Υπολογιστική σκέψη

Η υπολογιστική σκέψη περιγράφει έναν τρόπο εξέτασης προβλημάτων και συστημάτων έτσι ώστε ένας υπολογιστής να μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μας βοηθήσει να τα λύσουμε ή να τα κατανοήσουμε. 

Η υπολογιστική σκέψη δεν είναι μόνο απαραίτητη για την ανάπτυξη προγραμμάτων υπολογιστών και την κατανόηση γλωσσών προγραμματισμού, αλλά μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την υποστήριξη της επίλυσης προβλημάτων σε όλους τους κλάδους και τους τομείς.

Τα βασικά της Υπολογιστικής Σκέψης

 Μπορούμε να περιγράψουμε έναν υπολογιστικό στοχαστή ως ένα άτομο που ακολουθεί αυτά τα βήματα:

• αναλύει  ένα σύνθετο πρόβλημα σε μικρότερα, απλούστερα τμήματα.
• αναζητά μοτίβα και βρίσκει ομοιότητες και κοινές τάσεις στα δεδομένα.
• προσδιορίζει τις γενικές αρχές που δημιουργούν αυτά τα μοτίβα και αφαιρεί άσχετες λεπτομέρειες.
• ορίζει οδηγίες βήμα προς βήμα για την επίλυση αυτού του προβλήματος και παρόμοιων προβλημάτων.

1. Αποσύνθεση ή διάσπαση ενός πολύπλοκου προβλήματος ή συστήματος σε μικρότερα, πιο διαχειρίσιμα μέρη.

2. Αναγνώριση προτύπων ή αναζήτηση ομοιοτήτων και κανονικοτήτων στα δεδομένα.

3. Αφαίρεση ή ανάπτυξη μιας βήμα προς βήμα λύσης σε αυτό το πρόβλημα και άλλα παρόμοια προβλήματα.

4. Αλγόριθμοι ή ανάπτυξη μιας βήμα προς βήμα λύσης σε αυτό το πρόβλημα και άλλα παρόμοια προβλήματα.

Computational Thinking concepts in different subjects by Google

Για τους εκπαιδευτικούς

Ανεξάρτητα από το θέμα ή την ηλικιακή ομάδα που διδάσκετε, τα βασικά πράγματα που πρέπει να έχετε κατά νου είναι ότι οι μαθητές θα πρέπει να είναι σε θέση:

• Σκεφτείτε λογικά – μπορούν να εξηγήσουν τι κάνουν και γιατί το κάνουν;
• Εργαστείτε συστηματικά – ποια είναι τα βήματα ή οι κανόνες που θα ακολουθήσουν; Με ποιες δομές και μοτίβα μπορούν να δουλέψουν;
• Εστίαση σε ό,τι έχει σημασία – πόση λεπτομέρεια πρέπει να είναι μέρος της λύσης τους; Τι μπορεί να αφήσει στην άκρη; Μερικές φορές είναι χρήσιμο να λύσετε πρώτα μια απλούστερη έκδοση του προβλήματος, απλώς για να μάθετε τα βήματα και τις δομές.

