计算思维_概念与挑战_李廉
计算思维——概念与挑战
计算思维——概念与挑战计算思维——概念与挑战计算思维，是指通过运用计算机科学的基本原理和思维方法，结合人类的思考方式，解决问题、辅助决策或实现创新的一种思维方式。
它强调运用计算机科学的技术和思维来解决各种复杂的问题，促使我们能够更好地分析、理解和解决实际的困难。
计算思维的概念与挑战涉及多个方面。
首先，计算思维是一个多学科综合体。
它结合了计算机科学、信息技术、数学、逻辑学、统计学等多个学科的知识，使我们能够更好地应对复杂的问题。
其次，计算思维是一种跨学科的思维模式。
它将计算机科学与其他学科的思维方式进行结合，促进信息的分析和理解。
它不仅涉及到问题的分解和抽象，还需要我们能够进行模式识别、数据验证和算法设计。
此外，计算思维还需要我们具备创新思维和合作意识。
在解决问题的过程中，我们需要形成创新的思维方式，发展自己的创新能力。
同时，计算思维也需要我们具备团队合作的能力，与他人共同解决问题。
然而，计算思维也面临着一些挑战。
首先，计算思维需要我们具备一定的数学基础。
在解决问题的过程中，我们需要进行数据的分析和计算，这就需要我们具备一定的数学知识。
其次，计算思维需要我们具备信息处理和数据分析的能力。
在信息时代，我们面对的是海量的信息，如何从中准确地提取和分析有效的信息，对我们的计算思维提出了挑战。
此外，计算思维还需要我们具备创造性思维能力。
在日常生活和学习中，我们经常面临各种复杂的问题，通过计算思维来解决这些问题需要我们具备创造性思维，能够从不同角度思考问题，提出新的解决方案。
为了培养和提高计算思维，我们可以采取一些相应的措施。
首先，我们可以借助计算机进行实践操作。
通过实际操作，我们才能更好地理解和掌握计算思维的概念和方法。
其次，我们可以参与计算思维的相关活动。
比如，参与数学竞赛、编程比赛、科学实验等活动，从中锻炼和提高自己的计算思维能力。
此外，我们还可以借助互联网资源进行学习。
如今，互联网提供了各种各样的学习资源，我们可以通过搜索引擎查找相关资料、参与在线课程等，来提高自己的计算思维能力。
IRIS_模式促进STEAM_教学区域均衡发展
S小学科学cienceIRIS模式，即引言（Introduction），阅读（Reading），探究（Inquiry），分享（Sharing），是一种全新的信息科技学科STEAM教学流程和方式。
在农村小学的STEAM教育中，学生通常面临着真实、复杂且多阶段的问题。
这些问题有的与学生实际生活中可能遇到的问题相似，有的问题则往往结构不良，包含许多未知、模糊的成分。
解决这些问题需要学生具备一系列的知识和技能，例如观察、推理、搜集、整理、分析信息等。
同时，这些问题也具有多阶段性，在学科教材中都没有给出需要的全部信息，学生需要进行研究、发现新的材料，并根据已知信息做出判断和决策。
学生往往需要花费一个星期或更长时间来解决这些问题。
通过这样的问题解决过程，学生在实践中不断发现问题、解决问题，从而实现创新，提升创新素养。
地处农村的信息科技STEAM教学，存在着许多实际问题。
农村小学在实际工作中受专业师资、学校管理等因素的影响，并不能发挥相关教学技术装备的最大效用，需要提高各种装备的适用性，造成STEAM教学的区域均衡发展困难。
基于此，本文探讨了基于IRIS的农村信息科技STEAM教学区域均衡发展策略。
一、IRIS模式助推STEAM教学IRIS模式是一种全新的教学设计和教学操作流程，旨在帮助教师更加高效地进行教学。
通过这种方法，教师能够更好地规划课程、组织课堂活动，并且将重点放在学生的学习过程上。
因此，IRIS模式被认为是教师进行教学设计和教学具体操作中的一种创新方式。
