التفكير الحسابي
| English | العربية |
|---|---|
| computational thinking/ˌkɒmpjuːˈteɪʃənl ˈθɪŋkɪŋ/ | التفكير الحسابي |
| abstraction/əbˈstrækʃn/ | التجريد |
| decomposition/ˌdiːkɒmpəˈzɪʃn/ | تحلل |
| pattern recognition/ˈpætn ˌrekəɡˈnɪʃn/ | التعرف على الأنماط |
| algorithm/ˈælɡərɪθəm/ | خوارزمية |
| function/ˈfʌŋkʃn/ | دالة |
| module/ˈmɒdjuːl/ | وحدة |
| sub-problem/sʌb ˈprɒbləm/ | مشكلة فرعية |
| procedure/prəˈsiːdʒə/ | إجراء |
| structure chart/ˈstrʌktʃə tʃɑːt/ | مخطط البنية |
خريطة مضللة بقصد
- في عام 1931، أعاد هاري بيك، وهو رسام بلا عمل، رسم خريطة مترو لندن.
- تجاهل الجغرافيا الحقيقية: أصبحت كل خط مستقيماً وكل محطة مسافة متساوية.
- كانت الخريطة "خاطئة"، لكنها أصبحت أسهل في الاستخدام فوراً. الآن تنسخ كل خريطة مترو في العالم تصميمها.
- حافظ بيك فقط على ما يحتاجه المسافر: المحطات وكيفية اتصالها. هذا هو التفكير الحاسوبي قبل وجود أجهزة الكمبيوتر.
ماهية التفكير الحاسوبي
- مجموعة الأدوات الذهنية لتحليل مشكلة وتصميم حل يمكن لجهاز كمبيوتر تنفيذه.
- يذكر المنهج اثنين منها: التجريد و التحليل إلى أجزاء.
- اثنان آخران يدعمانهما: التعرف على الأنماط وتصميم الخوارزميات.
التجريد
- التجريد يعني الاحتفاظ بـالميزات الأساسية للمشكلة وتجاهل التفاصيل غير المهمة، مما يمنحك نموذجاً أبسط.
- تحافظ خريطة المترو على المحطات والخطوط وت丢弃 الجغرافيا.
- إخفاء عنوان الذاكرة خلف اسم متغير؛ إخفاء كتلة برمجية خلف اسم دالة؛ احتفاظ الفئة بالسمات التي يحتاجها النظام فقط.
يحافظ التجريد فقط على الميزات الأساسية للمشكلة ويتجاهل التفاصيل غير المهمة
يعني التجريد:
يُبسط التجريد المشكلة إلى جوهرها. أما تقسيمها لأجزاء فهو التجزئة.
خريطة قطار تحتفظ بالمحطات والخطوط لكن تتجاهل الجغرافيا الحقيقية هي مثال على التجريد.
هي تحتفظ بما يهم (المحطات، الروابط) وتتخلص من الباقي — تمامًا كما يفعل التجريد.
الغرض والفوائد
- الغرض: إنتاج نموذج أبسط للمشكلة يحتوي فقط على التفاصيل اللازمة لحلها.
- الفوائد: تصبح المشكلة أسهل في الفهم والبرمجة؛ البرنامج أصغر وأسرع في الكتابة والاختبار؛ يمكن إعادة استخدام نفس النموذج لمشاكل مشابهة.
- يسأل الممتحن عن الغرض والفوائد على حدة. احفظ الاثنين.
اختر كل العبارات التي تمثل فوائد للتجريد.
التجريد يزيل التفاصيل، لذا فإن الاحتفاظ بكل التفاصيل هو عكس ذلك، ولا يتعلق الأمر بالعتاد. الفوائد الثلاثة الحقيقية هي: الفهم، حجم وسرعة التطوير، وإعادة الاستخدام.
مثال محلول: نموذج مجرد
- تحتفظ مقهى القهوة، لكل عميل يحمل بطاقة ولاء: المعرف، الاسم، العنوان المنزلي، البريد الإلكتروني، رقم الهاتف المحمول، تاريخ الميلاد، النقاط، وتاريخ آخر زيارة.
- وحدة جديدة ترسل قسيمة خصم بالبريد الإلكتروني للعملاء الذين لم يأتوا منذ 30 يوماً. ما البيانات التي تحتاجها؟
- المطلوبة: المعرف (للبحث عن العميل)، البريد الإلكتروني (للإرسال إليه)، الاسم (لتخصيص الرسالة)، تاريخ آخر زيارة (لتحديد من يحصل عليها).
- غير مطلوبة: العنوان المنزلي، رقم الهاتف المحمول، تاريخ الميلاد، النقاط. تركها جانباً هو التجريد.
في وحدة القسائم البريدية في المثال المحلول، أي من العناصر التالية مطلوبة؟ اختر كل الخيارات الصحيحة.
البريد الإلكتروني المرسل إليه، وتاريخ آخر الزيارة لتحديد المؤهلين، ومعرف البحث عن العميل. العنوان البريدي وتاريخ الميلاد لا يلعبان أي دور في قسيمة بريدية، لذا يستبعدهما النموذج المجرد لهذه الوحدة.
