رمز النجاح والمهارات الحيوية لعمال القرن الحادي والعشرين. ما هو التفكير الحسابي؟

هناك عدد من الأشياء التي تجعل CodeGym أفضل دورة تدريبية عبر الإنترنت لتعلم كيفية البرمجة بلغة Java من الصفر (في نظرنا على الأقل): بنية الدورة التدريبية المخططة بعناية، ونهج الممارسة أولاً، وعدد هائل من المهام (أكثر من 1200)، وسرد قصص مثير ومضحك والميزات الاجتماعية وما إلى ذلك. لكننا نود أن نعتقد أن بذل جهد إضافي لمساعدة طلابنا على النجاح هو ما يجعل CodeGym الأفضل . مهمتنا ليست فقط مساعدتك على تعلم Java والعثور على وظيفة برمجية بعد (أو أثناء وجودك في منتصف الدورة)، ولكن دعم تطويرك، الشخصي والمهني، بالمعرفة والمعلومات المناسبة.

ما هو التفكير الحسابي؟

التفكير الحسابي (CT) هو مفهوم يطلق عليه خبراء الصناعة "رمز النجاح" و"المهارة الحيوية". على الرغم من أن الأمر بسيط نسبيًا، إلا أن التصوير المقطعي المحوسب يمكن أن يكون مفيدًا إلى ما هو أبعد من مجرد برمجة البرامج. تم اقتراح هذا المصطلح لأول مرة في عام 1980 من قبل سيمور بابيرت، عالم الرياضيات وعالم الكمبيوتر، كوسيلة لحل المشاكل والمهام المختلفة المتعلقة بالبرمجة بشكل أكثر كفاءة. التفكير الحسابي هو مجموعة من الأساليب التي تتضمن تناول مشكلة معقدة وتقسيمها إلى سلسلة من المشكلات الأصغر التي يسهل إدارتها، بالإضافة إلى التعبير عن جوهر المشكلة والحل بطرق يمكن للكمبيوتر تنفيذها. ببساطة، قبل البدء في البرمجة لتعليم الكمبيوتر كيفية حل مشكلة معينة، ستحتاج عادةً إلى فهم المشكلة بنفسك، وإيجاد حل، وبعد ذلك فقط تعليم الكمبيوتر كيفية التعامل معها. التفكير الحسابي هو وسيلة لجعل هذه العملية أسرع وأسهل، لكنه لا يقتصر على البرمجة فقط ويمكن تطبيقه على أجزاء مختلفة من حياتنا. على الرغم من أن هذا المفهوم قد تم تقديمه في عام 1980، إلا أن التفكير الحسابي بدأ يكتسب اهتمامًا كبيرًا بعد أن اقترحت جانيت وينج، أستاذة علوم الكمبيوتر في جامعة كولومبيا، جعل CT جزءًا من المناهج الدراسية باعتبارها واحدة من المهارات الأساسية التي يجب أن يمتلكها جميع الناس .

كيف يعمل التفكير الحسابي؟

يتكون التفكير الحسابي كأسلوب من أربع طرق رئيسية، وهي التحلل والتعميم/التجريد والتعرف على الأنماط/تمثيل البيانات والخوارزميات. إنها جميعها متساوية في الأهمية والفعالية عند تطبيقها (على مشكلة ما) بالترتيب الصحيح.

• تقسيم.

تبدأ بالتحليل، وهو تقسيم المشكلة إلى عدد من المشكلات الأصغر التي يسهل حلها واحدة تلو الأخرى.

• التجريد (التعميم).

ثم تنتقل إلى مهمة/مشكلة محددة، مع التركيز حصريًا على المعلومات المهمة لحلها وتجاهل الباقي.

• التعرف على الأنماط (تمثيل البيانات).

الخطوة التالية هي البحث عن أوجه التشابه بين المشكلة التي تعمل عليها حاليًا والمشكلات الأخرى التي تم حلها مسبقًا (مع توفر الحل). الهدف هو العثور على أنماط يمكن تطبيقها على مهمتك الحالية.

• الخوارزميات.