由于农村学生远离城区，对当下最新的信息科技知识了解较少，学习起点相对较低，采用这种方式可以帮助农村学生更好地理解理论知识，并且将知识应用到实际操作中，提高学习效果。
引入相关理论知识。
教师通过简单地讲解或展示，介绍相关的理论知识，由学生阅读理解形成初步认知。
例如，对机器人运作原理的介绍、对3D打印技术的简单解释等等。
这有助于学生理解实践过程中需要经过哪些步骤，以及为什么要这样做。
计算思维的概念、特征、应用的内容
计算思维的概念、特征、应用的内容
计算思维是指一种通过分析、归纳和抽象等思维方式，将问题划归为可被计算机和算法解决的形式，以达到解决问题的目的。
计算思维具有以下特征：
1. 抽象化：能够将实际问题抽象成计算机可以处理的形式，通过建立模型和概念来理解和解决问题。
2. 自动化：借助计算机和算法等工具，能够将问题分解成一系列简单的计算步骤，并自动执行，以提高问题解决的效率和准确性。
3. 算法化：更注重使用算法来解决问题，即将问题划分为一系列具体的计算步骤，以得到最优的解决方案。
4. 规范化：强调使用规范的语言和符号来描述问题，以确保问题描述的准确性和可理解性。
计算思维在各个领域都有着广泛的应用，包括但不限于：
1. 计算机科学与编程：计算思维是计算机科学与编程的基础，能够帮助人们理解和解决各种复杂的计算问题。
2. 信息科学与数据分析：计算思维有助于将大量的信息和数据进行分析和处理，从而可以发现其中的模式、趋势和规律，从而做出有意义的推断和决策。
3. 工程与设计：计算思维可以帮助工程师和设计师快速而准确地解决各种工程设计和优化问题，提高产品和系统的性能。
4. 自然科学与社会科学：计算思维可以应用于自然科学和社会科学领域，帮助科学家们理解和模拟各种现象和系统，以及进行数据分析和实验设计。
总之，计算思维在现代社会中无处不在，它能够提供一种系统而高效的思维方式，使问题的解决更加科学和智能化。
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计算思维
计算思维的概念
计算思维的特性
计算思维的数据分析
计算思维的概念
2006年3月，美国 卡内基· 梅隆大学计算机科学系主任 周以真（Jeannette M. Wing）教授在美国计算机权威期刊《Communications of the ACM》 杂志上给出，并定义的计算思维（Computational Thinking）。周教授认 为：计算思维是运用计算机科学的基础概念进行 问题求解、系统设计、以 及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。
通过简约、嵌入、转化和仿真等方法，把一个 看来困难的问题重新阐释成一个我们知道问题 怎样解决的方法；是一种递归思维，是一种并 行处理，是一种把代码译成数据又能把数据译 成代码，是一种多维分析推广的类型检查方法； 是一种采用抽象和分解来控制庞杂的任务或进 行巨大复杂系统设计的方法，是基于关注分离 的方法（SoC方法）；是一种选择合适的方式 去陈述一个问题，或对一个问题的相关方面建 模使其易于处理的思维方法；是按照预防、保 护及通过冗余、容错、纠错的方式，并从最坏 情况进行系统恢复的一种思维方法；是利用启 发式推理寻求解答，也即在不确定情况下的规 划、学习和调度的思维方法；是利用海量数据 来加快计算，在时间和空间之间，在处理能力 和存储容量之间进行折衷的思维方法。
jsj第4次作业-测控1302-马天奥-U201310852-计算思维论文
jsj第4次作业-测控1302-马天奥-U201310852-计算思维论文华中科技大学《论大学生与计算机思维》——大学生计算机基础第4次作业班级测控（精密）1302班学号 U201310852姓名马天奥指导教师黄晓涛2013年11月27日星期三目录一．摘要·3二．正文1.关于计算思维的思考 (3)2.计算机教学应当培养学生的三种能力 (4)三．结束语 (6)四．参考文献 (7)摘要：计算机基础教学是培养大学生综合素质和创新能力不可或缺的重要环节。
