Kỳ 11: Tư duy máy tính là gì? Vì sao nói tư duy máy tính là trọng tâm của định hướng CS trong CT môn Tin học

Khoa học máy tính đi sâu vào tìm hiểu cách làm việc và vận hành của máy tính và các hệ thống máy tính, tìm hiểu các máy tính và chương trình được thiết kế và lập trình như thế nào.

Tư duy máy tính: năng lực tư duy quan trọng nhất của Khoa học máy tính.

Xuất xứ của khái niệm Tư duy máy tính (computational thinking).

Người đầu tiên nhắc đến cụm từ này là Seymour Papert (29/2/1928 – 31/7/2016), giáo sư toán đại học MIT đồng thời là tác giả của phần mềm và ngôn ngữ lập trình LOGO, trong khi muốn đưa việc giảng dạy thuật toán bằng phần mềm này cho học sinh nhỏ tuổi.

“… the thought processes involved in formulating problems and their solutions so that the solutions are represented in a form that can be effectively carried out by an information-processing agent”.

tạm dịch:

"… là các quá trình tư duy bao gồm cả mô tả và lời giải bài toán sao cho lời giải có thể được thực hiện một cách hiệu quả bởi các tác tử xử lý thông tin".

Tác giả GS Jeannette Wing (hiện là phó chủ tịch Microsoft) là người đầu tiên đưa ra định nghĩa của khái niệm này (tư duy máy tính), như sau:

“The solution can be carried out by a human or machine, or more generally, by combinations of humans and machines.”

tạm dịch:

"Lời giải phải (và có thể) được thực hiện bởi con người hoặc máy tính, hoặc tổng quát hơn, bởi sự kết hợp (đồng thời) con người và máy tính".

Như vậy tư duy máy tính chính là kỹ năng rất cơ bản để chúng ta có thể hiểu, biết một cách có lý, logic về thế giới xung quanh dựa trên sức mạnh của máy tính.

Phân môn "Khoa học máy tính" là môn học dạy các nguyên tắc lý thuyết và thực hành cho mô hình tính toán máy tính và các ứng dụng của mô hình này. Lõi của môn học này là khái niệm tư duy máy tính hay tư duy thuật toán. Đây là mô hình tư duy lõi, cơ bản nằm bên dưới các khái niệm quen thuộc như phần mềm, phần cứng máy tính. Mô hình tư duy này sẽ cung cấp các khung kiến thức để giải quyết các bài toán, vấn đề nảy sinh. Đi cùng mô hình tư duy này là 1 tập hợp các kiến thức lõi, cơ bản về lý thuyết cũng như thực hành, kỹ năng, năng lực phân tích, mô phỏng và giải quyết vấn đề.

Khoa học máy tính đi sâu vào tìm hiểu cách làm việc và vận hành của máy tính và các hệ thống máy tính, tìm hiểu các máy tính và chương trình được thiết kế và lập trình như thế nào. Học sinh sẽ được tiếp cận với các hệ thống tính toán theo mọi khía cạnh, có thể cần hoặc không cần có máy tính. "Tư duy máy tính" sẽ có ảnh hưởng đến cả các lĩnh vực khoa học khác như sinh học, hóa học, ngôn ngữ, tâm lý học, kinh tế và thống kê. Cũng chính tư duy đó sẽ giúp học sinh có thể giải các bài toán, giải quyết vấn đề, thiết kế hệ thống, sản phẩm và hiểu được sức mạnh cũng như giới hạn, hạn chế của con người và máy móc. Chính tư duy đó sẽ là yêu cầu kỹ năng, năng lực mà mỗi học sinh cần hiểu và nắm bắt được dù chỉ một phần của nó. Nếu có các kỹ năng, tư duy, suy luận như "máy tính" thì các học sinh này sẽ hiểu tốt hơn và có nhiều cơ hội hơn trong việc tiếp thu các công nghệ "dựa trên máy tính" (computer-based technology) và sẽ được chuẩn bị tốt hơn khi trở thành công dân tương lai trong xã hội hiện đại.

Khoa học máy tính là môn học thực hành, trong đó rất khuyến khích sự dũng cảm và sáng tạo. Học sinh được học các nguyên tắc, lý thuyết hàn lâm của môn học và khuyến khích ứng dụng sáng tạo để hiểu và mô phỏng được thế giới thực xung quanh các em. Sự kết hợp hài hòa giữa lý thuyết, thực hành và sáng tạo sẽ làm cho môn học này trở nên vô cùng hấp dẫn, giúp các học sinh có thể tạo ra được các sản phẩm vừa có ích ("Nó chạy rồi!") vừa trí tuệ ("Nó quá đẹp!").

Tư duy máy tính ở đây cần được hiểu là nói về khả năng con người có thể làm, chứ không phải máy tính có thể làm. Ví dụ khi nhắc đến tư duy máy tính người ta thường nhắc đến các khả năng suy nghĩ và làm việc logic, có tính (tối ưu) thuật toán, có thể lặp lại và có thể trừu tượng hóa.

Trong mô hình phân môn Khoa học máy tính của Tin học, tư duy máy tính cần được trang bị cho học sinh ngay từ cấp Tiểu học.

Các năng lực, kỹ năng cơ bản của tư duy máy tính bao gồm Trừu tượng hóa và Lập trình.

Tiếp theo Kỳ 12: Quan hệ giữa Tin học và STEM. CT môn Tin học đóng vai trò gì trong giáo dục STEM.

Bùi Việt Hà