Hisoblash fikrlash nima? "Muvaffaqiyat kaliti" va "21-asr uchun muhim mahorat".

JavaRush haqidagi maqolalarda biz nafaqat Java, uni o'rganish, xususiyatlari va keyinchalik kompyuterni ishlab chiqish sohasidagi bandligi haqida gapiramiz, balki o'quvchilarimizning har tomonlama rivojlanishiga "sarmoya kiritamiz". Buning uchun biz asosiy tushunchalarga e'tibor beramiz, ularni tushunish nafaqat professional dasturchi bo'lishga imkon beradi, balki tanlangan yo'nalishdan qat'i nazar, kelajakda sizni yaxshilashga yordam beradi. Va bugun bizda shunday mavzu bor. Xeops piramidasi kabi fundamental. Ya'ni: Hisoblash fikrlash.

Hisoblash fikrlash nima?

Hisoblash tafakkuri ("hisoblash fikrlash" rus tilida ko'proq mos keladigan atama bo'lib tuyuladi, lekin RuNetda bu birinchi variant keng tarqalgan) - bu kompyuter amalga oshirishi mumkin bo'lgan yechimni yaratish uchun muammoga tizimli ravishda yondashish tushunchasidir. . Oddiy qilib aytganda, kompyuterga ma'lum bir muammoni qanday hal qilishni o'rgatishdan oldin, odam muammoning o'zini va uni qanday hal qilishni tushunishi kerak va kompyuterda fikrlash - bu aniq texnikadir. Ushbu kontseptsiya matematik va kompyuter olimi Seymur Papert tomonidan 1980 yilda muammolarni yanada samarali echish uchun nazariy asos sifatida taklif qilingan. Ta'limda hisoblash fikrlash tushunchasi 2006 yilda kompyuter fanlari professori Jannet Vingning barcha odamlar ega bo'lishi kerak bo'lgan asosiy qobiliyat sifatida bolalar ta'limiga kompyuter tafakkurini joriy etishni taklif qilgan eslatmasidan keyin mashhur bo'la boshladi.

Hisoblash fikrlashning to'rtta ustuni

Texnika sifatida hisoblash fikrlash to'rtta asosiy usulga asoslanadi.

• Parchalanish.

  Murakkab masalani bir qancha kichikroq va hal qilinadigan masalalarga bo'lish.

• Abstraktsiya.

  Faqat qaror qabul qilish uchun muhim bo'lgan ma'lumotlarga e'tibor qaratish va keraksiz tafsilotlarga e'tibor bermaslik.

• Shaklni aniqlash.

  Ko'rib chiqilayotgan muammo va allaqachon hal qilingan boshqa muammolar o'rtasidagi o'xshashliklarni qidirib toping, bu unga allaqachon tasdiqlangan yondashuvlarni o'tkazish uchun.

• Algoritmlar.

  Muammoning bosqichma-bosqich yechimini yoki uni hal qilish qoidalarini ishlab chiqish.

Ushbu komponentlarning barchasi kompyuter fikrlashning bir xil darajada muhim tarkibiy qismlaridir. Bu shuni anglatadiki, ularning har birini to'g'ri qo'llamasdan, ushbu texnikadan samarali foydalanish mumkin bo'lmaydi. Kompyuter tafakkurini to'g'ri qo'llash esa dasturlash asoslarining asosidir.

Kompyuter tafakkurining hayotda qo'llanilishi

Umuman olganda, kompyuter tafakkuri usul sifatida dasturlashdan ancha uzoqqa boradi va uning tarkibiy qismlari ko'pchilik tomonidan turli darajadagi murakkablikdagi muammolarni hal qilishda doimo qo'llaniladi. Klassik asosiy misol: notanish shaharda A nuqtadan B nuqtasiga borishingiz kerak. Qaysi yo'lni tanlashni hal qilish uchun siz:

• Siz ushbu vazifani bir nechta kichikroqlarga ajratasiz (parchalanish): xaritani va mumkin bo'lgan marshrut variantlarini o'rganing, B nuqtasiga sayohat usulini tanlang va hokazo.
• Keyin siz turli yo'nalishlarning jozibadorligini ularning uzunligi, yo'lda diqqatga sazovor joylar mavjudligi yoki sayohat qulayligi (abstraksiya) asosida baholaysiz.
• Keyin o'lchami va shahar landshafti (naqshni aniqlash) bo'yicha o'xshash bo'lgan boshqa shaharlarda o'tgan sayohat tajribalariga asoslanib variantlaringiz haqida o'ylaysiz.
• Bularning barchasiga asoslanib, siz eng mos yo'nalish va transport usulini (algoritmlarni) tanlaysiz.

