当前课程知识点:大学计算机基础(艺术类) > 第一章 了解及使用计算机 > 1.1 计算思维概述 > 1.1 计算思维
同学们好
我是云南艺术学院的杜文博教师
现在我们开始学习第1章
了解计算思维及计算机
本章一共4节内容
1.1节计算思维
1.2节了解计算机
1.3节了解计算机系统
1.4节计算机中信息的表示及存储
计算机的出现使人类迅速步入了信息社会
计算机是一门科学
同时也是一种高效的
影响人们思维的工具
因此掌握计算机相关技术
已成为各行各业对从业人员的基本素质要求之一
作为当代大学生
我们更应该努力学习并掌握计算机相关知识
那么我们的教学目标一共有4个
1培养计算思维
2传授计算学科知识
3培养信息素养
4提高同学们的计算机问题求解能力和计算机应用水平
那么先我们来看什么是计算思维呢
在2006年3月
美国的卡内基·梅隆大学的周以真教授
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
进行相关问题求解
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
我们首先来看一个实际的
用计算思维去认识世界
解决问题的实例
在18世纪初普鲁士的哥尼斯堡有一条普雷盖尔河
河上有两个小岛和7座小桥
这7座桥把两个小岛屿和陆地连接在了一起
当地的人呢
都流行一个小的游戏
一个步行者怎样才能不重复
不遗漏地一次性走完七座桥
并且最后回到出发点
问题提出后
很多人对此很感兴趣
纷纷进行试验
但是在相当长的时间里
始终没能解决
这个问题如果利用普通的数学知识
你每座桥都走一次
那这七座桥一共有5040种走法
那么多的走法要一一试验
这就是很庞大的工作量
但怎么才能找到成功走过每座桥而不重复的路线呢
因而形成了著名的“哥尼斯堡七桥问题”
后来当地的学生给的数学家欧拉写了一封信求助这个问题
欧拉通过研究这个地图就发现
我们其实可以把这个复杂的地图
给它演化成一个简单的图
这个图是由点和线构成的
下面左边这个图ABCD 4个点
就表示陆地和小岛的示意点
蓝色的线段是7座小桥
当我们把一个复杂的地图给它转变成
一个点和线组成的图形的时候
那么一个连通图就出现了
就可以抽象演变成右边的这个图形
那么现在我们对于这个地图的路径规划问题
就演变成了一个简单的
连通图的笔画问题了
我们能不能沿着这个图某一点出发
把所有的线段都遍历一遍
最终再回到原点
同学们看到了这个图之后
就非常明白
这就是我们小时候玩的一笔画的问题
并且呢
我们的起笔和落笔在一个点上
那么如果我们用右边的这个一笔画的问题来思考的话
这个问题就很容易解答了
一笔来画成这幅图的原则是什么呢
就是说对于每一个点
要求有一条进来的路
一条出去的路
那么如果经过每一点进来的路跟出去的路
都是两两成对
也就是连接点的线段是偶数数量
那么我们每一个点进出都不必重复
这样就解决了我们每条路只能走一遍的问题了
因此我们都知道方法就是对每一点上面的连线来记录
如果每一点的连线是基数的话
这就不能一笔画来走到这个中间点
如果是偶数的话就可以
当然对于整个图形来说
可以有两个点它的连线是奇数条线段的
一个就是起点
一个就是终点
我们这个问题上来起点和终点应该是同一个点
那么这个基数线段连接点也就不存在了
也就是说它的起点和终点也就是同一个点
它的连线也必须是偶数条
所以“哥尼斯堡七桥问题”只需要数一数就可以了
那么我们很容易的数出连接a点的线段有5条
连接B点是三条
C点是三条
D点也是三条
都是奇数
那么显然这个图
完全不符合一笔画图形的特征
因此呢
我们就可以得到答案
没有不重复的
不遗漏地一次性走完七座桥
并且最后回到出发点的一条路线
所以一个比较复杂的实际的地图问题
转换成一个简单的连通图之后呢
这个问题就很容易发现它的答案了
从这个例子中我们就发现欧拉处理问题的独特之处
就是把一个实际的问题抽象成一个合适的数学模型
这种研究方法
就是数学模型方法
这也就是计算思维当中的抽象
可以说哥尼斯堡七桥问题
是一个比较典型的用计算思维来思考问题认识世界的方法
史蒂夫.乔布斯曾说过一句话
这个国家的每个人都应该学习如何编程
因为它会教会你如何思考
我们经常说人和动物的区别就是会制造和利用工具
那么随着计算机这种工具的发明以及应用的普及
我们在问题的求解过程中
就应该有意无意的想到使用计算机来求解
那么这样的一种新的、高效的
简化问题的思维方式就是计算思维
我们进一步通俗的来理解一下计算思维
可以这样说
就是在思考解决问题的过程中是否借助于计算机
人和人的思维是有差异的
我没有学过计算机
不懂计算机
那么我思考解决这个问题的时候是一种思维方式
那么反过来如果我知道计算机这种工具
并且我具有良好的计算机的知识和能力
我可能就是另外的一种思路
这样的一种思维和意识就是一种计算思维
如果你把计算思维的这种东西
变成一种潜移默化的
一种下意识不自觉的行为的时候
我们在科学研究和问题求解时
能够自觉和不自觉的问自己