وأخيرًا، بعد تطبيق نتائج تطبيق الخطوات السابقة، يمكنك تطوير خوارزمية لحل المشكلة خطوة بخطوة. يمكن بعد ذلك تنفيذ الخوارزمية بواسطة الكمبيوتر (أو عقلك، وهو أهم المهام التي يحلها الكمبيوتر في حياتك).

استخدام التفكير الحسابي

إن معرفة كيفية استخدام CT عند التعامل مع المشكلات والمهام التي يتعامل معها غالبية مطوري البرامج بشكل منتظم يمكن أن يكون مفيدًا للغاية طوال حياتك المهنية في مجال البرمجة. "علم الكمبيوتر ليس برمجة كمبيوتر. إن التفكير كعالم كمبيوتر يعني أكثر من مجرد القدرة على برمجة الكمبيوتر. يتطلب التفكير على مستويات متعددة من التجريد. التفكير الحسابي هو التفكير بشكل متكرر. إنها معالجة متوازية. إنه يفسر الكود على أنه بيانات والبيانات على أنها كود. إنه فحص النوع كتعميم لتحليل الأبعاد. إنه إدراك فضائل ومخاطر التعرجات، أو إعطاء شخص أو شيء أكثر من اسم واحد. إنه يدرك تكلفة وقوة المعالجة غير المباشرة واستدعاء الإجراء. "إنها الحكم على البرنامج ليس فقط من حيث الصحة والكفاءة ولكن من حيث الجماليات، وتصميم النظام من حيث البساطة والأناقة"، تشرح جانيت وينج في بحث عام 2006 حول أهمية تعلم التفكير الحسابي وتعليمه لجميع الطلاب الجدد في الكلية. كما ترون، لا يقتصر التفكير الحسابي على المبرمجين وعلماء الكمبيوتر فقط. يتم استخدامه من قبل الناس (غالبًا دون وعي) في جميع أنواع المهن لحل المشكلات المتعلقة بالعمل وفي الحياة اليومية. فيما يلي دليل سريع حول كيفية البدء في تطبيق التفكير الحسابي إما على مهام البرمجة أو أي مشكلات خطيرة قد تتعامل معها في حياتك الشخصية.

• تطبيق التحلل.

يعد التحلل أسلوبًا بسيطًا للغاية ولكنه قوي، حيث يمكن أن يساعدك في التعامل مع المشكلات/المهام التي تبدو معقدة للغاية للوهلة الأولى، وبالتالي غالبًا ما تسبب المماطلة والصعوبات الأخرى. المفتاح هنا هو تدريب عقلك على استخدام التحليل بشكل منتظم، وتقسيم المهمة إلى عدد من المهام الأصغر التي يسهل حلها. على الرغم من أن التحليل قد يبدو وكأنه طريقة بسيطة جدًا وحتى واضحة، إلا أنك ستتفاجأ بعدد الأشخاص الذين لا يعرفونها، مما يجعل الأمر أكثر صعوبة بالنسبة لهم لبدء العمل على مهام عالمية كبيرة (مثل تعلم Java، على سبيل المثال).

• تطبيق التجريد.

إن معرفة كيفية تطبيق التجريد هي قدرة قوية إذا كنت تعرف هذه التقنية وقمت بتدريب عقلك على استخدامها دون وعي. التجريد يدور حول التركيز حصريًا على المعلومات المطلوبة لحل المهمة مع تجاهل كل شيء آخر. تُستخدم مع التحلل، وهي في الأساس طريقة للتعامل مع أي مشكلة أو مشكلة في حياتك. عند التعامل مع مهام البرمجة الصارمة، يساعد التجريد على التركيز وتجنب إرهاق عقلك بسرعة كبيرة.

• تطبيق التعرف على الأنماط.

يعد التعرف على الأنماط مهارة مهمة جدًا في البرمجة، لأنه يسمح لك بحل المهام بشكل أسرع بكثير من خلال تطبيق أنماط التفكير التي يعرفها عقلك ويريحك في استخدامها. إنها أيضًا تقنية قوية يمكن تطبيقها على مشاكل الحياة العامة: فقط حاول تحليل أي مشكلات تواجهها في حياتك وابحث عن (واستعارة) أنماط من تلك الأجزاء من حياتك التي تعمل بشكل مُرضٍ، وقم بنقلها إلى المشكلة الحالية.

