《现代大学计算机基础》课件第1章

第1章信息社会与计算思维1.10、1符号所带来的社会变革—信息社会1.2现代生活必备的能力—信息素养1.3科学与思维

1.10、1符号所带来的社会变革—信息社会

信息社会也称信息化社会，是社会发展到工业化社会之后，信息资源作为人们主要的处理对象，在社会中起主要作用的社会。在信息社会之前的社会中，物质和能源是主要资源，人们大多数时间所从事的是大规模的物质生产，而在信息社会中，信息成为比物质和能源更为重要的资源，以研究、开发和利用信息资源为目的的信息经济活动迅速扩大，逐渐取代工业社会的生产活动而成为国民经济活动的主要内容。

以信息为主要内容的信息经济活动在国民经济中占据主导地位，构成社会信息化的物质基础。以计算机、微电子和通信技术为主的信息技术革命是社会信息化的动力源泉。信息技术在社会的各个行业(如生产、科研教育、医疗保健、企事业和政府管理以及家庭中)的广泛应用对经济和社会发展产生了巨大而深刻的影响，推动社会信息化进程的进一步深入和普及，从根本上改变了人们的生活习惯、生活方式、行为方式和价值观念。信息社会也常被称为知识社会，但两者有所区别。在知识社会中，知识、创新成为社会所崇尚的价值观念和社会活动的核心；而在信息社会中，更加强调的是信息技术的开发和应用。知识社会涵盖更加广泛的社会、伦理和政治方面的综合内容，信息社会仅仅是实现知识社会的手段。信息技术革命带来的社会变革，推动知识社会的进一步发展，在知识社会里，人们都要学会在信息海洋里畅游，培养认知能力和批评精神，以便区分各种信息中的有用信息和无用信息，不断更新自身的知识和能力。在知识社会中，创新成为人们的一种习惯，广泛的大众参与已然是经济活动中的普遍现象；知识社会中的网络技术使得人们足不出户就可以快速地了解和关注全球问题：通过国际合作和科学协作，各种环境破坏、技术风险、经济危机和贫困等问题有望得到更好的解决；知识共享是知识社会的基石，各种创新是知识社会的实质，而知识社会是人类可持续发展的动力和源泉。1.1.1信息化的概念、特征

1.概念

“信息化”的概念在20世纪60年代初提出。一般认为，信息化是指信息技术和信息产业在经济和社会发展中的作用日益加强，并发挥主导作用的动态发展过程。它以信息产业在国民经济中的比重、信息技术在传统产业中的应用程度和信息基础设施建设水平为主要标志。从内容上看，信息化可分为信息的生产、应用和保障三大方面。信息生产，即信息产业化，要求发展一系列信息技术及产业，涉及信息和数据的采集、处理、存储技术，包括通信设备、计算机、软件和消费类电子产品制造等领域。信息应用，即产业和社会领域的信息化，主要表现在利用信息技术改造和提升农业、制造业、服务业等传统产业，大大提高各种物质和能源的利用率，促使产业结构的调整、转换和升级，促进人类生活方式、社会体系和社会文化发生深刻变革。信息保障，指保障信息传输的基础设施和安全机制，使人们能够可持续地提升获取信息的能力，包括基础设施建设、信息安全保障机制、信息科技创新体系、信息传播途径和信息能力教育等。

2.特征

具体而言，信息化社会有如下三方面的特征：

1)经济领域的特征

(1)劳动力结构出现根本性的变化，从事信息职业的人数与其它职业的人数相比已占绝对优势；

(2)在国民经济总产值中，信息经济所创产值与其它经济部门所创产值相比已占绝对优势；

(3)能源消耗少，污染得以控制；

(4)信息和知识成为社会发展的巨大资源。

2)社会、文化、生活方面的特征

(1)社会生活的计算机化、自动化；

(2)拥有覆盖面极广的远程快速通信网络系统与各类远程存取快捷、方便的数据中心；

(3)生活模式、文化模式的多样化、个性化的加强；

(4)可供个人自由支配的时间和活动的空间都有较大幅度的增加。

3)社会观念上的特征

(1)尊重知识的价值观念成为社会风尚；

(2)社会中人具有更积极地创造未来的意识倾向。1.1.2信息社会的发展趋势

1.新型的社会生产方式

信息社会形成的新型生产方式主要表现在：一是传统的机械化生产方式被自动化生产方式所取代，进一步把人类从繁重的体力劳动中解放出来；二是刚性生产方式正在变化为柔性生产方式，它使得企业可以根据市场变化灵活而及时地在一个制造系统上生产各种产品；三是大规模集中性的生产方式正在转变为规模适度的分散型生产方式；四是信息和知识生产成为社会生产的重要方式。

2.新产业的兴起与产业结构形成

信息社会将会形成一批新兴产业，并促进新的产业结构形成。一是信息技术催生了一大批新兴产业，信息产业迅速发展壮大，信息部门产值在全社会总产值中的比重迅速上升，并成为整个社会最重要的支柱产业；二是传统产业普遍实行技术改造，降低生产成本、提高劳动效率，而通过信息技术对传统产业的改造，加快传统产业信息化进程，发挥信息技术覆盖面广、渗透力强、带动作用明显的优势，推动传统产业结构的改造升级；三是在信息社会智能工具的广泛使用进一步提高了整个社会的劳动生产率，物质生产部门效率的提高进一步加快了整个产业结构向服务业的转型，信息社会将是一个服务型经济的社会。

3.信息技术的普及和应用

工业社会所形成的各种生产设备将会被信息技术所改造，成为一种智能化的设备，信息社会的农业生产和工业生产将建立在基于信息技术的智能化设备的基础之上。同样，信息社会的私人服务和公众服务将或多或少建立在智能化设备之上，电信、银行、物流、电视、医疗、商业、保险等服务将依赖于信息设备。由于信息技术的广泛应用，智能化设备的广泛普及，政府、企业组织结构进行了重组，行为模式发生了新的变化。

4.新的交易方式

分工和专业化是经济增长的主要动力，分工扩大生产的可能性边界，推动了人类社会的发展。有分工就会有交易，信息社会中信息技术的扩散使得交易方式出现新的变化。一是信息技术的发展促进了市场交换客体的扩大，从而使知识、信息、技术、人才市场迅速发展起来；二是信息技术的发展所带来的现代化运输工具和信息通信工具使人们冲破了地域上的障碍，使得世界市场开始真正形成；三是信息技术提供给人们新的交易手段，电子商务成为实现交易的基本形态，这也扩展了市场交易的空间。

