Что такое компьютерное мышление
Веб-дизайнерам, необходимо уметь думать о задачах так, как могли бы думать о них компьютеры, поэтому "вычислительное мышление", является для них необходимым навыком. (Примечание переводчика:в начале было желание перевести термин как абстрактное мышление, но здесь автор имеет в виду компьютероподобное мышление, поэтому далее будут использоваться термины "вычислительное" или "компьютерное" мышление). Это дает системные инструменты, которые необходимы прирешении сложных задач наших клиентов.
Компьютерное мышление помогает веб-дизайнерам разбить задачу на элементы, увидеть паттерны в данных, определить и сосредоточиться на наиболее важных элементах задачи, и при этом отбросить несущественные элементы в которых можно увязнуть.
В качестве инструмента, для тщательного планирования, оно позволяет избежать дорогостоящих ошибок, возникающих в результате спешки, когда необходимо рассмотреть проблему с разных сторон.
Что такое Вычислительное мышление?
Возможно термин вычислительное мышление звучит пугающе. Но каждый день, в разных аспектах жизни, мы им пользуемся. Вот некоторые действия и решения в котором мы его используем:
- Вы хотите сделать себе чашечку кофе.
- Вы хотите купить машину.
- Вы хотите поменять карьеру.
- Вы хотите переехать в другой город.
- Вы хотите купить дом.
- Вы хотите написать книгу.
- Вы хотите создать приложение.
Процесс планирования и достижения этих целей требует использования вычислительного мышления в том или ином виде.
Планирование включает в себя анализ - разбивку, в уме, проблемы на малые части, с которым можно работать, и предложение ряда решений, которые позволяют достичь этой цели.
Анализ проблемы
В наших целях, как веб-дизайнеры мы используем компьютеры для решения различных задач, поэтому компьютерное мышление нужно нам для понимания сложных задач, разбиения их на более мелкие элементы, с которыми можно работать. Потом мы вырабатываем идеи, как решать, этим маленькие задачи, и наконец связываем эти решения в серию маленьких шагов, которые могут быть понятны и обработаны компьютером.
Такой подход соответствует "принципам компьютерного (вычислительного) мышления"
Принципы Вычислительного Мышления
Есть четыре главных элемента:
- Декомпозиция
- Абстрагирование
- Выделение паттернов
- Создание алгоритма
Это ключевые техники, которые помогут вам подойди к сложным задачам с позиции вычислительного мышления, прежде чем, вы напишете строчку кода. Давайте разберем их.
1. Декомпозиция
Это разбиение сложной задачи или системы, на меньшие, более простые, с точки зрения решения, элементы. Эти подзадачи решаются одна за другой, пока не будет решена вся задача целиком.
“Если декомпозиция задачи не сделана - решать ее гораздо сложнее. Иметь дело со множеством разных элементов сразу, гораздо сложнее , чем разбить задачу на ряд маленьких подзадач, и решать каждую по отдельности.” – BBC Bitesize
2. Распознавание Паттернов
После того, как проведена декомпозиция сложной задачи на маленькие подзадачи, следующие шагом, будет поиск подобия между ними.
Паттерны - это общие элементы, которые появляются в каждой подзадаче. Какие сходства вы можете заметить? Поиск такого подобия в маленьких подзадачах помогает решить общую задачу более эффективно.
3. Абстрагирование
Под абстрагированием понимается сосредоточение на главном, и игнорирование второстепенных деталей. Чтобы найти решение мы должны игнорировать несущественные элементы, чтобы в первую очередь сосредоточиться на том, что мы должны сделать.
Итак, что это за важная информация, на которой мы должны сосредоточиться? При абстрагировании мы должны сосредоточиться на общих характеристиках, похожих для каждого элемента, а не на частных деталях.
После того, как у вас есть общие черты, вы можете создать модель задачи; модель - это обобщенное представление задачи, которую мы пытаемся решить.
“Если мы не абстрагируемся, мы можем прийти к неверному решению проблемы, которую мы пытаемся решить.” – BBC Bitesize
Как только у нас появилась модель - мы можем создавать алгоритм.
4. Создание Алгоритма
Вы разбили задачу на меньшие подзадачи, с которыми можно работать. Вы нашли сходство между элементами. Вы сосредоточились на главном и отбросили несущественные детали.
Теперь нужно разработать пошаговые инструкции для каждой маленькой подзадачи, или правила, которым надо следовать. Эти простейшие шаги или правила, используются, чтобы запрограммировать компьютер для решения сложной задачи наилучшим образом. Их так же называют алгоритмом.
Определение: Алгоритм - это план, набор пошаговых инструкций для решения задачи.
”Алгоритм не всегда связан со сложными навыками в программировании; по сути, это последовательность шагов по направлению к цели.” – John Villasenor
Написание алгоритма требует всестороннего планирования, для его корректной работы. То что сделает компьютер, будет на столько хорошим, на сколько хорош будет ваш алгоритм. Если алгоритм не очень хороший, то и ваше решение так же будет не очень хорошим.
