تقول Kristen Thorson الكاتبة والمستشارة التربوية:" نظرًا لأن تقنياتنا تطورت بسرعة وظهرت معالجة هذه التقنيات كمهارة رئيسة في المؤسسات الأكاديمية والحياة المهنية، فقد أصبح تعليم الطلاب كيفية برمجة الأجهزة الرقمية وطرح الأسئلة عليها ومعالجتها أمرًا شائعًا في مدارسنا وجامعاتنا." هذا الطرح يأخذنا الي دائرة من التساؤلات حول البداية المُثلى لبدء رحلة البرمجة والانتقال الي كيفية فهم الطلاب لعمل التقنيات التي تأتينا من كل حدب وصوب، فالبرمجة هي تطبيق للتعلم. ولكن قبل أن يتمكن الطلاب من أداء هذه المهام بفعالية، يجب عليهم إدراك المفاهيم الكامنة وراء هذا التطبيق. وهنا يأتي التفكير الحاسوبي ليكون المهارة المطلوبة لفهم تقنيات المستقبل. نحن هنا نتحدث عن عملية فكرية، وليس عن مجموعة محددة من المعارف حول جهاز أو لغة.

ففي الفكر النمطي غالباً ما يرتبط التفكير الحاسوبي بأجهزة الكمبيوتر والتشفير، ولكن من المهم ملاحظة أنه يمكن تدريسه بدون جهاز. لهذا السبب، يمكن أن يكون التفكير الحاسوبي جزءًا من أي فصل دراسي، بما في ذلك الفصول الدراسية لأصغر المتعلمين لدينا في الصفوف الابتدائية، حتى الجامعة. كما يمكن أن يكون التفكير الحاسوبي مهارة تأسيسية ضرورية للطلاب تسمح لهم بالوصول إلى عالمهم الرقمي وفهمه. فبالرغم من الاهتمام بالتقنية وإدراجها 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 وليسوا مطورين لها. من خلال التدريب على مهارات التفكير الحاسوبي ودمجها في مناهجنا، يمكننا أن نساهم في حل هذه المعضلة.

تعريفات التفكير الحاسوبي

ظهر مفهوم التفكير الحاسوبي لأول مرة في عام 1980 عندما اقترح سيمور بابيرت تفكيرًا أعمق في أجهزة الكمبيوتر واقترح دمج التغييرات التي أحدثتها أجهزة الكمبيوتر في تعلم الطلاب والتعبير عن الذات.

عرفت الرابطة الأمريكية لمعلمي علوم الحاسب الآلي (CSTA) بالتعاون مع الجمعية الدولية للتقنية في التعليم (ISTE) التفكير الحاسوبي بأنه عملية لحل المشكلات، وتتضمن هذه العملية عدد من العناصر التي تقوم بصياغة المشكلات بطريقة تمكن من استخدام الحاسب الآلي للمساعدة على حلها وتعميم الإفادة من عملية حل المشكلة وتطبيقها على مدى واسع من المشكلات.

أما موقع Bitesize فيرى أن التفكير الحاسوبي هو المنطق وعملية حل المشكلات التي تجمع بين المهارات مثل المثابرة والتعاون مع مفاهيم مثل الخوارزميات والحلقات حتى يتمكن الطلاب من بناء الحلول التي يمكن تنفيذها بواسطة الكمبيوتر.

التفكير الحاسوبي هو أكثر من مجرد استخدام التكنولوجيا: إنه طريقة تفكير أثناء حل المشكلات المعقدة. وفي هذا السياق عرّف رائد علوم الكمبيوتر Alfred Aho التفكير الحاسوبي بأنه "عمليات التفكير المتضمنة في صياغة المشكلات بحيث يمكن تمثيل حلولها كخطوات وخوارزميات حسابية". مشيراً إلى أن التفكير الحاسوبي هو عملية فكرية تتكون من أفكار ومهارات في علوم الكمبيوتر يمكن تطبيقها لحل المشكلات وفهم العالم من حولنا بشكل أفضل.

