Myślenie komputacyjne. Czym jest i na czym polega?

We współczesnym świecie komputery zawładnęły niemalże każdą gałęzią gospodarki i poprzez naśladowanie środowiska mogą ilustrować procesy w niemalże każdej dziedzinie działalności człowieka.

Z powodu rosnącej trudności odtwórczego posługiwania się wiedzą i rozumowaniem, bazującym na zapamiętanych zależnościach, oczywistym i naturalnym wyzwaniem dla współczesnego systemu edukacyjnego staje się tzw. myślenie komputacyjne, którego rosnąca popularność wynika z możliwości użycia schematów przetwarzania informacji z wykorzystaniem standardowej maszyny.

Myślenie komputacyjne – definicja

Terminem myślenie komputacyjne określa się procesy myślowe towarzyszące formułowaniu problemów i ich rozwiązań w postaci umożliwiającej ich efektywną realizację z wykorzystaniem komputera. Myślenie komputacyjne to działanie polegające na znajdowaniu rozwiązań do skomplikowanych otwartych problemów. Termin myślenie komputacyjne brzmi dosyć abstrakcyjnie, mimo to jego elementy włączane są do programów związanych z nauką programowania w szkole.

Pojęcie „myślenia komputacyjnego” zostało użyte po raz pierwszy w 1984 r. przez Seymoura Paperta, matematyka i informatyka, jednego z pionierów badań nad sztuczną inteligencją. Jednak idee wykorzystujące umiejętności związane z myśleniem komputacyjnym rozwijały się dużo wcześniej, nawet od połowy XX w.

Ponownie termin myślenia komputacyjnego wprowadzony został w 2006 roku przez profesor informatyki Jeannette Wing. Terminem tym określiła użyteczne postawy i umiejętności, jakie każdy, nie tylko informatyk, powinien starać się wykształcić i stosować. Stanowi ono naturalne poszerzenie kompetencji określanych jako 3R (reading, writing, arithmethic) o umiejętności stosowania metod pochodzących z informatyki przy rozwiązywaniu problemów. 

Programowanie a kompetencje XXI wieku

Programowanie to we współczesnym świecie jedno z najgorętszych słów w edukacji. Od kilku lat w Polsce zajęcia skupiające się wokół nauki programowania w szkole cieszą się niesłabnącą popularnością. Pomaga w tym powszechne przekonanie o tym, iż dzieci powinny zdobywać kompetencje, które zagwarantują im sukcesy w przyszłym życiu, w zawodach, które nawet jeszcze nie zostały stworzone. W przyszłości coraz mniej istotne będzie zdobywanie wiedzy poprzez uczenie się na pamięć. W zamian pożądane staną się umiejętności takie jak kreatywność, współpraca oraz myślenie krytyczne, dlatego już dziś dzieci i młodzież powinny uczyć się działać w obliczu kompleksowych problemów oraz znajdować skuteczne rozwiązania, by móc zapanować nad współczesną technologią.

Programowanie to nie tylko nauka pisania skryptów, lecz także analiza danego problemu, próba odnalezienia jego rozwiązania w postaci algorytmu, dostosowanie go do możliwości oraz przetłumaczenie go na odpowiedni język programowania. Kodowanie to z kolei systemowe rozwiązywanie problemów - przy lub bez pomocy komputera. Tym, czego powinniśmy się uczyć, jest nie tyle samo programowanie, co zdobywanie umiejętności, jakich ono wymaga.

Informatyka a myśleniem komputacyjne

Informatyka nie jest ograniczana do nauki o komputerach, ale dostarcza metod do działalności umysłowej, które mogą być wykorzystane z korzyścią dla innych dziedzin, jak i w życiu codziennym. Mające swoje korzenie w informatyce, myślenie komputacyjne daleko wykracza poza tradycyjną informatykę i stanowi ramy dla myślenia o problemach pochodzących z różnych dziedzin i metodach ich rozwiązywania.

