روند توسعه تفکر محاسباتی در کودکان از طریق برنامه نویسی

مقدمه

برنامه‌نویسی علاوه بر اینکه یک علم روز و مورد نیاز جامعه می‌باشد، به طرز عجیبی بر تفکر محاسباتی کودک نیز تاثیرگذار است. اشکال زدایی خطاهای هنگام برنامه‌نویسی، یکی از مواردی است که هنگامی که کودک برنامه‌نویسی می‌کند با آن روبرو می‌شود. اشکال زدایی یک مهارت تفکر سطح بالا است و ارتباط نزدیکی با توسعه تفکر محاسباتی در دوران کودکی دارد. 
فرآیند اشکال زدایی یک عملکرد شناختی در برنامه‌نویسی است، که توسط بسیاری از محققین در دهه‌های اخیر مورد بررسی قرار گرفته است، در اینجا جهت اینکه روند توسعه تفکر محاسباتی در کودکان را بررسی کنیم با سوال‌های زیر مواجه هستیم:
1) کودکان چگونه وجود خطا را تشخیص داده و آن را پیدا می‌کنند؟          
2) چه نوع خطاهایی هنگام کدنویسی ظاهر می‌شود؟
3) چه نوع خطای برای برنامه‌نویسان تازه کار پیچیده است؟
4) برنامه‌نویسان مبتدی چه استراتژی‌هایی برای اشکال زدایی دارند؟

تفکر محاسباتی در دوران کودکی

تفکر محاسباتی با علوم کامپیوتر، برنامه نویسی و رباتیک ارتباط مستقیمی دارد. در سال های اخیر مطالعاتی نشان داده است که تفکر محاسباتی نه تنها در علوم کامپیوتر مفید است بلکه در بسیاری از موارد دیگر زندگی نیز مفید و کاربردی می‌باشد. 
تفکر محاسباتی دیدگاه الگوریتمی را گسترش می‌دهد. که همانطور که می‌دانیم طراحی الگوریتم و یافتن راه‎حل مسئله کاملا به برنامه‌نویسی وابسته هستند و نمی‌توان آنها را به هیچ وجه از هم جدا کرد. علاوه بر این، تفکر محاسباتی یک مهارت تفکر اساسی و سطح بالا برای یک دوره مدرن در حال تکامل است. زیرا کودکان را با سطوح مختلف تفکر و رشد توانایی، مجهز می‌کند و از فرآیندهای شناختی تکراری و ثابت اجتناب می‌کند.
بی شک می‌توان تفکر محاسباتی را به امور خارج از مباحث علوم کامپیوتر نیز تعمیم داد، که این امر باعث تقویت و بهبود توانایی‌های فکری کودک می‌شود.
تفکر محاسباتی برای کودکان بسیار ضروری است. زیرا یک سواد ضروری برای همه کودکان است و چهار رکن را با هم ترکیب می‌کند : تجزیه مسئله، تشخیص الگو، انتزاع و الگوریتم‌ها.
با توجه به مواردی که گفته شد کودکان نیاز به آموزش درست برای داشتن تفکر محاسباتی دارند و نمی‌توان به راحتی تفکر محاسباتی را از برنامه‌نویسی جدا کرد. البته ریاضیات، که مادر همه علوم می‌باشد هم در پرورش تفکر محاسباتی کودک نقش به‌سزایی دارد ولی بارها دیده‌ایم که کودکان به مسائل ریاضی روی خوش نشان نمی‌دهند و بیشتر مایل به انجام کارهای عملی هستند. اینجاست که برنامه‌نویسی بیشتر خود‌نمایی می‌کند و می‌تواند پرکاربردترین راه ممکن برای پرورش تفکر محاسباتی در کودکان باشد.

بیشتر بخوانید: الگوریتم و فلوچارت چیست؟

چطور رفع خطاهای برنامه‌نویسی می‌تواند در رشد تفکر محاسباتی کودک تاثیرگذار باشد

وقتی کودک برنامه‌نویسی می‌کند، در طول برنامه‌نویسی بارها با خطاهای متعددی روبرو می‌شود. شاید کم نوشتن یک علامت ساده یا یک غلط املایی، منجر به این شود که کل برنامه خطا داشته باشد. حال کودک با چالش یافتن خطا مواجه می‌شود. او باید در بین کدها بچرخد، خطا را بیابد و به فکر اصلاح آن باشد. ممکن است چندین بار، چند راه مختلف را تست کند و نتیجه مناسب نگیرد و شاید به این نتیجه برسد که از اول راهی که در پیش گرفته است اشتباه بوده و مجبور به تغییر خط‌های زیادی از کد شود که همه این موارد به نوعی درگیری ذهن کودک با محاسبات است. 
کودک وقتی چندین بار در رفع خطاهای خود تلاش کند به این نتیجه می‌رسد که محاسبات دقیقی در پس هر الگوریتمی که به کار می‌برد نهفته است. اشتباه یا تغییر در آن منجر به خطاهای کد می‌شود. پس می‌آموزد از ابتدا الگوریتمیک و دقیق و با تفکر محاسباتی که خودش در طول برنامه‌نویسی کسب کرده است، کد‌نویسی کند تا خطاهای کمتری داشته باشد و در صورت بروز خطا، بتواند خطاهای خود را راحت‌تر برطرف کند.
 

انواع خطاهای برنامه‌نویسی چگونه‌اند
 

تا به اینجا فهمیدیم برنامه‌نویسی و رفع خطاهای آن، منجر به رشد تفکر محاسباتی می‌شوند. حال می‌خواهیم روند رشد تفکر محاسباتی را با اشکال‌زدایی بیشتر بررسی کنیم. 

