì)在形式和內(nèi)容上帶有個(gè)人的特異性。人類的思維活動(dòng)，是以個(gè)體之間在思維方面的相互交流、相互補(bǔ)充、相互促進(jìn)為前提的。正是因?yàn)槿绱?，人的思維活動(dòng)離不開思維交流和信息交換（包括個(gè)人與個(gè)人、個(gè)人與群體或群體與群體）。個(gè)人思維不能脫離社會(huì)思維。

何謂社會(huì)思維？馬克思指出：“個(gè)人是社會(huì)的存在物?！薄吧踔廉?dāng)我從事科學(xué)之類的活動(dòng)，亦即當(dāng)我從事那種只是在很少的情況下才能直接同別人共同進(jìn)行的活動(dòng)的時(shí)候，我也是在從事社會(huì)的活動(dòng)，因?yàn)槲沂亲鳛槿硕顒?dòng)的。不僅我進(jìn)行活動(dòng)所需的材料，——甚至思想家借以進(jìn)行活動(dòng)的語言本身——是作為社會(huì)的產(chǎn)物給予我的，而且我自身的存在也是社會(huì)的活動(dòng)。”人的思維歸根結(jié)底是社會(huì)思維，只不過以無數(shù)個(gè)人思維而存在。社會(huì)思維同社會(huì)心理、社會(huì)意識(shí)既有聯(lián)系又有區(qū)別，它主要是講人的思維活動(dòng)的具體性。所謂社會(huì)思維，是指人作為集體主體對(duì)客觀現(xiàn)實(shí)的反映，它是在人類社會(huì)實(shí)踐和社會(huì)關(guān)系基礎(chǔ)上，無數(shù)個(gè)人思維之間及其與集體思維之間交互作用、多元復(fù)合的觀念體系。人的思維不可能完全是一個(gè)人的，它必然要受人的集體和集體中思維交流的影響，必然要接受前人或他人的間接經(jīng)驗(yàn)和思維成果。也可以說，社會(huì)思維是人作為社會(huì)群體主體的整體思維。但它又不是社會(huì)全體成員或各種社會(huì)群體的思維的簡單相加。社會(huì)思維主要是指人的思維的集體形式，當(dāng)然也要聯(lián)系到思維內(nèi)容。從社會(huì)思維的結(jié)構(gòu)層次上看，可以分為情意思維和認(rèn)知思維兩個(gè)基本層次。而從社會(huì)思維的主體范圍上看，可以分為個(gè)人思維、群體思維和人類思維三個(gè)不同層次。

社會(huì)思維的本質(zhì)是集體思維。恩格斯指出：“什么是人的思維，它是個(gè)人的思維嗎？不是。但是，它僅僅作為無數(shù)億過去、現(xiàn)在和未來的人的個(gè)人思維而存在?！比祟愃季S的本質(zhì)特征是在個(gè)人思維基礎(chǔ)上形成的社會(huì)思維。因?yàn)椤叭藗兊挠^念和思想是關(guān)于自身的意識(shí)，關(guān)于一般人的意識(shí)，關(guān)于人們生活于其中的整個(gè)社會(huì)的意識(shí)”。每個(gè)正常的人，都能借助社會(huì)語言系統(tǒng)來概括感覺、提煉思想和交流感情。正是在思維交流中，個(gè)人思維為他人了解和接受，成為社會(huì)思維。錢學(xué)森教授從系統(tǒng)論的角度，對(duì)人的思維進(jìn)行了全面、深刻的研究，提出了社會(huì)思維這一概念。他說：“人的思維是不是集體的？答案是肯定的。因?yàn)槲覀円J(rèn)識(shí)客觀世界，不單靠實(shí)踐，而且還要利用過去人類創(chuàng)造出來的精神財(cái)富。什么知識(shí)都不用，那就回到了一百多萬年以前我們祖先那里去了。所以，人的思維質(zhì)量的好壞，一是靠社會(huì)實(shí)踐，二是靠知識(shí)。知識(shí)是人類社會(huì)實(shí)踐的一個(gè)非常重要的補(bǔ)充。所以，人的思維是集體的。”社會(huì)思維學(xué)就是要研究人以一個(gè)集體來思維的規(guī)律。

第一，從思維的屬性看，人類思維一開始就是社會(huì)的產(chǎn)物，而且只要人們還存在著，它就仍然是這種產(chǎn)物。社會(huì)性是思維的本質(zhì)屬性。社會(huì)環(huán)境對(duì)人的思維能力的發(fā)展所起的重要作用，已被許多事例所證實(shí)。思維只有在人類社會(huì)環(huán)境中才能產(chǎn)生和發(fā)展，“五官感覺形成是以往全部世界歷史的產(chǎn)物”。

第二，從思維進(jìn)化的歷史看，人類的思維一開始就是集體的。早在兩千多年前，戰(zhàn)國時(shí)代的荀子就指出，人和牛馬不同的地方，就在于“人能群，彼不能群也”。人類原始思維是以集體思維為基本特征的，人類思維發(fā)展經(jīng)歷了從集體思維到個(gè)人思維，再到集體思維的螺旋式發(fā)展過程。

第三，從思維主體范疇的角度看，社會(huì)思維作為一個(gè)系統(tǒng)，包括個(gè)體思維、群體思維和人類思維三個(gè)層次。要充分發(fā)掘和開發(fā)人類思維的潛力，關(guān)鍵不在于探求什么個(gè)體思維自控訓(xùn)練的技法，而是應(yīng)該把重點(diǎn)放在研究人作為集體來思維的規(guī)律上，即加強(qiáng)對(duì)社會(huì)思維學(xué)的研究，提高集體思維質(zhì)量。這恐怕正是錢學(xué)森教授提出建立社會(huì)思維學(xué)的深遠(yuǎn)意義所在。

第四，從思維的內(nèi)容看，人類思維的發(fā)展，一靠實(shí)踐，二靠知識(shí)。人的活動(dòng)是思維產(chǎn)生和發(fā)展的基礎(chǔ)。社會(huì)實(shí)踐是人類最基本的活動(dòng)，一切人類活動(dòng)都以實(shí)踐為紐帶，并受實(shí)踐活動(dòng)制約。知識(shí)作為人類對(duì)客觀世界認(rèn)識(shí)的結(jié)晶，是社會(huì)實(shí)踐的一個(gè)非常重要的補(bǔ)充，對(duì)人們的思維發(fā)展，有著十分重要的作用。“才以學(xué)為本”，一個(gè)人智力水平的高低，思維質(zhì)量的優(yōu)劣，在很大程度上取決于他占有知識(shí)的多少。

思維科學(xué)范文第2篇

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維；信息技術(shù)課程；計(jì)算機(jī)

計(jì)算思維的提出

思維是人腦對(duì)于客觀事物的本質(zhì)及其內(nèi)在聯(lián)系間接的和概括的反應(yīng)，是一種認(rèn)識(shí)過程或心理活動(dòng)。簡單地說，思維是人進(jìn)行思考、通過人腦的活動(dòng)解決問題的能力，是人的智力在一個(gè)方面的體現(xiàn)。思維方式也是人類認(rèn)識(shí)論研究的重要內(nèi)容。

2006年3月，時(shí)任美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)(CMU)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任、現(xiàn)任美國基金會(huì)(MSP)計(jì)算機(jī)和信息科學(xué)與工程部(CISE)主任的周以真(Jeannette M.Wing)教授，在美國計(jì)算機(jī)權(quán)威刊物《Communications of the ACM》上，首次提出了計(jì)算思維（Computational Thinking）的概念：“計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類的行為。它包括了涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)?！敝芤哉娼淌趶乃季S的視角闡述計(jì)算科學(xué)，并以此來探索計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)的教育價(jià)值。為此，周教授撰寫了針對(duì)大學(xué)所有新生的“計(jì)算思維”講義，并以此作為“怎樣像計(jì)算機(jī)科學(xué)家一樣思維”課程的主要教材。