خمسة أسباب تجعل التفكير الحاسوبي أداة أساسية للمعلمين والطلاب

تبنت العديد من البلدان والمناطق التي قامت بإعادة تصميم المناهج الدراسية في السنوات الأخيرة التفكير الحاسوبي كعقلية أساسية للطلاب والمعلمين في العصر الرقمي الذي يعيشون فيه. وعلى الرغم من أن مصطلح التفكير الحاسوبي يبدو غريباً وصعب الفهم، إلا أن الواقع عكس ذلك تمامًا. التفكير الحاسوبي هو بالتأكيد مفهوم سهل الفهم ومفهوم ممتع للتدريس والتعلم.

دعنا نلقي نظرة على سبب ازدياد شهرة التفكير الحاسوبي في الفصول الدراسية حول العالم ومعرفة المزيد عنه على طول الطريق.

• من يمتلك التفكير الحاسوبي هم من يحلون المشاكل

التفكير الحاسوبي هو طريقة منظمة ومثبتة مصممة لتحديد المشكلات بغض النظر عن العمر أو مستوى معرفة الكمبيوتر. وهي مكونة من أربعة أجزاء.

• التقسيم decomposition: وهي عملية تقسيم مشكلة أو نظام معقد إلى أجزاء أصغر يسهل التحكم فيها

• التعرف على الأنماط pattern recognition: وهنا يتم البحث عن أوجه التشابه بين المشاكل وداخلها

• التجريد abstraction: في هذه المرحلة يتم التركيز على المعلومات المهمة فقط، وتجاهل التفاصيل غير ذات الصلة

• الخوارزميات algorithms: تطوير حل المشكلة خطوة بخطوة ، أو القواعد التي يجب اتباعها لحل المشكلة

• يمكن استخدام هذه العملية من قبل الطلاب والمدرسين في فصل اللغة الإنجليزية لتعزيز قواعد الإملاء من خلال التعرف على الأنماط والتخطيط، وإنشاء أنماط مختلفة من الكتابة باستخدام الخوارزميات وتعزيز مهارات البحث من خلال التجريد.

• من يمتلك التفكير الحاسوبي هم المبتكرون

المخترع يخلق شيئًا جديدًا، لكن المبتكر يأخذ فكرة رائعة ويعززها أو يطبقها على غرض جديد. تعتبر عملية التجريد في التفكير الحاسوبي فريدة من نوعها مقارنة باستراتيجيات التفكير الشائعة الأخرى مثل قبعات التفكير الست لدي بونو. فعندما يكون لدى الطلاب القدرة على تحديد ما يجب استخلاصه من نظام أو مشكلة من أجل إنشاء حل ، فإنهم يضطرون إلى التفكير بشكل مختلف في العناصر الأكثر أهمية لما يعملون معه وإزالة العوامل غير ذات الصلة. من خلال القيام بذلك ، يمكننا بعد ذلك التركيز بالليزر على الأدوات والموارد والمهارات المتاحة لنا لإنشاء حلول وتوجيهات مبتكرة جديدة. يمكن للطلاب استخدام التجريد في الفصل الدراسي لتصميم الرسومات التي تنقل رسالة أو عاطفة وكتابة تسلسلات تعليمات فعالة ليتبعها الآخرون.

3: التفكير الحاسوبي يعتمد على البحث ويتم اختباره.

في حين أن مفهوم ومصطلح التفكير الحاسوبي تم صياغته لأول مرة من قبل سيمور بابيرت في الثمانينيات، كانت جانيت وينج هي التي `` ابتكرته '' ونقلته إلى الاهتمام العالمي من خلال ورقتها البحثية التي تحدد تأثير علوم الكمبيوتر والتصميم الخوارزمي والتكنولوجيا على مجتمعنا في العديد من الجوانب بدءًا من التحكم في حركة المرور ، والعثور على شريك عبر الإنترنت ، وتحلل الحمض النووي البشري وصولاً إلى العناصر الجينية الفردية.

نتيجة لبحوث Wing قادة العالم مثل باراك أوباما، والفلاسفة التربويين مثل كين روبنسون، حددوا التفكير الحاسوبي كمهارة أساسية تفتح أذهان طلابنا لاستخدام البيانات والتكنولوجيا والموارد والأشخاص بطريقة تحولنا من مستهلكين للتكنولوجيا إلى منتجين ومبدعين ومبتكرين للتكنولوجيات الحديثة . كما تعمل شركات مثل Google وApple وMicrosoft بنشاط على توظيف وتدريب الموظفين في التفكير الحاسوبي كمهارة أساسية وميزة تنافسية في أسواقهم.