本文分析了当前计算机基础教学的新形势以及计算思维与大学生结合的重要性，重点讨论大学生计算思维的培养。
关键字：计算思维大学生能力培养关于计算思维的思考李廉教授指出：计算思维是人类科学思维固有的组成部分，以可行和构造为特征。
计算思维表达构造和操作，因为对于人的集体行为，需要一个群体的共同理解，因此要具有以下的特征，有限性（可表述性）、确定性（无歧义性）、机械性（不因人而异）[5]。
Richard m. carp教授提出的“计算透镜”（computational lens）理念也提出要将计算作为一种通用的思维方式 [6] ，通过这种广义的计算（涉及信息处理、执行算法、关注复杂度）来描述各类自然过程和社会过程，从而解决各个学科的问题。
这一理念试图将计算机科学由最初的数值计算工具、仿真与可视化技术以及后来基于网络、面向多学科的e-science平台，变成普遍适用于自然和社会领域的通用思维模式。
计算科学是一门正在兴起的综合性学科，它依赖于先进的计算机及计算技术对理论科学、大型实验、观测数据、应用科学、国防以及社会科学进行模型化、模拟与仿真、计算等。
特别是对极复杂系统进行模型与程序化，然后利用计算机给出严格理论及实验无法达到的过程数据或者直接模拟出整个复杂过程的演变或者预测过程的发展趋势。
对基础科学、应用科学、国防科学、社会科学以及工程技术等的发展有着不可估量的科学作用与经济效益。
计算思维概念知识点总结
计算思维概念知识点总结计算思维概念知识点总结计算思维是一种关于解决问题和处理信息的思维方式，强调运用信息技术和计算方法来分析和解决问题。
随着智能时代的到来，计算思维的重要性日益凸显，对于培养创新能力和解决实际问题具有重要意义。
本文将综述计算思维的相关概念和知识点，包括算法思维、抽象思维、系统思维、逻辑思维、创新思维等。
一、算法思维算法思维是指从问题到解决方案的过程中，通过设计和运用算法的思维方式。
算法思维强调问题的分解和解决方案的设计，需要具备分析问题的能力和设计解决方案的能力。
对于初学者而言，可以通过学习和实践编程来培养算法思维，掌握常见的算法和数据结构。
二、抽象思维抽象思维是将事物或问题的共性和关键特征抽取出来，形成概念和模型的思维方式。
抽象思维能够帮助我们理清事物之间的关系和逻辑，从而更好地分析和解决问题。
在计算思维中，抽象思维常见于问题建模、问题转化和解决方案的设计过程中。
三、系统思维系统思维是指从整体和结构的角度来看待问题，考虑事物之间的相互关系和影响。
系统思维能够帮助我们发现问题的本质和内在规律，从而提出更好的解决方案。
在计算思维中，系统思维常见于设计复杂系统和优化方案的过程中。
四、逻辑思维逻辑思维是指按照严谨的逻辑和推理方式来分析和解决问题的思维方式。
逻辑思维能够帮助我们通过推理和演绎来验证和证明问题的正确性，从而提高问题解决的准确性和效率。
在计算思维中，逻辑思维常见于设计算法和程序的过程中。
五、创新思维创新思维是指突破传统思维模式，寻找新的解决方案和方法的思维方式。
创新思维能够帮助我们发现和解决问题的新角度和新思路，从而提出更具创新性和独特性的解决方案。
在计算思维中，创新思维常见于设计新的算法和应用的过程中。
六、综合运用在实际问题解决中，计算思维的不同思维方式往往需要综合运用。
例如，在解决一个复杂问题时，可以先通过系统思维分析问题的整体结构和关键因素，然后运用抽象思维和算法思维进行问题建模和解决方案的设计，最后运用逻辑思维验证解决方案的正确性。
VB程序设计教学中对计算思维能力培养实践的探讨