計(jì)算思維這一概念提出后，立即得到美國教育界的廣泛支持，也引起了歐洲的極大關(guān)注。目前，計(jì)算思維是當(dāng)前國際計(jì)算機(jī)界廣為關(guān)注的一個(gè)重要概念，也是當(dāng)前計(jì)算機(jī)教育需要重點(diǎn)研究的課題。在美國，不僅有卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的專題討論，也有包括美國計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)（ACM）、美國國家計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)教師協(xié)會(huì)（CSTA）、美國數(shù)學(xué)研究所（AIM）等組織在內(nèi)的眾多團(tuán)體的參與；計(jì)算思維還直接促成美國國家科學(xué)基金會(huì)（NSF）重大基金資助計(jì)劃CDI（Cyber-Enabled Discovery and Innovation）的產(chǎn)生，CDI計(jì)劃旨在使用計(jì)算思維產(chǎn)生的新思想、新方法，促進(jìn)美國自然科學(xué)和工程技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)生革命性的成果。CDI的最終研究成果將使人們的思維模式發(fā)生轉(zhuǎn)變。這種以“計(jì)算思維”為核心的轉(zhuǎn)變，反映在美國國家自然科學(xué)與工程，以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)與技術(shù)等各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。

計(jì)算思維不僅影響著美國，也影響著英國的教育，在英國的愛丁堡大學(xué)，人們在一連串的研討會(huì)上探索與計(jì)算思維有關(guān)的主題。每次研討會(huì)，都有不少專家討論計(jì)算思維對(duì)不同學(xué)科的影響。研討會(huì)上所涉及的學(xué)科已延伸到哲學(xué)、物理、生物、醫(yī)學(xué)、建筑、教育等各個(gè)不同的領(lǐng)域。另外，英國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)（BCS, British Computer Society）也組織了歐洲的專家學(xué)者對(duì)計(jì)算思維進(jìn)行研討，提出了歐洲的行動(dòng)綱領(lǐng)。

國內(nèi)有關(guān)計(jì)算思維的研究

上世紀(jì)80年代，錢學(xué)森先生在總結(jié)前人的基礎(chǔ)之上，將思維科學(xué)作為11大科學(xué)技術(shù)門類之一，與自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、數(shù)學(xué)科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、人體科學(xué)、行為科學(xué)、軍事科學(xué)、地理科學(xué)、建筑科學(xué)、文學(xué)藝術(shù)并列在一起。自從錢學(xué)森提出思維科學(xué)以來，各種學(xué)科在思維科學(xué)的指導(dǎo)下逐漸發(fā)展起來，計(jì)算學(xué)科也不例外。黃崇福教授可能是國內(nèi)最早闡述計(jì)算思維的學(xué)者。1992年，黃崇福在其所著的《信息擴(kuò)散原理與計(jì)算思維及其在地震工程中的應(yīng)用》一書中給出了計(jì)算思維的定義：“計(jì)算思維就是思維過程或功能的計(jì)算模擬方法論，其研究的目的是提供適當(dāng)?shù)姆椒?，使人們能借助現(xiàn)代和將來的計(jì)算機(jī)，逐步達(dá)到人工智能的較高目標(biāo)?！?/p>

國內(nèi)關(guān)于計(jì)算思維的研討大部分都是在與計(jì)算機(jī)方法論一起研究的。桂林電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)與控制學(xué)院董榮勝教授在對(duì)計(jì)算思維和計(jì)算機(jī)方法論的研究中指出：計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)方法論雖有各自的研究內(nèi)容與特色，但它們的互補(bǔ)性很強(qiáng)，可以相互促進(jìn)，計(jì)算機(jī)方法論可以對(duì)計(jì)算思維研究方面取得的成果進(jìn)行再研究和吸收，最終豐富計(jì)算機(jī)方法論的內(nèi)容；反之，計(jì)算思維能力的培養(yǎng)也可以通過計(jì)算機(jī)方法論的學(xué)習(xí)得到更大的提高。兩者之間的關(guān)系與現(xiàn)代數(shù)學(xué)思維和數(shù)學(xué)方法論之間的關(guān)系非常相似。

2009年7月26日，中國工程院院士、中科院計(jì)算技術(shù)研究所所長李國杰在NOI2009開幕式和NOI25周年紀(jì)念會(huì)上的講話提到：“計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類的行為，它選擇合適的方式去陳述一個(gè)問題，對(duì)一個(gè)問題的相關(guān)方面建模并用最有效的辦法實(shí)現(xiàn)問題求解。有了計(jì)算機(jī)，我們就能用自己的智慧去解決那些計(jì)算時(shí)代之前不敢嘗試的問題。”同年11月9日，在《中國信息技術(shù)已到轉(zhuǎn)變發(fā)展模式關(guān)鍵時(shí)刻》一文中，李國杰在展望未來信息技術(shù)的發(fā)展前景時(shí)指出：“20世紀(jì)下半葉是以信息技術(shù)發(fā)明和技術(shù)創(chuàng)新為標(biāo)志的時(shí)代，預(yù)計(jì)21世紀(jì)上半葉將興起一場以高性能計(jì)算和仿真、網(wǎng)絡(luò)科學(xué)、智能科學(xué)、計(jì)算思維為特征的信息科學(xué)革命，信息科學(xué)的突破可能會(huì)使21世紀(jì)下半葉出現(xiàn)一場新的信息技術(shù)革命。”2009年12月27日，中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)青年計(jì)算機(jī)科技論壇哈爾濱分論壇（YOCSE哈爾濱）與哈爾濱工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院青年沙龍共同舉辦了“計(jì)算思維”專題論壇的會(huì)議。哈工大計(jì)算機(jī)學(xué)院副院長王亞東教授作了題為“計(jì)算與計(jì)算思維”的報(bào)告。報(bào)告從科學(xué)技術(shù)發(fā)展的角度出發(fā)，講述了計(jì)算思維已經(jīng)和即將對(duì)各門學(xué)科產(chǎn)生的影響，在計(jì)算機(jī)專業(yè)的各門課程中滲透“計(jì)算思維”的設(shè)想，并倡議學(xué)者們總結(jié)計(jì)算思維有哪些類別，以及它們和各門學(xué)科、日常生活的關(guān)系。

2010年7月19日至20日，北京大學(xué)等九所知名高校在西安交通大學(xué)舉辦了“C9高校聯(lián)盟計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程研討會(huì)”。教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)主任陳國良院士親臨大會(huì)，作了“計(jì)算思維能力培養(yǎng)研究”的報(bào)告。大會(huì)就增強(qiáng)大學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)發(fā)表了“C9高校聯(lián)盟計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明”。

計(jì)算思維的關(guān)鍵內(nèi)容

當(dāng)我們必須求解一個(gè)特定的問題時(shí)，首先會(huì)問：解決這個(gè)問題有多么困難？怎樣才是最佳的解決方法？當(dāng)我們以計(jì)算機(jī)解決問題的視角來看待這個(gè)問題，我們需要根據(jù)計(jì)算機(jī)科學(xué)堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)來準(zhǔn)確地回答這些問題。同時(shí)，我們還要考慮工具的基本能力，考慮機(jī)器的指令系統(tǒng)、資源約束和操作環(huán)境等問題。

為了有效地求解一個(gè)問題，我們可能要進(jìn)一步問：一個(gè)近似解是否就夠了，是否有更簡便的方法，是否允許誤報(bào)和漏報(bào)？計(jì)算思維就是通過約簡、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法，把一個(gè)看來困難的問題重新闡釋成一個(gè)我們知道怎樣解決的問題。

