Cos’è il pensiero computazionale? “La chiave del successo” e “una competenza vitale per il 21° secolo”.

Negli articoli su JavaRush, non solo parliamo di Java, del suo studio, delle sue caratteristiche e del successivo impiego nel campo dello sviluppo informatico, ma “investiamo” anche nello sviluppo completo dei nostri lettori. Per fare ciò, prestiamo attenzione ai concetti di base, la cui comprensione non solo ti consentirà di diventare un programmatore professionista, ma ti aiuterà anche a migliorare in futuro, indipendentemente dalla direzione scelta. E oggi abbiamo proprio un argomento del genere. Fondamentale, come la piramide di Cheope. Vale a dire: pensiero computazionale.

Cos’è il pensiero computazionale?

Il pensiero computazionale (“pensiero computazionale” sembra essere un termine più appropriato in russo, ma in RuNet è la prima opzione più comune) è il concetto di affrontare sistematicamente un problema per poi creare una soluzione che un computer possa implementare . In poche parole, prima di insegnare a un computer come risolvere un particolare problema, una persona deve comprendere il problema stesso e come risolverlo, e il pensiero informatico è una tecnica proprio per questo. Questo concetto è stato proposto dal matematico e informatico Seymour Papert nel 1980 come base teorica per una risoluzione più efficace dei problemi. Nell'istruzione, il pensiero computazionale come concetto ha iniziato a guadagnare popolarità in seguito a una nota della professoressa di informatica Jeannette Wing nel 2006, che proponeva di introdurre il pensiero computazionale nell'educazione dei bambini come un'abilità fondamentale che tutte le persone dovrebbero avere.

I quattro pilastri del pensiero computazionale

Il pensiero computazionale come tecnica si basa su quattro metodi chiave.

• Decomposizione.

  Dividere un problema complesso in una serie di problemi più piccoli e risolvibili.

• Astrazione.

  Concentrarsi esclusivamente sulle informazioni importanti per la decisione e ignorare i dettagli non necessari.

• Riconoscimento di modelli.

  Ricerca di somiglianze tra il problema in esame e altri che sono già stati risolti al fine di trasferire ad esso approcci già comprovati.

• Algoritmi.

  Sviluppare una soluzione passo passo a un problema o regole per risolverlo.

Tutti questi componenti sono componenti ugualmente importanti del pensiero informatico. Ciò significa che senza la corretta applicazione di ciascuno di essi non sarà possibile utilizzare questa tecnica in modo efficace. E la corretta applicazione del pensiero informatico è la base dei fondamenti della programmazione.

Applicazione del pensiero informatico nella vita

In generale, il pensiero informatico come metodo va ben oltre la programmazione e i suoi componenti vengono costantemente utilizzati dalla maggior parte delle persone per risolvere problemi di vari livelli di complessità. Un classico esempio di base: devi andare dal punto A al punto B in una città sconosciuta. Per decidere quale percorso intraprendere, tu:

• Dividi questo compito in una serie di compiti più piccoli (scomposizione): studia la mappa e le possibili opzioni di percorso, scegli un metodo per viaggiare fino al punto B, ecc.
• Quindi valuti l'attrattiva dei diversi percorsi in base alla loro lunghezza, alla presenza di punti di interesse lungo il percorso o alla facilità di viaggio (un'astrazione).
• Quindi pensi alle tue opzioni in base alle esperienze di viaggio passate in altre città più simili per dimensioni e paesaggio urbano (riconoscimento del modello).
• Sulla base di tutto ciò, scegli il percorso e il metodo di trasporto (algoritmi) più adatti.

Questo è un esempio basilare, ma una comprensione più approfondita del pensiero computazionale sarà utile in molti campi, non solo in quelli tecnici. Molti problemi complessi, caratterizzati da una grande quantità di fattori e di diversi tipi di dati, possono essere risolti nella vita di tutti i giorni utilizzando il pensiero computazionale. Al giorno d’oggi, il pensiero computazionale come concetto sta guadagnando popolarità come materia educativa fondamentale e sta generalmente diventando una tecnica importante che può essere integrata in molti processi lavorativi per migliorare i risultati. “Nel tentativo di trovare la soluzione più efficace a un problema, valutiamo costantemente le opzioni di soluzione più ovvie, trovandone vantaggi e svantaggi. Il pensiero computazionale ci consente di formattare un problema apparentemente complesso in uno che possiamo risolvere. L'essenza del pensiero informatico risiede anche nel pensiero ricorsivo e nell'elaborazione parallela delle informazioni. Nella programmazione, ciò significa che interpretiamo il codice come dati e i dati come codice. Ciò include il controllo del tipo come generalizzazione dell'analisi dimensionale e il riconoscimento sia dei vantaggi che degli svantaggi dell'aliasing o del dare a qualcuno o qualcosa più di un nome. È anche una valutazione della qualità del programma scritto, non solo in termini di correttezza del suo funzionamento ed efficienza, ma anche in termini di estetica e design del sistema, tenendo conto della sua semplicità ed eleganza", spiega Jeannette Wing nella sua nota sull'importanza dell'apprendimento del pensiero computazionale, pubblicata nell'anno 2006.