VB程序设计教学中对计算思维能力培养实践的探讨一、计算思维的背景介绍2006年3月周以真教授在美国计算机权威期刊Communications of the CAM首次提出并定义了计算思维。
计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等。
它是一种本质的、所有人都必须具备的思维方式，就像阅读、写字、算术一样，成为人们最基本、最普遍、最适用和不可缺少的基本思维方式。
它涵盖了计算机科学之广度的一系列思维活动，最根本的内容是抽象和自动化。
近年来，计算思维的培养已成为国内外研究的热点，计算思维能力将成为21世纪每个人的基本能力。
2010年《九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明》的核心要点也强调“需要把培养学生的‘计算思维’能力作为计算机基础教学的核心任务”。
2012年李廉教授从现代科学思维体系的角度阐述了计算思维的内涵与概念、发展历史及与实证思维、逻辑思维之间的关系，提出了计算思维是构成现代科学大厦的最基本的思维模式之一，并指出了基于计算思维培养的新的教学体系建设是计算机基础课程教育今后改革的取向和挑战。
二、VB程序设计课程内容及发展现状在VB程序设计课程教学内容上，不同学校不同专业所提出的任务和要求也不同。
仅以我校自动化专业学生为研究对象，根据《VB程序设计》教学大纲的要求，主要讲授如下内容：VB集成开发环境、可视化编程基础、语言基础、三大基本控制结构、数组和自定义类型、用户界面设计（包括常用控件、菜单、通用对话框、多重窗体等）、文件及图形操作等基础知识和操作。
课程的培养目标是要求学生掌握使用VB开发Windows应用程序的能力，培养学生学习程序设计的兴趣，为学生终身学习以及更好地使用计算机及相关技术解决本专业领域问题奠定基础。
近年来，随着计算机技术、网络及电子产品等的广泛普及和应用，学生计算机应用技能不断提高，VB程序设计课程的教学也出现了一些问题，如被列入非主干课程学生不重视、学生学习兴趣不高、逃课率增加、上课玩手机、上机找百度等。
简述计算思维的概念
简述计算思维的概念计算思维是一种高级思维活动，它利用计算机和计算系统实现对复杂问题的抽象建模、系统建模、结构性分析和解决、知识发现和重复应用的能力。
它是在新一代教育理论和实践中出现的一种有效的思维，它是以计算机为主要工具实现“探索和发现知识”、“解决问题并模拟实际世界”的思维模式。
计算思维的核心内容是分析性思维，它强调以一种逻辑的方式解决问题，运用计算机模拟实际问题的情境、流程、结构和算法，深入研究问题的本质，重新构造与传统思维完全不同的解决方案。
计算思维的核心理念是从若干方面去分析和研究问题，比一般思维模式更深入及系统，运用计算机技术把数据、运算、模型和算法等层次有机地结合起来，从而最大限度地提高解决问题的效率，提高学习者的分析能力。
另外，计算思维还强调将知识转化为可以使用的信息，把学习结果转化为可操作的算法，结合现实世界中的对象实体，通过模拟这些对象实体，为解决实践问题提供一种有效的思维方法。
有计算思维的支持，解决复杂的甚至是抽象的问题，可以构建出实用的解决方案，让学习者迅速地获得学习成果。
计算思维的核心概念是“以计算为实现手段，以信息技术为基础”，强调以系统化的、综合的方式分析解决问题，让学习者用计算机实现深入研究和复杂的应用技术，引入信息技术的各种新工具来实现实际的解决方案。
计算思维着重处理复杂性、应用技术实现解决方案以及重新设计知识，这意味着计算思维具有高级技术、高级分析、高级决策能力和应用能力，它能够有效助力学习者获得科学思维能力，培养学生探索发现、分析解决问题的能力。
总之，计算思维旨在帮助学习者用更科学、更系统的方式去抽象思考，分析和解决复杂的问题，让学习者通过信息技术的运用，达到最优的学习成果。