計(jì)算思維是一種遞歸思維，是一種并行處理。它可以把代碼譯成數(shù)據(jù)又把數(shù)據(jù)譯成代碼。它是由廣義量綱分析進(jìn)行的類型檢查。例如，對(duì)于別名或賦予人與物多個(gè)名字的做法，它既知道其益處又了解其害處；對(duì)于間接尋址和程序調(diào)用的方法，它既知道其威力又了解其代價(jià)；它評(píng)價(jià)一個(gè)程序時(shí)，不僅僅根據(jù)其準(zhǔn)確性和效率，還有美學(xué)的考量，而對(duì)于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，還考慮簡潔和優(yōu)雅。計(jì)算思維是一種多維分析推廣的類型檢查方法。

計(jì)算思維采用了抽象和分解來迎接龐雜的任務(wù)或者設(shè)計(jì)巨大復(fù)雜的系統(tǒng)，它是一種基于關(guān)注點(diǎn)分離的方法（Separation of Concerns，簡稱SOC方法）。例如，它選擇合適的方式去陳述一個(gè)問題，或者選擇合適的方式對(duì)一個(gè)問題的相關(guān)方面建模使其易于處理；它是利用不變量簡明扼要且表述性地刻畫系統(tǒng)的行為；它是我們在不必理解每一個(gè)細(xì)節(jié)的情況下就能夠安全地使用、調(diào)整和影響一個(gè)大型復(fù)雜系統(tǒng)的信息；它就是為預(yù)期的未來應(yīng)用而進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)取和緩存的設(shè)計(jì)。

計(jì)算思維是按照預(yù)防、保護(hù)及通過冗余、容錯(cuò)、糾錯(cuò)的方式，并從最壞情況進(jìn)行系統(tǒng)恢復(fù)的一種思維。例如，對(duì)于“死鎖”，計(jì)算思維就是學(xué)習(xí)探討在同步相互會(huì)合時(shí)如何避免“競爭條件”的情形。

計(jì)算思維利用啟發(fā)式的推理來尋求解答，它可以在不確定的情況下規(guī)劃、學(xué)習(xí)和調(diào)度。例如，它采用各種搜索策略來解決實(shí)際問題。計(jì)算思維利用海量數(shù)據(jù)來加快計(jì)算，在時(shí)間和空間之間，在處理能力和存儲(chǔ)容量之間進(jìn)行權(quán)衡。例如，它在內(nèi)存和外存的使用上進(jìn)行了巧妙的設(shè)計(jì)；它在數(shù)據(jù)壓縮與解壓縮過程中平衡時(shí)間和空間的開銷。

計(jì)算思維與生活密切相關(guān)：當(dāng)你早晨上學(xué)時(shí)，把當(dāng)天所需要的東西放進(jìn)背包，這就是“預(yù)置和緩存”；當(dāng)有人丟失自己的物品，你建議他沿著走過的路線去尋找，這就叫“回推”；在對(duì)自己租房還是買房做出決策時(shí)，這就是“在線算法”；在超市付費(fèi)時(shí)，決定排哪個(gè)隊(duì)，這就是“多服務(wù)器系統(tǒng)”的性能模型；為什么停電時(shí)你的電話還可以使用，這就是“失敗無關(guān)性”和“設(shè)計(jì)冗余性”。由此可見，計(jì)算思維與人們的工作與生活密切相關(guān)，計(jì)算思維應(yīng)當(dāng)成為人類不可或缺的一種生存能力。

計(jì)算機(jī)科學(xué)是計(jì)算的學(xué)問，它研究什么是可計(jì)算的，怎樣去計(jì)算。計(jì)算思維具有以下特性：（1）概念化，不是程序化。計(jì)算機(jī)科學(xué)不是計(jì)算機(jī)編程。像計(jì)算機(jī)科學(xué)家那樣去思維意味著遠(yuǎn)不止能為計(jì)算機(jī)編程，還要求能夠在抽象的多個(gè)層次上思維。（2）根本的，不是刻板的技能。根本技能是每一個(gè)人為了在現(xiàn)代社會(huì)中發(fā)揮職能所必須掌握的?？贪寮寄芤馕吨鴻C(jī)械的重復(fù)。具有諷刺意味的是，當(dāng)計(jì)算機(jī)像人類一樣思考之后，思維可就真的變成機(jī)械的了。（3）是人的，不是計(jì)算機(jī)的思維方式。計(jì)算思維是人類求解問題的一條途徑，但絕非要使人類像計(jì)算機(jī)那樣地思考。計(jì)算機(jī)枯燥且沉悶，人類聰穎且富有想象力，是人類賦予計(jì)算機(jī)激情。配置了計(jì)算設(shè)備，我們就能用自己的智慧去解決那些在計(jì)算時(shí)代之前不敢嘗試的問題。計(jì)算機(jī)賦予人類強(qiáng)大的計(jì)算能力，人類應(yīng)該好好地用這種力量去解決各種需要大量計(jì)算的問題。（4）數(shù)學(xué)和工程思維的互補(bǔ)與融合。計(jì)算機(jī)科學(xué)在本質(zhì)上源自數(shù)學(xué)思維，因?yàn)橄袼械目茖W(xué)一樣，其形式化基礎(chǔ)建筑于數(shù)學(xué)之上。計(jì)算機(jī)科學(xué)又從本質(zhì)上源自工程思維，因?yàn)槲覀兘ㄔ斓氖悄軌蚺c實(shí)際世界互動(dòng)的系統(tǒng)，基本計(jì)算設(shè)備的限制迫使計(jì)算機(jī)科學(xué)家必須計(jì)算性地思考，不能只是數(shù)學(xué)性地思考。構(gòu)建虛擬世界的自由使我們能夠設(shè)計(jì)超越物理世界的各種系統(tǒng)。（5）是思想，不是人造物。不只是我們生產(chǎn)的軟件硬件等人造物將以物理形式到處呈現(xiàn)并時(shí)時(shí)刻刻觸及我們的生活，更重要的是計(jì)算概念，這種概念被人們用于求解問題、管理日常生活、與他人交流和互動(dòng)。（6）面向所有的人，所有地方。當(dāng)計(jì)算思維真正融入人類活動(dòng)的整體以致不再表現(xiàn)為一種顯式之哲學(xué)的時(shí)候，它就將成為一種現(xiàn)實(shí)。就教學(xué)而言，計(jì)算思維作為一個(gè)問題解決的有效工具，應(yīng)當(dāng)在所有地方、所有學(xué)校的課堂教學(xué)中得到應(yīng)用。

計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)學(xué)科的方法論

正如本文第二部分所述，計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)學(xué)科的方法論研究有很大的相似性，國內(nèi)很多學(xué)者都在同時(shí)研究。計(jì)算思維和計(jì)算機(jī)學(xué)科方法論都是試圖通過可計(jì)算性原理、形理算一體原理和機(jī)算設(shè)計(jì)原理，從思維和方法的高度來進(jìn)行抽象，以尋求具有一定普適意義的學(xué)科價(jià)值。

所謂可計(jì)算性原理亦即計(jì)算的可行性原理。1936年，英國科學(xué)家圖靈提出了計(jì)算思維領(lǐng)域的計(jì)算可行性問題：即怎樣判斷一類數(shù)學(xué)問題是否是機(jī)械可解的，或者說一些函數(shù)是否可計(jì)算。所謂形理算一體原理，是針對(duì)具體問題應(yīng)用相關(guān)理論進(jìn)行計(jì)算發(fā)現(xiàn)規(guī)律的原理。在計(jì)算思維領(lǐng)域，就是從物理圖像和物理模型出發(fā)，尋找相應(yīng)的數(shù)學(xué)工具與計(jì)算方法進(jìn)行問題求解。所謂機(jī)算設(shè)計(jì)原理，就是利用物理器件和運(yùn)行規(guī)則（算法）相結(jié)合完成某個(gè)任務(wù)的原理。在計(jì)算思維領(lǐng)域，最顯著的成果就是電子計(jì)算機(jī)的創(chuàng)造（計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)原理），比如，電子計(jì)算機(jī)構(gòu)成就是五個(gè)外部設(shè)備（計(jì)算器、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備）以及運(yùn)用二進(jìn)制和存儲(chǔ)程序的概念來達(dá)到解決問題的目的。