Использование Блок-схем
Блок-схемы - это прекрасный способ для записи алгоритмов.
“Блок-схема — распространенный тип схем (графических моделей), описывающих алгоритмы или процессы, в которых отдельные шаги изображаются в виде блоков различной формы, соединенных между собой линиями, указывающими направление последовательности. Такое описание иллюстрирует модель решение конкретной задачи." – Wikipedia
Блок-схема - это простой способ нарисовать наш алгоритм, особенно, если нужно показать несколько результатов на выходе. Здесь используются стандартные обозначения. Блок-схемы рисуются сверху вниз и слева на право.
Пример элементов блок-схемы из UX набора
Использование Псевдокода
Пока вы делаете декомпозицию задачи на маленькие подзадачи, вы записываете свои находки, идеи и возможные варианты решения обычным языком. Компьютер не понимает, например русского языка (ни английского).
Он понимает код. Код или алгоритмы, которые формируют набор инструкций с использованием определенного синтаксиса.
Но прежде чем вы начнете писать свои решения в виде кода, понятного компьютеру, рекомендуется записать их в форме псевдокода.
Псевдокод поможет вам грамотно записать решение вашей задачи и избежать ошибок во время написания кода. Это способ записи инструкций в упрощенном виде, который читается как код. Псевдокод, это не код, поэтому в нем не используется специфический синтаксис, который используется в коде.
Лучше всего псевдокод записывать с использованием ключевых слов и переменных. Переменные используют в программировании для определения значений, слов или элементов кода. В случае программирования значения переменных меняются, по мере продвижения по коду.
Вот например, это псевдокод (взятый на сайте университета в Теннесси), по расчету оплаты:
А это, чуть более сложный псевдокод, для расчета зарплаты в случае переработки:
В псевдокоде используются такие же служебные слова, как и в программировании, чтобы потом его легче было перевести в код.
Оценка Решений
Это, по-сути, пятая часть всего процесса. Вы используете вычислительное мышление, чтобы прийти к этому результату. Решение - это алгоритм, который может быть использован, чтобы запрограммировать компьютер.
Вам не терпится перейти к программированию, но перед этим, вы должны оценить решение. Зачем?
“Без оценки, любые огрехи в алгоритме могут быть пропущены, и программа может работать не корректно, или не лучшим образом.” – BBC Bitesize
Процесс оценки алгоритма, можно представить как процесс отладки программы.
Вычислительное мышление учавствует во всех аспектах и функциях бизнеса 21 века. Это незаменимый способ решения проблем для веб-дизайнеров, которые, в конечном итоге, должны представлять решения на языке, понятном компьютеру.
Что такое Компьютерное мышление?
Четыре столпа Компьютерного мышления
Разделение комплексной проблемы на ряд более мелких и решаемых проблем.
Фокусировка исключительно на важной для решения информации и игнорирование ненужных деталей.
Поиск сходства рассматриваемой проблемы с другими, уже решенными, чтобы перенести на нее уже отработанные подходы.
Разработка пошагового решения проблемы или правил для ее решения.
Применение Компьютерного мышления в жизни
- Разделяете эту задачу на ряд более мелких (декомпозиция): изучить карту и возможные варианты маршрута, выбрать способ передвижения в точку Б и т.д.
- Затем вы оцениваете привлекательность разных маршрутов в зависимости от их длины, наличия по пути интересных мест или удобству передвижения (абстракция).
- Потом обдумываете возможные варианты, исходя из прошлого опыта передвижения в других городах, наиболее схожих по размеру и городскому ландшафту (распознавание паттернов).
- На основе всего этого выбираете наиболее подходящий маршрут и способ передвижения (алгоритмы).
Изучение и развитие навыков Компьютерного мышления
Просто старайтесь применять этот принцип (если, конечно, вы этого еще не делаете) к разного рода задачам и проблемам, которые нуждаются в решении. “Фишка” здесь в том, чтобы приучить свой ум к применению данного подхода на постоянной основе без сознательной концентрации. Несмотря на то, что разделение одной проблемы/задачи на ряд более мелких — это довольно-таки банальное для многих решение (особенно в программировании), далеко не все умеют его применять и делают это регулярно.
Абстракция — это просто фокусировка на той информации, наиболее релевантной и важной для решения конкретной задачи. Она работает в сочетании с декомпозицией, когда вы разбираете задачу на ряд подзадач и концентрируетесь на них по очереди, выискивая только ту информацию, которая нужна для решения текущей задачи.
Практика навыка распознавания паттернов.