خطاهای برنامه‌نویسی انواع مختلفی دارند:
syntax error یا خطاهای نحوی، که به خاطر داشتن خطا در نوشتن دستورات آن زبان برنامه‌نویسی به وجود می‌آید. هرچند نرم‌افزارهای کدنویسی اکنون آنقدر پیشرفته هستند که تا حد بسیار زیادی برای رفع این خطا ها کمک می‌کنند. اما گاها کودکان برنامه‌نویس با خطاهایی در این زمینه مواجه می‌شوند که حل آن منجر به افزایش تمرکز ذهنی کودک روی کدنویسی می‌شود.
خطای زمان اجرا یا runtime error، این خطاها، خطاهایی هستند که وقتی هیچ مشکلی در دستور زبان و نگارش شما وجود ندارد ممکن است با آن روبرو شوید مثل خطای تقسیم بر صفر، که کودک وقتی با چنین خطایی مواجه می‌شود می‌فهمد که نمی‌تواند هیچ عددی را بر صفر تقسیم کند و اگر این اتفاق بیفتد دچار خطا می‌شود. پس این مورد از خطا هم، می‌تواند باعث رشد تفکر محاسباتی در ذهن کودک شود.
خطای منطقی یا logical error، از مهمترین خطاهای برنامه‌نویسی است و جوری است که کودک همه چیز را بررسی نموده و برنامه به درستی اجرا می‌شود ولی نتیجه مطلوب را نمایش نمی‌دهد. مثلا به جای جمع دو عدد، ضرب آنها را می‌نویسد. این خطا چالش‌برانگیزترین خطا برای کودک می‌باشد چون باید خطوط خود را کامل بررسی کند تا ببیند چه اشتباه منطقی در کد خود دارد که منجر به این خطا در خروجی شده است. یافتن این خطا و حل آن، می‌تواند بیشترین تاثیر را در روند تفکر محاسباتی کودک بگذارد. 

بیشتر بخوانید: برنامه نویسی فول استک چیست؟
 

تاثیر برنامه‌نویسی در پرورش تفکر محاسباتی در برنامه‌نویسان تازه‌کار

نوع برخورد انسان‌ها با مشکلات متفاوت است. یک بنّای باتجربه به هنگام ایجاد مشکلی در ساختمان، فورا راه‌حل درست را می‌یابد و جهت رفع آن اقدام می‌کند اما یک بنّای کم تجربه، ممکن است اقدامی که انجام می‌دهد نه تنها باعث حل مشکل نشود، بلکه باعث آسیب بیشتر به ساختمان نیز بشود.
اما مگر غیر از این است که آن بنّای ماهر نیز، زمانی با این مشکلات مواجه بوده و بارها با شکست مواجه شده و تصمیمات نادرستی گرفته است؟ این اشتباهات و تصمیمات غلط و یا سنجیدن و تست کردن راه‌های مختلف بوده، که این تفکر صحیح را در ذهن بنّای ماهر به وجود آورده است. که اکنون اگر با یک مشکل مواجه شود، به راحتی بتواند آن را حل کند.  
در برنامه‌نویسی هم همینطور است. اتفاقا هرچه ذهن برنامه‌نویس جوان‌تر و کم تجربه‌تر باشد، چون با خطاهای زیادی مواجه می‌شود و راه‌های مختلفی را تست می‌کند، پس در حال پرورش تفکر محاسباتی خود می‌باشد، آرام آرام راه‌های برخورد با مشکلات را یاد می‌گیرد، تا در نهایت بتواند به آن تجربه لازم برسد، که مشکلات را به راحتی برطرف کند. 
 

سخن پایانی‌

تفکر محاسباتی، یک راه و روشی است که در ذهن کودک به وجود می‌آید، تا بتواند مسائل را حل کند. آنچه مسلم است خودبه‌خود این تفکر در ذهن کودک به وجود نخواهد آمد و نیاز به تمرین و کسب تجربه و آزمون و خطا و شکست و فراز و نشیب‌های زیادی است.
والدین باید کودک خود را در چنین فضا‌هایی قرار دهند تا بتواند به درستی با این مسائل برخورد کند، و بتواند مشکلات خود را با خطاهایی که با آن مواجه می‌شود حل و فصل کند.
برنامه‌نویسی، دانشی است که این فرصت را برای کودک فراهم می‌سازد تا بتواند تفکر محاسباتی را در خود پرورش دهد. کودکی که برنامه‌نویسی می‌کند با چالش‌هایی روبرو می‌شود که برای حل آن، نیاز به آزمون و خطا و کسب تجربه دارد که در نهایت نتیجه آن می‌شود که تفکر محاسباتی در ذهنش شکل می‌گیرد و پرورش می‌یابد و این همان تاثیر درست برنامه‌نویسی بر ذهنیت و تفکر کودکان است.  
پل استار یک مجموعه قدرتمند در پرورش فکری و علمی کودکان با علم روز می‌باشد. برنامه‌نویسی، علمی قدرتمند است که در پل استار برای این رده سنی آموزش داده می‌شود. همانطور که در بالا خواندید برنامه‌نویسی ارتباط مستقیم با تفکر محاسباتی دارد.
در آموزشگاه پل استار دوره های مختلف و تخصصی در زمینه رباتیک، هوش مصنوعی و برنامه نویسی کودکان برگزار می شود و برای شما این فرصت را فراهم کرده تا در این عرصه های نام برده شده با تلاش خودتان و آموزش ما به آینده ای درخشان در این حوزه ها دست پیدا کنید. 
شما می توانید برای کسب اطلاعات بیشتر با مشاوران ما در تماس باشید.
 

با ما همراه باشید.
 

سپاس از نگاهتان

مرجع

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0885200623000765