Apakah pemikiran komputasi? "Kunci kejayaan" dan "kemahiran penting untuk abad ke-21."

Dalam artikel tentang JavaRush, kami bukan sahaja bercakap tentang Java, kajiannya, ciri-ciri dan pekerjaan seterusnya dalam bidang pembangunan komputer, tetapi juga "melabur" dalam pembangunan komprehensif pembaca kami. Untuk melakukan ini, kami memberi perhatian kepada konsep asas, pemahaman yang bukan sahaja akan membolehkan anda menjadi seorang pengaturcara profesional, tetapi juga akan membantu anda bertambah baik pada masa akan datang, tanpa mengira arah yang dipilih. Dan hari ini kita mempunyai topik sedemikian. Fundamental, seperti piramid Cheops. Iaitu: Pemikiran komputasi.

Apakah Pemikiran Pengiraan?

Pemikiran komputasi ("pemikiran pengiraan" nampaknya istilah yang lebih sesuai dalam bahasa Rusia, tetapi dalam RuNet ia adalah pilihan pertama yang lebih biasa) ialah konsep mendekati masalah secara sistematik untuk kemudian mencipta penyelesaian yang boleh dilaksanakan oleh komputer. . Ringkasnya, sebelum mengajar komputer bagaimana untuk menyelesaikan masalah tertentu, seseorang mesti memahami masalah itu sendiri dan cara menyelesaikannya, dan pemikiran komputer adalah teknik untuk ini. Konsep ini telah dicadangkan oleh ahli matematik dan saintis komputer Seymour Papert pada tahun 1980 sebagai asas teori untuk penyelesaian masalah yang lebih berkesan. Dalam pendidikan, pemikiran komputasi sebagai satu konsep mula mendapat populariti berikutan nota oleh profesor sains komputer Jeannette Wing pada tahun 2006, yang mencadangkan memperkenalkan pemikiran pengiraan ke dalam pendidikan kanak-kanak sebagai kemahiran asas yang perlu dimiliki oleh semua orang.

Empat Tunjang Pemikiran Pengiraan

Pemikiran komputasi sebagai satu teknik adalah berdasarkan empat kaedah utama.

• Penguraian.

  Membahagikan masalah kompleks kepada beberapa masalah yang lebih kecil dan boleh diselesaikan.

• Abstraksi.

  Memberi tumpuan secara eksklusif pada maklumat yang penting kepada keputusan dan mengabaikan butiran yang tidak perlu.

• Pengecaman corak.

  Cari persamaan antara masalah yang sedang dipertimbangkan dan lain-lain yang telah diselesaikan untuk memindahkan pendekatan yang telah terbukti kepadanya.

• Algoritma.

  Membangunkan penyelesaian langkah demi langkah kepada masalah atau peraturan untuk menyelesaikannya.

Semua komponen ini adalah komponen yang sama penting dalam pemikiran komputer. Ini bermakna tanpa penggunaan yang betul setiap daripada mereka, teknik ini tidak akan dapat digunakan dengan berkesan. Dan aplikasi pemikiran komputer yang betul adalah asas asas pengaturcaraan.

Aplikasi Pemikiran Komputer dalam Kehidupan

Pada umumnya, pemikiran komputer sebagai kaedah melangkaui pengaturcaraan, dan komponennya sentiasa digunakan oleh kebanyakan orang apabila menyelesaikan masalah yang berbeza-beza tahap kerumitan. Contoh asas klasik: anda perlu pergi dari titik A ke titik B di bandar yang tidak dikenali. Untuk menentukan jalan mana yang hendak diambil, anda:

• Anda membahagikan tugas ini kepada beberapa yang lebih kecil (penguraian): kaji peta dan pilihan laluan yang mungkin, pilih kaedah perjalanan ke titik B, dsb.
• Anda kemudian menilai daya tarikan laluan yang berbeza berdasarkan panjangnya, kehadiran tempat menarik di sepanjang jalan atau kemudahan perjalanan (abstraksi).
• Kemudian anda fikirkan pilihan anda berdasarkan pengalaman perjalanan lalu di bandar lain yang paling serupa dari segi saiz dan landskap bandar (pengiktirafan corak).
• Berdasarkan semua ini, anda memilih laluan dan kaedah pengangkutan yang paling sesuai (algoritma).

