Tư duy Máy tính: Tư duy như một nhà Khoa học Máy tính thực thụ!

Bạn có biết một kỹ năng đặc biệt mà mọi công ty lớn trên thế giới đều sử dụng để giải quyết các bài toán hóc búa như đưa người lên Mặt Trăng, dùng Google Maps để thu nhỏ cả thế giới trước mắt, hay tạo ra các ứng dụng cho chiếc điện thoại thông minh?

Đó chính là Tư duy Máy tính (Computational Thinking), hay còn được biết đến như Tư duy Tính toán. Đây là “cốt lõi” của ngành Khoa học Máy tính và được coi là phương pháp Tư duy như một nhà Khoa học Máy tính.

PISA, chương trình danh giá để khảo sát các hệ thống giáo dục toàn cầu, đã quyết định đưa các câu hỏi Tư duy Máy tính vào lĩnh vực Toán học trong kì khảo sát 2021 tới. Có thể nói, đây là kỹ năng mà mọi nền giáo dục lớn thế giới như châu Âu và châu Mỹ đang hướng tới để giúp học sinh có được kỹ năng giải quyết vấn đề ngay từ sớm. Vậy hãy cùng STEAM for Vietnam tìm hiểu Tư duy Máy tính là gì và tầm quan trọng của nó trong việc định hướng giáo dục cho trẻ nhé!

Để hiểu cách xử lý bằng Tư duy Máy tính, hãy khám phá một bài toán đơn giản là tính tổng các số từ 1 đến 100 nhanh nhất:

Trước tiên, tách nhỏ dãy số 0 + 1 + 2 + … + 99 + 100 để tìm ra được các con số cần tính.

Bạn có để ý 1 + 99 = 2 + 98 = …. = 49 + 51 = 100? Vậy là ta đã tìm ra quy luật tính toán đầu tiên của dãy số này rồi.

Sau đó, nhìn tổng quát ta có thể dễ dàng nhận thấy có 50 cặp số tổng bằng 100 như vậy.

Cuối cùng, viết ra công thức bằng cách nhân chúng lên với nhau và cộng thêm số 50 ở giữa là ta đã có đáp án 5050.

Vậy là chúng ta đã có thể tính tổng của 100 số tự nhiên trong vòng 2 phút mà không cần sự trợ giúp của máy tính! Đây cũng chính là nguyên tắc căn bản của Tư duy Tính toán: Tách nhỏ vấn đề để tìm ra quy luật, từ đó khái quát hóa và viết lại thành công thức hoặc thuật toán để giải quyết bất cứ vấn đề nào.

Jeannette M.Wing là một nhà khoa học nữ tài năng và là nguyên Trưởng khoa Khoa học Máy tính của Đại học Carnegie Mellon, Hoa Kỳ (một trong những nơi hàng đầu thế giới về nghiên cứu Công nghệ và Khoa học Máy tính). Năm 2006, trong bài viết dài 3 trang về Tư duy Máy tính, bà đã nhấn mạnh rằng Tư duy Máy tính là một kỹ năng phổ biến mà bất cứ ai, không riêng gì các nhà Khoa học Máy tính, sẽ rất háo hức để học và sử dụng trên quy mô toàn cầu (“It represents a universally applicable attitude and skill set everyone, not just computer scientists, would be eager to learn and use.”).

Jeannette M.Wing là một người ủng hộ mạnh mẽ việc đưa Tư duy Máy tính vào giáo dục phổ thông và đã giải nghĩa đơn giản Tư duy Máy tính là biến một vấn đề có vẻ khó khăn thành một vấn đề mà chúng ta biết cách giải quyết bằng việc biến đổi và trình tự hóa nó.

Tư duy Máy tính gồm 4 bước cơ bản: Tách nhỏ vấn đề (Decomposition), Tìm điểm chung (Pattern Recognition), Nhìn tổng quát (Abstraction) và Viết thuật toán (Algorithm).

1. Decomposition (Tách): Việc tách nhỏ vấn đề sẽ giúp chúng ta bắt đầu công việc dễ dàng.

Giống như việc để ăn hết một bát cơm đầy, chúng ta cần ăn từng thìa một thì hãy dạy trẻ cách tìm ra từng việc cần làm trước khi bắt tay vào giải quyết một đề. Thay vì chỉ giao cho trẻ nhiệm vụ dọn lại căn phòng bừa bộn, hãy chỉ ra những điều chúng có thể làm để khiến căn phòng gọn gàng hơn, ví dụ như: gấp lại quần áo, dọn bàn học, cất đồ chơi vào tủ, và quét lau căn phòng.

Công việc dọn phòng giờ đã nhẹ nhàng và thích thú hơn rất nhiều rồi! Cùng một mục đích nhưng cách tiếp cận khác nhau có thể mang lại hiệu quả lớn không ngờ.