它是一种具有未来意义的思维模式，能够帮助学生从信息技术中发掘潜在能力，让他们在学习和生活中更有效地应用技术，发挥实际作用。
计算思维的国内研究现状
计算思维的国内研究现状（1）计算思维理论方面的研究在国内，近十年计算思维的相关研究增长迅猛，国内学者在广泛的吸收国外学者研究成果之后，创造性地提出各自的理解。
国内对计算思维理论方面的研究广泛聚焦于概念、特征等方面。
李廉创新地从思维体系的方向入手，总结计算思维的发展历史，在分析计算思维概念与内涵的基础上，系统论证了实证、计算以及逻辑思维的区别。
李艺与钟柏昌利用计算思维为指导进行信息技术课程内涵的搭建，此举可以帮助教师克服“侠义工具论”的弊端，也可以使计算思维能够彰显基本学科素养与基础教育价值。
在分析前人研究的基础上，任友群、李锋与隋丰蔚将计算思维定义为：使用计算机科学的基本思路、方法实现问题解决的过程。
李廉分析了计算思维发展史后，对其内涵的理解更为深刻，任友群等人同样关注的是计算思维的内涵方面。
国内学者对计算思维内涵和特征剖析的研究，为后续该领域的研究人员提供了理论上的参考，为进一步实现在人工智能教育中培养学生计算思维创造了条件。
（2）计算思维培养实践方面的研究计算思维是指通过信息处理代理的方式来识别问题与解决方案，并清楚、系统地表述解决问题的思维过程。
计算思维的开展不仅可以使学生的信息技术学科知识与技能得以提升，还可以培养学生系统运用知识化解问题的能力，从而实现学生创新能力与内驱力的提升。
众多研究者通过编程教育的实验得出，编程教育可以有效促进计算思维的提升。
通过对相关文献梳理可知，无论在基础教育阶段还是高等教育阶段，计算思维的培养大多以Java、C语言、Python、App Inventor、VB、Scratch等编程类语言课程为依托。
谢忠新基于信息技术学科提出计算思维培养的途径和方案。
刘光容以C语言为依托，在高等教育中实施计算思维培养的实验，他在C语言教学融入计算思维方法，并使学生在上机操作中，计算思维得以培养。
郭守超、周睿认为教师作为教学中的设计、引导和组织者对学生计算思维的培养发挥重要作用，因此其利用App Inventor课程的实例，来论证教师教法可有效地培养学生计算思维，发展学生学习兴趣，为后续教师提供参考。
以计算思维培养为导向深化大学计算机课程改革_李廉
中国大学教学 2013年第4期7李 廉，合肥工业大学党委书记、教授，教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会副主任委员。
以计算思维培养为导向 深化大学计算机课程改革李 廉摘 要：本文根据当前正在进行的以计算思维为导向的大学计算机课程改革思路，讨论了这次改革的动因、改革的基础以及改革的内容。
结合大数据和云计算的时代特征，阐述了改革的特点和目标。
同时对于改革最重要的任务，即教学体系建设以及教材编写，提出了一些看法与建议。
关键词：计算思维；大学计算机课程；改革；教学体系一、改革的动因自从20世纪80年代我国各大学普遍开设计算机基础课程以来，计算机基础课程教学在整个高等教育发展过程中，经历了不断的改革与调整，教学理论和教学目标也在经历着不断深入的发展与变化。
其中有两次重大的改革[1]：第一次改革是在1997年。
教育部高教司发布了《加强非计算机专业计算机基础教学工作的几点意见》（即155号文件），确立了计算机基础教学的“计算机文化基础－计算机技术基础－计算机应用基础”3个层次的课程体系，同时规划了“计算机文化基础”、“程序设计语言”、“计算机软件技术基础”、“计算机硬件技术基础”和“数据库应用基础”5门课程及教学基本要求。
提出了教学手段、方法改革要求，建立了计算机基础教学归口领导的教学组织并加强了教学条件建设。
这次改革确立了计算机基础课程的地位，并对课程体系作了规范化整合。
第二次改革起始于2004年。