По мере практического применения компьютерного мышления, которое начинается с декомпозиции, будут развиваться и навыки распознавания паттернов. Подход здесь тот же, что и к декомпозиции — просто практикуйте поиск сходств с другими, уже решенными проблемами. Распознавание паттернов позволяет решать проблемы быстрее, используя уже отработанные и привычные для вашего мозга шаблоны мышления.
Практика навыка формирования алгоритмов
Здесь, опять же, ключ в адаптации мозга к использованию данной системы. Наша жизнь по умолчанию заполнена алгоритмами, которые мы называем привычками. Нужно лишь уделять формированию алгоритмов осознанное внимание. Причем, это касается не только работы или обучения, но и множества других повседневных вещей. Например, в основе борьбы с прокрастинацией, о которой мы говорили недавно, также, по большому счету, лежит сознательное формирование алгоритмов (наряду с распознаванием паттернов).
Аннотация научной статьи по философии, этике, религиоведению, автор научной работы — Курмангалиев A.Ч.
Современный мир, где повсеместно используются высокие технологии, предъявляет к появляющимся задачам новые подходы и способы их решения, включая и освоение нового фундаментального типа мышления, который называется вычислительным или компьютерным мышлением . Несмотря на то, что компьютеру передается решение многочисленных вычислительных и аналитических задач, большинство специалистов в своей ежедневной работе используют навыки именно компьютерного мышления . Во многих странах навыкам компьютерного мышления начали обучать уже в начальной школе. В будущем это даст им большое преимущество в освоении выбранной ими профессии. В этой статье рассматриваются положительные и отрицательные аспекты этого явления, влияющие на жизнь человека и его умственную деятельность, что в конечном итоге сказывается на его образе жизни.
Похожие темы научных работ по философии, этике, религиоведению , автор научной работы — Курмангалиев A.Ч.
Семантическое влияние программирования на развитие мышления обучающихся: предпосылки, исследование и перспективы Роль информационных технологий в развитии навыков вычислительного мышления ФОРМИРОВАНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО МЫШЛЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ СТУДЕНТОВ ВУЗА Развитие алгоритмического мышления в процессе обучения будущих учителей математики и физики с дополнительной специальностью информатика i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.COMPUTER THINKING
The modern world, where high technologies are widely used, presents new approaches and methods for solving the emerging problems, including the development of a new fundamental type of thinking, which is called computational or computer thinking . Despite the fact that the computer is assigned to solve numerous computational and analytical problems, most of the specialists in their daily work use the skills of computer thinking . In many countries, computer thinking skills began to be taught already in elementary school. In the future, this will give them a great advantage in mastering their chosen profession. This article discusses the positive and negative aspects of this phenomenon that affect a person’s life and mental activity, which ultimately affects his lifestyle.
Текст научной работы на тему «КОМПЬЮТЕРНОЕ МЫШЛЕНИЕ»
Курмангалиев А. Ч. 1
1 Казахская Национальная Академия Искусств имени Т.К. Жургенова, (Алматы, Казахстан)
Современный мир, где повсеместно используются высокие технологии, предъявляет к появляющимся задачам новые подходы и способы их решения, включая и освоение нового фундаментального типа мышления, который называется вычислительным или компьютерным мышлением. Несмотря на то, что компьютеру передается решение многочисленных вычислительных и аналитических задач, большинство специалистов в своей ежедневной работе используют навыки именно компьютерного мышления. Во многих странах навыкам компьютерного мышления начали обучать уже в начальной школе. В будущем это даст им большое преимущество в освоении выбранной ими профессии. В этой статье рассматриваются положительные и отрицательные аспекты этого явления, влияющие на жизнь человека и его умственную деятельность, что в конечном итоге сказывается на его образе жизни. Ключевые слова: информационно-коммуникационные технологии, компьютерное мышление, вычислительное мышление, искусственный интеллект.
Сегодняшнее время, которое характеризуется быстрыми темпами развития во всех областях человеческой жизни, не обходит стороной и систему образования. Специалисты в сфере образования предлагают новые методы в обучении и решении задач. За образец
они предлагают взять компьютерные алгоритмы. Но недостаточно быть квалифицированным пользователем компьютерных программ и интерфейсов. Главным здесь становится четкое понимание логики, которая стоит за этими программами. Отсюда и
возникает интерес к компьютерному или вычислительному мышлению.
Просто мышление - это форма умственной деятельности человека, связанная с познанием реальной действительности. Воспринимая окружающую действительность, человек познает предметы и явления во всем многообразии их связей, которые между ними существуют. Одно восприятие какого-либо объекта еще не активизирует процесс мышления. Когда человек начинает думать о его строении, назначении, строить связи между причинами и следствиями, устанавливать цели и средства их достижения, только тогда начинается мыслительная деятельность. Человек стремится узнать то, что пока ему неизвестно или углубить свои поверхностные знания о чем-либо.
Компьютерное мышление настолько важно, что во многих странах его преподают в средних школах. Оно дает большое преимущество не только тем, кто работает на компьютерах, но и людям многих других профессий, позволяя «не только высказывать блестящие идеи, но и воплощать их в реальность» [1].