1. Για παράδειγμα, ο λογικός συλλογισμός ενθαρρύνει τους μαθητές σας να κάνουν προβλέψεις και να δώσουν εξηγήσειςείτε εργάζονται με υπολογιστή είτε όχι.Η αποσύνθεση βοηθά τους μαθητές να χωρίσουν τα μεγάλα προβλήματα σε μικρότερα μέρηείτε εργάζονται μόνοι τους είτε ως μέρος μιας ομάδας.Η γενίκευση κάνει τους μαθητές σας να αναζητούν μοτίβα ή να σκέφτονται παρόμοια προβλήματα.Αλγόριθμοι. Το κλειδί για την υπολογιστική σκέψη είναι να λειτουργεί συστηματικά.Ποια βήματα ή κανόνες πρέπει να ακολουθήσετε;
2. Και αφαίρεση. Ποιο είναι το σωστό επίπεδο λεπτομέρειας για το πρόβλημα;Ποιες πληροφορίες έχουν σημασία και τι είναι άσχετο, τουλάχιστον προς το παρόν;Τα παιχνίδια μπορούν να είναι ένας πολύ καλός τρόπος για να βοηθήσετε τους μαθητές σας να σκεφτούν υπολογιστικά.Τα παιχνίδια έχουν στόχους, έχουν κανόνες,έχουν κάποιο τρόπο να αναπαραστήσουν το κράτος στο έργο 
   1. οπότε ίσως δεν αποτελεί έκπληξη αυτόΟι άνθρωποι έχουν προγραμματίσει υπολογιστές για να παίζουν παιχνίδια εδώ και πολύ καιρό.Δεν χρειάζεται να χρησιμοποιήσετε υπολογιστική σκέψη μόνο για να παίξετε ένα παιχνίδι,αν και αυτές οι προσεγγίσεις μερικές φορές μπορούν να σας βοηθήσουν να κερδίσετε.Πρέπει να χρησιμοποιήσετε υπολογιστική σκέψη εάν θέλετε να προγραμματίσετε έναν υπολογιστή για να παίξει.Ας πάρουμε ένα πολύ απλό παιχνίδι ως παράδειγμα.Μπορεί να είναι κάτι που έχετε ήδη παίξει με τους μαθητές σας στα μαθηματικά τους.Το ονομάζω «Μάντεψε τον αριθμό μου». Ο στόχος είναι να μαντέψει τον αριθμό του δασκάλου.Οι κανόνες λένε ότι μπορείτε να κάνετε μόνο δυαδικές ερωτήσεις ναι/όχι.Μπορείτε να σκεφτείτε την κατάσταση του παιχνιδιού ως ποιοι αριθμοί μπορεί να είναι ακόμα πιθανές απαντήσεις.Δοκιμάστε το με τους μαθητές σας.Μπορείτε να παίξετε το παιχνίδι ακόμα και με πολύ μικρά παιδιάαρκεί να περιορίσετε τους πιθανούς αριθμούς σε αυτούς που είναι εξοικειωμένοι.Ίσως ξεκινάμε με ακέραιους αριθμούς από το 1 έως το 10 ή από το 1 έως το 20.
   2. Σε ένα μάθημα μαθηματικών, είναι ένας πολύ καλός τρόπος για να αναπτύξετε τη μαθηματική λογική των παιδιώνκαι την εξοικείωσή τους με την αριθμογραμμή.Ωστόσο, σε ένα μάθημα υπολογιστών, μας ενδιαφέρει λιγότερο να κερδίσουμε απλώς το παιχνίδι "Μαντεύοντας τον αριθμό",παρά να βρούμε έναν συστηματικό τρόπο για να παίξουμε το παιχνίδι που θα μπορούσαμε να προγραμματίσουμε σε έναν υπολογιστή.Αξίζει λοιπόν να απομακρυνθείτε από το παιχνίδι για να σκεφτείτε λίγο.Ποια προσέγγιση θα μπορούσατε να προγραμματίσετε έναν υπολογιστή να ακολουθήσει εδώ;Ένας αλγόριθμος είναι απλώς τυχαία εικασία. Συνεχίστε να επιλέγετε πιθανούς αριθμούς,ίσως αποφεύγοντας αυτά που έχετε ήδη ελέγξει μέχρι να πετύχετε το σωστό.Είναι 37; Είναι 51; Είναι 109; Και ούτω καθεξής.Αργή και πολύ δύσκολη η παρακολούθηση.Είναι ακόμα ένας αλγόριθμος.Μια άλλη μπορεί να είναι η γραμμική αναζήτηση. Ξεκινήστε από την αρχή.Συνεχίστε ένα-ένα μέχρι να φτάσετε εκεί.Είναι μηδέν; Είναι ένα; Είναι δύο; Και ούτω καθεξής.Ακόμα αργό, αλλά η αφαίρεση μας είναι πολύ πιο εύκολη.Απλά πρέπει να θυμόμαστε τι ελέγχουμε τελευταίο.Κάπως αυτό φαίνεται πιο συστηματικό.
