Pentsaera konputazional

Hezkuntzan, pentsamendu konputazionala (PK) problemak ebazteko metodo multzo bat da, arazoak eta horien soluzioak ordenagailu batek exekutatu ditzakeen moduan ere adieraztea eskatzen duena. Bere barruan hartzen du helburu hauek: 1) Konputagailuek guretzat lan egitea ahalbidetu duten kalkuluak diseinatzea, eta 2) mundua hainbat informazio-prozesuren multzo gisa azaltzea eta interpretatzea. Kontzeptu hauek landu daitezke hasiberriekin oinarrizko PK moduan edo adituekin PK aurreratu gisa.

Historia 

Pentsaera konputazionala kontzeptuaren historia gutxienez 1950eko hamarkadakoa da, baina horren inguruko ideia gehienak askoz zaharragoak dira. Pentsaera konputazionalak bere barne hartzen ditu abstrakzioa, datuen errepresentazioa eta datuen antolaketa logikoaren gisako kontzeptu orokorrak, beste pentsaera mota batzuetan ere gailentzen direnak, hala nola pentsaera zientifikoan, ingeniaritzako pentsaeran, sistemen pentsaeran, diseinuko pentsaeran, ereduetan oinarritutakoan eta antzeko beste batzuetan. Ideia eta terminoa ez dira berriak: algoritmizazioa, prozedurazko pentsaera, pentsaera algoritmikoa eta alfabetizazio konputazionala bezalako terminoak agertu aurretik, informatikaren aitzindariek, Alan Perlisek eta Donald Knuthek, pentsaera konputazionala terminoa erabili zuten lehenago. Lehen aldiz, Seymour Papertek erabili zuen 1980an eta berriro erabili zuen 1996an. Pentsaera konputazionaleko arazo konplexuak algoritmikoki ebazteko erabil daiteke, eta sarritan eraginkortasunean hobekuntza handiak egiteko erabiltzen da

"Pentsaera konputazionala" kontzeptua konputazio-zientzietako hezkuntza-komunitatearen aitzin-aitzinean kokatu zen 2006an, ACM Communications aldizkarian Jeannette Wing-ek gaiari buruz idatzitako entsegu baten ondorioz. Saiakerak iradokitzen zuen pentsaera konputazionala funtsezko trebetasuna zela guztiontzat, ez soilik informatikarientzat, eta ideia konputazionalak eskolako beste irakasgai batzuetan integratzearen garrantzia argudiatzen zuen. Hezkuntzan pentsaera konputazionalari buruzko galderen jarraitutasuna lehen hizkuntzatik hasi eta heziketa profesionaleraino eta heziketa jarraituraino ailegatzen da, non erronka adituen artean printzipio sakonak eta pentsatzeko moduak nola komunikatu daitezkeen jakitea den.

Ezaugarriak 
Pentsara konputazionala definitzen duten ezaugarriak honako hauek dira: problemen deskonposizioa, patroiak ezagutzea / datuen errepresentazioa, abstrakzioa eta algoritmoak. Problema bat deskonposatuz, datuen irudikapenaren bidez inplikatutako aldagaiak identifikatuz eta algoritmoak sortuz, soluzio generiko bat lortzen da. Soluzio generikoa orokortze edo abstrakzio bat da, hasierako problemaren bariazio ugari ebazteko erabil daitekeena.

Pentsaera konputazionalaren beste karakterizazio bat da "A hirukoitzaren" ("three As") prozesu iteratiboa, honako hiru etapa hauetan oinarritzen dena:

 Abstrakzioa: problemaren formulazioa;
 Automatizazioa: ebazpenaren adierazpena;
 Analisia: ebazpena gauzatzea eta ebaluatzea.

Hezkuntzaren oinarriekin lotura 
XXI. mendeko ikaskuntzaren oinarriak lau hauek dira: komunikazioa, pentsaera kritikoa, elkarlana eta sormena. Bosgarren oinarria pentsaera konputazionala izan liteke, problema algoritmikoak eta logikoak ebazteko gaitasuna dakarrena. Ereduak sortu eta datuak bistaratzeko tresnak ere barne hartzen ditu. Pentsaera konputazionala zientzia, teknologia, ingeniaritza eta matematikatik haratagoko irakasgai guztietan aplika daiteke, gizarte-zientziak eta hizkuntza barne. Horrela, ikasleak parte har dezake perpausen egituran patroiak identifikatzen dituzten jardueretan, edota harremanak aztertzeko ereduak erabiltzen ere.