Термин «компьютерное (вычислительное) мышление» появился в 1980 году. Его ввел специалист по разработке искусственного интеллекта доктор Сеймур Пайперт из Массачусетского технологического института [2]. Но сам стиль этого мышления существовал давно, а стал широко распространяться при создании первых электронно-вычислительных машин. С развитием технических и программных средств расширялось и количество решаемых задач, что
приводило к новому содержанию и смысловому наполнению понятия вычислительное или компьютерное мышление.
Одно из определений этого термина следующее: компьютерное или вычислительное мышление - это мыслительные процессы, участвующие в постановке проблем и представлении их решения в форме, которая может быть эффективно реализована с помощью человека или компьютера. Они тесно связаны с проблемами искусственного интеллекта, которые очень сложны.
Человеку свойственно обычное мышление, оно для него является простым, нежели творческое, которое является для него более сложным. А для компьютера, наоборот, творческое мышление более простое, чем обычное. Поэтому проблемы искусственного интеллекта будут решены еще совсем не скоро, так как сравнительная сложность разных видов мышления для компьютера и человека является неодинаковой.
Не следует думать, что компьютерное мышление - это «то, как думают компьютеры». Для людей - это набор разнообразных человеческих навыков для решения задач любого вида. Для приобретения этих навыков надо хорошо понимать, как происходят вычислительные процессы. Но и навыки творческого мышления, умение работать в коллективе, четко понимать и объяснять суть поставленной задачи -все это также важно и необходимо.
Компьютерное мышление использует элементы и других типов мышления, таких как математическое и научное. Но его основу составляют конкретные навыки: способность мыслить логически и алгоритмически, умение находить эффективные способы решения задач.
Квалифицированное использование компьютера дает возможность объединить все эти разнообразные навыки. Все они вместе формируют новый мощный тип мышления, который меняет мир [1].
Для достижения поставленных целей любой человек вначале планирует свои действия, а для этого необходимо использование в том или ином виде компьютерного мышления. Оно позволяет избежать всевозможных ошибок, которые в конечном счете могут обойтись очень дорого.
«Для компьютерного мышления характерны следующие четыре принципа или шага:
- Декомпозиция - это разбиение сложной задачи на отдельные, более простые, задачи.
- Выделение паттернов - это поиск и определение схожих элементов в простых задачах. Они помогают более эффективно решить общую задачу.
- Абстрагирование - это фокусирование на главных деталях и важной информации и игнорирование второстепенных.
- Запись алгоритма - это запись пошаговых инструкций, для решения задачи, которые могут быть прочитаны и поняты компьютером. Они пишутся на основе информации, полученной в ходе выполнения первых трех шагов.
После создания алгоритма выполняется поиск ошибок и их исправление.
Именно такой подход к решению задач соответствует принципам компьютерного (вычислительного) мышления» [3, с. 224].
Особенность настоящего времени: компьютерные технологии проникли
во все сферы человеческой деятельности, как профессиональной, так и личной. И наш образ жизни уже немыслим без того, чтобы наша мыслительная деятельность не использовала достижения современных инновационных достижений в области информационно-коммуникационных технологий. Компьютеры, Интернет, сотовые телефоны, различные гаджеты - все это прочно вошло в нашу жизнь.
Молодежь, а в основном именно она, очень много времени проводит, сидя за монитором компьютера. Немало людей изучает программирование, создает сайты,разбирается в ШеЬ-дизайне, осваивает многочисленные компьютерные программы. И сами того не замечая, начинают уже мыслить, как кибернетический организм, а не как человек.
Каким же образом проявляется компьютерное мышление и насколько оно полезно для человека? Рассмотрим вначале минусы этого проявления.
Первые электронные калькуляторы, которые появились в начале второй половины прошлого столетия, настолько упростили жизнь многим людям, что им уже не требовалось сильно напрягать мозги, даже при самых простейших вычислениях. А далее появились еще более мощные вычислители -компьютеры, которые стали выполнять еще больше разнообразных вычислений при решении повседневных задач. С одной стороны - это вроде бы и хорошо, так как не нужно тратить драгоценное время и напрягать ум на бесконечное множество сложных или простых вычислений. Но с другой стороны рабочие извилины нашего мозга уменьшаются, поэтому таблицу умножения человеку забывать не следует.
Компьютер - это быстродействующее электронное устройство, которое быстро позволяет получить результаты. Но быстрота содержит в себе и элементы риска. Можно получить не всю информацию или она не совсем соответствует нашим запросам, а мы, подобно компьютеру, быстро принимаем решение, которое может быть неверным, и тем самым наши усилия не достигают цели. А надо было бы включить чисто человеческое мышление: проанализировать проблему и логически подойти к просмотру полученных результатов.