Ini adalah contoh asas, tetapi pemahaman yang lebih mendalam tentang pemikiran pengiraan akan berguna dalam banyak bidang, bukan hanya bidang teknikal. Banyak masalah kompleks dengan banyak faktor dan pelbagai jenis data dalam kehidupan seharian boleh diselesaikan menggunakan pemikiran komputasi. Pada masa kini, pemikiran komputasi sebagai satu konsep semakin popular sebagai subjek pendidikan teras dan secara amnya menjadi teknik penting yang boleh disepadukan ke dalam banyak proses kerja untuk meningkatkan hasil. “Dalam usaha mencari penyelesaian yang paling berkesan untuk sesuatu masalah, kami sentiasa menilai pilihan penyelesaian yang paling jelas, mencari kelebihan dan kekurangannya. Pemikiran komputasi membolehkan kita memformat masalah yang kelihatan kompleks menjadi masalah yang boleh kita selesaikan. Intipati pemikiran komputer juga terletak pada pemikiran rekursif dan pemprosesan maklumat selari. Dalam pengaturcaraan, ini bermakna kita mentafsir kod sebagai data dan data sebagai kod. Ini termasuk pemeriksaan jenis sebagai generalisasi analisis dimensi, dan pengiktirafan kedua-dua kelebihan dan keburukan pengalianan atau memberi seseorang atau sesuatu lebih daripada satu nama. Ia juga merupakan penilaian terhadap kualiti program bertulis, bukan sahaja dari segi ketepatan operasi dan kecekapannya, tetapi juga dari segi estetika dan reka bentuk sistem, dengan mengambil kira kesederhanaan dan keanggunannya,” jelas Jeannette . Wing dalam nota beliau mengenai kepentingan pembelajaran pemikiran komputasi, diterbitkan pada tahun 2006.

Mempelajari dan mengembangkan kemahiran Pemikiran Komputasional

Bagi kajian pemikiran komputer sebagai teknik dan disiplin, hari ini terdapat banyak bahan yang tersedia mengenai topik ini untuk mereka yang berminat. Oleh itu, International Society for Technology in Education (ISTE) menawarkan kepada semua orang kursus percuma, Computational thinking , dibangunkan dengan sokongan Google , yang ditujukan juga untuk pakar teknikal. Anda juga boleh mendapatkan kursus percuma tentang pemikiran komputer pada sumber Coursera, contohnya. Program dalam pemikiran pengiraan, kedua-duanya untuk pelajar peringkat yang berbeza dan untuk guru, juga ditawarkan oleh Akademi Robotik di Carnegie Mellon University . Dan akhirnya, dalam pemikiran komputer salah satu peranan yang dominan dimainkan oleh logik. Untuk melatihnya, adalah berguna untuk kerap menyelesaikan masalah dan teka-teki , sebagai contoh. Di bawah ialah pendekatan asas yang mudah untuk belajar, membangun dan secara konsisten menggunakan empat teknik pemikiran pengiraan asas.

• Amalan penguraian.

  Cuba gunakan prinsip ini (jika, sudah tentu, anda belum melakukannya) untuk pelbagai jenis tugas dan masalah yang perlu diselesaikan. Caranya di sini adalah untuk melatih minda anda untuk menggunakan pendekatan ini secara berterusan tanpa penumpuan secara sedar. Walaupun fakta bahawa membahagikan satu masalah/tugas kepada beberapa yang lebih kecil adalah penyelesaian yang agak cetek untuk ramai (terutamanya dalam pengaturcaraan), tidak semua orang tahu cara menerapkannya dan melakukannya dengan kerap.