5.城市化呈现新特点

随着工业社会向信息社会的演进，人类以大城市聚集为主的居住方式正在发生变化，城市人口在经历了几百年的聚集之后开始出现扩散化的趋势，中心城市发展速度减缓，并出现郊区化现象。大城市人口的外溢使城市从传统的单中心向多中心发展。若干中心城市通过增长轴紧密联系，整个区域成为一个高度发达的城市化地区。不同规模和等级的城市之间通过发达的交通网络和通信网络，形成功能上相互补充、地域上相互渗透的城市群，城市群在整个国民经济发展中的地位和作用越来越突出，影响及支配着世界经济的发展。

6.数字化生活方式的形成

在信息社会，智能化的综合网络将遍布社会的各个角落，固定电话、移动电话、电视、计算机等各种信息化的终端设备将无处不在。“无论何事、无论何时、无论何地”人们都可以获得文字、声音、图像信息。信息社会的数字化家庭中，易用、价廉、随身的消费类数字产品及各种基于网络的3C(Communication，Computer，Control，即通信技术、计算机技术、控制技术)家电将广泛应用，人们将生活在一个被各种信息终端所包围的社会中。

7.信息战在军事领域的应用

在信息社会，随着传统的工业社会时代的武器被智能化的系统所控制，人类社会进入了信息武器时代。信息社会的战争形态主要体现在信息战上，它是对垒的军事(也包括政治、经济、文化、科技及社会一切领域)集团抢占信息空间和争夺信息资源的战争。在信息社会战争呈现出新的特点：一是在信息社会，战争将最终表现为对信息的采集、传输、控制和使用上，获得信息优势是参战各方的主要目标；二是武器装备呈现出信息化、智能化、一体化的趋势，打击精度空前提高，杀伤威力大大增强；三是战争形态、作战方式也随之出现一些新的特征，战场空间正发展为陆、海、空、天、电五维一体，全纵深作战、非线式作战正成为高技术条件下战争的基本交战方式；四是为适应战争形态的变化，作战部队高度合成，趋于小型化、轻型化和多样化，指挥体制纵向层次减少，更加灵便、高效。1.1.3信息社会对经济社会的影响

信息技术发展和应用所推动的信息化，给人类经济和社会生活带来了深刻的影响。进入21世纪，信息化对经济社会发展的影响愈加深刻。世界经济发展进程加快，信息化、全球化、多极化发展的大趋势十分明显。信息化被称为推动现代经济增长的发动机和现代社会发展的均衡器。信息化与经济全球化，推动着全球产业分工深化和经济结构调整，改变着世界市场和世界经济竞争格局。从全球范围来看，主要表现在三个方面：第一，信息化促进产业结构的调整、转换和升级。电子信息产品制造业、软件业、信息服务业、通信业、金融保险业等一批新兴产业迅速崛起，传统产业如煤炭、钢铁、石油、化工、农业在国民经济中的比重日渐下降。信息产业在国民经济中的主导地位越来越突出。

第二，信息化成为推动经济增长的重要手段。信息经济的一个显著特征就是技术含量高、渗透性强、增值快，可以很大程度上优化对各种生产要素的管理及配置，从而使各种资源的配置达到最优状态，降低生产成本，提高劳动生产率，扩大社会的总产量。在信息化过程中通过加大对信息资源的投入，可以在一定程度上替代各种物质资源和能源的投入，减少物质资源和能源的消耗。第三，信息化使得人们的生活方式和社会结构产生了变化。随着信息技术的不断进步，智能化的综合网络遍布社会各个角落，信息技术正在改变人类的学习方式、工作方式和娱乐方式。数字化的生产工具与消费终端广泛应用，人类已经生活在一个被各种信息终端所包围的社会中。信息逐渐成为现代人类生活不可或缺的重要元素之一。一些传统的就业岗位被淘汰，劳动力人口主要向信息部门集中，新的就业形态和就业结构正在形成。在信息化程度较高的发达国家，其信息业从业人员已占整个社会从业人员的一半以上，由此催生了一大批新的就业形态和就业方式，如弹性工时制、家庭办公、网上求职、灵活就业等。商业交易方式、政府管理模式、社会管理结构也在发生着变化。信息化在迅猛发展的同时，也给人类带来负面、消极的影响。这主要体现在信息化对全球和社会发展的影响极不平衡，信息化给人类社会带来的利益并没有在不同的国家、地区和社会阶层得到共享。数字化差距或数字鸿沟加大了发达国家和发展中国家的差距，也加大了一国国内经济发达地区与经济不发达地区间的差距。信息技术的广泛应用使劳动者对具体劳动的依赖程度逐渐减弱，对劳动者素质特别是专业素质的要求逐渐提高，从而不可避免地带来了一定程度上的结构性失业。数字化生活方式的形成，使人类对信息手段和信息设施及终端的依赖性越来越强，在基础设施不完善、应急机制不健全的情况下，一旦发生紧急状况，将对生产生活造成极大影响。另外，信息安全与网络犯罪、信息爆炸与信息质量、个人隐私权与文化多样性的保护等等，也是信息化带给人类社会的新的挑战。1.1.4信息爆炸的潜在危机和解决方法

(1)信息爆炸。因特网使得信息的采集、传播的速度和规模达到空前的水平，实现了全球的信息共享与交互，它已经成为信息社会必不可少的基础设施。现代通信和传播技术大大提高了信息传播的速度和广度。由广播、电视、卫星通信、电子计算机通信等技术手段形成了微波、光纤通信网络，克服了传统的时间和空间障碍，将世界更进一步地联结为一体。但与之而来的问题和“副作用”是：汹涌而来的信息有时使人无所适从，从浩如烟海的信息海洋中迅速而准确地获取自己最需要的信息变得非常困难。这种现象被称为“信息爆炸(InformationExplosion)”、“信息泛滥”。信息爆炸一词最早出现于20世纪80年代。统计表明，那个10年，全球信息量每20个月就增加近一倍。进入90年代，信息量继续以几何级别增长，到90年代末，伴随着第五媒体—互联网的出现，信息真的开始爆炸了。然而，面对极度膨胀的信息量，面对“混沌信息空间”和“数据过剩”的巨大压力，人们对于信息的苦苦追求和期待忽然间变得不知所措了。因为，即使每天24小时看这些信息，也阅读不完。更何况，其中存在着大量的无用，甚至不真实的信息。