在《关于进一步加强高等学校计算机基础教学的意见暨计算机基础课程教学基本要求》中，明确提出了进一步加强计算机基础教学的若干建议，确立了“4领域×3层次”计算机基础教学内容知识结构的总体构架，构建了“1+X ”的课程设置方案，并将“大学计算机基础”作为第一门课程。
此项改革促进了计算机基础教学不断向科学、规范、成熟的方向发展。
在这两次改革的背后，实际上反映了对于计算机基础课程定位和开设目标的与时俱进。
从早期对于计算机课程的技能培养的目标，逐步过渡到对于计算机应用能力的培养。
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中国大学教学 2012年第1期7李 廉，合肥工业大学党委书记、教授，教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会副主任委员。
计算思维——概念与挑战李 廉摘 要：本文从现代科学思维体系的角度，阐述了计算思维的内涵与概念、发展历史以及与实证思维、逻辑思维之间的关系。
提出了计算思维是构成现代科学大厦的最基本的思维模式之一。
在此基础上，本文分析了计算机基础课程教育今后改革的取向和挑战，这个挑战的主要内容是基于计算思维培养的新的教学体系建设，本文建议以循序渐进的方式推进这一计算机课程的重大改革。
关键词：科学思维；计算思维；抽象；自动化；计算机课程改革；计算思维课程体系计算思维是当前一个颇受关注的涉及计算机科学本质问题和未来走向的基础性概念。
这一概念最早是由麻省理工学院（MIT ）的Seymour Papert 教授在1996年提出的[1]，但是把这一个概念提到前台来，成为现在受到广泛关注的代表人物是美国卡内基梅隆大学（CMU ）的周以真教授（Jeannette M. Wing ）[2]。
计算思维提出了面向问题解决的系列观点和方法，这些观点和方法有助于人们更加深刻地理解计算的本质和计算机求解问题的核心思想。
特别是有利于解决计算机科学家与领域专家之间的知识鸿沟所带来的困惑。
图灵奖获得者Karp 认为[3]，自然问题和社会问题自身的内部就蕴含丰富的属于计算的演化规律，这些演化规律伴随着物质的变换，能量的变换以及信息的变换。
因此正确提取这些信息变换，并通过恰当的方式表达出来，使之成为能够利用计算机处理的形式，这就是基于计算思维概念的解决自然问题和社会问题的基本原理论和方法论。
计算机不能解决物质变换或者能量变换这样的问题，但是可以借助抽象的符号变换来计算，模拟甚至预测自然系统和社会系统的演化。
本文就计算思维的一些概念和对于计算机教育方面的挑战进行一些讨论，以期引起对于这一问题的充分关注。
这些讨论针对以下的问题：1．什么是计算思维？计算思维有什么特征？与计算机是什么关系？2．计算思维是随着计算机出现才出现的，还是早已存在于人类思维模式之中？3．计算思维与物理学的思维方式，数学的思维方式有什么区别，有什么联系？4．计算思维对于计算机科学研究以及计算机教育的启示。
一、计算思维是人类科学思维活动固有的组成部分本文中所说的思维都是指科学思维，科学思维是指在人类科学活动中所使用的思维方式。
与之相对应的，还有艺术思维，宗教思维等其他思维方式，这些思维不属于科学思维的范畴。
人类在认识世界和改造世界的科学活动过程中离不开思维活动。
思维的作用不仅是作为个人产生了对于物质世界的理解和洞察，更重要的是思维活动促进了人类之间的交流，从而可以使人类获得了知识交流和传承的能力，这个意义的重要性是不言而喻的。
早期人类表达思维结果的方式一定是相当模糊和凌乱的，因此早期人类对于知识的传承是困难和缓慢的。
正因为如此，人类对于自身的思维活动很早就开展了研究，并且提出了一些原则，这些原则揭示了思维活动的以下关键特点：1．思维活动的载体是语言和文字，不通过语言和文字表达出来的思维是无意义的。