Компьютер позволяет получить мгновенные ответы на многие вопросы. И человек постепенно к этому привыкает. Когда этого не происходит, он начинает нервничать, меняется его отношение к окружающим, особенно близкому окружению, и, в конце концов, может привести его к депрессии.
Нельзя обойти стороной и компьютерные игры. Они по разному влияют на человека. Играя в них, человек развивает свое мышление. Но злоупотреблять играми, особенно боевыми не стоит. Они настолько втягивают человека в компьютерный мир, особенно молодого, что он все свободное время начинает проводить за компьютером, а все остальное перестает для него существовать. Появляется так называемая игровая зависимость. «В данном случае компьютерное мышление преобладает над человеческим, а, если точнее, то убивает его. Человек становится грубым, ухудшается его психическое состояние, он становится неадекватным и может насилие, с которым сталкивается в «боевиках», выплеснуть в реальный мир» [4].
Например, много компьютерных игр, в которых стреляют по человеческим
фигурам. Единственным положительным моментом здесь является развитие скорости реакции. Если это и есть основная цель, то хорошо, играй. Но в этом случае мышление падает до нуля. Очень хорошо об этом сказано в одной из популярных пословиц: сила есть - ума не надо. Хотя и силы здесь никакой не нужно, она виртуальная. И самое страшное здесь - это разрушение нервной системы человека.
Лучше играть в обучающие, развивающие, интеллектуальные и логические игры. Но и к этим играм нужно тоже подходить осторожно. Теперь о положительных моментах компьютерного мышления.
Развитие информационно-коммуникационных технологий побуждает человека применять их к решению возникающих перед ним задач. Будущего специалиста необходимо готовить, начиная со школьной скамьи, формируя такие его умения, которые входят в состав информационно-коммуникационной компетентности. Эти умения должны сформировать способности понимания и применения фундаментальных вычислительных принципов к широкому спектру человеческой деятельности.
Но одних таких умений мало. К ним надо добавить определенный стиль мышления, каковым является компьютерное мышление.
Компьютерное мышление развивает и усиливает такие качества человека, как:
-уверенность при появлении сложностей;
-стойкость в работе с трудными задачами;
-способность справляться с незавершенными задачами; -умение прислушиваться к мнению
других людей, общаться и работать с ними для достижения общей цели.
Компьютерные игры, о которых много говорят, несомненно формируют компьютерное мышление. Развивающие компьютерные игры имеют много положительных сторон. Их разнообразие позволяет удовлетворить запросы практически любого любителя компьютерных игр. Они развивают память, внимание, логическое и образное мышление, которые, в свою очередь, способствуют формированию творческих навыков. Немаловажное значение имеет разгадка различных головоломок и фокусов, составление кроссвордов.
Как и вокруг всякой крупной идеи, вокруг компьютерного мышления существует большое количество споров - и по поводу его применимости, и по поводу смыслового наполнения. По большому счету - это умение сводить сложное к простому и переходить от конкретного к абстрактному.
Споры ученых-кибернетиков о том, смогут ли информационные процессы в нервной системе быть реализованы с помощью электронных устройств начались со времен создания первых вычислительных машин в 40-х годах прошлого столетия. Бурные споры 50-х годов немного утихли в начале 60-х годов, хотя спорящие стороны остались при своих мнениях, так и не переубедив друг друга.
Начиная с 80-х годов начался следующий этап дискуссий. Если раньше аргументы носили скорее философский характер, то сейчас доводы стали более конкретными, они исходят из реальных достижений вычислительной техники, программирования и искусственного
И сегодня, спустя почти полвека, спорящие стороны уже приходят к некоторому консенсусу. «Сейчас делают упор на взаимодействие человека и компьютера. Машине поручают не всю работу целиком; она сотрудничает с человеком. Каждый из участников этого содружества выполняет те элементы, в которых его преимущество бесспорно. Например, при проектировании дома оценить удобство планировки сможет человек, а провести все нужные расчеты - машина. «Машинные» и «человеческие» этапы работы многократно чередуются» [4, с. 118].
Многие специалисты в области компьютерных наук считают, что не стоит представлять компьютерное мышление как некую систему навыков, которая имеет преимущество по сравнению с более традиционными подходами. Нет достоверных данных, которые показали бы, что навыки программирования
делают людей более креативными или способными к решению задач. Кроме того, десятилетия исследований в сфере образования показали, что любые навыки не переносятся в другие сферы автоматически.
Но, тем не менее, овладевая компьютерным мышлением, и общаясь с творчески мыслящими компьютерами, человек не должен забывать об обязательном соблюдении соответствующей техники безопасности. Выдающийся американский ученый, основоположник кибернетики Норберт Винер на вопрос «Существует ли опасность, что вычислительные машины когда-нибудь возьмут верх над людьми?» ответил: «Такая опасность, несомненно, существует» [6, с. 319]. Поэтому творческие задачи компьютер должен решать только совместно с человеком и под руководством человека. И это - принципиально важно, так как самостоятельно мыслящий компьютер может представлять для людей очень большую опасность, особенно творчески мыслящий компьютер.
