認識計算思維信息技術(shù)素養(yǎng)與應(yīng)用信息技術(shù)素養(yǎng)與應(yīng)用信息技術(shù)素養(yǎng)與應(yīng)用CONTENTSCONTENTS01引言02科學(xué)與計算科學(xué)03計算思維的要素04計算思維的應(yīng)用05知識總結(jié)與作業(yè)布置CONTENTS-目錄-01引言教學(xué)目標——素質(zhì)目標培養(yǎng)科學(xué)思維能力信息技術(shù)是現(xiàn)代文明的技術(shù)基礎(chǔ)，也是高技術(shù)群體發(fā)展的核心，為眾多領(lǐng)域提供可靠資源保障和環(huán)境支持。強化邏輯與抽象思維新材料、新能源、生物、空間、海洋開發(fā)技術(shù)均與信息技術(shù)緊密相關(guān)，是技術(shù)發(fā)展的前提和基礎(chǔ)。教學(xué)目標——知識目標理解計算思維定義需要理解計算思維的定義、特征及其與實證思維、邏輯思維的關(guān)系，掌握計算思維的四大基本步驟（分解、模式識別、抽象、算法）和七大要素。計算思維應(yīng)用實例了解計算思維在生物學(xué)、化學(xué)、藝術(shù)等領(lǐng)域的應(yīng)用，能夠運用計算思維的基本步驟和要素解決實際問題，結(jié)合案例分析計算思維在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。初步編程與算法設(shè)計具備通過抽象和算法設(shè)計解決簡單計算問題的能力，通過解決實際問題的過程，深入理解計算思維的本質(zhì)，提高邏輯思維和問題解決能力。教學(xué)目標——能力目標思維應(yīng)用實際解能夠運用計算思維的基本步驟和要素解決實際問題，能夠結(jié)合實際案例，分析計算思維在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。算法設(shè)計解難題具備通過抽象和算法設(shè)計解決簡單計算問題的能力，通過解決實際問題的過程，深入理解計算思維的本質(zhì)。計算思維的定義教學(xué)重點01020304計算思維的特征計算思維的步驟計算思維的應(yīng)用計算思維是一種基于計算機科學(xué)概念的思維方式，旨在解決實際問題，其特征在于抽象、自動化和遞歸思維。計算思維與實證思維、邏輯思維密切相關(guān)，共同構(gòu)成科學(xué)思維體系，其特征在于嚴謹性、普適性和可擴展性。計算思維包括分解、模式識別、抽象、算法等四大基本步驟，以及評估、建模、泛化等七大要素。計算思維在生物學(xué)、化學(xué)、藝術(shù)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，如生物信息的分析、化學(xué)反應(yīng)的模擬、藝術(shù)作品的創(chuàng)作等。教學(xué)重點思維應(yīng)用實踐如何將計算思維的基本步驟和要素應(yīng)用于實際問題的解決，是教學(xué)的一個難點，需要學(xué)習(xí)者在實際操作中不斷摸索和總結(jié)經(jīng)驗。理解抽象自動化計算思維的抽象和自動化特征較為抽象，學(xué)習(xí)者需要深入理解這些特征，并能夠設(shè)計簡單的算法，以解決實際問題。新知導(dǎo)入計算機解決問題計算機通過算法和數(shù)據(jù)處理能力，幫助我們高效解決復(fù)雜問題，其背后的思維方式值得我們深入探究。計算思維的重要性計算機解決問題的思維方式不僅對我們解決現(xiàn)實問題有指導(dǎo)意義，還有助于我們更好地理解世界。02科學(xué)與計算科學(xué)科學(xué)的基本定義科學(xué)的知識性質(zhì)科學(xué)是如實反映客觀事物固有規(guī)律的系統(tǒng)知識，是獲取知識的過程，而非知識本身?？茖W(xué)的涵蓋范疇科學(xué)的涵蓋范疇非常廣泛，按研究對象的不同可分為自然科學(xué)、社會科學(xué)和思維科學(xué)等。