盡管計(jì)算思維的學(xué)科體系尚未成熟，但在教學(xué)和培訓(xùn)中的應(yīng)用和推廣已逐步開展。一些從事計(jì)算機(jī)教育的學(xué)者在教學(xué)過程中推進(jìn)計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，標(biāo)志性的事情包括2008年美國國家計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)教師協(xié)會(huì)（CSTA）在網(wǎng)上了得到美國微軟公司支持的《計(jì)算思維：一個(gè)所有課堂問題解決的工具》（Computational Thinking: A problem solving tool for every classroom）報(bào)告。2008年，ACM在網(wǎng)上公布了對(duì)CS2001（美國關(guān)于大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)的教學(xué)大綱）進(jìn)行中期審查的報(bào)告（CS2001 Interim Review），開始將美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系教授周以真倡導(dǎo)的“計(jì)算機(jī)思維”與“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”課程綁定在一起，并明確要求該課程講授計(jì)算機(jī)思維的本質(zhì)。美國計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)教師協(xié)會(huì)認(rèn)為，計(jì)算思維應(yīng)當(dāng)是所有學(xué)校所有課堂教學(xué)都應(yīng)當(dāng)采用的一個(gè)工具。采用這個(gè)工具，教師自然會(huì)問以下幾個(gè)問題：（1）人所固有的能力與局限性？計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力與局限性？（2）問題到底有多復(fù)雜？即問題解決的時(shí)間復(fù)雜性、空間復(fù)雜性？（3）問題解決的判定條件是什么？（4）什么樣的技術(shù)（各種建模技術(shù)）能被應(yīng)用于當(dāng)前的問題求解或討論之中？（5）什么樣的計(jì)算策略更有利于當(dāng)前問題的解決？

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)方法論是認(rèn)知計(jì)算學(xué)科的方法和工具，也是計(jì)算學(xué)科認(rèn)知領(lǐng)域的理論體系。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)方法論也進(jìn)一步推進(jìn)了大學(xué)計(jì)算思維的培養(yǎng)。在大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)科教學(xué)中，引入計(jì)算思維關(guān)注點(diǎn)分離的方法解決軟件工程課程中的問題求解、算法設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)方法以及軟件開發(fā)過程、軟件項(xiàng)目管理和軟件開發(fā)方法學(xué)等諸多方面的問題，因?yàn)樽鳛樽钪匾挠?jì)算思維原則之一，關(guān)注點(diǎn)分離是計(jì)算科學(xué)和軟件工程在長期實(shí)踐中確立的一項(xiàng)方法論原則。離散數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中可以引導(dǎo)學(xué)生利用計(jì)算思維去解決離散數(shù)學(xué)中的模型與數(shù)理邏輯、遞歸與等價(jià)關(guān)系數(shù)目的求解、模塊化與群、等價(jià)關(guān)系證明等問題。

目前，盡管計(jì)算思維已在大學(xué)教學(xué)中逐步應(yīng)用，但是，計(jì)算思維本身還未成為獨(dú)立的學(xué)科體系，并且在教學(xué)中的應(yīng)用都是少數(shù)專家學(xué)者在進(jìn)行小規(guī)模探索性的實(shí)驗(yàn)性教學(xué)，在培養(yǎng)過程中沒有系統(tǒng)性的應(yīng)用計(jì)算思維的系列方法，因此效果并不明顯。

計(jì)算思維對(duì)信息技術(shù)課程的影響

盡管有關(guān)計(jì)算思維的研究目前主要在高校，在國內(nèi)，也僅在為數(shù)不多的高校計(jì)算機(jī)系或計(jì)算機(jī)學(xué)院開展教學(xué)實(shí)踐探索。由于計(jì)算機(jī)學(xué)科和信息技術(shù)學(xué)科有著天然的緊密聯(lián)系，計(jì)算思維也會(huì)對(duì)中小學(xué)信息技術(shù)課程產(chǎn)生影響。

1.計(jì)算思維是每個(gè)人的基本技能

計(jì)算思維是每個(gè)人的基本技能，不僅僅屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)家。我們應(yīng)當(dāng)使每個(gè)孩子在培養(yǎng)解析能力時(shí)不僅掌握閱讀、寫作和算術(shù)（Reading, wRiting, and aRithmetic——3R），還要學(xué)會(huì)計(jì)算思維。正如印刷出版促進(jìn)了3R的普及，計(jì)算和計(jì)算機(jī)也以類似的正反饋促進(jìn)了計(jì)算思維的傳播。當(dāng)大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)在嘗試用計(jì)算思維開展計(jì)算機(jī)專業(yè)課程教學(xué)的時(shí)候，教授們已提出應(yīng)當(dāng)為大學(xué)新生開一門稱為“怎么像計(jì)算機(jī)科學(xué)家一樣思維”的課程，面向所有專業(yè)，而不僅僅是計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)的學(xué)生。我們應(yīng)當(dāng)使入大學(xué)之前的學(xué)生接觸計(jì)算的方法和模型。我們應(yīng)當(dāng)設(shè)法激發(fā)公眾對(duì)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域科學(xué)探索的興趣，傳播計(jì)算機(jī)科學(xué)的快樂、崇高和力量，致力于使計(jì)算思維成為常識(shí)。從目前中小學(xué)的課程設(shè)置來看，通過信息技術(shù)課程讓學(xué)生接觸計(jì)算思維是最有效的途徑。2000年以來，我們已經(jīng)習(xí)慣于將提升學(xué)生信息素養(yǎng)作為信息技術(shù)課程目標(biāo)，隨著計(jì)算思維的引入，需要我們?nèi)ヌ剿餍畔⑺仞B(yǎng)與計(jì)算思維的關(guān)系。

2.計(jì)算思維促進(jìn)信息技術(shù)學(xué)科思維的研究

目前的信息技術(shù)課程普遍存在著“只見技術(shù)不見人”和“什么實(shí)用教什么”的現(xiàn)象。前者反映我國課程實(shí)現(xiàn)中存在著過度的技術(shù)化取向問題，后者反映了功利主義的課程價(jià)值認(rèn)識(shí)。其實(shí)，這兩種現(xiàn)象所反映的本質(zhì)都是相同的，即以簡單技術(shù)掌握為第一要義，雖然強(qiáng)調(diào)了用信息技術(shù)解決實(shí)際問題，但也僅是解決如何操作軟件以達(dá)到學(xué)以致用，缺乏從學(xué)生人生發(fā)展的高度看待信息技術(shù)課程所應(yīng)有的價(jià)值。

筆者曾從信息技術(shù)課程中有關(guān)算法與程序設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)價(jià)值的角度提出算法思維是一種解決問題的過程性思維方式：算法思維就是能清楚說明問題解決的方法，能夠?qū)⒁粋€(gè)復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)化成若干子問題并將其進(jìn)一步簡化，以達(dá)到解決問題的目的，這也是科學(xué)和設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技能；算法思維就是能清楚地理解問題解決的規(guī)則，能夠認(rèn)識(shí)到問題的起點(diǎn)、邊界和限定范圍，按部就班地完成任務(wù)或解決問題；算法思維就是能清楚地分析問題解決方法的優(yōu)劣，能夠設(shè)計(jì)與構(gòu)造操作步驟更少、更經(jīng)濟(jì)的算法。