Myślenie komputacyjne „najprościej rzecz ujmując, jest to umiejętność spojrzenia na problem w taki sposób, aby technologia informatyczna pomogła nam go racjonalnie rozwiązać. A zatem jest to proces dwuetapowy:

• planowanie działania niezbędnego do rozwiązania problemu, najczęściej w algorytmiczny sposób;
• użycie naszych kompetencji i umiejętności tak, aby technologia informatyczna mogła zostać zastosowania do rozwiązania problemu”.

Myślenie komputacyjne nie jest dziedziną nauki o komputerach, a raczej stosowaniem reguł zrozumiałych dla komputerów. Chociaż myślenie komputacyjne ma swoje korzenie w informatyce, nie należy stosować wspomnianego pojęcia zamiennie z kształceniem informatycznym, nie jest również myśleniem o wykorzystaniu komputerów, chociaż komputery odgrywają ważną rolę w rozwiązywaniu problemów. Jest natomiast myśleniem i wnioskowaniem o rozwiązywaniu problemów metodami wywodzącymi się z informatyki. 

Myślenie komputacyjne w praktyce edukacyjnej

Wykorzystanie myślenia komputacyjnego może stanowić istotny i fascynujący dodatek do zajęć przedmiotowych. Uczniowie nabywają tu umiejętności modelowania problemów w sposób, który umożliwia im otrzymanie rozwiązania za pomocą komputera, poznają, jak odróżniać wyniki obliczeń od procesów, które do nich prowadzą – mówi ekspert z firmy AKCES Edukacja.

Myślenie algorytmiczne, z którym powiązane jest myślenie komputacyjne, rozumiane jako umiejętność analizy problemu, analizy zadania celem opracowania rozwiązania, sprzyja dogłębnemu poznaniu problemu. Tworzenie algorytmu jest sposobem uczenia się, pomaga poznać i zrozumieć bardzo wiele obszarów z różnych dziedzin wiedzy – szczególnie matematycznej i z zakresu pozostałych przedmiotów ścisłych. Praktyka wskazuje na to, iż wiedza zdobyta podczas tworzenia rozwiązania algorytmicznego jest zwykle głębsza i trwalsza, zaś uczenie się przy zaangażowaniu w realizację innych celów jest skuteczniejsze.

Stosowanie nowych technologii w szkole nie jest celem samym w sobie. Cyfryzacja ma na celu wsparcie procesu uczenia się i nauczania, w którym uczeń jest nie tylko uczestnikiem, ale i zaangażowanym twórcą. Umożliwia to indywidualizację procesu kształcenia, przygotowanie do samodzielnego korzystania z zasobów edukacyjnych, a przede wszystkim w dłuższej perspektywie przygotowanie do dorosłego życia, w którym również obecni uczniowie będą musieli stale rozwijać się, nabywać nowych kompetencji i umiejętności, aby wykonywać wybrany zawód lub by zdobyć zupełnie nowy. Dlatego istotne jest to, że tym, czego powinniśmy się uczyć, jest nie tyle biegłość w rozwiązywaniu problemów rozumiana jako programowanie, ile umiejętności, jakich ono wymaga.

Praktyczne wprowadzenie myślenia komputacyjnego, algorytmiki i programowania często budzi wiele obaw i wątpliwości, szczególnie że nauczyciele przedmiotów nieinformatycznych nie zawsze potrafią zobaczyć w przerabianym materiale taką możliwość. Naturalne jest, iż pierwsze problemy algorytmiczne, z jakimi uczniowie spotykają się na przedmiotach nieinformatycznych, będą dla nich na początku trudne. Stąd też wskazanie, by w pierwszej fazie nauczyciel wybierał problemy łatwe, aby ukierunkowywać uczniów, by Ci nabrali pewnego doświadczenia, ucząc się pewnych wzorców podejścia.

Każda zmiana wymaga czasu oraz właściwej motywacji, podobnie jest z założeniami myślenia komputacyjnego wdrażanymi w praktykę edukacyjną.

Czy warto? Zdecydowanie tak! Dlaczego? Chociażby dlatego, że myślenie komputacyjne wydaje się niezbędną podstawą do rozwijania kompetencji kluczowych i to z całą pewnością nie tylko tych informatycznych.