التفكير الحسابي للأطفال

This post is also available in: English (الإنجليزية) हिन्दी (الهندية)

في العصر الرقمي ، يعد التفكير الحسابي (CT) مهارة أساسية للأطفال. هذا النهج المنهجي لحل المشكلات هو أساس ليس فقط الترميز ، ولكن العديد من المجالات الأخرى – والمهن – أيضًا.

ما هو التفكير الحسابي؟

يتم استخدام أجهزة الكمبيوتر لمساعدتنا في حل المشكلات. ومع ذلك ، قبل معالجة المشكلة ، يجب فهم المشكلة نفسها وطرق حلها.

يسمح لنا التفكير الحسابي بالقيام بذلك.

التفكير الحسابي هو الخطوة التي تأتي قبل البرمجة. إنها عملية تقسيم المشكلة إلى خطوات بسيطة بما يكفي حتى يفهمها الكمبيوتر. نعلم جميعًا أن أجهزة الكمبيوتر تأخذ التعليمات بشكل حرفي للغاية ، وأحيانًا تؤدي إلى نتائج هزلية. إذا لم نوفر لأجهزة الكمبيوتر إرشادات دقيقة ومفصلة ، فقد تنسى الخوارزمية الخاصة بك الإجراءات الحيوية التي يتخذها معظم الأشخاص كأمر مسلم به.

على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك نشاطًا بسيطًا مثل تنظيف أسنانك بالفرشاة. في البداية ، يبدو الأمر وكأنه مهمة بسيطة بما فيه الكفاية ، ولكن في الواقع ، ينطوي تنظيف أسنانك على العديد من الخطوات البسيطة. أولاً ، ستحتاج إلى فرشاة أسنان ومعجون أسنان. ستحتاج إلى حوض به ماء بارد. سوف تحتاج إلى وضع معجون الأسنان على الفرشاة. لا تنس تشغيل الماء وتشغيل الفرشاة تحته. كما ترى ، يتضمن مثل هذا النشاط البسيط في الواقع العديد من الخطوات ، إذا فاتتك خطوة واحدة أو أخرجت خطوة واحدة فقد ينتهي بك الأمر في فوضى كبيرة!

يسمح لنا التفكير الحسابي بأخذ مشكلة معقدة ، وفهم ماهية المشكلة وتطوير الحلول الممكنة. يمكننا بعد ذلك تمثيل هذه الحلول بطريقة يمكن أن يفهمها الكمبيوتر أو الإنسان أو كليهما.

المهارات الأساسية في التفكير الحسابي

هناك أربع مهارات أساسية للتفكير الحسابي:

• التحلل– تقسيم مشكلة أو نظام معقد إلى أجزاء أصغر يسهل التحكم فيها
• التعرف على الأنماط – البحث عن أوجه التشابه بين المشاكل وداخلها
• التجريد– التركيز على المعلومات المهمة فقط ، وتجاهل التفاصيل غير ذات الصلة
• الخوارزميات– تطوير حل خطوة بخطوة للمشكلة ، أو القواعد التي يجب اتباعها لحل المشكلة

تقسيم

التحلل هو تقسيم المشاكل المعقدة إلى أجزاء أصغر يسهل التعامل معها. مع الأطفال الصغار ، يمكنك تعليم التحلل عن طريق جعلهم يعلمونك كيفية أداء مهمة بسيطة. أي نشاط بسيط مثل تنظيف الأسنان أو إعداد الإفطار أو قراءة كتاب سوف ينجح. سيحتاج الأطفال إلى تقسيم المهمة إلى خطوات بسيطة صغيرة. تأكد من منحهم تحديًا وافعل ما هو مطلوب منك فقط! من خلال هذا النشاط ، سيرى الأطفال بسرعة مدى أهمية إعطاء تعليمات دقيقة.

يسمح التحليل للأطفال بتقييم المشكلة المطروحة ومعرفة جميع الخطوات اللازمة لإنجاز المهمة. تتمثل إحدى طرق تعليم الأطفال الأكبر سنًا مهارة التحلل في جعلهم يبنون شيئًا من خلال عرض المشروع النهائي عليهم فقط. امنحهم الإمدادات اللازمة واجعلهم يصنعونها بدون تعليمات. سيحتاج الأطفال إلى معرفة الخطوات اللازمة لإكمال المشروع النهائي.

التحلل هو مهارة حياتية مهمة في المستقبل عندما يحتاج الأطفال والكبار إلى القيام بمهام أكبر. سيتعلم الأطفال طرق التفويض في المشاريع الجماعية وبناء مهارات إدارة الوقت.

التعرف على الأنماط

التعرف على الأنماط هو ببساطة البحث عن أنماط في الألغاز وتحديد هل يمكن تطبيق أي من المشاكل أو الحلول التي واجهناها في الماضي هنا؟ ما الذي تعلمناه في الماضي والذي قد يساعدنا في حل هذه المشكلة؟

إذا سبق لك أن صنعت قطعة من أثاث ايكيا ، فستفهم أهمية الأنماط. عند بناء وحدة أدراج من ايكيا ، من المحتمل أن يستغرق تجميع الدرج الأول وقتًا أطول من الدرج الرابع أو الخامس. عندما نكرر الخطوات في بنائنا ، نتعلم كيفية حل التعليمات بسرعة أكبر والتعلم من أخطائنا. تعلمنا العملية المضنية لتجميع الجزء الأول المهارات اللازمة لأداء العملية بشكل أكثر كفاءة في المستقبل.

IKEA Furniture

مع الأطفال الصغار يمكننا استخدام أمثلة من الحياة اليومية لتعليم مفهوم الأنماط (والحلقات لهذه المسألة) ، الأمثلة الجيدة هي الأكل ؛ تكرار إدخال كل قضمة إلى أفواهنا ومضغها وبلعها.

هناك العديد من الطرق لتعليم التعرف على الأنماط في الفصل الدراسي. قد يستفيد الأطفال الأصغر سنًا من استكشاف الأنماط باستخدام الموسيقى أو المكعبات الملونة. قد يتعلم الأطفال الأكبر سنًا عن الأنماط من خلال النظر إلى الجدول الدوري أو استكشاف الأنماط التي تظهر في مخططات الضرب.

يمكن للأطفال الذين يحبون LEGOاستخدام مهاراتهم في البناء لاستكشاف الأنماط. في مجموعات LEGO ، غالبًا ما توجد أنماط متكررة لأجزاء مماثلة من البناء. على سبيل المثال ، قد تتطلب مجموعة LEGO بناء 4 عجلات بالطريقة نفسها. يمكن للمدرسين إعطاء الطلاب كائنًا للبناء به عدة أنماط متكررة وإعطاء التعليمات للجزء الأول فقط.

التجريد

يساعد تعميم الأنماط والتجريد الأطفال على تعلم التعرف على التفاصيل ذات الصلة بحل المشكلة وتجاهل التفاصيل غير ذات الصلة بالمشكلة المطروحة. يعد تحديد المعلومات المهمة في مشكلة ما وتجاهل المعلومات غير ذات الصلة أحد أصعب أجزاء التعلم الحسابي.

غرف الهروب هي مثال على نشاط شائع يساعد على البناء على مفاهيم تعميم النمط والتجريد. سيتعين على المشاركين حل سلسلة من الألغاز والأحاجي والأقفال للهروب من غرفتهم في وقت قياسي.

غالبًا ما تحتوي غرف الهروب على الكثير من التفاصيل والدعائم غير ذات الصلة المصممة لإبعاد المشاركين عن المسار. لن يتمكن سوى أفضل المستخلصين من فرز التفاصيل ذات الصلة لحل أحجيةهم. يعد نشاط غرفة الهروب في الفصل طريقة مثالية لجعل الأطفال يستخدمون مهاراتهم التجريدية أثناء الاستمتاع.

قد يستفيد الأطفال الأصغر سنًا من نشاط البناء حيث يتم إعطاء مجموعة متنوعة من القطع والأشياء الإضافية التي لا تشكل جزءًا من التصميم. سيتعين على الأطفال فهم القطع المهمة للتصميم وأيها غير ذي صلة.

تصميم الخوارزمية

يحددتصميم الخوارزمية الخطوات والقواعد اللازمة لاتباعها من أجل تحقيق نفس النتيجة المرجوة في كل مرة. طريقة سهلة لتعليم هذا المفهوم للمتعلمين الصغار هي تكليفهم بمهمة وإخبارهم بكتابة الخطوات. أحد الخطوات الشائعة هو صنع شطيرة زبدة الفول السوداني والهلام. اطلب من كل طفل أن يكتب جميع الخطوات ثم اجعله يتداول مع طفل آخر.

باستخدام الاتجاهات الموجودة أمامهم فقط ، اجعلهم يصنعون شطائرهم. سيوضح هذا بشكل هزلي أهمية تضمين الاتجاهات الصغيرة مثل “استخدام السكين” أو “وضع قطع الخبز معًا” لتشكيل الساندويتش.

كل مهارة لا تقل أهمية عن الآخرين. إنها مثل الأرجل على طاولة – إذا فقدت إحدى ساقيها ، فمن المحتمل أن تنهار الطاولة. سيساعد تطبيق جميع التقنيات الأربعة بشكل صحيح عند برمجة الكمبيوتر.

التفكير الحسابي والترميز

في حين أن التفكير الحسابي هو عملية حل المشكلات التي يمكن أن تؤدي إلى الكود ، فإن الترميز هو عملية برمجة الأدوات الرقمية المختلفة باستخدام الخوارزميات. إنها وسيلة لتطبيق الحلول التي تم تطويرها من خلال عمليات التفكير الحسابي.

الخوارزميات ، في هذه الحالة ، عبارة عن سلسلة من الخطوات المستندة إلى المنطق التي تتواصل مع الأدوات التكنولوجية وتساعدهم على تنفيذ إجراءات مختلفة. هل تمت مشاركة كل أمثلة علوم الكمبيوتر هذه في وقت سابق؟ كل هؤلاء يعتمدون على الكود.

عند برامج الترميز ، هناك خوارزميات موجودة ، مثل الجدولة ، أو تحديد المسار ، أو خوارزميات الضغط ، والتي يحتاج المبرمجون إلى معرفتها ، ولكن هناك أيضًا حاجة لإنشاء خوارزميات جديدة.

ومع ذلك ، فإن البدء في تطوير براعة الطلاب في الترميز لا يتطلب ممارسة رسمية مع أي منهما أو حتى الوصول إلى التكنولوجيا. اطلب من الطلاب تعيين الاتجاهات لنظيرهم للتنقل في متاهة أو إنشاء مخططات انسيابية مرئية للمهام أو تطوير لغة مشفرة.

بأي طريقة يتم التعامل معها في الفصل الدراسي ، تشجع البرمجة الطلاب على التواصل بشكل واضح ومنطقي من خلال خوارزمية. للوصول إلى خوارزمية (خاصة مع تقدم الخوارزميات في التعقيد) ، يجب عليهم تطبيق التفكير الحسابي لحل المشكلات وممارسة ما وراء المعرفة أثناء قيامهم بذلك.

في هذه العملية ، يصبح الطلاب مستخدمين أكثر مهارة للتكنولوجيا بشكل عام ويمكنهم الاستفادة من هؤلاء لتطوير وتعميق تعلمهم أثناء ممارستهم لعلوم الكمبيوتر بطبيعتهم داخل وخارج الفصل الدراسي.