Apprendere e sviluppare abilità di pensiero computazionale

Per quanto riguarda lo studio del pensiero informatico come tecnica e disciplina, oggi ci sono molti materiali disponibili su questo argomento per chi è interessato. Così, l'International Society for Technology in Education (ISTE) offre a tutti un corso gratuito, Pensiero computazionale , sviluppato con il supporto di Google , destinato anche agli specialisti tecnici. Puoi anche trovare un corso gratuito sul pensiero informatico sulla risorsa Coursera, ad esempio. Programmi di pensiero computazionale, sia per studenti di diversi livelli che per insegnanti, sono offerti anche dall'Accademia di Robotica della Carnegie Mellon University . E infine, nel pensiero informatico uno dei ruoli dominanti è giocato dalla logica. Per addestrarlo sarà utile, ad esempio, risolvere regolarmente problemi ed enigmi . Di seguito è riportato un approccio semplice e di base per apprendere, sviluppare e utilizzare in modo coerente le quattro tecniche di base del pensiero computazionale.

• Pratica di decomposizione.

  Prova ad applicare questo principio (se, ovviamente, non lo stai già facendo) a vari tipi di compiti e problemi che devono essere risolti. Il trucco qui è allenare la tua mente a utilizzare questo approccio su base continuativa senza concentrazione cosciente. Nonostante il fatto che dividere un problema/compito in tanti più piccoli sia una soluzione piuttosto banale per molti (soprattutto nella programmazione), non tutti sanno come applicarlo e lo fanno regolarmente.

• La pratica dell'astrazione.

  L'astrazione si concentra semplicemente sulle informazioni più rilevanti e importanti per risolvere un particolare problema. Funziona insieme alla scomposizione, in cui si suddivide un problema in una serie di sottoattività e ci si concentra su di esse una alla volta, cercando solo le informazioni necessarie per risolvere il problema in questione.

• Esercitare le abilità di riconoscimento dei modelli.

  Man mano che eserciterai il pensiero computazionale, che inizia con la scomposizione, si svilupperanno anche le tue capacità di riconoscimento dei modelli. L'approccio qui è lo stesso della scomposizione: basta esercitarsi a cercare somiglianze con altri problemi già risolti. Il riconoscimento degli schemi ti consente di risolvere i problemi più velocemente utilizzando schemi di pensiero già praticati e familiari al tuo cervello.

• Esercita l'abilità di formare algoritmi

  Anche in questo caso la chiave sta nell’adattare il cervello all’utilizzo di questo sistema. Le nostre vite sono piene di algoritmi che chiamiamo abitudini. Devi solo prestare attenzione consapevole alla formazione degli algoritmi. Inoltre, questo vale non solo per il lavoro o la formazione, ma anche per molte altre cose quotidiane. Ad esempio, la base della lotta contro la procrastinazione , di cui abbiamo parlato di recente, risiede anche, in generale, nella formazione consapevole di algoritmi (insieme al riconoscimento dei modelli).

Opinioni

Bene, concludiamo questo articolo con alcune citazioni di esperti che ci sono sembrate le più interessanti e concise. “Il pensiero computazionale è una competenza vitale per i lavoratori del 21° secolo. Nonostante il fatto che l’informatica e il pensiero computazionale stiano diventando sempre più comuni, non ricevono ancora abbastanza attenzione come discipline fondamentali che possono avvantaggiare gli studenti in particolare aiutandoli ad adattarsi e ad abituarsi alla “programmazione tradizionale”, - notano James Lockwood e Aidan Mooney, professori della Maynooth University in Irlanda e autori del rapporto Computational Thinking in Education: Where do it fit? “Il pensiero informatico è, in larga misura, la chiave del tuo successo, indipendentemente dal campo di cui stiamo parlando. Questa tecnica è così potente nel risolvere problemi reali, non solo informatici, che dovrebbe diventare una delle principali materie educative. Almeno se sei d’accordo, come me, che lo scopo fondamentale dell’istruzione dovrebbe essere quello di arricchire le nostre vite trovando le soluzioni più efficaci a problemi di ogni tipo”, afferma Conrad Wolfram, un noto esperto tecnologico e imprenditore britannico. Ebbene, concludiamo con una citazione di Jeannette Wing, già menzionata sopra, che può essere considerata una delle principali divulgatrici moderne del pensiero computazionale come concetto: “I benefici formativi del pensiero computazionale - a partire dall'uso delle astrazioni - aumentano e rafforzano capacità intellettuali e, quindi, possono essere trasferite in qualsiasi area. Gli informatici sono ben consapevoli del valore delle astrazioni, del pensare a diversi livelli di astrazione, dell'astrazione per gestire la complessità e la scala, ecc. Per ora, il nostro compito è spiegare agli scienziati non informatici e ad altri cosa intendiamo con pensiero computazionale, e quali sono i suoi vantaggi!”