4 مهارات لحل مشكلات تعلم علوم الكمبيوتر
مقدمة
يمكن تطبيق 4 مهارات أساسياً لحل مشكلات تعلم علوم الكمبيوتر. وفقًا لتعريف جانيت وينج ، فإن التفكير الحسابي هو “طريقة لحل المشكلات وتصميم الأنظمة وفهم السلوك البشري من خلال الاعتماد على مفاهيم علوم الكمبيوتر.” بالنسبة لطلاب المدرسة، إنها طريقة للتعامل مع الأسئلة الصعبة والألغاز الغامضة.
نحن ندمج التفكير الحسابي بشكل صريح في جميع الفصول الدراسية، مما يسمح للطلاب برسم أوجه التشابه بين ما يتعلمونه وكيف يتعاملون مع المشكلات في جميع التخصصات خاصة تعلم علوم الكمبيوتر.
يعتمد الطلاب على أربع مهارات تفكير حسابية في تعلم علوم الكمبيوتر، بالإضافة إلى مجموعة من المواقف الأساسية.
تعلم علوم الكمبيوتر
التفكير الخوارزمي
يُظهر الطلاب التفكير الخوارزمي كلما قاموا بإنشاء أو استخدام سلسلة محددة جيدًا من الخطوات لتحقيق النتيجة المرجوة.
في فصل الرياضيات للصف السادس ، على سبيل المثال ، يحدد الطلاب ويرسمون مجموعة من الأزواج المرتبة على مستوى إحداثي لإعادة إنشاء قطعة فنية قاموا بصنعها. يمارس الطلاب الخوارزمية الخاصة بمربعات Punnett من خلال إعادة تشكيل أنفسهم كأطفال رسوم متحركة ، عبر عبور الأنماط الجينية بدقة لإنشاء أجيال لا نهاية لها من الأطفال.
في الأوركسترا ، يتعرف الطلاب على تاريخ التكوين الموسيقي الخوارزمي ، من موسيقى النرد لموزارت إلى إميلي هاول ، وهو برنامج كمبيوتر أنشأه ديفيد كوب ، إلى الفرق الموسيقية الحديثة التي تتكون من روبوتات.
بينما يمكن للبشر أن يصبحوا أكثر إبداعًا في اتباع خوارزمية أكثر من الكمبيوتر ، فمن المهم للطلاب أن يكونوا قادرين على التواصل وتفسير التعليمات الواضحة للحصول على مخرجات موثوقة ويمكن التنبؤ بها.
تعلم علوم الكمبيوتر
التقسيم
يعني التقسيم تحليل مشكلة معقدة إلى مكوناتها والعمل على مكون واحد في كل مرة. في صف العلوم الإنسانية للصف السابع لدينا ، يقوم الطلاب بتشريح نظام العدالة الجنائية الأمريكي ، وتحديد المشكلات واقتراح الحلول التي تمثل بشكل أفضل نظامًا عادلًا ومتوازنًا.
قرب نهاية وحدة كرة السلة في فصل اللياقة البدنية ، قام طلاب الصف السادس لدينا بتحليل ليبرون جيمس دونك ، باستخدام بيانات تتبع الحركة العامة في الدوري الاميركي للمحترفين لرسم الرسوم البيانية للحركة وتحليلها لفهم الاستراتيجية الهجومية بشكل أفضل. (تعلم علوم الكمبيوتر.)
مع قوة التقسيم، تصبح المشكلات التي تبدو ساحقة في البداية أكثر سهولة في التعامل مع الطلاب.
التجريد
يشير التجريد إلى تجريد التفاصيل غير الضرورية لتطوير حل عام ، أو تمثيل نظام معقد بنموذج بسيط أو تصور.
في فصل العلوم الإنسانية ، يقوم الطلاب بمحاكاة حضارتهم القديمة من خلال اختيار الموارد الطبيعية والتقنيات ورؤية كيف يتصرف سكانهم على مر القرون ، مع تجاهل التعقيدات مثل الهياكل الحكومية والدين. أثناء التعرف على علم التشريح البشري ، يتعاون طلاب الصف السابع لإنشاء حدائق ترفيهية ثلاثية الأبعاد تعتمد على جسم الإنسان.
يعد تعلم ما هي المعلومات المهمة وما يمكن تركه مهارة مهمة للطلاب لتطويرها مع نمو المشكلات في التعقيد.
التعرف على الأنماط
يستفيد الطلاب من التعرف على الأنماط من خلال تحليل الاتجاهات في البيانات واستخدام تلك المعلومات للتوصل إلى حلول. ينقذ الطلاب في فصل العلوم العالم من خلال تحليل بيانات الزلازل في الوقت الفعلي وتحديد مكان تجمع النشاط الزلزالي ، وتشكيل فرضياتهم الخاصة حول كيفية إلقاء اللوم على الصفائح التكتونية.
في فصل الرياضيات ، يقوم الطلاب بتحسين فرق كرة القدم الخيالية باستخدام مهارات التفكير التناسبي لصياغة اللاعبين بأفضل بيانات الأداء.
يساعد تطبيق سياق من العالم الواقعي على دروسك الطلاب على إدراك أن المهارات التي يتعلمونها ليست ذات صلة فحسب ، ولكنها حيوية خارج الفصل الدراسي.
يقدم Trevor Muir أفكارًا وأدلة رائعة على هذا النهج في حديثه TEDx عن التعلم في العالم الحقيقي.
المواقف الأساسية في تعلم علوم الكمبيوتر
يتطلب حل المشكلات كمفكر حسابي أيضًا بعض المواقف المحددة تجاه حل المشكلات بشكل عام. نحن نسعى جاهدين لتمكين طلابنا بالثقة اللازمة لمعالجة المشكلات الغامضة ، والمثابرة على الاستمرار من خلال التحديات التي تتطلب التكرار والتجريب ، ومهارات الاتصال القوية لتسهيل التعاون والعرض ، والفضول العام عبر جميع التخصصات التي تقودهم إلى طرح الأسئلة والإجابة بشكل كبير.
قد تفكر في نفسك ، “يقوم طلابي بالفعل بالكثير من هذه الأشياء!” في الواقع ، يحدث التفكير الحسابي في العديد من الفصول الدراسية بالفعل ، وربما بأسماء أخرى كثيرة. يرتبط التفكير الحسابي ارتباطًا وثيقًا بالتفكير النقدي ، وتعلم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات) والتعلم القائم على المشاريع.
من خلال استخدام لغة التفكير الحسابي عبر تخصصات متعددة ، يمكن للطلاب إنشاء روابط قوية بين فصولهم الدراسية وخارجها. والأفضل من ذلك ، عند مواجهة تحديات يصعب تصنيفها ، سيكون لدى الطلاب مجموعة أدوات ثرية للاستفادة منها التي تتخطى حدود الموضوعات التقليدية. (تعلم علوم الكمبيوتر)
يعد إدخال التفكير الحسابي إلى غرفة الصف أمرًا بسيطًا ، ويمكن أن يساعد طلابك فقط على تحقيق أهداف التعلم التي حددتها بالفعل.
طالع أيضاً: الكمبيوتر المحمول التفاعلي يغني الطلاب عن الكمبيوتر المكتبي