2．思维的表达方式必须遵循一定的格式，需要符合一定的语法和语义规则。
只有符合语法和语义规则的表达才能被其他人所理解。
3．为了使别人相信自己的思维结论，必须采取合理的表达方式，说明获得结论的理由，以使别人不去重复思维的过程而相信你的结论。
这就是思维逻辑。
这三条原则对于人类文化传承和知识积累是十分重要的，只有遵从这三条原则，人类文化才可以在一个可靠的背景下发展。
人类的知识沟通才可以具备一种相互信任的基础。
到目前为止，符合这样三条原则的思维模式大体上可以分为三种：1．以观察和归纳自然（包括人类社会活动）规律为特征的实证思维。
2．以推理和演绎为特征的逻辑思维。
3．以抽象化和自动化为特征的计算思维。
计算思维中的抽象化与数学（逻辑思维）的抽象化有不同的含义。
计算思维的抽象化不仅表现为研究对象的形式化表示，也隐含这种表示应具备有限性、程序性和机械性。
有些文章也把形式化、程序化和机械化作为计算思维的特征。
这三种思维模式各有特点，相辅相成，共同组成了人类认识世界和改造世界的基本科学思维内容。
实证思维起源于物理学的研究[4]，集大成者的代表是伽利略、开普勒和牛顿。
开普勒是现代科学中第一个有意识地将自然观察总结成规律，并把这种规律表示出来。
伽利略建立了现代实证主义的科学体系，强调通过观察和实验（实验是把自然现象单纯化，以保证可以仔细研究其中的一个局部）获取自然规律的法则。
牛顿把观察、归纳和推理完美地结合起来，形成了现代科学大厦的整体框架。
以现在普遍的观点，实证思维要符合三点原则：第一是可以解释以往的实验现象；第二是逻辑上自洽，即不能自相矛盾；第三是能够预见新的现象。
即思维结论必须经得起实验的验证。
这三条是比较苛刻的，比如爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论发表以后，尽管理论上是十分完美的，而且也能够解释当时物理学中一些困惑的问题，但是由于其预言的现象未能观测到，因此在很长一段时间，没有成为一个真正公认的物理学理论。
另一方面，量子理论尽管在逻辑上还有一些不够严密的地方（但没有矛盾），但是它的结论经得起实验的检验，并且预言的一些重要现象得到了证实，因此被看做是一种普遍公认的物理学理论。
人类在自己的文化发展中采取了谨慎态度，在没有特别必要的时候，不去轻易改变知识结构的主体框架。
逻辑思维的研究起源于希腊时期[5]，集大成者是苏格拉底、柏拉图、亚里士多德，他们基本构建了现代逻辑学的体系。
以后又经过众多逻辑学家的贡献，例如莱布尼茨、希尔伯特等，使得逻辑学成为人类科学思维的模式和工具。
逻辑思维也要符合一些原则：第一是有作为推理基础的公理集合；第二是有一个可靠和协调的推演系统（推演规则）。
任何结论都要从公理集合出发，经过推演系统的合法推理，得出结论。
这些推理的过程必须是可验证的，而且总体上说，验证的复杂程度必须低于获得这个推理过程的复杂程度，甚至在某些领域，例如自然科学所要求的那样，验证的过程应该是可机械化的。
逻辑思维的结论正确性来源于公理的正确性和推理规则的可靠性，因此结论的正确性是相对的，为了保证推理结论的可接受程度，人们往往要求，作为推理基础的公理体系应该是可证伪的。
理解了什么是实证思维和逻辑思维，现在我们讨论什么是计算思维。
计算思维是人类科学思维中，以抽象化和自动化，或者说以形式化、程序化和机械化为特征的思维形式。
尽管与前两个思维一样，计算思维也是与人类思维活动同步发展的思维模式，但是计算思维概念的明确和建立却经历了较长的时期。
从人类思维产生的时候，形式、结构、可行这些意识就已经存在于思维之中，而且是人类经常使用和熟悉的内容，但是作为一种科学概念的提出应该是在莱布尼茨、希尔伯特之后。
莱布尼茨提出了机械计算的概念，而希尔伯特更是建立了机械化推理的基础。