Компьютерному (вычислительному) мышлению можно учиться. Британский ученый Стивен Вольфрам в книге «Как обучать вычислительному мышлению?» [7]. рассказывает о языке программирования Wolfram Language и показывает его возможности. Это язык нового вида программирования, в котором максимально непосредственно реализуется вычислительное (компьютерное) мышление. «Новые технологии, встроенные в этот язык, позволяют работать на гораздо более высоком уровне и больше сосредоточиться на компьютерном мышлении нежели просто
программировании» [7, с. 118].
Вместе с развитием технических и программных средств в области компьютерных технологий однозначно происходит и развитие компьютерного мышления. Оно делает повседневную жизнь более продуктивной, помогает человеку не отвлекаться на мелочи, а сосредотачиваться на решении возникающих проблем более целенаправленно [8].
И надо помнить, что компьютерное мышление - это способ решения проблем людьми, а не попытка отождествить человеческое мышление компьютерному. Люди создают компьютеры и делают их полезными и эффективными. Теперь мы решаем те задачи и проблемы, которые не могли решить до создания электронно-вычислительных машин. Людей не нужно учить тому, чтобы они делали работу компьютера, а нужно научить их работать с компьютером, используя его в качестве инструмента.
Но, в то же время, не надо думать, что компьютерное мышление - это ключ к решению всех проблем. Нет необходимости заставлять людей думать также, как компьютер. Знание основ логики никогда не будет лишним, но человек должен мыслить, как человек. Не каждый человек может стать программистом или математиком. Но в системе образования целенаправленное развитие компьютерного мышления должно стать одной из важных задач.
Список использованных источников
2. Пейперт С. Переворот в сознании: Дети, компьютеры и плодотворные идеи. - М.: Педагогика, 1989. - 224 с.
3. Люблинская А.А. Учителю о психологии младшего школьника. Пособие для учителя. - М.: Просвещение, 1977. - 246 с.
5. Баррат Д. Последнее изобретение человечества: искусственный интеллект и конец эры Homo sapiens. - М.: Альпина нон-фикшн, 2015. - 362 с.
6. Винер Н. Кибернетика или управление и связь в животном и машине. - М.: Наука, 1998 г. - Приложение IV. - 344 с.
8. Лук А.Н. Психология творчества. - М., «Наука», 1978. - С. 118 - 125.
ВДрмадоалиев А. Ш.
Т. К,. ЖYргенов атындагы К^азак улттьщ внер академиясы (Алматы, Цазакстан)
КОМПЬЮТЕРЛ1К ОЙЛАУ ЖYЙЕСI Ацдатпа
Жогары технологиялар барлык жерде колданылатын заманауи элем пайда болатын мшдеттерге есептеуш немесе компьютерл^ ойлау деп аталатын жаца iргелi ойлау тYрiн игеруд усынады. Компьютерге кептеген есептеу жэне талдау есептерш шешу бертгенше карамастан, мамандардын кепшЫп езшщ ^ндел^т жумысында компьютерлiк ойлау дагдыларын пайдаланады. Кептеген елдерде компьютерл^ ойлау дагдыларын бастауыш мектептен бастап окыта бастады. Болашакта бул оларга тандаган мамандыктарын игеруде Yлкен артыкшылык бермек. Бул макалада адам емiрiне жэне онын акыл-ой жумысына эсер ететш осы кубылыстын он жэне терю аспектiлерi карастырылады. Кiлт сездер: акпараттык-коммуникациялык технологиялар, компьютерлiк ойлау, есептiк ойлау, жасанды интеллект.
T^.Zhurgenov Kazakh National Academy of Arts (Almaty, Kazakh&an)
COMPUTER THINKING Abstract
Key words: information and communication technologies, computer thinking, computational thinking, artificial intelligence.
Сведение об авторе:
Курмангалиев А.Ч. - доцент кафедры «История Казахстана и общественные науки» Казахской национальной академии искусств им. Т. К. Жургенова. (Алматы, Казахстан). е-таП:каИте1@таП.ги
В образовании вычислительное мышление (КМ) - это набор методов решения проблем, которые включают выражение проблем и их решения способами, которые может выполнять компьютер.
СОДЕРЖАНИЕ
История
История компьютерного мышления восходит как минимум к 1950-м годам, но большинство идей намного старше. Вычислительное мышление включает в себя такие идеи, как абстракция, представление данных и логическая организация данных, которые также распространены в других видах мышления, таких как научное мышление, инженерное мышление, системное мышление, дизайн-мышление, мышление, основанное на моделях, и тому подобное. Ни идея , ни термин является недавней: Предшественником термины , как algorithmizing, процедурного мышление, алгоритмического мышление и вычислительной грамотность, вычисляя пионер , как Алан Перлис и Дональд Кнут , термин вычислительного мышление впервые было использовано Пейперты в 1980 году и снова в 1996 году Вычислительное мышление можно использовать для алгоритмического решения сложных масштабных задач и часто используется для значительного повышения эффективности.