(2)“信息爆炸”形成的原因：

①现代科学技术发展的速度越来越快，新的科技知识和信息量迅猛增加。英国学者詹姆斯·马丁统计，人类知识的倍增周期，在19世纪为50年，20世纪前半叶为10年左右，到了70年代，缩短为5年，80年代末几乎已到了每3年翻一番的程度。近年来，全世界每天发表的论文达13 000～14 000篇，每年登记的新专利达70万项，每年出版的图书达50多万种。新理论、新材料、新工艺、新方法的不断出现，使知识老化的速度加快。据统计，一个人所掌握的知识半衰期在18世纪为80～90年，19～20世纪为30年，20世纪60年代为15年,进入80年代，缩短为5年左右。还有报告说，全球印刷信息的生产量每5年翻一番，《纽约时报》一周的信息量即相当于17世纪学者毕生所能接触到的信息量的总和。近30年来，人类生产的信息已超过过去5000年信息生产的总和。

②信息缺乏管理或管理不善，信息的发布、传播失去控制，产生了大量虚假信息、无用信息，造成信息环境的污染和“信息垃圾”的产生。因为在网络上任何人都可以自由发表意见，并且发布的成本几乎可以忽略，在某种意义上，“每个人都可成为全球范围的信息制造者”，从而增加了人们利用信息的困难。

③计算机病毒造成的错误信息。④信息生产者站在不同角度，用不同视角对同一事物作出不同的描述与反映，有时甚至大相径庭，使信息使用者难以抓住事物发展变化的本质与主流。

⑤网络上的垃圾站点散布的不健康信息。如因特网上的色情淫秽信息、教唆对计算机信息系统进行非授权访问的黑客诡计等。

(3)实际上目前的状况是：人们一方面享受着网络上丰富的信息带来的便利，另一方面也在忍受着“信息爆炸”的困扰。“信息爆炸”已经对社会经济的发展产生了负面的影响。对世界10家跨国公司的调查表明，由于每天要处理的信息超过它们的分析能力，妨碍了他们的决策效率，甚至导致决策失误或是难以作出最佳决策。有分析说，目前不少公司收集信息所花费的成本已超过了信息本身的价值。

(4)基本影响：给人类社会带来了负面效应和潜在危机。如何使信息资源得到有效的利用，提高信息的质量，已经成为一个世界性的亟待医治的网络顽症。所以，优化信息资源的开发、管理是使信息被有效利用的关键问题之一。

(5)解决的方法：主要从技术和管理两个方面着手解决。

从管理上各国政府都颁布了相应的网络信息管理办法、条例等，但由于各国的国体、意识形态、习俗和道德观念的差异，很难有一个全球统一的标准。所以对于全球的网络形成一个统一的控制“信息垃圾”的措施是不现实的。

出于这样的认识，人们试图从技术上寻求办法。从20世纪90年代中期开始，各国日益将研究重点放在数据库技术、信息挖掘技术、信息标准化技术上，形成了信息获取技术的研究热潮，产生了由许多学科互相交融的新的交叉学科—知识发现。现在人们获取信息的方法主要有检索(Search)技术，如分类目录型搜索引擎、基于关键词的检索搜索引擎、基于内容的检索等技术。另外，一些ICP(网络信息内容提供商)通过智能化的代理服务器，由用户定制感兴趣的信息，从网上将有关信息定期发给用户，帮助用户高效率地从网上提取有价值的信息，这就是邮件列表推送(Push)服务。

1.2现代生活必备的能力—信息素养

1.2.1信息素养简介

信息素养(InformationLiteracy)更确切的名称应该是信息文化，信息素养是一种基本能力，是一种对信息社会的适应能力。21世纪的能力素质，包括基本学习技能(指读、写、算)、信息素养、创新思维能力、人际交往与合作精神、实践能力。信息素养是其中一个方面，它涉及信息的意识、信息的能力和信息的应用。

信息素养是一种综合能力，信息素养涉及各方面的知识，是一个特殊的、涵盖面很宽的能力，它包含人文的、技术的、经济的、法律的诸多因素，和许多学科有着紧密的联系。信息技术支持信息素养，通晓信息技术强调对技术的理解、认识和使用技能。而信息素养的重点是内容、传播、分析，包括信息检索以及评价，涉及更宽的方面。它是一种了解、搜集、评估和利用信息的知识结构，既需要通过熟练的信息技术，也需要通过完善的调查方法、通过鉴别和推理来完成。信息素养是一种信息能力，信息技术是它的一种工具。1.2.2信息素养的标准

1998年，美国图书馆协会和教育传播协会制定了人们学习的九大信息素养标准，概括了具有信息素养的具体内容。

标准一：能够有效地和高效地获取信息。

标准二：能够熟练地和批判地评价信息。

标准三：能够精确地、创造性地使用信息。

标准四：能探求与个人兴趣有关的信息。

标准五：能欣赏作品和其他对信息进行创造性表达的内容。

标准六：能力争在信息查询和知识创新中做得最好。

标准七：能认识信息对民主化社会的重要性。标准八：能实行与信息和信息技术相关的符合伦理道德的行为。

标准九：能积极参与小组的活动探求和创建信息。

1.2.3信息素养的内涵

1.信息系统的组成

信息系统是由硬件、软件与人三个要素组成的一个整体，三个要素之间必须十分协调地工作，才能充分发挥信息系统的效能，达到预期目标。

硬件是对信息系统的所有物理的实际设施的通称，包括信息存储设备，信息传输设备，信息输入、输出设备以及信息处理设备等几类。信息存储设备：信息在传播之前需要存储起来，如用于存放声音与图像信息的录像录音设备、用于存放程序与数据的计算机内存外存都是信息存储设备。

信息处理设备：功能最为全面与强大的是计算机。

信息传输设备：网络成了人们社会生活中的重要信息传输设备。软件是信息技术系统中用于控制和指示硬件如何进行信息采集、信息处理、信息存储、信息传播与信息产生等工作内容的部分。工具软件包括维护工具和通用工具。软件开发工具包括各种程序语言、媒体管理工具、信息浏览工具。

应用软件指各种专门用来从事不同工作的信息系统软件。人是信息系统中最重要的因素，信息系统的协调是一项非常重要的工作，作为信息素养的重要部分，信息知识是不可或缺的内容。作为一个有信息素养的人，应了解：信息技术的基本常识(各种术语、各种技术、信息技术的特点、信息技术的发展历史与趋势等)；信息系统的工作原理(数字化原理、程序、算法与数据、信息传播原理)；信息系统的结构与各个组成部分(硬件、软件、系统)；信息技术的作用与影响(使用信息技术的利弊、局限性等)；与信息技术有关的法律与道德常识。