算法思維的提出在一定程度上解決“算法與程序設(shè)計(jì)”的學(xué)習(xí)價(jià)值不是僅對(duì)口程序員的培養(yǎng)，就像數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)不僅是培養(yǎng)會(huì)計(jì)一樣。通過算法和程序設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以體驗(yàn)解決問題的過程，規(guī)范的設(shè)計(jì)與工藝要求，以及人與計(jì)算機(jī)共存的思維特征。但是，算法思維是以算法為出發(fā)點(diǎn)，相比以計(jì)算理論出發(fā)的計(jì)算思維，有更多的局限性。因此，計(jì)算思維有利于推進(jìn)信息技術(shù)課程在學(xué)科思維方面的研究，有利于學(xué)生通過信息技術(shù)課程獲得終身有用的知識(shí)與能力，而不是面臨過時(shí)的計(jì)算機(jī)操作步驟。

3.計(jì)算思維引發(fā)有關(guān)信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)學(xué)科的關(guān)系思考

計(jì)算機(jī)界長期以來一直認(rèn)為程序設(shè)計(jì)語言是進(jìn)入計(jì)算學(xué)科領(lǐng)域的優(yōu)秀工具，也是獲得計(jì)算機(jī)重要特征的有力工具。早期中小學(xué)開展BASIC語言學(xué)習(xí)，其本意也是以認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)特征為目的。其存在的明顯問題是缺乏學(xué)科思維，過多地關(guān)注具體語言的細(xì)節(jié)。而以應(yīng)用軟件為學(xué)習(xí)對(duì)象的計(jì)算機(jī)課程，雖然強(qiáng)調(diào)了應(yīng)用，但仍然關(guān)注軟件操作細(xì)節(jié)的學(xué)習(xí)，使得課程學(xué)習(xí)內(nèi)容與社會(huì)上的軟件培訓(xùn)班相差無幾。隨著計(jì)算機(jī)軟件的豐富與普及，以及計(jì)算機(jī)操作的人性化，重視工具操作、缺乏思維和方法的計(jì)算機(jī)課程面臨改革是必然的。

信息技術(shù)課程不僅在課程目標(biāo)上實(shí)現(xiàn)了從掌握計(jì)算機(jī)知識(shí)和技能到信息素養(yǎng)的轉(zhuǎn)變，課程形態(tài)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、評(píng)價(jià)方式、教材等方面都有了較大的發(fā)展與改進(jìn)。但是，目前的信息技術(shù)課程在處理學(xué)習(xí)內(nèi)容中，“人如何處理信息”、“人如何用工具處理信息”以及“工具如何處理信息（人如何制造信息處理工具）”三者關(guān)系時(shí)把握不清，特別是對(duì)于有關(guān)計(jì)算機(jī)原理與操作的學(xué)習(xí)內(nèi)容，存在既想回避又無法回避的現(xiàn)狀，要回避是因?yàn)橐苊鈱W(xué)科教學(xué)走回原計(jì)算機(jī)課老路，但計(jì)算機(jī)作為現(xiàn)代信息技術(shù)的典型代表在教學(xué)中又無法回避。

信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)都能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，這種加工有自動(dòng)化屬性。兩者都反映了一個(gè)根本的問題：什么能被有效地自動(dòng)進(jìn)行。這也是計(jì)算思維經(jīng)抽象以后反映的根本問題。計(jì)算思維將促進(jìn)信息技術(shù)課程中信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的關(guān)系問題，即計(jì)算機(jī)在信息技術(shù)課程中的地位問題。

結(jié)束語

對(duì)于計(jì)算思維來講，要成為一門學(xué)科，還有很長的路要走。目前，計(jì)算思維還不是知識(shí)形態(tài)的學(xué)科，因?yàn)槠浔旧淼母拍睢⒃?、特征、培養(yǎng)方法論以及創(chuàng)新方法論等方面的知識(shí)體系并未形成，也不是大多數(shù)學(xué)?；蜓芯克虒W(xué)內(nèi)容的基本單位。這方面的學(xué)者、知識(shí)信息及學(xué)術(shù)資料所組成的實(shí)體化組織雖然正在形成，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到成熟。另外，各國的教育行政主管部門還沒有完全認(rèn)識(shí)到計(jì)算思維的重要性。因此，計(jì)算思維學(xué)科體系的建立任重而道遠(yuǎn)。

思維科學(xué)范文第3篇

關(guān)鍵詞 計(jì)算思維；信息技術(shù)課程；計(jì)算機(jī)；計(jì)算教育

中圖分類號(hào)：G623.58 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-489X(2012)27-0056-02

An Approach to Effects of Computational Thinking on Information Technology Curriculum in Primary and Secondary School//Wang Rongliang

Abstract This paper explains the concept of computational thinking, and points out the importance of computational thinking on computer education. The relationship between computational thinking and information technology is discussed. Information technology curriculum will be improved under the influence of computational thinking.

Key words computational thinking; information technology curriculum; computer; computational education

Author’s address Institute of IT Education in Primary and Secondary School, East China Normal University, Shanghai, China 200062

1 計(jì)算思維辨析

2006年3月，曾任美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)（CMU）計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任，現(xiàn)任美國基金會(huì)（MSP）計(jì)算機(jī)和信息科學(xué)與工程部（CISE）主任的周以真（Jeannette M. Wing）教授在美國計(jì)算機(jī)權(quán)威雜志ACM會(huì)刊Communications of the ACM雜志上，首次提出計(jì)算思維（Computational Thinking）：計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)[1]。

計(jì)算思維這一觀念一經(jīng)提出，立即得到美國教育界的廣泛支持，并引起歐洲的極大關(guān)注。2007年9月19日，歐洲科學(xué)界、工業(yè)界領(lǐng)導(dǎo)者在布魯塞爾皇家科學(xué)院召開了名為“思維科學(xué)——?dú)W洲的下一個(gè)政策挑戰(zhàn)”的會(huì)議[2]。2008年10月31日，我國高等學(xué)校計(jì)算機(jī)教育研究會(huì)在桂林召開關(guān)于“計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”專題學(xué)術(shù)研討會(huì)，來自全國80多所高校，包括70多位計(jì)算機(jī)學(xué)院院長、主管教學(xué)副院長在內(nèi)的近百名專家出席會(huì)議，根據(jù)“計(jì)算思維”領(lǐng)域的研究以及它在科技創(chuàng)新與教育教學(xué)中的重要作用，探討科學(xué)思維與科學(xué)方法在計(jì)算機(jī)學(xué)科教學(xué)中的作用以及在教學(xué)過程中如何以課程為載體講授面向?qū)W科的思維方法，以共同促進(jìn)國家科學(xué)與教育事業(yè)的進(jìn)步[3]。

根據(jù)周以真教授的觀點(diǎn)，計(jì)算思維就是通過約簡、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法，把一個(gè)看來困難的問題重新闡述成一個(gè)人們知道怎樣解決的問題。計(jì)算思維是一種遞歸思維，它把代碼譯成數(shù)據(jù)，又把數(shù)據(jù)譯成代碼；計(jì)算思維采用抽象和分解來迎接龐雜的任務(wù)或者設(shè)計(jì)巨大復(fù)雜的系統(tǒng)；計(jì)算思維是按照預(yù)防、保護(hù)以及通過冗余、容錯(cuò)、糾錯(cuò)的方式從最壞情況恢復(fù)的一種思維；計(jì)算思維利用啟發(fā)式推理來尋求解答，即在不確定情況下的規(guī)劃、學(xué)習(xí)和調(diào)試；計(jì)算思維利用海量數(shù)據(jù)來加快計(jì)算，在時(shí)間和空間之間、在處理能力和存儲(chǔ)容量之間進(jìn)行權(quán)衡。