Выражение « вычислительное мышление» было выдвинуто на передний план образовательного сообщества в области информатики в 2006 году в результате опубликованного Жаннетт Винг эссе « Коммуникации» ACM на эту тему . В эссе предполагалось, что вычислительное мышление является фундаментальным навыком для всех, а не только для компьютерных ученых, и приводился довод в пользу важности интеграции вычислительных идей в другие школьные предметы. В эссе также говорилось, что, обучаясь вычислительному мышлению, дети будут лучше справляться со многими повседневными задачами - например, в эссе говорилось об упаковке рюкзака, поиске потерянных варежек и знании того, когда вместо этого лучше брать напрокат и покупать. Континуум вопросов вычислительного мышления в образовании варьируется от компьютерных программ для детей до 9-ти классов до профессионального и непрерывного образования, где проблема заключается в том, как передать глубокие принципы, максимы и способы мышления между экспертами.
В течение первых десяти лет вычислительное мышление было направлено на США, и до сих пор эта ранняя направленность видна в исследованиях в этой области. Наиболее цитируемые статьи и наиболее цитируемые люди были активны в начале волны КТ в США, а самые активные исследовательские сети в этой области находятся в США. Неясно, в какой степени преимущественно западная исследовательская литература в этой области может удовлетворить потребности студентов из других культурных групп, в которых доминируют американские и европейские исследователи.
Характеристики
Характеристики, определяющие вычислительное мышление, - это декомпозиция , распознавание образов / представление данных , обобщение / абстракция и алгоритмы . Путем декомпозиции проблемы, определения задействованных переменных с использованием представления данных и создания алгоритмов получается общее решение. Общее решение - это обобщение или абстракция, которые можно использовать для решения множества вариантов исходной проблемы.
Еще одна характеристика вычислительного мышления - итерационный процесс «три как», основанный на трех этапах:
- Абстракция : постановка проблемы;
- Автоматизация : выражение решения;
- Анализ : выполнение и оценка решения.
Подключение к «четырем C»
Четыре «К» обучения 21 века - это общение, критическое мышление, сотрудничество и творчество. Пятым C может быть вычислительное мышление, которое влечет за собой способность решать проблемы алгоритмически и логически. Он включает инструменты, которые создают модели и визуализируют данные. Гровер описывает, как вычислительное мышление применимо к предметам, выходящим за рамки естественных наук, технологий, инженерии и математики (STEM), включая социальные науки и языковые искусства. Учащиеся могут участвовать в занятиях, в которых они выявляют закономерности в грамматике, а также структуру предложений и используют модели для изучения взаимоотношений.
С момента своего создания 4 C постепенно получили признание в качестве жизненно важных элементов многих школьных программ. Это развитие вызвало изменения в платформах и направлениях, таких как исследование, проектное обучение и более глубокое обучение на всех уровнях K – 12. Многие страны представили компьютерное мышление всем учащимся. В Соединенном Королевстве КТ входит в национальную учебную программу с 2012 года. Сингапур называет КТ «национальным потенциалом». Другие страны, такие как Австралия, Китай, Корея и Новая Зеландия, предприняли масштабные усилия по внедрению вычислительного мышления в школах. В Соединенных Штатах президент Барак Обама создал программу «Компьютерные науки для всех», чтобы дать этому поколению американских студентов необходимые знания в области информатики, необходимые для процветания в цифровой экономике. Вычислительное мышление означает мышление или решение проблем, как у компьютерных ученых. CT относится к мыслительным процессам, необходимым для понимания проблем и формулирования решений. КТ включает в себя логику, оценку, шаблоны, автоматизацию и обобщение. Готовность к карьере может быть интегрирована в среду обучения и преподавания разными способами.
В образовании K – 12
Подобно Сеймуру Паперту , Алану Перлису и Марвину Мински , Жаннетт Винг считала, что вычислительное мышление станет неотъемлемой частью образования каждого ребенка. Однако интеграция вычислительного мышления в учебную программу K – 12 и образование в области информатики столкнулась с рядом проблем, включая соглашение об определении вычислительного мышления, о том, как оценивать развитие детей в нем и как отличить его от других подобных систем, подобных мышлению. мышление, дизайн-мышление и инженерное мышление. В настоящее время вычислительное мышление в широком смысле определяется как набор когнитивных навыков и процессов решения проблем, которые включают в себя (но не ограничиваются ими) следующие характеристики (но есть аргументы, что немногие из них, если таковые имеются, относятся именно к вычислениям, вместо того, чтобы быть принципы во многих областях науки и техники)
- Использование абстракций и распознавания образов для представления проблемы по-новому и по-разному.
