计算思维：学科基础与工程应用

《计算科学导论》第三章深入探讨了计算思维及其学科基础，该章节由易建勋和刘珺编写，遵循CC4.0 BY-SA协议，可供免费使用和传播。章节内容主要包括以下几个关键知识点： 1. 工程思维的概念：强调了计算工具对思维方式的影响，指出计算科学的发展引领了不同领域专家（如生物学家、经济学家和社会学家）思维模式的革新，比如计算生物学、计算博弈论和计算社会科学。 2. 计算思维的定义：计算思维被周以真教授定义为一种运用计算机科学基础概念来解决问题、设计系统和理解人类行为的思维方式，它涉及一系列思维活动，如问题定义、逻辑分析、抽象建模、算法设计和问题迁移。 3. 计算思维的特征：国际教育技术协会提供了计算思维的操作性定义，强调了其问题解决过程中的逻辑组织、数据处理、抽象建模、自动化解决方案寻找以及问题的普遍适用性。 4. 计算思维与人类思维的关系：明确指出计算思维是人的思维方式，不是计算机的直接复制，它是人类解决问题的策略，而非机械模仿计算机。 5. 数学思维与工程思维的融合：计算科学起源于数学思维，但在实践中，因为计算设备的局限，需要结合工程思维进行问题解决，这体现了理论与实践之间的辩证关系。 6. 计算科学的核心问题：探讨了计算科学的核心问题，如确定什么是可以计算的、问题解决的难度、寻找最佳解决方案的策略，以及对近似解和误差的容忍度。 7. 编程中的理论与实践结合：引用了史蒂夫·麦克康奈尔的观点，指出编程中理论和实践的重要性，即理解和应用理论知识的同时，也需要实际操作去体会它们的有效性和局限性。 这一章节内容丰富，旨在帮助大学生建立坚实的计算思维基础，使他们能够灵活运用计算机科学原理解决实际问题，同时培养跨学科的综合思考能力。无论是对于专业学习还是未来职业发展，掌握计算思维都是至关重要的。