Bu asosiy misol, ammo hisoblash fikrlashni chuqurroq tushunish nafaqat texnik sohalarda, balki ko'plab sohalarda foydali bo'ladi. Kundalik hayotda ko'plab omillar va turli xil ma'lumotlarga ega bo'lgan ko'plab murakkab muammolarni hisoblash fikrlash yordamida hal qilish mumkin. Hozirgi vaqtda kontseptsiya sifatida hisoblash fikrlash asosiy o'quv predmeti sifatida mashhurlik kasb etmoqda va odatda natijalarni yaxshilash uchun ko'plab ish jarayonlariga qo'shilishi mumkin bo'lgan muhim texnikaga aylanmoqda. “Muammoning eng samarali yechimini topishga intilib, biz doimo yechimning eng aniq variantlarini baholaymiz, ularning afzalliklari va kamchiliklarini topamiz. Hisoblash fikrlash bizga murakkab ko'rinadigan muammoni hal qila oladigan muammoga aylantirish imkonini beradi. Kompyuter tafakkurining mohiyati ham rekursiv fikrlash va axborotni parallel qayta ishlashda yotadi. Dasturlashda bu biz kodni ma'lumotlar va ma'lumotlarni kod sifatida talqin qilishimizni anglatadi. Bu o'lchovli tahlilni umumlashtirish sifatida turni tekshirishni va kimgadir yoki biror narsaga bir nechta nom berishning afzalliklari va kamchiliklarini tan olishni o'z ichiga oladi. Bu, shuningdek, yozma dastur sifatini nafaqat uning to‘g‘ri ishlashi va samaradorligi nuqtai nazaridan, balki uning soddaligi va nafisligini inobatga olgan holda tizimning estetikasi va dizayni nuqtai nazaridan ham baholashdir”, deb tushuntiradi Jannet . Wing o'zining 2006 yilda nashr etilgan kompyuter fikrlashini o'rganishning muhimligi haqidagi eslatmasida.

Hisoblash fikrlash ko'nikmalarini o'rganish va rivojlantirish

Kompyuter tafakkurini texnika va fan sifatida o'rganishga kelsak, bugungi kunda qiziquvchilar uchun ushbu mavzu bo'yicha juda ko'p materiallar mavjud. Shunday qilib, Xalqaro Ta'lim Texnologiyalari Jamiyati (ISTE) barchaga Google ko'magida ishlab chiqilgan , texnik mutaxassislar uchun ham mo'ljallangan Hisoblash fikrlash kursini taklif qiladi. Masalan, Coursera resursida kompyuterda fikrlash bo'yicha bepul kursni ham topishingiz mumkin. Turli darajadagi talabalar uchun ham, o'qituvchilar uchun ham hisoblash fikrlash bo'yicha dasturlar Karnegi Mellon universiteti Robototexnika akademiyasi tomonidan ham taklif etiladi . Va nihoyat, kompyuter tafakkurida asosiy rollardan biri mantiqdir. Uni o'rgatish uchun muntazam ravishda muammo va jumboqlarni hal qilish foydali bo'ladi , masalan. Quyida to'rtta asosiy hisoblash fikrlash texnikasini o'rganish, rivojlantirish va izchil foydalanish uchun oddiy, asosiy yondashuv keltirilgan.

• Parchalanish amaliyoti.

  Shunchaki ushbu tamoyilni (agar, albatta, buni qilmasangiz) har xil turdagi vazifalar va hal qilinishi kerak bo'lgan muammolarga qo'llashga harakat qiling. Bu erda hiyla - ongli ravishda konsentratsiya qilmasdan, ongingizni ushbu yondashuvdan doimiy ravishda foydalanishga o'rgatishdir. Bitta muammoni/topshiriqni bir nechta kichikroqlarga bo'lish ko'pchilik uchun (ayniqsa dasturlashda) juda oddiy yechim bo'lishiga qaramay, hamma ham uni qanday qo'llashni bilmaydi va uni muntazam ravishda bajaradi.

• Abstraksiya amaliyoti.