• تطبيق الخوارزميات.

عندما تفكر في الأمر، فإن حياتنا كلها تدور حول تشكيل الخوارزميات. نحن نسميها العادات. يميل دماغنا إلى الاعتماد على العادات كل يوم، فقط لأنه أكثر كفاءة وبالتالي عملي. المشكلة الوحيدة هي أن معظمنا يميل إلى القيام بذلك دون وعي، مما يؤدي غالبًا إلى تشكيل خوارزميات خاطئة وضارة (نسميها العادات السيئة أو الإدمان). إن معرفة كيفية تكوين خوارزميات مفيدة بشكل واعي يمكن أن تكون مهارة حياتية مفيدة للغاية، مما يسمح لك بتحقيق أهدافك وتحقيق النجاح. عندما يتعلق الأمر بالبرمجة، فإن معرفة كيفية تشكيل خوارزمية لحل مشكلة معينة بأكثر الطرق سرعة وكفاءة هو ما يميز الشخص الذي يعرف كيفية البرمجة عن مبرمج كمبيوتر محترف ذي خبرة.

ماذا يقول الخبراء؟

في الختام، إليك ما يقوله بعض خبراء علوم الكمبيوتر المعترف بهم حول التفكير الحسابي. وفقاً لجيمس لوكوود وإيدان موني، الأساتذة في جامعة ماينوث في أيرلندا ومؤلفي كتاب "التفكير الحسابي في التعليم: أين يتلاءم؟" يقول التقرير إن التفكير الحسابي «مهارة حيوية للعاملين في القرن الحادي والعشرين». "على الرغم من إجراء الكثير من الأبحاث حول تدريس كل من CT وCS [علوم الكمبيوتر] في المدارس، إلا أن الكثير من طلاب المستوى الثالث لن يتعرضوا أبدًا لهذه المفاهيم. من المهم أن يتمتع كل من طلاب علوم الكمبيوتر وغير طلاب علوم الكمبيوتر بمهارات جيدة في حل المشكلات ويمكن أن يفيد التصوير المقطعي هذا بشكل كبير. لقد تم اقتراح العديد من الطرق المختلفة ويبدو أن دورة CT غير الإلزامية لكل من طلاب علوم الكمبيوتر وغير طلاب علوم الكمبيوتر هي طريقة فعالة ومفيدة بشكل خاص. ويتطلب هذا دعمًا من كل من الإدارة وأعضاء هيئة التدريس، ولكن الفوائد المذكورة في هذا القسم وفي القسم 7 توضح أنه يمكن أن يكون مفيدًا لجميع المشاركين. هناك أيضًا مجموعة كبيرة من الطرق لتدريس CT في سياقات الكلية، على الرغم من أن أكثر ما يشترك فيه هو الدورات التدريبية الأكثر عملية والتي تقودها المناقشة، ويبدو أن معظم هذه الأساليب ناجحة. ويعتقد الخبراء أن طلاب علوم الكمبيوتر ربما سيستفيدون من هذا لأنه يجعل الانتقال إلى "البرمجة التقليدية" أسهل بالنسبة لهم. كونراد ولفرام، خبير ورجل أعمال بريطاني مشهور في مجال التكنولوجيا، يدعو أيضًا إلى تدريس التفكير الحسابي في الكليات، بل ويطلق عليه اسم "رمز النجاح": "التفكير الحسابي هو رمز النجاح. تعتبر عملية حل المشكلات المعتمدة على الكمبيوتر قوية جدًا في مواجهة تحديات الحياة الواقعية بحيث يجب أن تكون موضوعًا تعليميًا أساسيًا. على الأقل إذا كنت، مثلي، توافق على أن الهدف الأساسي للتعليم يجب أن يكون إثراء حياتنا من خلال إيجاد الحلول الأكثر فعالية للمشاكل من أي نوع. ماذا تعتقد؟ هل يبدو لك التفكير الحسابي شيئًا يجب أن تمارسه أكثر في حياتك؟ شاركنا أفكارك في قسم التعليقات أدناه!