التحليل إلى أجزاء
- التحليل إلى أجزاء يعني تكسير مشكلة كبيرة إلى مشاكل فرعية أصغر، تكون أسهل في الحل.
- حدد الأجزاء الرئيسية → قسم كل جزء إلى مهام فرعية → توقف عندما تكون صغيرة بما يكفي للبرمجة مباشرةً → حلها ودمجها.
- تصبح كل مشكلة فرعية برنامجاً وحدة: إجراء أو دالة.
تحليل برنامج إلى وحدات وفرعيات
يعني التجزئة:
تجزئة مهمة كبيرة إلى مهام فرعية أصغر قابلة للحل بشكل مستقل.
كل مشكلة فرعية ناتجة عن التجزئة تصبح وحدة برنامج: إجراء أو ____.
صياغة المنهج دقيق: تؤدي التجزئة إلى مفهوم وحدة البرنامج — إجراء أو دالة.
مثال محلول: برنامج حجز سينما
- سینما ذات شاشات متعددة تريد برنامجاً يسمح للعملاء بحجز المقاعد.
- ShowFilms() يعرض الأفلام وشاشاتها وأوقات بدايتها.
- ChooseSeats() يعرض مخطط المقاعد، يأخذ اختيار العميل ويتحقق من أن المقاعد فارغة.
- TakePayment() يحسب السعر، يعالج دفع البطاقة يطبع التذكرة.
- ثلاث وحدات، كل منها صغير بما يكفي لتصميمه وبرمجته واختباره بشكل مستقل.
طابق كل جزء من تصميم حجز السينما بما يمثل.
ثلاث وحدات، كل منها تقوم بمهمة واحدة، ومخطط هيكلي يوضح كيفية ارتباطها معًا.
لماذا نقوم بالتجزئة؟ إجابة ثلاثية الدرجات
- كل فرعية صغيرة بما يكفي لـ تصميمها وبرمجتها واختبارها بشكل مستقل.
- يمكن لـ مبرمجين مختلفين العمل على وحدات مختلفة في نفس الوقت.
- وحدة موجودة مسبقًا أو روتين مكتبي يمكن إعادة استخدامه، ويكون العثور على خطأ أسهل لأنه يقع داخل وحدة واحدة.
- مخطط التجزئة هو مخطط هيكلي (الموضوع 12).
الركائز الأربعة
- التجزئة: تقسيم المشكلة. التعرف على الأنماط: تحديد ما يتكرر، بحيث يخدم حل واحد عدة أجزاء.
- التجريد: إزالة التفاصيل التي لا تهم. تصميم الخوارزميات: كتابة الحل خطوة بخطوة.
- عمليًا، تستخدمهم تقريبًا بنفس الترتيب، وتنتقل حولهم أكثر من مرة.
حل مشكلة بالطريقة الحسابية
مرر بالركائز الأربع بالترتيب الذي ستستخدمه — حلل المشكلة، حدد ما يتكرر، استبعد التفاصيل غير الضرورية، ثم اكتب الخطوات.
طابق كل ركيزة من ركائز التفكير الحسابي بما تعنيه.
الركائز الأربعة — تجزئة، اكتشاف الأنماط، تجريد، ثم تصميم الخوارزمية.
ضع خطوات التفكير الحسابي بترتيب منطقي.
حللها، ابحث عما يتكرر، استبعدها إلى الجوهر، ثم اكتب الخطوات.
لا تخلط بينهم
- التجريد يزيل التفاصيل؛ التجزئة تقسم المشكلة. "تكسيرها إلى أجزاء أصغر" ليس وصفًا للتجريد.
- إجابة "صف" تتطلب الكيفية، وليس كلمة واحدة: اذكر ما يتم تكسیره، إلى ماذا، وماذا تصبح كل جزء.
- ربط الإجابة بـ الحالة. إجابة تجزئة لا تذكر نظام المخزون أو السينما أو المتجر تفقد درجة.
في سؤال "وصف التجزئة"، يمكن للإجابة التي لا تذكر السيناريو أبدًا (المتجر، السينما) الحصول على الدرجة الكاملة.
تحديد درجات الإجابة يقيد الإجابة العامة: السؤال الأخير حول التحكم بالمخزون قال "أقصى 2 إذا لم يتم ذكر التحكم بالمخزون". سمِّ الوحدات والبيانات الخاصة بالسيناريو نفسه.
لقد فهمت الأمر
- التجريد = الاحتفاظ بالأساسيات، تجاهل التفاصيل غير ذات الصلة ← نموذج أبسط
- التجزئة = تقسيم مشكلة كبيرة إلى فرعيه → كل منها يصبح إجراءً أو دالة
- فوائد التجزئة: التصميم/البرمجة/الاختبار بشكل منفصل، مشاركة العمل، إعادة استخدام الوحدات، العثور على الأخطاء بسرعة
- صف دائمًا باستخدام وحدات البيانات الخاصة بالحالة