  Abstraksiya shunchaki ma'lum bir muammoni hal qilish uchun eng dolzarb va muhim bo'lgan ma'lumotlarga e'tibor qaratishdir. U dekompozitsiya bilan birgalikda ishlaydi, bunda siz muammoni bir nechta kichik vazifalarga ajratasiz va bir vaqtning o'zida ularga e'tibor qaratasiz, faqat muammoni hal qilish uchun kerakli ma'lumotlarni qidirasiz.

• Shaklni aniqlash ko'nikmalarini mashq qiling.

  Parchalanish bilan boshlanadigan hisoblash fikrlashni mashq qilganingizda, naqshni aniqlash qobiliyatingiz ham rivojlanadi. Bu erda yondashuv parchalanish bilan bir xil - shunchaki boshqa, allaqachon hal qilingan muammolar bilan o'xshashliklarni izlash uchun mashq qiling. Naqshlarni tanib olish sizga allaqachon amaliyotda bo'lgan va miyangizga tanish bo'lgan fikrlash shakllaridan foydalangan holda muammolarni tezroq hal qilish imkonini beradi.

• Algoritmlarni shakllantirish malakasini mashq qiling

  Bu erda yana asosiy narsa miyani ushbu tizimdan foydalanishga moslashtirishdir. Bizning hayotimiz sukut bo'yicha biz odatlar deb ataydigan algoritmlar bilan to'ldiriladi. Siz faqat algoritmlarni shakllantirishga ongli ravishda e'tibor berishingiz kerak. Bundan tashqari, bu nafaqat ish yoki mashg'ulotlarga, balki boshqa kundalik narsalarga ham tegishli. Masalan, biz yaqinda gaplashgan kechiktirishga qarshi kurashning asosi , shuningdek, algoritmlarni ongli ravishda shakllantirishda (naqshni aniqlash bilan birga) yotadi.

Fikrlar

Keling, ushbu materialni bizga eng qiziqarli va ixcham bo'lib tuyulgan mutaxassislarning bir nechta iqtiboslari bilan yakunlaylik. “Hisoblash fikrlash XXI asr ishchilari uchun muhim mahoratdir. Informatika va hisoblash tafakkuri endi odatiy holga aylanib borayotganiga qaramay, ularga asosiy fanlar sifatida hali ham yetarlicha e'tibor berilmayapti, bu esa ayniqsa o'quvchilarga "an'anaviy dasturlash"ga moslashish va o'rganishga yordam berish orqali foydali bo'lishi mumkin, - deydi Jeyms Lokvud va Aidan Muni, Irlandiyadagi Maynooth universiteti professorlari va " Ta'limda hisoblash tafakkuri: Bu qayerga mos keladi" hisoboti mualliflari? “Kompyuter tafakkuri, qaysi soha haqida gapirmasak ham, muvaffaqiyatingizning kalitidir. Ushbu texnika nafaqat kompyuter, balki haqiqiy muammolarni hal qilishda shunchalik kuchliki, uni asosiy ta'lim fanlaridan biriga aylantirish kerak. Hech bo'lmaganda, men kabi, ta'limning asosiy maqsadi hayotimizni barcha turdagi muammolarga eng samarali echimlarni topish orqali boyitish bo'lishi kerakligiga rozi bo'lsangiz, - deydi taniqli britaniyalik texnologiya mutaxassisi va tadbirkor Konrad Volfram. Xo'sh, keling, yuqorida aytib o'tilgan, kontseptsiya sifatida hisoblash fikrlashning asosiy zamonaviy ommalashtiruvchilaridan biri hisoblanishi mumkin bo'lgan Jannet Vingning iqtiboslari bilan yakunlaylik: "Hisoblash fikrlashning ta'lim afzalliklari - abstraktsiyalardan foydalanishdan boshlab - ortadi va mustahkamlaydi. intellektual ko'nikmalar va shuning uchun har qanday sohaga o'tkazilishi mumkin. Kompyuter olimlari abstraksiyalarning ahamiyatini yaxshi bilishadi, mavhumlikning turli darajalarida fikr yuritish, murakkablik va miqyosni boshqarish uchun mavhumlashtirish va hokazo. Hozircha bizning vazifamiz kompyuter bo'lmagan olimlarga va boshqalarga hisoblash tafakkurida nimani nazarda tutayotganimizni tushuntirish va uning qanday afzalliklari bor! ”