Вычислительное мышление

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. Термин вычислительное мышление был впервые использован Сеймуром Пейпертом в 1980 году и снова в 1996 году. Вычислительное мышление может быть использовано для алгоритмического решения сложных масштабных проблем и часто используется для реализации значительных улучшений эффективности.

Общее представление

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. 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.

Вычислительное мышление в образовании

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

• 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 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

Понятие вычислительного мышления было подвергнуто критике как слишком расплывчатое, так как редко становится ясно, чем оно отличается от других форм мышления. 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. 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.