- Логическая организация и анализ данных
- Разбиваем проблему на более мелкие части
- Подход к проблеме с использованием техник программного мышления, таких как итерация, символическое представление и логические операции.
- Преобразование проблемы в серию упорядоченных шагов (алгоритмическое мышление)
- Выявление, анализ и реализация возможных решений с целью достижения наиболее эффективного и результативного сочетания шагов и ресурсов.
- Обобщение этого процесса решения проблем на широкий круг проблем
Текущая интеграция вычислительного мышления в учебную программу K – 12 осуществляется в двух формах: непосредственно на уроках информатики или посредством использования и измерения методов вычислительного мышления в других предметах. Учителя естественных наук, технологий, инженерии и математики ( STEM ) ориентированы на классы, которые включают вычислительное мышление, позволяют студентам практиковать навыки решения проблем, такие как метод проб и ошибок . Валери Барр и Крис Стивенсон описывают модели вычислительного мышления в разных дисциплинах в статье ACM Inroads 2011 года. Однако Конрад Вольфрам утверждал, что вычислительное мышление следует преподавать как отдельный предмет.
Существуют онлайн-институты, которые предоставляют учебные программы и другие связанные ресурсы, чтобы развивать и укреплять дошкольников с помощью вычислительного мышления, анализа и решения проблем.
Учебник Пола С. Ванга «От вычислений к вычислительному мышлению» использовался в средней школе и колледже, чтобы познакомить с этой темой студентов, не изучающих информатику, через понимание вычислений и применение концепций как способа мышления в других школах. области, в том числе и в повседневной жизни. Учебник, написанный на английском языке, был переведен на другие языки и использовался во многих частях мира. В учебнике также было введено новое слово «вычислять», глагол, определяемый как «применять вычислительное мышление для анализа и решения проблем».
Центр вычислительного мышления
В Университете Карнеги-Меллона в Питтсбурге есть Центр вычислительного мышления. Основным направлением деятельности Центра является проведение ЗОНДОВ или ПРОБЛЕМНО-ориентированных исследований. Эти ЗОНДЫ представляют собой эксперименты, которые применяют новые концепции вычислений к задачам, чтобы показать ценность вычислительного мышления. Эксперимент PROBE обычно представляет собой сотрудничество между ученым-компьютерщиком и экспертом в области, которую необходимо изучить. Обычно эксперимент длится год. В общем, ЗОНД будет стремиться найти решение широко применимой проблемы и избегать узконаправленных проблем. Некоторыми примерами экспериментов PROBE являются оптимальная логистика трансплантации почки и способы создания лекарств, которые не разводят устойчивые к лекарствам вирусы.
Критика
Концепция вычислительного мышления критиковалась как слишком расплывчатая, поскольку редко разъясняется, чем она отличается от других форм мышления. Склонность компьютерных ученых навязывать вычислительные решения другим областям была названа «вычислительным шовинизмом». Некоторые компьютерные ученые беспокоятся о продвижении вычислительного мышления как замены более широкого образования в области информатики, поскольку вычислительное мышление представляет собой лишь небольшую часть этой области. Другие обеспокоены тем, что упор на вычислительное мышление побуждает компьютерных ученых слишком узко думать о проблемах, которые они могут решить, тем самым избегая социальных, этических и экологических последствий создаваемой ими технологии. Кроме того, поскольку почти все исследования компьютерной томографии проводятся в США и Европе, неясно, насколько хорошо эти образовательные идеи работают в других культурных контекстах.
В статье 2019 года утверждается, что термин «вычислительное мышление» (КМ) следует использовать в основном как сокращение для обозначения образовательной ценности информатики, отсюда и необходимость преподавания ее в школе. Стратегическая цель состоит в том, чтобы информатика признавалась в школе как самостоятельный научный предмет, а не пыталась определить «совокупность знаний» или «методы оценки» для компьютерной томографии. Особенно важно подчеркнуть тот факт, что научная новизна, связанная с компьютерной техникой, заключается в переходе от «решения проблем» в математике к «решению проблемы» в информатике. Без «эффективного агента», который автоматически выполняет полученные инструкции для решения проблемы, не было бы информатики, а была бы только математика. Другая критика в той же статье заключается в том, что фокусировка на «решении проблемы» слишком узка, поскольку «решение проблемы - это всего лишь случай ситуации, когда кто-то хочет достичь определенной цели». Таким образом, в статье обобщаются исходные определения Куни, Снайдера, Уинга и Ахо следующим образом: «Вычислительное мышление - это мыслительные процессы, задействованные в моделировании ситуации и определении способов, которыми агент обработки информации может эффективно действовать внутри нее для достижения заданного извне. (набор) целей ".
Читайте также: