ظهر التفكير الحاسوبي بمفهومه المعاصر في عام 2006م، وهو بذلك يعد من بين أحدث الاتجاهات المعاصرة في تنمية مهارات التفكير. وعلى الرغم من أن مفهوم التفكير الحاسوبي قد حظي بقدر كبير من الاهتمام على مدار الأعوام العديدة الماضية، فقد بينت بعض الدراسات أن مهارات التفكير الحاسوبي لا يتم تدريسها بفاعلية سواءً في التعليم العام أو التعليم الجامعي.

لقد أصبح التفكير الحاسوبي بمثابة مهارة رئيسية للعيش في القرن الحادي والعشرين، وتم إدراج تقنية المعلومات ضمن أهم العلوم التي يتلقاها الطلاب في مراحلهم التعليمية، إلا أن مقررات الحاسب الآلي لازالت تركز إلى حد كبير على تعليم الطلاب كيفية تشغيل التقنيات والتعامل معها، بدلاً من تعلم تطوير وابتكار تقنيات جديدة. لذا لا يزال طلابنا إلى حد ما متلقين للتقنية وليس مطورين لها.

إن مهارات التفكير الحاسوبي من أهم المهارات التي فرضتها التقنية والتي يمكن تنميتها من خلال مقررات الحاسب الآلي، بهدف تلخيص المهارات الرئيسية لعلم الحاسب الآلي التي يتعين على كل فرد تعلمها في عصرنا الراهن، وبالتالي تعليم الطلاب “طرق التفكير مثل علماء الحاسب الآلي” سواءً كانوا متخصصين في الحاسب الآلي أم لا. من هذا المنطلق سوف نتناول في هذه المقالة مفهوم التفكير الحاسوبي وخصائصه وأبرز مهاراته.

تعريف التفكير الحاسوبي

إن من أبرز تعريفات التفكير الحاسوبي التعريف الإجرائي الذي قدمته الرابطة الأمريكية لمعلمي علوم الحاسب الآلي (CSTA) بالتعاون مع الجمعية الدولية للتقنية في التعليم (ISTE). ويصف هذا التعريف التفكير الحاسوبي على أنه عملية لحل المشكلات، و يتضمن العناصر التالية:

1- صياغة المشكلات بطريقة تمكن من استخدام الحاسب الآلي والأدوات الأخرى للمساعدة على حلها.

2- التنظيم المنطقي للبيانات وتحليلها.

3- تمثيل البيانات من خلال التجريدات مثل النماذج والمحاكاة.

4- أتمتة الحلول من خلال التفكير الخوارزمي.

5-  تحديد، وتحليل، وتنفيذ الحلول الممكنة للوصول إلى المزيج الأكثر كفاءة وفاعلية من الخطوات والمصادر.

6-  تعميم والاستفادة من عملية حل المشكلة التي يتعامل معها الفرد والاستفادة منها وتطبيقها على مدى واسع من المشكلات.

خصائص التفكير الحاسوبي

حددت “وينج” في مقالتها الرائدة التي قدمت لمفهوم التفكير الحاسوبي (Wing, 2006)، الخصائص الرئيسية للتفكير الحاسوبي وذلك على النحو التالي:

1- التركيز على المفاهيم وليس البرمجة Conceptualizing, not programming، حيث إن علم الحاسب الآلي لا يعني مجرد البرمجة، والتفكير مثل علماء الحاسوب يعني ما هو أكثر من كون الفرد قادراً على برمجة الحاسوب فهو يتطلب تفكيرا عند مستويات متعددة من التجريد.

2- التفكير الحاسوبي مهارة رئيسية وليست روتينية Fundamental, not rote skill و تعني المهارة الرئيسية مهارة يتعين على كل شخص أن يكون متقنا لها حتى يكون قادراً على التعايش في المجتمع المعاصر، أما المهارة الروتينية فهي مهارة يتم تنفيذها بشكل آلي.

3- التفكير الحاسوبي هي الطريقة التي يفكر بها البشر وليس الطريقة التي يفكر بها الحاسوب  A way that humans, not computers, think: إن التفكير الحاسوبي يعبر عن طريقة يحل بها البشر المشكلات ولا يعني محاولة البشر التفكير مثل أجهزة الحاسوب. إن أجهزة الحاسوب لا تتسم بالمهارة والخيال الذي يتمتع به البشر لكن مع استخدام البشر لأجهزة الحاسوب فإنهم يكونون قادرين على تعزيز قدراتهم على حل المشكلات بشكل أفضل.

4- التفكير الحاسوبي يكمل ويتضمن التفكير الرياضي والهندسي Complements mathematical and engineering thinking: يستند علم الحاسب الآلي بشكل جوهري إلى التفكير الرياضي والتفكير الهندسي من حيث أنه يتضمن بناء أنظمة تتفاعل مع واقع الحياة. وتعمل القيود المفروضة على أجهزة الحاسوب على إجبار علماء الحاسب الآلي على التفكير بشكل حاسوبي وليس فقط بشكل رياضي. وفي ظل إمكانية بناء عوالم افتراضية فإنه يمكن لعلماء الحاسب هندسة أنظمة افتراضية وليس الاقتصار فقط على العالم المادي.

5- يركز التفكير الحاسوبي على الأفكار وليس الأدوات فحسب Ideas, not artifacts: لا يركز التفكير الحاسوبي على مجرد البرمجيات والأجهزة التي يتم إنتاجها، بل يركز أيضاً على المفاهيم الحاسوبية التي يتم استخدامها للتعامل مع المشكلات وحلها، وإدارة حياتنا اليومية، والتواصل والتفاعل مع الآخرين.

6- التفكير الحاسوبي مفيد لأي شخص في أي مكان.

مهارات التفكير الحاسوبي

يتضمن التفكير الحاسوبي عددا من المهارات الرئيسية، وفيما يلي عرض موجز لهذه المهارات:

• التفكير الخوارزمي Algorithmic thinking

ويُعرف بأنه طريقة للوصول إلى حل المشكلات الحاسوبية من خلال التحديد الواضح للخطوات اللازمة. وتعد القدرة على قراءة وفهم الخوارزميات متطلباً قبلياً هاما في التفكير الحاسوبي حيث تتضمن كتابة تعليمات محددة وواضحة مرتبة خطوة بخطوة لتنفيذ عملية حاسوبية ما.

• التحليل decomposition

التحليل هو طريقة للتفكير بشأن الأجزاء المكونة للمشكلات، والخوارزميات، والأدوات، والعمليات، والأنظمة الحاسوبية المختلفة. وهو ما يساعد الفرد على فهم ما تتضمنه من أجزاء ومكونات، وحلها، وتطويرها وتقويمها كل على حدة، كما يجعل المشكلات المعقدة أسهل في الحل. ويتضمن التحليل قدرة الفرد على تحديد الجوانب الهامة للمشكلة الحاسوبية والتركيز عليها، والقدرة على تقسيم المشكلة إلى مشكلات فرعية، والقدرة على تحديد العمليات الحوسبية التي يمكن استخدامها في حل المشكلة، والتكامل بين هذه العمليات لتصميم الخوارزميات.

• التجريد abstraction

ويُعرف التجريد على أنه عملية تكوين شيء ما يتسم بالبساطة من شيء آخر معقد وذلك من خلال عزل أو إقصاء التفاصيل غير الوثيقة الصلة، فعلى سبيل المثال: تعد الخوارزمية تجريداً لعملية تتضمن مدخلات، وتنفيذ سلسلة من الخطوات، والوصول إلى نواتج أو مخرجات تعمل على تحقيق هدف منشود. وتعد مهارة التجريد بمثابة عملية التفكير الأكثر أهمية والأعلى مستوى في التفكير الحاسوبي.

• التقويم evaluation

ويتضمن التقويم التأكد من كفاءة الحل الخوارزمي المقترح للمشكلة الحاسوبية وتقويم الخوارزميات في ضوء معايير متعددة أخرى مثل ما إذا كانت سريعة بما يكفي، وما إذا كانت اقتصادية في استخدام المصادر، ومدى سهولة استخدامها … الخ

• تصحيح الأخطاء Debugging

تتضمن مهارات تصحيح الأخطاء Debugging تحديد الأخطاء في المنطق المتبع أو الأنشطة المنفذة، ومراجعة القواعد أو الاستراتيجيات المتبعة في الخوارزميات وغيرها. وتعد هذه المهارة مهمة في كل من البرمجة والتفكير الحاسوبي نظراً لأنها تتضمن التفكير الناقد والإجرائي.

• التعميم Generalization

تتضمن مهارات التعميم الاستفادة من العمليات المستخدمة في حل مشكلة حاسوبية معينة وتطبيقها على مجموعة متنوعة من المشكلات، بمعنى حل المشكلات الجديدة بشكل سريع استناداً إلى المشكلات السابقة التي قام الفرد بحلها.

• المحاكاة Simulation

ويطلق عليها أيضاً بناء النماذج، وهي عرض للخوارزميات وتتضمن تصميم وتطبيق نماذج الحاسوب استناداً إلى الخوارزميات التي تم تصميمها.

ويرتبط بالتفكير الحاسوبي عدد من النواحي الاجتماعية والوجدانية الهامة، فعلى سبيل المثال من المهارات الاجتماعية للتفكير الحاسوبي التعاون والتنسيق أو المنافسة أثناء مراحل حل المشكلات الحاسوبية، وبناء الخوارزميات، وتصحيح الأخطاء، والمحاكاة. أما النواحي الوجدانية فعلى سبيل المثال نذكر: ثقة الفرد في قدرته على التعامل مع التعقيد، والإصرار على العمل على المشكلات الصعبة، والقدرة على التعامل مع الغموض، والقدرة على التعامل مع المشكلات المفتوحة، ومعرفة الفرد بنقاط قوته وضعفه عند العمل مع الآخرين.

 

---

المراجع:

• آل كباس، عزة.2016م. بحث تربوي بعنوان دور مقررات الحاسب الآلي في تنمية مهارات التفكير الحاسوبي من وجهة نظر معلمات الحاسب الآلي بمحافظة ينبع.
• Wing, J. (2006). Computational thinking. Communications of the ACM, 49(3), 33–36.