   3. Πολύ καλύτερο, πολύ πιο γρήγορο, είναι να χρησιμοποιήσετε ένα μοτίβο διαίρει και βασίλευε.Ας πούμε ότι σας λέω τους αριθμούς μου μεταξύ μηδέν και 127.Η πρώτη σας ερώτηση θα μπορούσε να είναι: είναι 64 ή περισσότερο;Λέω όχι, οπότε τώρα ξέρετε ότι είναι μεταξύ μηδέν και 63.Μετά ρωτάς: είναι 32 ή περισσότερο; Λέω ναι, για να ξέρετε ότι είναι μεταξύ 32 και 63.Μετά ρωτάς: είναι 48 ή περισσότερο;Λέω όχι, για να ξέρετε ότι είναι μεταξύ 32 και 47, και ούτω καθεξής.Η αφαίρεση σας είναι απλώς το εύρος που σας απομένει σε κάθε στάδιο.Ο αλγόριθμός σας είναι να επιλέξετε το μέσο και να ρωτήσετε αν είναι εκεί ή περισσότερο.Αναλύσατε το αρχικό πρόβλημα σε μια σειράσταδιακά όλο και μικρότερα προβλήματα μέχρι να μείνει μόνο ένας αριθμόςκαι μπορείτε να εφαρμόσετε το ίδιο μοτίβο σε κάθε στάδιο.Σε άλλα βίντεο, εξετάζουμε πώς να ξεκινήσετε τον προγραμματισμό Scratchαλλά εδώ, επιτρέψτε μου απλώς να σας δείξω πώς θα ήταν αυτή η προσέγγιση ως κώδικας Scratch.Σημειώστε ότι παρακολουθούμε τα κατώτερα και τα ανώτερα όριακαθώς περιστρέφουμε αυτόν τον επαναλαμβανόμενο βρόχο μέχρι να μείνει μόνο ένας αριθμός.Κάθε εικασία έχει το πρόγραμμα, προσαρμόζει είτε το κάτω είτε το ανώτερο όριοανάλογα με την απάντηση που θα πάρει.
   4. Αξίζει να πούμε ότι μπορούμε να γενικεύσουμε τη συγκεκριμένη προσέγγιση.Γιατί να σταματήσω στο 127; Γιατί να μην ανεβείτε σε 1.023 ή 1.048.575;Ή ίσως να μαντέψεις λέξεις.Θα μπορούσατε να παίξετε το παιχνίδι των 20 ερωτήσεων σε οποιοδήποτε θέμα.Ίσως μαντέψετε πόλεις ή πόλεις στη γεωγραφία ή ζώα και φυτά στα μαθήματα βιολογίας.Αυτή η προσέγγιση δυαδικής αναζήτησης είναι πολύ παρόμοια με τα κλειδιά ταξινόμησηςΟι βοτανολόγοι και οι ζωολόγοι χρησιμοποιούν για την αναγνώριση φυτών και ζώων στη φύση.Γενικότερα, αυτή η προσέγγιση διαίρει και βασίλευε χρησιμοποιείται από επιστήμονες υπολογιστώννα λύσει κάθε λογής μεγάλα προβλήματα,μειώνοντάς τα συστηματικά σε μια ακολουθία ολοένα και μικρότερων υποπροβλημάτων.Οι μαθητές σας κάνουν περισσότερη κωδικοποίηση, θα το δουν ξανά και ξανά.Θα μπορούσατε να διδάξετε ένα μάθημα με βάση αυτή την ιδέα με πολλές διαφορετικές ηλικιακές ομάδες.Με μικρά παιδιά, απλώς παίξτε το παιχνίδι.Με λίγο μεγαλύτερους, βάλτε τους να σκεφτούν πώς θα μπορούσαν να παίξουν το παιχνίδι συστηματικά.Με τους μεγαλύτερους μαθητές, μπορούσαν να κωδικοποιήσουν το παιχνίδιείτε σε Scratch είτε Python είτε σε κάποια άλλη γλώσσα.Ή ίσως μπορούν να πειραματιστούν με την κωδικοποίηση της δικής τους έκδοσης του "20 Questions"για ζώα, φυτά ή οποιαδήποτε άλλη κατηγορία.Παρακάτω θα βρείτε άλλα σχέδια μαθημάτων που θα σας βοηθήσουν να ξεκινήσετεβοηθώντας τους μαθητές σας να σκεφτούν υπολογιστικά.Τώρα που ξέρετε ότι η υπολογιστική σκέψη δεν είναι τόσο δύσκολη,γιατί να μην δοκιμάσετε μια δραστηριότητα με τους μαθητές σας;Συμμετάσχετε τους στην Εβδομάδα Κώδικα. Η συμμετοχή είναι πολύ εύκολη.Απλά πρέπει να καταχωρήσετε τη δραστηριότητά σας.Μπορείτε να δοκιμάσετε ένα δικό μας με τους μαθητές σας ή να δημιουργήσετε το δικό σας αν θέλετε.Θα βοηθήσετε τους μαθητές σας να αναπτύξουν σημαντικές ικανότητες του 21ου αιώναόπως η κριτική σκέψη, η επίλυση προβλημάτων και η συνεργασία.Θα διασκεδάσουν πολύ μαθαίνοντας υπολογιστική σκέψη.
   Πηγή:
   Miles Berry