Hasi zirenetik, oinarri horiek pixkanaka onarpena lortu dute eskola-programa askotan funtsezko elementu gisa. Garapen horrek aldaketa bat eragin zuen hainbat plataforma eta norabidetan, hala nola ikerkuntzan, proiektuetan oinarritutako metodologian, eta lehen eta bigarren hezkuntzako maila guztietan. Herrialde askok pentsaera informatikoa sartu diete ikasle guztiei. Erresuma Batuak PK du bere ikasketa-plan nazionalean 2012az geroztik. Singapurrek "gaitasun nazional" gisa hartu PK. Australia, Txina, Korea eta Zeelanda Berria bezalako beste nazio batzuk PK eskoletan sartzeko ahalegin masiboetan murgildu ziren. Ameriketako Estatu Batuetan, Barack Obama presidenteak Computer Science for All (Informatika guztiontzat) programa sortu zuen, ekonomia digital batean biziko den ikasle-belaunaldi horri informatika-gaitasun egokia emateko. Pentsaera konputazionala da problementzako soluzioak informatikariek bilatzen duten bezala bilatzea. PKa problemak ulertzeko eta konponbideak formulatzeko beharrezkoak diren pentsaera-prozesuei buruzkoa da. PKak logika, ebaluazioa, patroiak, automatizazioa eta abstrakzioa inplikatzen du. Karrera profesionalerako prestakuntza ikaskuntza- eta irakaskuntza-inguruneetan era askotara txerta daiteke.

Lehen eta Bigarren Hezkuntzan 

Seymour Papert, Alan Perlis eta Marvin Minskyk bezala, Jeannette Wingek pentsaera konputazionala haur guztien heziketaren funtsezko zati bihurtzea aurreikusi zuen. Hala ere, pentsamendu konputazionala Lehen eta Bigarren Hezkuntzako ikasketa-planetan integratzeak eta Informatikako heziketak hainbat erronkari egin behar izan die aurre, horien artean pentsaera konputazionalaren definizioari buruzko adostasuna lortzea, bertan haurrek duten garapena ebaluatzeko modua, eta zelan bereizi antzekoak diren sistemen pentsaeratik, diseinuaren pentsaeratik eta ingeniaritzako pentsaeratik. Gaur egun, pentsaera konputazionala honela definitzen da: Problemak eta problema horien konponbideak formulatzeko jarraitutako prozesu mentala. Konponbide horiek informazio-prozesuko agente batek aurrera eraman ahal izango balitu bezala irudikatzen dira, eta ondoko ezaugarriak betetzen ditu:

 Abstrakzioak eta patroiak erabiltzea problema modu berri eta desberdin moduan irudikatzeko
 Datuak logikoki antolatzea eta aztertzea
 Problema zati txikiagoetan zatitzea
 Problemari heltzea pentsaera programatikoko teknikak erabiliz, hala nola, iterazioa, errepresentazio sinbolikoa eta eragiketa logikoak.
 Problema birformulatzea urrats ordenatu batzuk erabiliz (pentsaera algoritmikoa)
 Irtenbide posibleak identifikatu, aztertu eta aplikatzea, neurrien eta baliabideen konbinazio eraginkorrena eta efektiboena lortzeko.
 Problemak ebazteko prozesu hori askotariko problemei orokortzea

Pentsaera konputazionalaren egungo integrazioa Lehen eta Bigarren Hezkuntzako ikasketa-planetan bi modutara etor daiteke: informatika-klaseetan zuzenean edo pentsaera konputazionaleko tekniken erabileraren eta neurketaren bidez beste ikasgai batzuetan zeharka. Zientzia, teknologia, ingeniaritza eta matematikako irakasleek pentsaera konputazionala barne hartzen duten eskolak bideratzen dituzte, ikasleei problemak konpontzeko trebetasunekin praktikatzeko aukera ematen diete. Valerie Barr eta Chris Stephensonek diziplinarteko gaitasun moduan deskribatzen dituzte pentsaera konputazionalaren patroiak 2011ko ACM Inroads-ko artikulu batean. Hala ere, Conrad Wolframek argudiatu du pentsaera konputazionala aparteko ikasgai gisa irakatsi beharko zela.

Pentsaera konputazionalaren zentroa 
Pittsburgheko Carnegie Mellon Unibertsitateak pentsaera konputazionalerako zentro bat du. Zentroko jarduera nagusia problemetara bideratutako PROBEak (PROBlem-oriented Explorations) edo miaketak egitea da. PROBE hauek pentsaera konputazionalaren balioa erakusteko arazoei konputazio kontzeptu berriak aplikatzen dizkieten esperimentuak dira. PROBE esperimentu bat, oro har, zientzialari informatiko baten eta aztertu beharreko esparruan aditu baten arteko lankidetza da. Esperimentuak urtebete iraun ohi du. Oro har, PROBE batek aplikazio zabal bateko probema baterako konponbide bat aurkitzea bilatuko du, eta ikuspegi estuko arazoak saihestuko ditu. PROBE esperimentuen adibide batzuk dira giltzurrun-transplantearen logistika optimoa aurkitzea, eta nola sortu botikekiko erresistenteak diren birusen kontrako botikak.

Pentsaera konputazionaleko baliabideak 
Hainbat online erakundek ikasketa-planak eta unibertsitate aurreko ikasleak pentsaera konputazionalarekin, analisiarekin eta problemak konpontzearekin eraikitzeko eta indartzeko bestelako baliabideak eskaintzen dituzte. Aipagarrienetako bat Carnegie Mellon Robotika Akademia da. Trebakuntza saioak eskaintzen ditu, bai unibertsitate aurreko ikasleentzat, bai irakasleentzat. CMUren programek aldamioak jartzeko metodoak erabiltzen dituzte ingeniaritza-prozesuaren bidez. Beste online-gune bat ere badago, legoengineering.com. izenekoa, antzeko baliabideak eskaintzen dituena.

