Вычислительное мышление

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Три этапа процесса ("ААА процесса ВМ"), описывающие вычислительное мышление

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.

Еще одна характеристика вычислительного мышления – итерационный процесс, основанный на трех этапах (изображённых на схеме процесса вычислительного мышления AAA справа):

  1. Абстракция: формулировка проблемы;
  2. Автоматизация: представление решения;
  3. Анализ: исполнение и оценка решения.

История вычислительного мышления восходит, по крайней мере, к 1950-м годам, но большинство идей гораздо старше.[1] Термин вычислительное мышление был впервые использован Сеймуром Пейпертом в 1980 году[2] и снова в 1996 году.[3] Вычислительное мышление может быть использовано для алгоритмического решения сложных масштабных проблем и часто используется для реализации значительных улучшений эффективности.[4]

Общее представление[править | править код]

Характеристиками, определяющими вычислительное мышление, являются декомпозиция, определение шаблонов/представление данных, обобщение/абстрагирование и алгоритмы. Общее решение получается путём декомпозиции проблемы, определения переменных, связанных с представлением используемых данных и созданием алгоритмов. Общее решение – это абстракция или обобщение, которое может быть использовано для решения множества инвариантов исходной проблемы. Широкое использование термина вычислительное мышление началось с одноимённой работы профессора Корнельского университета (США) Жаннетты Винг[en]. В статье высказывается предположение, что вычислительное мышление является фундаментальным навыком для всех, а не только для специалистов, и аргументируется важность интеграции вычислительных идей в другие дисциплины.[5]

Вычислительное мышление в образовании[править | править код]

Жаннета Винг предполагала, что вычислительное мышление станет неотъемлемой частью образования каждого ребенка.[5] В настоящее время вычислительное мышление широко определяется как набор когнитивных навыков и способов решения проблем, которые включают (но которыми не ограничиваются) следующие характеристики:[6][7]

  • Использование абстракций и определение шаблонов для представления проблемы новыми и разными способами.
  • Логическая организация и анализ данных.
  • Разбиение проблемы на более мелкие части.
  • Подход к проблеме с использованием алгоритмических приёмов таких, как циклы, символьное представление и логические операции.
  • Представление проблемы в виде ряда упорядоченных шагов (алгоритмическое мышление).
  • Выявление, анализ и реализация возможных решений с целью достижения наиболее эффективного и результативного сочетания шагов и ресурсов.
  • Обобщение процесса решения одной проблемы на широкий спектр схожих задач.

В настоящее время интеграция вычислительного мышления в учебную программу K-12[en] происходит в двух формах: на уроках информатики непосредственно или через использование и оценку методов вычислительного мышления в других предметах. Преподаватели в области науки, техники, инженерии и математики (STEM) нацеливают классы на использование вычислительного мышления, позволяют ученикам практиковать навыки решения проблем.

Критика[править | править код]

Понятие вычислительного мышления было подвергнуто критике как слишком расплывчатое, так как редко становится ясно, чем оно отличается от других форм мышления.[1][8] Некоторые ученые в области компьютерных наук беспокоятся о продвижении вычислительного мышления в качестве замены более широкого образования в сфере информатики, поскольку вычислительное мышление представляет собой лишь одну небольшую часть этой области.[9] Другие обеспокоены тем, что акцент на вычислительном мышлении побуждает ученых в области компьютерных наук сужать обсуждение решаемых ими проблем, избегая тем самым обсуждения социальных, этических и экологических последствий для технологии, которую они создают.[10][1]

Ссылки[править | править код]

  1. 1 2 3 Tedre, Matti; Denning, Peter J. The Long Quest for Computational Thinking // Proceedings of the 16th Koli Calling Conference on Computing Education Research (англ.). — 2016.
  2. Papert, Seymour. Mindstorms: Children, computers, and powerful ideas. Basic Books, Inc., 1980.
  3. Papert, Seymour (англ.). An exploration in the space of mathematics educations (англ.) // International Journal of Computers for Mathematical Learning : journal. — 1996. — Vol. 1. — DOI:10.1007/BF00191473.
  4. Computational thinking:
  5. 1 2 Wing, Jeanette M. Computational thinking (неопр.) // Communications of the ACM. — 2006. — Т. 49, № 3. — С. 33. — DOI:10.1145/1118178.1118215.
  6. Grover, Shuchi; Pea, Roy. Computational Thinking in K–12 A Review of the State of the Field (англ.) // Educational Researcher (англ.) : journal. — 2013. — Vol. 42. — DOI:10.3102/0013189x12463051.
  7. Stephenson, Chris; Valerie Barr. Defining Computational Thinking for K-12 (неопр.) // CSTA Voice. — 2011. — May (т. 7, № 2). — С. 3—4. — ISSN 1555-2128.
  8. The Trouble with Computational Thinking. ACM. Дата обращения 30 ноября 2016.
  9. Denning, Peter J. Beyond computational thinking (англ.) // Communications of the ACM : journal. — 2009. — 1 June (vol. 52, no. 6). — P. 28. — DOI:10.1145/1516046.1516054.
  10. Easterbrook, Steve. From Computational Thinking to Systems Thinking: A conceptual toolkit for sustainability computing (англ.) // Proceedings of the 2nd international conference ICT for Sustainability : journal. — 2014. — DOI:10.2991/ict4s-14.2014.28.