这些工作把原来思维中属于形式主义和构造主义的部分明晰地表达出来，使之明确成为人类思维一种模式。
希尔伯特给出了现在称为“希尔伯特纲领”的数学构造框架，试图把数学还原为一种有限过程。
尽管这个纲领并没有最后实现，但是与此相关的工作却真正弄清楚了什么是计算，什么是算法，什么是证明，什么是推理，这就把计算思维里面所涵盖的主要成分逐一进行了深入的揭示，计算思维一些主要特征从实证思维和逻辑思维中独立出来，不再是前两者的附属，而成为与前两者齐驱并驾的第三种思维模式。
计算思维的标志是有限性，确定性和机械性。
因此计算思维表达结论的方式必须是一种有限的形式，（回想一下，数学中表示一个极限经常用一种潜无限的方式，这种方式在计算思维中是不允许的）；而且语义必须是确定的，在理解上不会出现因人而异、因环境而异的歧义性；同时又必须是一种机械的方式，可以通过机械的步骤来实现。
这三种标志是计算思维区别于其他两种思维的关键。
计算思维的结论应该是构造性的、可操作的、能行的。
大约到了20世纪，关于思维的三个方面才真正形成了相互支撑的科学体系，关于科学研究也明确提出了理论、实验和计算三大手段。
另一方面，这三种思维基本涵盖了目前为止科学思维的全部内容，因此尽管计算思维冠以计算两个字，但绝不是只与计算机科学有关的思维，而是人类科学思维的一个远早于计算机的出现的组成部分。
计算思维也可以叫做构造思维或者其他什么思维，只是由于计算机的发展极大促进了这种思维的研究和应用，并且在计算机科学的研究和工程应用中得到广泛的认同，所以人们习惯地叫做计算思维。
这只是一个名称而已，这种名称反映了人类文化发展的痕迹。
人类科学活动还包含着其他的思维模式，例如类比、联想和猜测（灵感），这些思维不仅伴随着科学活动的全8过程，而且还是很多创新思想的源泉，在科学活动中也占据着重要地位。
但是这几种思维不具备前面说的关于科学思维的三条原则，这种思维的过程很难通过具体形式表达出来，使得别人能够相信你的思维结论，除非结论可以使用实证思维、逻辑思维或者计算思维的方式表达出来，因此这三种思维现在还不能称为科学思维。
也许将来随着人们对于思维过程的研究深入，找到了一种很好的表达方式，可以把这种思维清晰地加以描述，进行交流与沟通，那么或许这些思维模式也可以称为科学思维。
二、对计算思维的认识在现代科学形成过程中逐步提升尽管计算思维在人类思维的早期就已经萌芽，并且一直是人类思维的重要组成部分，但是对于计算思维本身的研究却进展缓慢，在很长一段时间里，计算思维的研究是作为数学思维的一部分进行的。
这里主要的原因是计算思维考虑的可构造性和可实现性，而相应的手段和工具的研究进展缓慢。
尽管人们提出了很多对于各种自然现象的模拟和重现方法，设计了复杂系统的构造，但都因缺乏相应的实现手段而束之高阁。
由此对于计算思维本身的研究缺乏动力和目标。
随着科学的不断进步，人类不仅满足于认识世界的成功，而且改造世界的力度和速度也在不断加大。
改造世界要求应用已有的知识，设计可以实现的方案，达到预设的目标，这样就提出了器件、装置、系统等各方面的新的设计要求和制造。
而所有这些都强调了可构造性、可实现性与可验证性等。
这些都是对于计算思维的新的要求和挑战。
从17世纪工业化革命开始，人类从以认识世界为主，转向了对于改造世界的飞速发展。
蒸汽机、电力、材料、医药等的进步彻底改变了这个世界和人们对于世界的认识。
在这个过程中，把对于自然规律的认识变成一种具有可构造性、可实现性的新知识内容，去创造自然界原本没有的物体，这是人类对于知识应用的深化和延拓，在这个过程中，计算思维起到了重要的作用。
只有把人类对于自然的认识规律通过计算思维转化为实际可行的行为方案，才能达到改造世界的目标，同时能够深化对于原有知识的理解。
计算思维不仅是改造世界的手段，也是认识世界的手段。