我可以用计算机求解吗
如何求解
求解这个问题的代价有多大
等等问题
当我们有这些问题的时候
我们就可以说我们已经具备了计算思维的意识
因此我们总结一下计算思维的特征
1计算思维是一个概念
而不是单指程序
2计算思维是根本的技能
而非刻板的技能
3计算思维是人的思维
而不是计算机的思维
4计算思维是数学和工程思维的互补与融合
5计算思维是一种思想
而不是人造物理实体
6计算思维面向所有人
适用于所有领域
那么具体到对于我们艺术院校的学生来说
计算思维的学习和掌握是极其有意义的
因为艺术类的学生强于运用形象思维进行艺术创作
而抽象思维相对较弱
但事实上
正如诺贝尔奖获得者李政道教授所说
科学与艺术是一枚硬币的两面
它们是不可分割的
它们都源于人类活动最高尚的部分
都追求深刻性、普遍性、永恒和富有意义
我们可以举个例子
假如你需要画100只猫
你会怎么办
找100只猫来挨个临摹
如果利用计算思维
我可以考虑提取目标的特征
猫长毛,有眼睛、尾巴、四条腿
那么按照这个模式
我就可以“批量”画猫了
不用每次画一个新动物
只需要变换局部特征
黄白条的猫还是黑猫
长尾巴的猫还是短尾猫等等
这就是拥有计算思维为我们带来的改变
随着计算机的高度普及
使用计算机能够为传统美术提供更新颖的技术手段
绘画的技法和色彩的调配
均可以借助计算机强有力的交互性操作完成
同样计算机音乐使得声音可以进行数字化处理
使得音乐的质量和构造能力有了巨大的飞跃
使作曲者能够打破传统的创作思维模式
运用前所未有的创作方法编写出更为新颖
奇特的音乐作品
计算机技术对影视领域产生的影响也是巨大的
原始影片经过计算机数字化处理与加工
可以大大增强画质量
增加丰富的数字特效
带来原始影片所不具备的视觉冲击
数字化的影像技术正逐渐取代传统的影视制作。
因此
由于计算机对艺术创作过程中有着巨大的作用
对于艺术类的学生来说
几乎所有的过程都应该学习
借助计算思维模式来简化问题
例如设计目标的特征提取
让素材和案例的收集更有针对性
大数据和搜索技术
让素材的利用更加精准
成果更符合客户需要
甚至一些常规化的艺术设计
例如网站的视觉效果
可以在制订规则
提供素材库后
实现半自动化的构造和更新
计算思维正改变着艺术类学生的思维方式
影响着当今艺术创作者的
创作观念和思维方式的转变与更新
然而我们艺术院校中
除了与计算机密切相关的专业外
大部分学生的计算机水平并不高
使得艺术类学生的计算思维能力培养更是难以进行
计算思维能力的培养不可能一蹴而就
而是循序渐进的过程
艺术院校的学生通常计算机能力比较薄弱
更应该从基础着手
再逐步实现计算思维能力的培养
首先普及计算机文化
熟悉计算机基础概念
然后培养专业应用能力
帮助同学们熟知计算机在各自学科中的应用
好了 计算思维我们就先介绍到这里
下节课更精彩
同学们再见
-1.1 计算思维概述
--1.1 计算思维
-1.2 了解计算机
-1.3 计算机中信息的表示及存储
-1.4 计算机中信息的表示及存储(2)
-1.5 了解计算机系统
-第一章测验题
-2.1 操作系统概述
-2.2 Windows 基本操作
-2.3 Windows 文件管理
-2.4 Windows 程序管理
-2.5 Windows 设备管理
-第二章测验题
-3.1 Word文本编辑基础
-3.2 Word高级应用——毕业论文排版
-3.3 Excel表格编辑基础
-3.4 Excel高级应用——数据分析与处理
-3.5 PowerPoint幻灯片设计基础
-3.6 毕业论文答辩演示文稿制作
-第三章测验题
-4.1 计算机网络概述
-4.2 认识Internet及应用
-4.3 防治计算机病毒
-第四章测验题
-5.1 云计算
--5.1 云计算
-5.2 人工智能
--5.2 人工智能
-5.3 大数据
-5.4 VR、AR、MR、CR
-5.5 3D打印
--5.5 3D打印
-5.6 “互联网+”
-5.7 区块链
--5.7 区块链
-5.8 物联网
--5.8 物联网
-第五章测验题
-6.1 信息检索概述
-6.2 信息检索系统
-6.3 艺术类信息检索
-第六章测验题
-7.1 多媒体技术概论
--7.1.1 多媒体技术1-习题
--7.1.2 多媒体技术2-习题
-7.2 多媒体计算机系统
--7.2 多媒体计算机系统-习题
-7.3 多媒体技术的发展与艺术类应用
--7.3 多媒体技术的发展与艺术类应用-习题
-8.1 计算机图形学概论
--8.1.1 计算机图形学1-习题
--8.1.2 计算机图形学2-习题
-8.2 计算机视觉
--8.2 计算机视觉-习题
-8.3 数字图像处理技术
--8.3 数字图像处理技术-习题
-9.1 计算机动画基础
--9.1 计算机动画基础-习题
-9.2 计算机视频基础
--9.2 计算机视频基础-习题
-10.1 计算机听觉
--10.1 计算机听觉-习题
-10.2 数字音频技术
--10.2 数字音频技术-习题