4: ذوو التفكير الحاسوبي ينتقلون من المستهلكين إلى المبدعين.

هل سمعت يومًا أن أجهزة الكمبيوتر "تفكر"؟، أجهزة الكمبيوتر في الحقيقة لا تفكر. بدلاً من ذلك، يفعلون بالضبط ما نقول لهم القيام به. البرمجة هي "إخبار الكمبيوتر بما يجب القيام به وكيفية القيام بذلك".

لكن الطريقة الوحيدة التي يمكنهم من خلالها القيام بها هي عندما يتمكن شخص ما من إرشادهم على وجه التحديد إلى ما يجب عليهم فعله وكيفية القيام بذلك. نسمي هذه العملية تصميم خوارزمية التفكير الحاسوبي ، والخوارزمية ليست أكثر من مجموعة من التعليمات. عند استخدامها في الطبخ يطلق عليها وصفة. عند استخدامها في الرياضيات تسمى معادلة. ، وعند استخدامها في علوم الكمبيوتر نسميها الترميز. التصميم الحاسوبي هو جزء منطقي من عملية التفكير الحاسوبي يسمح للطلاب بإنشاء تعليمات الكمبيوتر باستخدام لغات مثل Scratch و Python التي تجعل أجهزة الكمبيوتر والآلات تقوم بأشياء لم تكن قادرة على القيام بها من قبل.

5: التفكير الحاسوبي سهل التعليم وممتع للتعلم.

التفكير الحاسوبي هو مهارة يمكن تطبيقها على أي مجال من المناهج الدراسية من مستوى Kinder إلى المستوى الجامعي في أي مجال من مجالات الحياة.

فيما يلي اثنين من الموارد التي نوصي بها بشدة جميع المعلمين لاستخدامها لاكتساب فهم قوي للتفكير الحاسوبي وكيفية تطبيقه على دور التدريس والتعلم الخاص بك.

• دورة التفكير الحاسوبي للمعلمين من Google: يمكن إكمال هذه الدورة التدريبية المجانية في وقت فراغك في غضون ساعات قليلة باستخدام مجموعة من الأدوات والأنشطة التفاعلية التي يمكنك القيام بها مع طلابك. نقطة انطلاق رائعة.

• CS Unplugged: بمجرد فهمك للتفكير الحاسوبي ومكانه في المنهج الدراسي ، فإن هذا المورد هو مجموعة مذهلة من أكثر من 200 نشاط من الأستاذ Tim Bell والتي تقوم بتعليم التفكير الحاسوبي للطلاب من جميع الأعمار دون الحاجة إلى جهاز كمبيوتر.

بعد هذا العرض المفصل، يمكننا القول أن التفكير الحاسوبي هو أحد المهارات أو العمليات المطلوبة في علوم الكمبيوتر. ومع ذلك، يمكن أيضًا دمج هذه المهارات في أي مجال في التعليم. هناك العديد من الفوائد للتفكير الحاسوبي في التعليم، بما في ذلك زيادة التفكير النقدي والتحليلي بين الطلاب ، وتنمية مهارات التفكير التحليلي المحوسب في تعليم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات بين الطلاب ، وتحسين أصول التدريس والمناهج الدراسية ، وتعزيز مهارات التفكير الحاسوبي من خلال التعلم القائم على الألعاب (GBL ). ومع ذلك، هناك بعض التحديات التي تواجه تنفيذ التفكير الحاسوبي في مجال التعليم. يتضمن ذلك ضعف فهم المعلمين للتفكير الحاسوبي، وانعدام الثقة، ونقص المهارات المطلوبة لتطبيق التفكير الحاسوبي، وقبول الطلاب للتفكير الحاسوبي. للتغلب على هذه التحديات، هناك جانبان مهمان يجب مراعاتهما، وهما: ضمان مستوى عالٍ من معرفة المعلمين ومستوى استعدادهم للتحول نحو التفكير الحاسوبي.