2.信息意识与情感

要具备信息素养，无疑涉及到学会运用信息技术，但不一定非得精通信息技术。况且，随着高科技的发展，信息技术正朝向成为大众的伙伴发展，操作也越来越简单，为人们提供各种及时可靠的信息便利。因此，现代人的信息素养的高低，首先要决定于其信息意识和情感。信息意识与情感主要包括：积极面对信息技术的挑战，不畏惧信息技术；以积极的态度学习操作各种信息工具；了解信息源并经常使用信息工具；能迅速而敏锐地捕捉各种信息，并乐于把信息技术作为基本的工作手段；相信信息技术的价值与作用，了解信息技术的局限及负面效应从而正确对待各种信息；认同与遵守信息交往中的各种道德规范和约定。

3.信息技能

根据教育信息专家的建议，现代社会中人们应该具备六大信息技能：

(1)确定信息任务—确切地判断问题所在，并确定与问题相关的具体信息。

(2)决定信息策略—在可能需要的信息范围内决定哪些是有用的信息资源。

(3)检索信息策略—开始实施查询策略。这一部分技能包括：使用信息获取工具，组织安排信息材料和课本内容的各个部分，以及决定搜索网上资源的策略。

(4)选择利用信息—在查获信息后，能够通过听、看、读等行为与信息发生相互作用，以决定哪些信息有助于问题解决，并能够摘录所需要的记录，拷贝和引用信息。

(5)综合信息—指把信息重新组合和打包成不同形式以满足不同的任务需求。综合可以很简单，也可以很复杂。

(6)评价信息—指信息需求者针对已获取的信息进行价值评定以决定是否采纳利用的过程。有能力从各种不同信息源(图书馆、国际互联网等)获取、评估和使用信息，主要包括信息意识、信息知识、信息能力、信息道德等方面。其中信息意识是前提、信息知识是基础、信息能力是保证、信息道德是准则。信息素养是人的整体素质的一部分，是未来信息社会生活必备的基本能力之一。

4.信息素养内涵的四个方面

1)信息意识

信息意识是信息素养的前提，是人对信息的敏感程度，是人对信息敏锐的感受力、持久的注意力和对信息价值的洞察力、判断力等。它决定人们捕捉、判断和利用信息的自觉程度。信息意识包括主体意识、信息获取意识、信息传播意识、信息更新意识、信息安全意识等。

2)信息知识

信息知识是信息素养的基础，是有关信息的特点与类型、信息交流和传播的基本规律与方式、信息的功用及效应、信息检索等方面的知识。信息知识不但可以使人的知识结构改变，而且能够激活原有的学科专业知识，使文化知识和专业知识发挥更大的作用。

3)信息能力

信息能力是信息素养的保证，是信息素养最重要的一个方面。它包括人获取、处理、交流、应用、创造信息的能力等。信息能力教育是要培养和训练人们熟练应用信息技术，在大量无序的信息中辨别出自己所需的信息，并能根据所掌握的信息知识、信息技能和信息检索工具，迅速有效地获取、利用信息，并创造出新信息的能力。

4)信息道德

信息道德是信息素养的准则，良好的信息道德是信息素养中不可缺少的一部分。信息道德是指在组织和利用信息时，要树立正确的法制观念，增强信息安全意识，提高对信息的判断和评价能力，准确合理地使用信息资源。1.2.4信息素养的培养

信息技术教育包括两个层面，一是信息技术教育课程，二是信息技术课程与其他课程的整合。

今天，提高学生的信息素养已经成为渗透素质教育的核心要素。这就要对教师提出新的要求，即在开设信息技术课程的同时，要积极努力地探索信息技术与其他课程整合的思路与方法，在课堂上应用现代信息技术，把信息技术教育课程真正融入到其他课程中去，通过学校教育渠道培养学生的信息素养。为此，教育者应做到以下一些方面。努力将信息素养的培养融入有机联系着的教材、认知工具、网络以及各种学习与教学资源的开发之中。通过信息的多样化呈现形式以形成学生对信息的需求，培养学生查找、评估、有效利用、传达和创造具有各种表征形式信息的能力，并由此扩展学生对信息本质的认识。

坚持以学生的发展为本。不要过分注重学科知识的学习，而应关心如何引导学生应用信息技术工具来解决问题，特别是通过把信息技术的学习与学科教学相结合，让学生把技术作为获取知识和加工信息、为解决问题而服务的工具。同时，教师还要关心学生的情感发展，不能因为信息技术的介入而忽略了与学生的直接对话和沟通。在培养学生信息素养的同时，还要注意发展学生与信息素养密切相关的“媒体素养”、“计算机素养”、“视觉素养”、“艺术素养”以及“数字素养”，以期全面提高学生适应信息时代需要的综合素质。

信息素养教育要以培养学生的创新精神和实践能力为核心。因此，在信息技术课程中，必须是在基于自主学习和协作学习的环境中，学生自主探究、主动学习，教师成为课程的设计者和学生学习的指导者，让学生真正成为学习的主体。教师可以利用网络和多媒体技术，构建信息丰富的、反思性的、有利于学生自主学习、协作学习和研究性学习的学习环境与工具，开发学生自主学习的策略，允许学生进行自由探索，极大地促进他们的批判性、创造性思维的养成和发展。在我国，针对国内教育的实际情况，学生的信息素养培养主要包括以下五个方面的内容。