計(jì)算思維與生活密切相關(guān)：當(dāng)你早晨上學(xué)時(shí)，把當(dāng)天所需要的東西放進(jìn)背包，這就是“預(yù)置和緩存”；當(dāng)有人丟失自己的物品，你建議他沿著走過的路線去尋找，這就叫“回推”；對(duì)自己租房還是買房作出決策，這就是“在線算法”；在超市付費(fèi)時(shí)，決定排哪個(gè)隊(duì)，這就是“多服務(wù)器系統(tǒng)”的性能模型；此外還有“失敗無關(guān)性”和“設(shè)計(jì)冗余性”。由此可見，計(jì)算思維與人們的工作與生活密切相關(guān)，計(jì)算思維應(yīng)當(dāng)成為人類不可或缺的一種生存能力。

2 信息技術(shù)與計(jì)算思維的關(guān)系

信息技術(shù)是關(guān)于信息的產(chǎn)生、發(fā)送、傳輸、接收、變換、識(shí)別、控制等應(yīng)用技術(shù)的總稱，是在信息科學(xué)的基本原理和方法的指導(dǎo)下擴(kuò)展人類信息處理功能的技術(shù)。作為現(xiàn)代信息技術(shù)，包括通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和遙感技術(shù)等。當(dāng)今社會(huì)，人們已經(jīng)離不開信息技術(shù)。

從表現(xiàn)形式來看，信息技術(shù)可以應(yīng)用在機(jī)械、激光、電子、生物等多個(gè)方面?，F(xiàn)代信息技術(shù)的核心技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)，特別是隨著普適計(jì)算的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的普及，從本質(zhì)而言，信息的自動(dòng)處理越來越依賴于以CPU為核心的計(jì)算機(jī)，只是計(jì)算機(jī)的物理表現(xiàn)形態(tài)已不是傳統(tǒng)意義的計(jì)算機(jī)機(jī)箱。

思維科學(xué)范文第4篇

【關(guān)鍵詞】思維能力；物理教學(xué)；抽象思維；創(chuàng)新思維

近年來，關(guān)于培養(yǎng)學(xué)生思維能力方面的著述頗多，在物理教學(xué)方面對(duì)思維能力的培養(yǎng)引起了普遍的重視，尤其是新課程標(biāo)準(zhǔn)中明確指出：“要培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理信息的能力，分析和解決問題的能力?！苯處熢谖锢斫虒W(xué)中，對(duì)學(xué)生進(jìn)行思維能力的培養(yǎng)尤為重要?？梢院敛豢鋸埖卣f，物理教育是青年學(xué)生科學(xué)素質(zhì)教育的搖籃。物理教學(xué)中，科學(xué)思維能力的培養(yǎng)是科學(xué)素質(zhì)教育中科學(xué)思維能力培養(yǎng)的主渠道之一，無論是物理概念的建立或物理定律的發(fā)現(xiàn)，還是基礎(chǔ)理論的創(chuàng)立和突破都離不開科學(xué)思維能力。

1．對(duì)抽象思維能力的培養(yǎng)

在物理教學(xué)中，對(duì)抽象思維的培養(yǎng)主要是通過在形成物理概念和建立物理規(guī)律的教學(xué)過程中完成的。

物理學(xué)是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律的學(xué)科。高中物理實(shí)際上還是和初中物理一樣在研究力、熱、電、光、原子和原子核等物理現(xiàn)象，而物理概念是這些現(xiàn)象中某一類的共同本質(zhì)屬性的反映，物理規(guī)律是運(yùn)用物理概念進(jìn)行判斷、推理得到的。因此，重視物理概念的形成和物理規(guī)律的建立過程，從而使學(xué)生的抽象思維能力得到培養(yǎng)，關(guān)鍵是抓住物理概念和物理規(guī)律的“引入”和“推導(dǎo)”。引入不當(dāng)、推導(dǎo)呆板、僵化，就可能變?yōu)槔蠋熚鋽嗟匕褜W(xué)生往前“拖”，“拖不動(dòng)就可能抱著學(xué)生或背著學(xué)生“走”，從而使學(xué)生變?yōu)樗烙浗Y(jié)論。所以“引入”和“推導(dǎo)”不是看老師說了多少，而是看是否說到點(diǎn)子上，切中要害。如果老師進(jìn)行了科學(xué)合理的設(shè)計(jì)、引入和推導(dǎo)，則“話不多”而學(xué)生更能理解和掌握。

“引入”的方法有：實(shí)驗(yàn)引入法(實(shí)驗(yàn)要求明顯、新奇、巧妙)、類比引入法(類比要恰當(dāng)、生動(dòng)形象)、現(xiàn)象引入法(現(xiàn)象要典型、充分，這種方法也叫舉例引入法)、問題引入法(也叫提問法，提問要富有啟發(fā)性)和邏輯推理引入法。這些方法的共同點(diǎn)都是從生動(dòng)直觀到抽象概括，經(jīng)過分析、綜合、抽象、概括等思維活動(dòng)實(shí)現(xiàn)由感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的飛躍和升華。

2．對(duì)創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)

應(yīng)用逆向思維培養(yǎng)高中生的創(chuàng)造性思維能力。人們的思維活動(dòng)，按照思維程序的不同，可分為兩種：按事物發(fā)展的過程先后，從起因分析推斷事物發(fā)展的結(jié)果，稱為正向思路；按相反的程序稱為逆向思維，即從事物發(fā)展的結(jié)果追溯起因。牛留信老師根據(jù)自己的教學(xué)體會(huì)總結(jié)出了從五個(gè)方面進(jìn)行逆向思維：研究對(duì)象的逆向思維；條件的逆向思維;思維程序的逆向思維;因果關(guān)系的逆向思維；光路可逆的逆向思維。筆者認(rèn)為，這確實(shí)符合物理教學(xué)的實(shí)際，其實(shí)逆向思維在物理教學(xué)中處處時(shí)時(shí)都可進(jìn)行，并結(jié)合正向思維開展，效果會(huì)更好。下面，我們以《曲線運(yùn)動(dòng)》一節(jié)的教學(xué)案例來說明：

2．1　引入新課時(shí)的問.

師(引入):前面第二章我們學(xué)習(xí)了直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，如果運(yùn)動(dòng)物體不是沿直線運(yùn)動(dòng)的話，那將做什么運(yùn)動(dòng)?

生(回答)：作曲線運(yùn)動(dòng)。

師:肯定嗎?是不是一定得作曲線運(yùn)動(dòng)呢?

學(xué)生(猶豫)：有回答堅(jiān)持說一定做曲線運(yùn)動(dòng)，還有的說是靜止。

師：請(qǐng)注意我們指的是“運(yùn)動(dòng)物體”。

在學(xué)生終于搞清后，我讓一個(gè)同學(xué)上黑板來根據(jù)物體運(yùn)動(dòng)的軌跡給機(jī)械運(yùn)動(dòng)分類，即機(jī)械運(yùn)動(dòng)分為直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)。

2．2　對(duì)課堂教學(xué)中得到(歸納總結(jié))的結(jié)論進(jìn)行反問.

例如，當(dāng)?shù)贸觥耙磺星€運(yùn)動(dòng)都是變速運(yùn)動(dòng)”后反問：“一切變速運(yùn)動(dòng)都是曲線運(yùn)動(dòng)嗎?”

2．3　在鞏固應(yīng)用知識(shí)時(shí)不斷地從不同的角度進(jìn)行發(fā)問和反問.