計算科學(xué)基本概述計算科學(xué)定義計算科學(xué)指利用計算機重現(xiàn)、預(yù)測和發(fā)現(xiàn)客觀世界中運動規(guī)律與演化特征的全過程。計算科學(xué)作用計算科學(xué)是為解決科學(xué)和工程領(lǐng)域中的數(shù)學(xué)問題而產(chǎn)生的，主要利用計算機來進行數(shù)值計算。計算科學(xué)應(yīng)用在現(xiàn)代科學(xué)和工程技術(shù)領(lǐng)域中，常常有大量復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算問題，需利用計算機處理?？茖W(xué)思維基本概述計算科學(xué)步驟計算科學(xué)主要包括建立數(shù)學(xué)模型、求解和計算機實現(xiàn)3個階段，需物理、數(shù)學(xué)與計算機等方面人才相互合作。思維是人腦進行邏輯推演的能力，最初是人腦利用語言對事物進行概括和間接反應(yīng)的全過程。思維的定義感知與思維思維以感知為基礎(chǔ)，但又超越了感知的界限，科學(xué)思維是在科學(xué)活動中，對感性認識材料進行加工處理的方式?？茖W(xué)思維基本概述區(qū)分數(shù)據(jù)與信息分析信息特征識別信息技術(shù)功能科學(xué)思維是對各種思維方法的有機整合，是人類實踐活動的產(chǎn)物，包括實證思維、邏輯思維和計算思維?？茖W(xué)是如實反映客觀事物固有規(guī)律的系統(tǒng)知識，是獲取知識的過程，而非知識本身?？茖W(xué)的涵蓋范疇非常廣泛，按研究對象的不同可分為自然科學(xué)、社會科學(xué)和思維科學(xué)等?？茖W(xué)思維基本概述計算科學(xué)指利用計算機重現(xiàn)、預(yù)測和發(fā)現(xiàn)客觀世界中運動規(guī)律與演化特征的全過程。計算科學(xué)定義計算科學(xué)利用計算機解決科學(xué)和工程中的數(shù)學(xué)問題，是社會發(fā)展和工程技術(shù)的關(guān)鍵。計算科學(xué)作用計算科學(xué)包括建立數(shù)學(xué)模型、求解和計算機實現(xiàn)3個階段，需要物理、數(shù)學(xué)與計算機等方面的人才相互合作。計算科學(xué)內(nèi)容建立數(shù)學(xué)模型是確定數(shù)量關(guān)系，求解是分解問題并尋找方法，計算機實現(xiàn)是通過編程、調(diào)試、運算和分析結(jié)果。建模求解與實現(xiàn)科學(xué)思維基本原則科學(xué)思維在邏輯上要求嚴密，達到歸納和演繹的統(tǒng)一，確保思考過程既全面又嚴謹。邏輯性原則在方法上要求嚴謹，達到分析和綜合的統(tǒng)一，保證研究路徑的系統(tǒng)性和深入性。方法論原則在體系上要求一致，達到歷史與現(xiàn)實的統(tǒng)一，確保科學(xué)理論的連貫性和穩(wěn)定性。歷史性原則科學(xué)思維基本方式實證思維邏輯思維運用觀察、測量等實驗手段揭示事物本質(zhì)與規(guī)律，起源于物理學(xué)研究，強調(diào)自洽性、合理性和檢驗性。運用概念、判斷、推理等方式揭示事物本質(zhì)與規(guī)律，起源于古希臘，強調(diào)同一律、矛盾律和排中律。計算思維抽象與自動化運用計算機科學(xué)概念求解問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類行為，是科學(xué)思維的一種，與實證思維、邏輯思維緊密相連。計算思維具有抽象和自動化的特征，能將問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)語言描述，并設(shè)計算法解決問題。03計算思維的要素分解基本概述分解的定義分解是指將事物拆分為多個組成其基本結(jié)構(gòu)的部分，是一項重要的能力。通過分解將大的整塊信息細分成相對較小的部分，并逐一了解。