(1)热爱生活，有获取新信息的意愿，能够主动地从生活实践中不断地查找、探究新信息。

(2)具有基本的科学和文化常识，能够较为自如地对获得的信息进行辨别和分析，正确地加以评估。

(3)可灵活地支配信息，较好地掌握选择信息、拒绝信息的技能。

(4)能够有效地利用信息、表达个人的思想和观念，并乐意与他人分享不同的见解或信息。

(5)无论面对何种情境，能够充满自信地运用各类信息解决问题，有较强的创新意识和进取精神。1.2.5信息素养的表现能力

信息素养主要表现为以下八个方面的能力：

(1)运用信息工具：能熟练使用各种信息工具，特别是网络传播工具。

(2)获取信息：能根据自己的学习目标有效地收集各种学习资料与信息，能熟练地运用阅读、访问、讨论、参观、实验、检索等获取信息的方法。

(3)处理信息：能对收集的信息进行归纳、分类、存储记忆、鉴别、遴选、分析综合、抽象概括和表达等。

(4)生成信息：在信息收集的基础上，能准确地概述、综合、履行和表达所需要的信息，使之简洁明了，通俗流畅并且富有个性特色。

(5)创造信息：在多种收集信息的交互作用的基础上，迸发创造思维的火花，产生新信息的生长点，从而创造新信息，达到收集信息的终极目的。

(6)发挥信息的效益：善于运用接收的信息解决问题，让信息发挥最大的社会和经济效益。

(7)信息协作：使信息和信息工具作为跨越时空的、“零距离”的交往和合作中介，使之成为延伸自己的高效手段，同外界建立多种和谐的合作关系。

(8)信息免疫：浩瀚的信息资源往往良莠不齐，需要有正确的人生观、价值观、甄别能力以及自控、自律和自我调节能力，能自觉抵御和消除垃圾信息及有害信息的干扰和侵蚀，并且完善合乎时代的信息伦理素养

。

1.3科 学 与 思 维

1.3.1科学与思维的含义

1.科学

科学是指发现、积累并公认的普遍真理或普遍定理的运用，已系统化和公式化了的知识。科学包含自然、社会、思维等领域，如物理学、生物学和社会学。1888年，达尔文曾给科学下过一个定义：“科学就是整理事实，从中发现规律，做出结论”。达尔文的定义指出了科学的内涵，即事实与规律。科学要发现人所未知的事实，并以此为依据，实事求是，而不是脱离现实的纯思维的空想。科学是建立在实践基础上，经过实践检验和严密逻辑论证的，关于客观世界各种事物的本质及运动规律的知识体系。

2.思维

思维是借助语言、表象或动作实现的、对客观事物概括的和间接的认识，是认识的高级形式。它能揭示事物的本质特征和内部联系，并主要呈现在概念形成和问题解决的活动中。

比如我们常说的逆向思维案例：逆向思维也叫求异思维，它是对司空见惯的似乎已成定论的事物或观点反过来思考的一种思维方式，敢于“反其道而思之”，让思维向对立面的方向发展，从问题的相反面深入地进行探索，树立新思想，创立新形象。如以下案例：

案例一：司马光砸缸

有人落水，常规的思维模式是“救人离水”，而司马光面对紧急险情，运用了逆向思维，果断地用石头把缸砸破，“让水离人”，救了小伙伴性命。

案例二：电磁感应定律的产生

1820年，丹麦哥本哈根大学物理教授奥斯特，通过多次实验存在电流的磁效应。这一发现传到欧洲大陆后，吸引了许多人参加电磁学的研究。英国物理学家法拉第怀着极大的兴趣重复了奥斯特的实验。果然，只要导线通上电流，导线附近的磁针立即会发生偏转，他深深地被这种奇异现象所吸引。当时，德国古典哲学中的辩证思想已传入英国，法拉第受其影响，认为电和磁之间必然存在联系并且能相互转化。他想既然电能产生磁场，那么磁场也能产生电。

3.人类科学发现的三大支柱

理论科学、实验科学和计算科学作为科学发现三大支柱，正推动着人类文明进步和科技发展。

4.人类认识世界和改造世界的三种科学思维

科学思维的含义是理性认识及其过程，也即经过感性阶段获得的大量材料，通过整理和改造，形成概念、判断和推理，以反映事物的本质和规律。三种科学思维的特征如下：

(1)理论科学思维，又叫推理思维，以推理和演绎为特征，以数学学科为代表。

(2)实验科学思维，又叫实证思维，以观察和总结自然规律为特征，以物理学科为代表。

(3)计算科学思维，又叫构造思维，以设计和构造为特征，以计算机学科为代表。1.3.2计算与计算工具

1．计算

在数学上，计算被定义为一种将单一或复数之输入值转换为单一或复数之结果的一种思考过程。

计算的定义有许多种使用方式，有相当精确的定义，例如使用各种算法进行的“算术”。也有较为抽象的定义，例如在一场竞争中“策略的计算”或是“计算”两人之间关系的成功几率。

将7乘以8(7*8)就是一种简单的算术。

利用布莱克-舒尔斯定价模型(Black-ScholesModel)来算出财务评估中的公平价格(fairprice)就是一种复杂的算术。从投票意向计算评估出的选举结果(民意调查)也包含了某种算术，但是提供的结果是“各种可能性的范围”而不是单一的正确答案。

由于现代人类各个课题学科繁多，涉及面广，分类又细，因而当今的每个学科都需要进行大量的计算。

天文学研究组织需要计算机来分析太空脉冲(pulse)，星位移动；生物学家需要计算机来模拟蛋白质的折叠(proteinfolding)过程，发现基因组的奥秘；药物学家想要研制治愈癌症或各类细菌与病毒的药物，医学家正在研制防止衰老的新办法；数学家想计算最大的质数和圆周率的更精确值；经济学家要用计算机分析计算在几万种因素考虑下某个企业/城市/国家的发展方向从而宏观调控；工业界需要准确计算生产过程中的材料、能源、加工与时间配置的最佳方案。由此可见，人类未来的科学，时时刻刻离不开计算。而分布式计算(DistributedComputing)以其独特的优点—便宜、高效而越来越受到社会的关注。

2.计算工具

计算工具(CalculatingDevices)是计算时所用的器具或辅助计算的实物。人们从数学产生之日，便不断寻求能方便进行和加速计算的工具。因此，计算和计算工具是息息相关的。中国古代的数学是一种计算数学，当时的人创造了许多独特的计算工具及与工具有关的计算方法。早在公元前5世纪，中国人已开始用算筹(利用木、竹、骨制成小棒记数)作为计算工具，并在公元前3世纪得到普遍的采用，一直沿用了二千年。后来，人们发明了算盘，并在15世纪得到普遍采用，取代了算筹。它是在算筹基础上发明的，比算筹更加方便实用，同时还把算法口诀化，从而加快了计算速度。后来更发现算盘对人类有较强的数学教育功能，因此沿用至今，并流传到海外，成为一种国际性的计算工具。除中国外，其它中古的国家亦有各式各样的计算工具发明，例如罗马人的“算盘”，古希腊人的“算板”，印度人的“沙盘”，及英国人的“刻齿本片”等。这些计算工具的原理基本上是相同的，同样是通过某种具体的物体来代表数，并利用对物件的机械操作来进行运算。