2. Pattern Recognition (Tìm): Nhận diện quy luật và tái sử dụng chúng là việc mà chúng ta đều làm hàng ngày.

Chỉ cần dạy trẻ đúng cách, chúng sẽ dễ dàng có được kỹ năng quan sát quy luật trong cuộc sống và áp dụng vào công việc. Ví dụ, khi vào bếp và làm những món bánh trẻ yêu thích, hãy cho chúng thấy bánh quy hay bánh ngọt khác nhau ở tên gọi và cách làm nhưng đều có những nguyên liệu cơ bản như bột mì, trứng, sữa, và đường.

Khi ra ngoài đường, hãy chỉ cho trẻ thấy bánh xe đạp, xe máy, xe ô tô bản chất giống nhau và đều là hình tròn.

Khi áp dụng vào việc học ngoại ngữ, Tiếng Việt hay tiếng Anh là hai ngôn ngữ khác nhau, nhưng yêu cầu cơ bản cho trẻ đều là bốn yếu tố nghe, nói, đọc, viết.

3. Abstraction (Nhìn): Học cách nhìn tổng quát và bỏ qua những yếu tố khác nhau, chỉ giữ lại những yếu tố chung nhất (Khái quát hóa vấn đề).

Trong cuộc sống hàng ngày, hãy giúp trẻ học cách khái quát hóa mọi thứ xung quanh, đơn giản như quả táo là trái cây, ô tô là phương tiện, con mèo là động vật.

Qua quá trình luyện tập chăm chỉ, trẻ sẽ học được cách áp dụng Tư duy Máy tính không chỉ vào lập trình mà còn bất cứ ngành nghề nào dù là khoa học, toán học, hay ngoại ngữ, v.v.

4. Algorithm (Viết): Nhận diện một vấn đề mà không tổng hợp lại các bước giải quyết nó cũng giống như viết một bài văn có mở mà không có kết vậy.

Thuật toán chính là bước cuối cùng của Tư duy Máy tính, tổng hợp lại từng bước chi tiết để bất cứ ai cũng có thể làm theo và hoàn thành được. Dù không nhận ra nhưng bất cứ ai trong chúng ta cũng đang sử dụng Tư duy Máy tính cho cả những sinh hoạt hàng ngày: Ví dụ đặt nồi cơm thì cần dạy trẻ cách làm theo các bước đong gạo, vo gạo, đong nước, đặt nồi, bấm nút. Tất cả đều yêu cầu quá trình quan sát, học hỏi, tổng hợp kinh nghiệm để giải quyết theo trình tự rõ ràng nhất mà ai cũng có thể làm theo.

Với STEAM for Vietnam, việc dạy các em học sinh viết thuật toán sẽ trở nên thú vị và sinh động hơn nhiều qua hình thức “Học mà chơi, chơi mà học” của khóa học lập trình ngôn ngữ Scratch.

Để tổng hợp lại 4 bước của Tư duy Máy tính, hãy cùng STEAM for Vietnam sử dụng thần chú TTNV: Trí tuệ người việt hoặc Tớ thích như vậy.

Tư Duy Máy tính nghe có vẻ học thuật nhưng thực chất lại vô cùng gần gũi và quan trọng trong cuộc sống hàng ngày. Đây là kỹ năng giải quyết vấn đề dựa trên Tư duy Phản biện (Critical Thinking) và Tư duy Logic (Logical Thinking).

Vì thế, Tư duy Máy tính (hay Computational Thinking) chính kỹ năng cơ bản của thế kỷ 21 mà bất cứ ai cũng cần phải biết và áp dụng. Đây cũng là tầm nhìn mà STEAM for Vietnam muốn truyền tải qua khóa học Coding Bootcamp 2020 tới: đưa Tư duy Máy tính vào giảng dạy cho các em học sinh và biến nó thành hành trang thiết yếu cho thành công trong tương lai sau này của thế hệ trẻ Việt Nam, dù là trong bất cứ ngành nghề nào.

— — —

Coding Bootcamp 2020 theo hình thức học trực tuyến Live MOOC đầu tiên ở Việt Nam sẽ được STEAM for Vietnam tổ chức vào mùa hè này. Học sinh ở bất cứ độ tuổi và trình độ nào cũng có thể tham gia chương trình, đặc biệt chương được thiết kế phù hợp nhất cho các em lứa tuổi cấp Hai.

Theo dõi thông tin trên fanpage STEAM for Vietnam để cùng cập nhật những thông tin mới nhất về Coding Bootcamp 2020: https://www.facebook.com/steamforvietnam.org

Email: hello@steamforvietnam.org

Website: https://www.steamforvietnam.org