• Amalan abstraksi.

  Abstraksi hanya memberi tumpuan kepada maklumat yang paling relevan dan penting untuk menyelesaikan masalah tertentu. Ia berfungsi bersama dengan penguraian, di mana anda memecahkan masalah kepada beberapa subtugas dan memfokuskannya satu demi satu, mencari maklumat yang anda perlukan sahaja untuk menyelesaikan masalah yang dihadapi.

• Mempraktikkan kemahiran mengecam corak.

  Semasa anda mengamalkan pemikiran pengiraan, yang bermula dengan penguraian, kemahiran pengecaman corak anda juga akan berkembang. Pendekatan di sini adalah sama seperti penguraian - hanya berlatih mencari persamaan dengan masalah lain yang telah diselesaikan. Pengecaman corak membolehkan anda menyelesaikan masalah dengan lebih cepat dengan menggunakan corak pemikiran yang sudah diamalkan dan biasa di dalam otak anda.

• Mempraktikkan kemahiran membentuk algoritma

  Di sini, sekali lagi, kuncinya adalah menyesuaikan otak untuk menggunakan sistem ini. Kehidupan kita dipenuhi secara lalai dengan algoritma yang kita panggil tabiat. Anda hanya perlu memberi perhatian yang sedar kepada pembentukan algoritma. Lebih-lebih lagi, ini terpakai bukan sahaja untuk kerja atau latihan, tetapi juga untuk banyak perkara harian yang lain. Sebagai contoh, asas perjuangan menentang penangguhan , yang kita bincangkan baru-baru ini, juga, pada umumnya, terletak pada pembentukan algoritma yang sedar (bersama-sama dengan pengecaman corak).

Pendapat

Baiklah, mari kita simpulkan bahan ini dengan beberapa petikan daripada pakar yang menurut kami paling menarik dan ringkas. “Pemikiran komputasi adalah kemahiran penting untuk pekerja abad ke-21. Walaupun fakta bahawa sains komputer dan pemikiran pengiraan kini menjadi lebih biasa, mereka masih tidak diberi perhatian yang mencukupi sebagai disiplin teras yang boleh memberi manfaat kepada pelajar khususnya dengan membantu mereka menyesuaikan diri dan membiasakan diri dengan "pengaturcaraan tradisional," - nota James Lockwood dan Aidan Mooney, profesor di Universiti Maynooth di Ireland dan pengarang laporan Computational Thinking in Education: Di mana ia sesuai? “Pemikiran komputer, sebahagian besarnya, kunci kejayaan anda, tidak kira apa bidang yang kita bincangkan. Teknik ini sangat berkuasa dalam menyelesaikan masalah sebenar, bukan hanya komputer, sehingga ia harus dijadikan sebagai salah satu mata pelajaran pendidikan utama. Sekurang-kurangnya jika anda bersetuju, seperti yang saya lakukan, bahawa tujuan asas pendidikan adalah untuk memperkayakan kehidupan kita dengan mencari penyelesaian paling berkesan untuk semua jenis masalah, " kata Conrad Wolfram, pakar teknologi dan usahawan British yang terkenal. Baiklah, mari kita simpulkan dengan petikan dari Jeannette Wing, yang telah disebutkan di atas, yang boleh dianggap sebagai salah satu yang mempopularkan pemikiran komputasi moden sebagai konsep: "Faedah pendidikan pemikiran komputasi - bermula dengan penggunaan abstraksi - meningkatkan dan menguatkan kemahiran intelek dan, oleh itu, boleh dipindahkan ke mana-mana kawasan. Saintis komputer amat menyedari nilai abstraksi, pemikiran pada tahap abstraksi yang berbeza, abstrak untuk mengurus kerumitan dan skala, dsb. Buat masa ini, tugas kami adalah untuk menerangkan kepada saintis bukan komputer dan orang lain apa yang kami maksudkan di bawah pemikiran pengiraan, dan apa kelebihannya!”