近代的科学发展促进了计算工具的发展，如：

比例规：伽利略发明了“比例规”，它的外形像圆规，两脚上各有刻度，可任意开合，是利用比例的原理进行乘除比例等计算的工具。计算尺：17世纪初，计算工具在西方呈现了较快的发展，首先创立了对数概念并因此闻名于世的英国数学家纳皮尔(J.Napier)，在他所著的一本书里介绍了一种新工具，即后来被称为“纳皮尔算筹”的器具。纳皮尔作为一个天文爱好者，他曾醉心于钻研占星术，自然而然进入到数学计算的领域。纳皮尔想过许多办法来简化天文数值计算，终于在1614年提出了对数的概念，成为与17世纪出现的解析几何、微积分一样重要的数学方法，纳皮尔也因此一举成名。纳皮尔算筹与中国的算筹在原理上大相径庭，它已经显露出对数计算方法特征。纳皮尔开创的对数概念影响了一代数学家，英国牧师奥却德(W.Oughtred)就是其中的佼佼者。他把全部业余时间花在数学上，他发明的乘法符号“×”一直沿用至今。1622年，奥却德突然萌发了一个念头：如果在两个圆盘的边缘标注对数刻度，然后让它们相对转动，就可以制成一种基于对数运算法则的仪器，用加减法来替代乘除。当奥却德完成这个小小的发明时，他实际上创造了原始的对数计算尺。奥却德发明的圆盘逐渐演变成圆柱，在18～19世纪成为工程师们最喜爱的“计算机”。18世纪末，发明蒸汽机的大发明家瓦特独具匠心，在尺座上添置了一个滑标，用来贮存计算的中间结果，使这种工具更方便更适用。在工程计算领域，奥却德发明的对数计算尺不仅能做加、减、乘、除、乘方、开方运算，甚至可以计算三角函数、指数函数和对数函数，它一直使用到袖珍电子计算器面世为止。机械计算机：人们现在大都把第一台机械计算机的荣誉归功于法国的帕斯卡，但鲜为人知的是，在帕斯卡之前，德国科学家契克卡德(W.Schickard)曾经制作出一台更出色的计算机器。契克卡德出生在德国西南部一座小镇，当时在图宾根(Tubingen)大学担任教授职务。他广泛涉猎天文学、数学和测量学等诸多领域，一生发明过许多机器。1623年，契克卡德教授为自己的挚友、天文学家开普勒(Kepler)制作了一种机械计算机。据说，契克卡德只造了两台原型，现在是否还在何处保存着不得而知。人们是在他的一封信里发现了该机器的示意图，才知道了这个事实。契克卡德计算机能做6位数加减法，1960年，契克卡德家乡的人根据示意图重新制作出契卡德计算机，惊讶地发现它确实可以工作。

17世纪最值得称颂的计算机发明当属于法国科学家布莱斯·帕斯卡(B.Pascal)。在电脑史前史里，帕斯卡被公认为制造出机械计算机的第一人。自16岁开始，帕斯卡就在构思一种计算机。1639年，帕斯卡看着年迈的父亲费力地计算税率税款，他想到了要为父亲制作一台可以帮助计算的机器。这位少年日以继夜的埋头苦干，先后做了三个不同的模型，耗费了整整三年的光阴。在1642年，他获得了成功，他称这架小小的机器为“加法器”。帕斯卡加法器开始只能够做6位加法和减法。帕斯卡逝世后，德国莱布尼茨(G.Leibnitz)发现了一篇由帕斯卡亲自撰写的“加法器”论文，勾起了他强烈的发明欲望，决心把这种机器的功能扩大为乘除运算。在巴黎，莱布尼茨聘请到一些著名机械专家和能工巧匠协助工作，终于在1674年造出一台更完善的机械计算机。莱布尼茨发明的机器叫“乘法器”，基本原理继承于帕斯卡。公元1700年左右,莱布尼茨从一位友人送给他的中国“易图”(八卦)里受到启发,最终悟出了二进制数之真谛，率先为计算机的设计提出了二进制的运算法则。当然，上述这些科学家发明的机器都缺乏程序控制的功能。工业社会首次大规模应用程序控制的机器不是计算机，而是纺织行业中的提花编织机，它对计算机程序设计的思想产生过巨大的影响力。1725年，法国纺织机械师布乔(B.Bouchon)想出了一个“穿孔纸带”的绝妙主意。布乔利用纸带把“思想”“传递”给了编织机，实际上，编织图案的“程序”就“储存”在穿孔纸带的小孔之中。另一位法国机械师杰卡德(J.Jacquard)，大约在1801年完成了“自动提花编织机”的设计制作。英国剑桥大学科学家巴贝奇(C.Babbage)对杰卡德提花机，特别是对穿孔卡片控制机器运转的天才设计十分神往，梦想着用类似的方法设计一台计算机。20岁那年，他着手开始计算机的研制工作。巴贝奇的第一个目标是制作一台“差分机”。于1822年完成了第一台差分机，可以处理3个不同的5位数，计算精度达到6位小数。1842年，巴贝奇为自己确定了一项更大胆的计划—研制一台通用计算机。这种新机器被命名为“分析机”，巴贝奇希望它能自动解算有100个变量的复杂算题，每个数达25位，速度达到每秒钟运算一次。巴贝奇以他天才的思想，划时代地提出了类似于现代电脑五大部件的逻辑结构。由于得不到任何资助，在1871年为计算机事业贡献毕生精力的这位先驱者孤独地离开了人世，分析机终于没能制造出来。1944年美国哈佛大学数学教授霍华德·艾肯在阅读过巴贝奇的文章后，根据其设计思想,在IBM公司赞助下研究制造出代号为MarkI的计算机，在哈佛大学成功地投入运行，从而使巴贝奇的梦想成为现实。电子计算机：一种能依照一定的(程序)自动控制的计算机。19世纪初，法国的J·M·雅卡尔发明了用穿孔卡片来控制的纺织机。此后，由于电力技术有了很大的发展，电动式计算机便慢慢取代以人工为动力的计算机。在1880年，美国的H·霍勒里斯与J·S·比林斯发明了电动穿孔卡片式计算机，能机械化地处理数据。后来他们更开创了第一家制造电子计算机的公司—国际商业机器公司(简称IBM)。20世纪以来，电子技术与数学得到充分的发展，电子技术的改进为计算机提供了物质上的基础，而数学的发展对设计及研制新型的计算机有很大的帮助。1941年，德国的楚泽采用继电器制成了第一部通用程序控制计算机，实现了100多年前巴贝奇的理想。1944年，美国的艾肯亦以同一方法制成了一台程序控制自动数字计算机。20世纪初，电子管的出现使计算机的改革有了新的发展，并由于二次大战的迫切的军事需要，美国宾夕法尼亚大学和有关单位在1946年制成了第一台电子计算机—电子数字积分仪与计算机(ENIAC)，由J·W莫利和J·P·埃克特等主要设计，而J·冯·诺伊曼亦曾参与改进工作。现在，电子计算机的功能已不止是一种计算工具，它已渗入了人类所有的活动领域，并改变着整个社会的面貌，使人类社会迈入一个新的阶段。1.3.3计算思维提出的背景

2005年6月，美国总统信息技术咨询委员会(PITAC)给美国总统提交了报告《计算科学：确保美国竞争力》(ComputationalScience:EnsuringAmerica’sCompetitiveness)。此报告中写道，大约在半个世纪前，苏联成功地发射了世界第一颗人造卫星，撼动了美国在政治与科技上的领导地位，促使美国在科学、工程和技术领域进行全面的改革。报告认为，如今美国又一次面临着挑战，这一次的挑战比以往更加广泛、复杂，也更具长期性。报告认为，美国还没有认识到计算科学在社会科学、生物医学、工程研究、国家安全以及工业改革中的中心位置。报告认为，这种认识不足将危及美国的科学领导地位、经济竞争力以及国家的安全。报告建议，将计算科学长期置于国家科学与技术领域的中心领导地位。

报告递交后，美国科学基金会(NSF)很快组织计算教育与研究领域的专家，召开系列会议，于2005年末至2006年初形成4份应对危机的报告。根据以上报告的建议，2007年美国科学基金会(NSF)启动了“大学计算教育振兴的途径”(CISEPathwaystoRevitalizedUndergraduateComputingEducation，CPATH)计划，投入巨资进行美国计算教育的改革。经过2007年和2008年的资助和项目实践，“大学计算教育振兴的途径”(CPATH)计划相关工作者认识到计算思维(ComputationalThinking，CT)在计划中所起的重要作用，对在2009年申报的项目提出了更为具体的以“大学计算教育振兴的途径”计算思维为核心的课程改革。这不仅引起美国教育界的关注，也引起美国科学界的关注。计算思维就是在这样的背景下提出的。1.3.4计算思维的定义

周以真计算思维古已有之，而且无所不在。从古代的算筹、算盘到近代的加法器、计算器以及现代的电子计算机，直到目前风靡全球的互联网和云计算，计算思维的内容不断拓展，推动着人类科技的进步。然而，在相当长的时期，计算思维“深藏闺中无人识”，或者不受重视。直到2006年，美国卡内基·梅隆大学周以真教授对计算思维进行了清晰系统的阐述,这一概念才得到人们的极大关注。周以真(JeannetteM.Wing)教授在美国计算机权威期刊《CommunicationsoftheACM》杂志上给出，并定义的计算思维(ComputationalThinking)。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。以上是关于计算思维的一个总定义，周教授为了让人们更易于理解，又将它更进一步地定义为：通过约简、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。

计算思维吸取了问题解决所采用的一般数学思维方法，现实世界中巨大复杂系统的设计与评估的一般工程思维方法，以及复杂性、智能、心理、人类行为的理解等的一般科学思维方法。它的优点是计算思维建立在计算过程的能力和限制之上，由人由机器执行。计算方法和模型使我们敢于去处理那些原本无法由个人独立完成的问题求解和系统设计。计算思维的本质：计算思维中的抽象完全超越物理的时空观，并完全用符号来表示，其中，数字抽象只是一类特例。

与数学和物理科学相比，计算思维中的抽象显得更为丰富，也更为复杂。数学抽象的最大特点是抛开现实事物的物理、化学和生物学等特性，而仅保留其量的关系和空间的形式，而计算思维中的抽象却不仅仅如此。

计算思维操作模式：计算思维建立在计算过程的能力和限制之上，由人由机器执行。计算方法和模型使我们敢于去处理那些原本无法由任何个人独自完成的问题求解和系统设计。计算思维直面机器智能的不解之谜：什么人类比计算机做得好？什么计算机比人类做得好？最基本的问题是：什么是可计算的？迄今为止我们对这些问题仍是一知半解。计算思维用途：计算思维是每个人的基本技能，不仅仅属于计算机科学家。我们应当使每个孩子在培养解析能力时不仅掌握阅读、写作和算术(Reading，wRiting，andaRithmetic，3R)，还要学会计算思维。正如印刷出版促进了3R的普及，计算和计算机也以类似的正反馈促进了计算思维的传播。

计算思维是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为。它包括了涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。当我们必须求解一个特定的问题时，首先会问：解决这个问题有多么困难？怎样才是最佳的解决方法？计算机科学根据坚实的理论基础来准确地回答这些问题。表述问题的难度就是工具的基本能力，必须考虑的因素包括机器的指令系统、资源约束和操作环境。

为了有效地求解一个问题，我们可能要进一步问：一个近似解是否就够了，是否可以利用一下随机化，以及是否允许误报(falsepositive)和漏报(falsenegative)。计算思维就是通过约简、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怎样解决的问题。计算思维是一种递归思维，它是并行处理，是把代码译成数据又把数据译成代码。它是由广义量纲分析进行的类型检查。对于别名或赋予人与物多个名字的做法，它既知道其益处，又了解其害处。对于间接寻址和程序调用的方法，它既知道其威力，又了解其代价。它评价一个程序时，不仅仅根据其准确性和效率，还有美学的考量，而对于系统的设计，还考虑简洁和优雅。计算思维是一种抽象和分解，来迎接庞杂的任务或者设计巨大复杂的系统。它是关注的分离(SOC方法)。它是选择合适的方式去陈述一个问题，或者是选择合适的方式对一个问题的相关方面建模使其易于处理。它是利用不变量简明扼要且表述性地刻画系统的行为。它使我们在不必理解每一个细节的情况下就能够安全地使用、调整和影响一个大型复杂系统的信息。它就是为预期的未来应用而进行的预取和缓存。

计算思维是按照预防、保护及通过冗余、容错、纠错的方式从最坏情形恢复的一种思维。它称堵塞为“死锁”，称约定为“界面”。计算思维就是学习在同步相互会合时如何避免“竞争条件”(亦称“竞态条件”)的情形。计算思维利用启发式推理来寻求解答，就是在不确定情况下的规划、学习和调度。它就是搜索、搜索、再搜索，结果是一系列的网页，一个赢得游戏的策略，或者一个反例。计算思维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权衡。

考虑下面日常生活中的事例：当你女儿早晨去学校时，她把当天需要的东西放进背包，这就是预置和缓存；当你儿子弄丢他的手套时，你建议他沿走过的路寻找，这就是回推；在什么时候停止租用滑雪板而为自己买一付呢？这就是在线算法；在超市付帐时，你应当去排哪个队呢？这就是多服务器系统的性能模型；为什么停电时你的电话仍然可用？这就是失败的无关性和设计的冗余性；完全自动的大众图灵测试如何区分计算机和人类，程序是怎样鉴别人类的？这就是充分利用求解人工智能难题之艰难来挫败计算代理程序。

计算思维将渗透到我们每个人的生活之中，到那时诸如算法和前提条件这些词汇将成为每个人日常语言的一部分，对“非确定论”和“垃圾收集”这些词的理解会和计算机科学里的含义趋近，而树已常常被倒过来画了。

我们已见证了计算思维在其他学科中的影响。例如，机器学习已经改变了统计学。就数学尺度和维数而言，统计学习用于各类问题的规模仅在几年前还是不可想象的。各种组织的统计部门都聘请了计算机科学家，计算机学院(系)正在与已有或新开设的统计学系联姻。计算机学家们对生物科学越来越感兴趣，因为他们坚信生物学家能够从计算思维中获益。计算机科学对生物学的贡献决不限于其能够在海量序列数据中搜索寻找模式规律的本领，最终希望是数据结构和算法(我们自身的计算抽象和方法)能够以其体现自身功能的方式来表示蛋白质的结构。计算生物学正在改变着生物学家的思考方式。类似地，计算博弈理论正改变着经济学家的思考方式，纳米计算改变着化学家的思考方式，量子计算改变着物理学家的思考方式。

这种思维将成为每一个人的技能组合成分，而不仅仅限于科学家。普适计算之于今天就如计算思维之于明天。普适计算是已成为今日现实的昨日之梦，而计算思维就是明日现实。1.3.5计算思维的特征

计算思维有6大特征：

(1)是概念化，不是程序化思维。

计算机科学不是计算机编程。像计算机科学家那样去思维意味着远不止能为计算机编程，还要求能够在抽象的多个层次上思维。计算机科学不只是关于计算机，就像通信科学不只是关于手机，艺术科学不只是关于绘画一样。

(2)是根本的，不是刻板的技能。

根本技能是每一个人为了在现代社会中发挥职能所必须掌握的。刻板技能意味着机械的重复。具有讽刺意味的是，当计算机像人类一样思考之后，思维可就真的变成机械的了。

(3)是人的思维方式，不是计算机的思维方式。

计算思维是人类求解问题的一条途径，但决非要使人类像计算机那样地思考。计算机枯燥且沉闷，人类聪颖且富有想象力。是人类赋予计算机激情。配置了计算设备，我们就能用自己的智慧去解决那些在计算时代之前不敢尝试的问题，实现“只有想不到，没有做不到”的境界。

(4)是数学和工程思维的互补与融合。

计算机科学在本质上源自数学思维，因为像所有的科学一样，其形式化基础建筑于数学之上。计算机科学又从本质上源自工程思维，因为我们建造的是能够与实际世界互动的系统，基本计算设备的限制迫使计算机学家必须计算性地思考，不能只是数学性地思考。构建虚拟世界的自由使我们能够设计超越物理世界的各种系统。

(5)是思想，不是人造物。

不只是我们生产的软件硬件等人造物将以物理形式到处呈现并时时刻刻触及我们的生活，更重要的是还将有我们用以接近和求解问题、管理日常生活、与他人交流和互动。

(6)是面向所有的人，所有领域。

计算思维是面向所有人的思维，而不只是计算机科学家的思维。它吸取了问题求解所采用的一般数学思维方法，用于对现实世界中巨大复杂系统进行设计与评估的一般工程思维方法以及具有复杂性、智能、心理、人类行为理解等的一般科学思维方法。它建立在计算机过程的能力和限制之上，不管这些过程是由人执行，还是由机器执行。当计算思维真正融入人类活动的整体时，它作为一个问题解决的有效工具，人人都应当掌握，处处都会被使用。1.3.6计算思维的广泛应用

1.“百鸡问题”

公元前五世纪，我国古代数学家张丘建在《算经》一书中提出了(百钱百鸡)：鸡翁一值钱五，鸡母一值钱三，鸡雏三值钱一。百钱买百鸡，问鸡翁、鸡母、鸡雏各几何？

解决方案：这个问题流传很广，解法很多，但用数学思维产生的算法是求解二元不定方程组，解法如下：

设公鸡、母鸡、小鸡分别为x、y、z只，由题意得：

① x + y + z=100

② 5x + 3y + (1/3)z=100

有两个方程，三个未知量，称为不定方程组，有多种解。

而计算思维则是充分利用计算机的速度优势，使用穷举算法进行简单重复操作进行求解。

用C语言编写的程序如下：

这反映出从计算机角度出发解决问题的不同信息处理特质。

2.“农夫过河问题”

一个农夫带着一只狼、一只羊和一棵白菜，身处河的南岸。他要把这些东西全部运到北岸。问题是他面前只有一条小船，船小到只能容下他和一件物品，只有农夫能撑船。另外，因为狼能吃羊，而羊爱吃白菜，所以农夫不能留下羊和白菜或者狼和羊单独在河的一边，自己离开。请问农夫该采取什么方案才能将所有的东西运过河呢？

(1)算法设计。

要模拟农夫过河问题，首先需要选择一个对问题中每个角色的位置进行描述的方法。一个很方便的办法是用四位二进制数顺序分别表示农夫、狼、白菜和羊的位置。例如，用0表示农夫或者某东西在河的南岸，1表示在河的北岸。因此整数5(其二进制表示为0101)表示农夫和白菜在河的南岸，而狼和羊在北岸。

(2)算法的实现。

完成了上面的准备工作，现在的问题变成：从初始状态二进制0000(全部在河的南岸)出发，寻找一种全部由安全状态构成的状态序列，它以二进制1111(全部到达河的北岸)为最终目标，并且在序列中的每一个状态都可以从前一状态通过农夫(可以带一样东西)划船过河的动作到达。

由于在这个问题的解决过程中需要列举的所有状态(二进制0000～1111)一共16种，所以可以构造一个包含16个元素的整数顺