分解的目的分解的作用降低認知難度，提高學(xué)習(xí)效率，在系統(tǒng)設(shè)計中是一種自上而下的分析方法。模式識別基本概述模式識別的定義模式識別是指人們找到事物的特征模式后，分析、總結(jié)這個特征模式來得出邏輯答案。模式識別的應(yīng)用人們傾向于尋找事物的特征，以便理解它們，這對人們來說是最容易和最自然的。模式識別的目的模式識別引導(dǎo)人們尋找事物之間的共性，一旦發(fā)現(xiàn)事物間的相同之處，人們就可以尋找不同之處。模式識別的重要性如教孩子利用感知和發(fā)現(xiàn)特征模式來認識世界，模式識別在日常生活和教育中有著廣泛的應(yīng)用。抽象基本概述剔除不合適或無用的信息對人們來說是一項有用的技能，需要學(xué)會反復(fù)檢查信息（數(shù)據(jù)）。抽象的定義抽象的重要性抽象的目的學(xué)習(xí)如何自我調(diào)整，探索問題的真正解決方案，也是人們解決問題過程中不可或缺的一環(huán)。抽象是指將人們在模式識別中發(fā)現(xiàn)的差異剔除（因為它們不符合模式）而只關(guān)注重點細節(jié)。算法基本概述算法在概念上是完成一項任務(wù)的程序步驟列表，人們會創(chuàng)建一系列步驟來解決他們所面對的問題。算法的概念人們應(yīng)該邏輯清晰地編寫算法，這樣任何人都可以按照他們所設(shè)計的算法來完成任務(wù)或解決問題。算法的邏輯性評估基本概述評估方法的重要性一旦有了一個可行的解決方案，人們就需要使用相應(yīng)的評估方法來分析或評價它。評估方法的內(nèi)容要評估方案是否正確有效，是否能提高效率、改進結(jié)果和可靠性，并考慮如何改進。建?；靖攀鼋５亩x建模是對當(dāng)前一類問題及具體算法的提煉、再封裝，可用于解決一大類問題。建模的作用建模是解決一大類問題的關(guān)鍵，通過對問題和算法的提煉和封裝，能夠找到有效的解決方案。泛化基本概述泛化能力的重要性調(diào)整或優(yōu)化現(xiàn)有模型以解決新的問題或一類問題，該能力在人工智能領(lǐng)域尤為重要，模型的泛化能力直接決定了模型的實際應(yīng)用效果。歸納問題對于學(xué)習(xí)而言，泛化意味著能夠從具體實例中抽象出一般規(guī)律，將一類問題普遍化的能力，是深化理解和應(yīng)用知識的重要環(huán)節(jié)。04計算思維的應(yīng)用生物學(xué)方面應(yīng)用計算思維與生物學(xué)研究計算思維在生物學(xué)中應(yīng)用于分析DNA數(shù)據(jù)，揭示序列規(guī)律和進化規(guī)律，助力理解生命本質(zhì)及進化過程。計算思維助力分子研究計算思維從分子層面揭示生命本質(zhì)及進化，為生物學(xué)研究提供強大工具，推動領(lǐng)域深入發(fā)展?；瘜W(xué)方面應(yīng)用計算思維與化學(xué)研究計算思維深入化學(xué)各領(lǐng)域，助力繪制結(jié)構(gòu)、推導(dǎo)方程式、分析屬性，推動研究高效快速進行。計算思維加速化學(xué)發(fā)現(xiàn)有了計算思維的支撐，化學(xué)研究如虎添翼，繪制結(jié)構(gòu)、得出方程式、分析屬性數(shù)據(jù)等能夠快速實現(xiàn)。藝術(shù)方面應(yīng)用計算思維與藝術(shù)融合計算思維滲透繪畫、音樂、舞蹈等藝術(shù)領(lǐng)域，通過模擬與設(shè)計，展現(xiàn)全新創(chuàng)意與表現(xiàn)形式。計算思維激發(fā)藝術(shù)活力計算思維不僅改變了藝術(shù)的表現(xiàn)方式，還激發(fā)了藝術(shù)家的創(chuàng)作靈感，為藝術(shù)領(lǐng)域帶來了前所未有的活力。05知識總結(jié)與作業(yè)布置總結(jié)梳理計算思維定義計算思維是一種運用計算機科學(xué)概念解決問題的思維方式，具有抽象、自動化和遞歸思維的特征。計算思維的四大基本步驟是分解、模式識別、抽象和算法，七大要素包括評估、建模和泛化。計算