可見，通過課堂上這種反問式的逆向思維陪養(yǎng)，不但上課效果明顯了，學(xué)生們也在不知不覺中得到了思維能力的培養(yǎng)。

采用開放題和開放式教學(xué)提高學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。改革傳統(tǒng)教學(xué)，其中改變唯一解題方法的傳統(tǒng)題(或封閉題)，但適當(dāng)?shù)夭捎煤鸵胍恍└甙l(fā)散思維的開放題，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造性思維能力。理由是：①按照“馬登理論”，學(xué)習(xí)的本質(zhì)就是鑒別，又由于鑒別依賴于對(duì)差異的認(rèn)識(shí)，因此，從這樣的角度去分析，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的一個(gè)重要手段，就是在教學(xué)中我們應(yīng)當(dāng)盡可能地?cái)U(kuò)展變異維數(shù)(或者說，學(xué)生的學(xué)習(xí)空間)；進(jìn)而，又由于開放題不僅具有多種可能的(正確)解答，也具有多種可能的解題方法，因此開放題在物理教學(xué)中的應(yīng)用事實(shí)上就有效地拓展了學(xué)習(xí)空間。②另外，由于常規(guī)的物理教學(xué)主要集中于收斂思維，因此，這就凸顯出開放教學(xué)的一個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)，即特別有利于學(xué)生發(fā)散型思維的培養(yǎng)。叫任何好的題目，如果沒有適合形式的教學(xué)去保證，這種培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造思維的可能性就不會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)性。

例如，一質(zhì)量m的小物體(可看作質(zhì)點(diǎn))以vo的初速度從斜面底端沿傾角為e的斜面沖上去，當(dāng)它靜止時(shí)離斜面底端的距離為多少?已知物體m與水平面及足夠長的固定斜面間的動(dòng)摩擦因素為p，且近似認(rèn)為m可能受到的最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等。

可見，教師要進(jìn)行思維教學(xué)，必須本身是問題解決(當(dāng)然包括解物理習(xí)題)方面的高手，并且能夠根據(jù)各種資料上的習(xí)題或網(wǎng)上的習(xí)題，結(jié)合生產(chǎn)、技術(shù)和生活等方面的物理情景編制出一些高質(zhì)量的題來。

3．批判性思維能力的培養(yǎng)

我國著名地質(zhì)學(xué)家李四光說過：“不懷疑不能見真理?！睂?duì)于名家千錘百煉編寫的教材要鼓勵(lì)學(xué)生敢于提出自己的意見、建議和批評(píng)，形成批判性思維的習(xí)慣。要不迷信書本和權(quán)威的結(jié)論，不輕易就相信。學(xué)生作業(yè)中有錯(cuò)誤，老師批改后找出來歸類，然后讓學(xué)生相互評(píng)定，找出錯(cuò)誤原因。也可嘗試學(xué)生互批作業(yè)，然后讓學(xué)生報(bào)告發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤之處。這樣就能逐漸培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維能力。請(qǐng)看下面的例子：

一個(gè)物體，質(zhì)量是2kg，受到互成1200 角的兩個(gè)力fi和f2的作用，這兩個(gè)力的大小都是10n，這個(gè)物體產(chǎn)生的加速度是多大?

分析：此題其實(shí)只要一提醒，學(xué)生很快就清楚它的“缺陷”了，可提問:“該物體受幾個(gè)力呢?”學(xué)生自然會(huì)提到重力，再問：“f1與f2的方向是豎直方向、斜向上或下還是水平方向呢?”最后問：“按這樣一分析本題能求出其合力嗎?”然后，介紹教材編審者的意圖，指出其編題粗糙。這樣的習(xí)題如果想當(dāng)然地按教材去解，勢必束縛學(xué)生的思維。

思維科學(xué)范文第5篇

【關(guān)鍵詞】激發(fā)提高求知欲望思維品質(zhì)

要提高數(shù)學(xué)課堂教學(xué)效果，除教學(xué)語言等方面要具有較高的造詣外，最重要的是要激發(fā)學(xué)生的求知欲望，使枯燥的數(shù)學(xué)教學(xué)活動(dòng)生動(dòng)有趣，達(dá)到啟發(fā)思維活動(dòng)的目的，從而提高學(xué)生的數(shù)學(xué)思維品質(zhì)。那么，在實(shí)踐中如何激發(fā)學(xué)生求知欲望呢？

一、把探索的主動(dòng)權(quán)還給學(xué)生

要激發(fā)學(xué)生的求知欲望，首先就要促使每個(gè)學(xué)生積極參與知識(shí)形成過程的探索，大膽摒棄過去那種教師牽著學(xué)生鼻子走的教學(xué)方法，有意識(shí)地讓學(xué)生主動(dòng)探索。給出一個(gè)題目，把解答過程全盤搬給學(xué)生，大部分都會(huì)明白。但這種被動(dòng)接受的結(jié)果必然限制了學(xué)生的思維空間，形成思維定勢，而且也容易遺忘。我們必須給學(xué)生想象的空間，發(fā)揮其創(chuàng)造性思維能力，鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想，大膽實(shí)踐。講新內(nèi)容，要啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生去尋找結(jié)論，而不要把結(jié)論塞給他。如在講"正弦函數(shù)的周期性"時(shí)，如果直接把公式T=2πw告訴學(xué)生，當(dāng)然很簡單，但他們卻領(lǐng)略不到探索過程的艱辛與喜悅。在《正弦函數(shù)的周期》教學(xué)設(shè)計(jì)中：先引入周期函數(shù)定義后，設(shè)計(jì)一組題目由學(xué)生完成，必要時(shí)可提示他們利用周期函數(shù)定義解決：

（1） 證明：y=sinx是周期函數(shù)；

（2） T=π2是y=sinx的周期嗎？并證明；

（3） 證明y=sinx的最小正周期是2π；

（4） 求y=5sinx的周期；

（5） 求y=sin2x的周期；

（6） 求y=5sin（x-π4）的周期；

（7） 求y=5sin（2x-π4）的周期。

通過以上的證明和運(yùn)算，猜想y=Asin（wx+φ）（其中A，w，φ為常數(shù)，且A≠0，w>0，φ∈R）是否是周期函數(shù)？周期與哪些參數(shù)有關(guān)？最后證明總結(jié)得出結(jié)論。通過以上步驟，學(xué)生就會(huì)對(duì)正弦函數(shù)的周期有個(gè)較為深入的認(rèn)識(shí)。

二、培養(yǎng)學(xué)生的審美觀

在數(shù)學(xué)中滲透美育是新課程培養(yǎng)目標(biāo)的需要。數(shù)學(xué)是一門藝術(shù)，數(shù)學(xué)美是一種理性的美、抽象美。它不僅給人以極大的精神享受，而且對(duì)數(shù)學(xué)美的熱切信念，也給數(shù)學(xué)的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展帶來積極影響。讓學(xué)生通過發(fā)現(xiàn)、認(rèn)識(shí)、體驗(yàn)和運(yùn)用顯現(xiàn)的數(shù)學(xué)美的形式，直覺地感受到數(shù)學(xué)美震憾人心的力量，形成強(qiáng)烈的認(rèn)知趨向和身心滿足，從而使學(xué)生為追求實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)美而自覺去鉆研探索數(shù)學(xué)的奧秘。因此，在數(shù)學(xué)教學(xué)中滲透審美教育，提高學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)美的欣賞能力，有利于激發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，還能充分發(fā)揮學(xué)生在數(shù)學(xué)的創(chuàng)造性潛能。

勾股定理c2=a2+b2這一簡單而整齊的形式，表達(dá)了一切直角三角形邊長之間的關(guān)系，其簡潔性與概括性也給人以簡單美的享受。

二項(xiàng)展開式的系數(shù)、圓、橢圓、雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程，正多邊形、正多面體、旋轉(zhuǎn)體、圓錐曲線的圖像等，都給人以完善、對(duì)稱的明顯美感。

"黃金分割"除了自身直覺美感外，由于它的許多美妙性質(zhì)還有一種奇異美，使其不僅與其它的數(shù)有密切關(guān)系，在社會(huì)、生活、藝術(shù)等方面也有廣泛的應(yīng)用。