Instalazio fisikoei dagokienez, New Jerseyko zentroan Storming Robots izeneko erakunde txiki bat dago, 4. gradutik 12.era bitarteko teknologia-programak eskaintzen dituena, urte osoan robotika-proiektuen bidez pentsaera algoritmikoa eta konputazionala azpimarratuz. Ikasleek beren bide-mapa jarrai dezakete 4. mailatik unibertsitatean graduatu arte.

Pentsaera konputazionalaren erabilera areagotzeko diseinatua, computationalthinking.org abiarazi zen hainbat sektoreri arazoak konpontzeko baliabideak emateko, pentsaera konputazionalaren erabilera areagotzeko ahaleginean. Baliabideek profesionalei, unibertsitateei, eskolei eta ikasleei eskaintzeko, dagoeneko prestatutako ikastaroak eta materialak biltzen dituzte. Zerbitzuen barruan sartzen dira, halaber, politikak formulatzeaz arduratzen direnei eta gobernuei hezkuntzaren erreformari buruzko aholkularitza ematea eta ikasketa-planak egitea.

Paul S. Wang doktorearen From Computing To Computational Thinking (Informatikatik pentsaera konputazionalera) unibertsitate-testuko liburu sakon batek pentsaera konputazionala definitzen eta ilustratzen lagun dezake, bai eta beste diziplina batzuetan eta eguneroko bizitzan duen aplikazioa irakasten ere. Liburuari lotutako webguneak irakaskuntzarako, ikaskuntzarako eta praktikarako baliabideak eskaintzen ditu.

Kritikak 
Pentsaera konputazionalaren kontzeptua kritikatua izan da lausoegia izateagatik, oso gutxitan argitzen baita zertan bereizten den beste pentsaera-forma batzuetatik. Informatikarien arteko inklinazio horri "chauvinismo konputazionala" deitu izan zaio. Informatikari batzuk pentsaera konputazionala hezkuntza informatiko zabalago baten ordezko gisa sustatzen ari dira, pentsaera konputazionalak eremuaren zati txiki bat baino ez baitu ordezkatzen. Bestalde, beste batzuek uste dute pentsaera konputazionalaren gaineko enfasiak informatikariak konpondu ditzakeen arazoei buruz baino ez dela arduratzen, modu estuegian pentsatzera bultzatzen duela, sortzen duen teknologiaren inplikazio sozial, etiko eta ingurumenekoak saihestuta.

Oraintsuko artikulu batean esaten da "pentsaera konputazionala" nagusiki informatikaren balio hezitzailea transmititzeko modu sinplifikatu gisa erabili beharko zela, eta horretxegatik irakatsi behar dela eskolan. Eskolan informatika irakasgai zientifiko autonomotzat hartzea helburu estrategikoagoa da PKa "ezagutzen gorputza" edo "ebaluazio-metodoak" identifikatzen saiatzea baino. Bereziki garrantzitsua da azpimarratzea informatikari lotutako berrikuntza zientifikoa matematikaren "problemak ebaztetik" informatikaren "problemak konpontzera" igarotzea dela. Problema konpontzeko jasotako jarraibideak automatikoki exekutatzen dituen "agente eraginkorrik" gabe ez legoke informatikarik, matematika hutsa baizik. Lan berari egindako beste kritika bat da "problemak konpontzean" zentratzea estuegia dela, "helburu zehatz bat lortzeko definitzen den egoera orokorrago baten adibide bat baino ez baita problema bat konpontzea". Beraz, artikulu horrek Cuny, Snyder eta Wingen eta Ahoren jatorrizko definizioak orokortzen ditu, honela: "Pentsaera konputazionala zehaztutako helburu bat lortzeko pentsaera-prozesu bat da, egoera baten modelizazioan eta informazioa prozesatzeko agente batek haren barruan modu eraginkorrean jarduteko dituen moduen zehaztapenean esku hartzen duena.

Erreferentziak

Ikus, gainera 

 Informatika
 Edurne Larraza

Kanpo estekak 
 Pentsamendu konputazionala www.kontaizu.eus. 2018-12-17. Gorka Julio
 Pentsamendu konputazionala hezkuntzan eta eTwinning proiektuetan etwinning.es. 2017-01-12
 Pentsaera konputazionalerako tresna aplikatuak eskolan hezikt.eus. 2018-02-16. Edurne Larraza
 ZER JAKIN NAHI DUTE IKASLEEK INFORMATIKARI BURUZ ETA ZER IRAKASTEN DIEGU? www.sarean.eus. 2008-12-27. Edurne Larraza

Problemen ebazpenerako trebetasunak
Kognizioa
Zientzia konputazionala
Dedukzioaren teoriak