數(shù)學(xué)教學(xué)中，還有許多潛在的美的因素，要留心觀察，充分發(fā)掘，合理運(yùn)用。如高中舊教材《代數(shù)》下冊第9頁中有一道例題：

已知，x，y∈R+，x+y=S，xy=P

（1） 若P是定值，則當(dāng)且僅當(dāng)x=y時(shí)S最小；

（2） 若S是定值，則當(dāng)且僅當(dāng)x=y時(shí)P最大。

雖然（1）（2）含義不同，但形式相似，結(jié)構(gòu)對(duì)稱，兩者之間存在"對(duì)偶美"。

如此等等豐富多彩，"冷而嚴(yán)肅"的數(shù)學(xué)美，哪能不使我們感到要學(xué)好數(shù)學(xué)的沖動(dòng)！

三、指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)欣賞解題過程

解題就是實(shí)踐，在實(shí)踐的過程中，充滿曲折、驚險(xiǎn)和喜悅。當(dāng)我們高興地完成一個(gè)正確、完整、合理、科學(xué)的解題過程時(shí)，總有一種輕松愉悅的感覺，然后再回過頭來品味一下這過程中的酸甜苦辣，從中小結(jié)方法、積累經(jīng)驗(yàn)，不斷提高解題的思維素質(zhì)。

分析：要想直接求出每項(xiàng)的值，直覺告訴我們，這是不可能的。但由結(jié)論中各式自變量的特征：

啟發(fā)我們聯(lián)想、探索函數(shù)f（x）=4x4x+2的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知：

這個(gè)題目開始看起來會(huì)無從下手，到處碰壁，但在認(rèn)清此函數(shù)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)后，解起來就如行云流水，一瀉千里，給人一種賞心悅目的感覺，特別是它的這種結(jié)構(gòu)，更給人一種對(duì)稱和諧的美感享受。

四、拓寬學(xué)生數(shù)學(xué)視野，提高思維品質(zhì)

學(xué)生的數(shù)學(xué)視野反映學(xué)生認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)問題的深淺度。平時(shí)教師在傳授給學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能的同時(shí)，必須指導(dǎo)給學(xué)生掌握一些常用的數(shù)學(xué)思想和思維方法，以及歸納推理、猜想和解決實(shí)際問題的能力。

1.一題多解的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維能力。

發(fā)散思維的特點(diǎn)是求異、求奇、創(chuàng)新。俗語："1乘以100大于100乘以1"，這是指一道題目用100種方法去做比100道題目用同一種方法做效果更好。對(duì)某一數(shù)學(xué)問題，教師若能積極引導(dǎo)學(xué)生從不同角度入手，以不同的思路和途徑去尋求解答，不拘一格，打破常規(guī)，廣開思路，尋求變異，則不僅能使學(xué)生掌握解題方法和技能，而且可養(yǎng)成觀察、分析、探索、猜想等良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，對(duì)培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的思維能力是很有益的。因此，一題多解的訓(xùn)練能使學(xué)生更好地掌握多種解題方法，達(dá)到異曲同工之妙。

例2.已知一條曲線是與兩個(gè)點(diǎn)O（0，0）、A（3，0）距離的比為12的點(diǎn)的軌跡，求這條曲線的方程（《解析幾何》第68頁例2）。

方法1：用"五步法"求軌跡方程，這是比較常用的一般方法。

方法2：參數(shù)法，如右圖：設(shè)|OM|=12|MA|=r，則M分別在以O(shè)、A為圓心的圓上運(yùn)動(dòng)，則x2+y2=r2，∧①

（x-3）2+y2=（2r）2，∧②

由①②消去r參數(shù)，得（x+1）2+y2=4。

此外，還可以用幾何法，通過作∠OMA和其補(bǔ)角的角平分線，運(yùn)用內(nèi)、外角平分線定理，找出點(diǎn)M的軌跡是以點(diǎn)（1，0）和（-3，0）為直徑端點(diǎn)的圓，即可得方程。

通過多種方法從不同角度考察同一個(gè)數(shù)學(xué)問題，增長了學(xué)生的見識(shí)，鍛煉了學(xué)生思維的靈活性。

2.加強(qiáng)對(duì)結(jié)論的歸納推理，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)統(tǒng)一性的認(rèn)識(shí)。

歸納推理是對(duì)問題的總結(jié)提高，必須教會(huì)學(xué)生歸納推理的方法，例如：

四種圓錐曲線從某些側(cè)面揭示了客觀世界的和諧統(tǒng)一，它們都是平面與圓錐的截線，它們都具有rd=e的幾何共性，它們都具有相似的光學(xué)性質(zhì)，它們都具有統(tǒng)一的方程，它們都可以是天體運(yùn)動(dòng)的軌跡等。

柱體、錐體和臺(tái)體雖然是不同的幾何體，具有不同的個(gè)性，但它們都可以互相轉(zhuǎn)化，體積都可以用公式V=13h（S+SS'+S'）表示。

六種三角函數(shù)各具特點(diǎn)，但又相互聯(lián)系，它們都可以用半角的正切表示，稱為萬能公式。

如此等等都說明，數(shù)學(xué)是一個(gè)統(tǒng)一體，只要我們善于歸納推理，總能找到它們聯(lián)系的紐帶。

3.加強(qiáng)對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。

解決實(shí)際問題是學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的最終目的，只有能解決生活中遇到的問題，我們才會(huì)真正意識(shí)到數(shù)學(xué)的無窮魅力，這些問題實(shí)際上都可以運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)來解決，這就是數(shù)學(xué)應(yīng)用問題。解答這類問題，一般是從給定的材料中抽象出數(shù)量關(guān)系，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，然后用相關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)求解。

例3.某縣位于沙漠邊緣地帶，到2000年底全縣的綠化率已達(dá)30%，從2001年開始，每年將出現(xiàn)這樣的局面：原有的沙漠面積的16%被栽上樹改造為綠洲，而同時(shí)原有綠洲面積的4%又被侵蝕變?yōu)樯衬?/p>

（1） 設(shè)全縣面積為1，2000年的綠洲面積為a1=310，經(jīng)過1年（指2001年），綠洲面積為a2，經(jīng)過n年，綠洲面積為an+1，求證：an+1=45an+425。

（2） 問至少經(jīng)過多少年的努力，才能使全縣的綠洲面積超過60%（年取整數(shù)）。

分析：由已知a1=310，此時(shí)沙漠面積為1-a1，可得經(jīng)過一年綠洲面積為a2=a1+（1-a1）·16%-a1·4%，即a2=45a1+425，…，依此類推易得經(jīng)過n年的綠洲面積為an+1=45an+425。

又結(jié)合（1）利用待定系數(shù)法，設(shè)an+1+k=45（an+k），對(duì)比上式可得k=-45，故原式可化為an+1-45=45（an-45），即數(shù)列{an-45}為首項(xiàng)為a1-45=310-45=-12，公比為q=45的等比數(shù)列，所以，an+1-45=-12·（45）n，即an+1=-12·（45）n+45，按要求an+1>60%，即-12·（45）n+45>35，所以得（45）n

數(shù)學(xué)不是公式、定理的堆積，數(shù)學(xué)來源于現(xiàn)實(shí)，將現(xiàn)實(shí)問題抽象、轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)知識(shí)，是必備的能力。所以，我們必須通過理論與實(shí)踐的結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)的能力和良好的思維品質(zhì)，從而使學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的認(rèn)識(shí)有一個(gè)質(zhì)的飛躍。

參考文獻(xiàn)

[1]鐘善基主編，中國著名特級(jí)教師教學(xué)思想錄（中學(xué)數(shù)學(xué)卷），江蘇教育出版社，1996.8.

[2]錢學(xué)森主編，關(guān)于思維科學(xué)，上海人民出版社，1986.