Các Giai Đoạn Của Một Hành Động Tư Duy

vấn đề phức tạp xảy ra, sẽ kiên cường đối mặt với những vấn đề khó, cũng như có khả năng giao tiếp và làm việc nhóm tốt.

Tóm lại, kiểu tư duy điện toán sẽ là một phần của kỹ năng của không chỉ các nhà khoa học mà là của tất cả mọi người [84]. Sự phổ biến của tư duy điện toán ngày mai cũng sẽ như sự phổ biến của máy tính ngày hôm nay. Máy tính khắp mọi nơi là giấc mơ của ngày hôm qua đã trở thành hiện thực hôm nay thì cũng như vậy, tư duy điện toán là thực tế của ngày mai.

1.2 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1.2.1 Tư duy

Tư duy được coi là một quá trình tâm lý thuộc một giai đoạn của quá trình nhận thức. Căn cứ vào tính chất phản ánh có thể chia toàn bộ hoạt động nhận thức thành hai giai đoạn: nhận thức cảm tính (gồm cảm giác, tri giác) và nhận thức lý tính (gồm tư duy và tưởng tượng). Do vậy, quá trình nhận thức lý tính còn gọi là tư duy.

Tư duy đã được nhiều nhà khoa học ở nhiều lĩnh vực khác nhau nghiên cứu và khái niệm về tư duy được phát biểu ở các góc độ khác nhau [6], [12], .

Nhà tâm lý học M.N Secđacôp [37] đã đưa ra khái niệm “Tư duy là sự nhận thức khái quát hóa và gián tiếp những sự vật và hiện tượng của hiện thực trong những dấu hiệu, những thuộc tính chung và bản chất của chúng”. Tư duy cũng là sự nhận thức và sự xây dựng sáng tạo những sự vật và hiện tượng mới, riêng lẻ của hiện thực trên cơ sở những tri thức khái quát hóa đã thu nhận được.

Trong phạm vi nghiên cứu này, tác giả sử dụng khái niệm về tư duy của các nhà sư phạm: “Tư duy là một quá trình tâm lý phản ánh những thuộc tính bản chất, những mối liên hệ và quan hệ bên trong có tính quy luật

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 235 trang tài liệu này.

của sự vật, hiện tượng trong hiện thực khách quan, mà trước đó ta chưa biết” [20].

Quá trình tư duy có những đặc điểm sau [20]:

- Tính “có vấn đề” của tư duy: Muốn kích thích được tư duy phải đồng thời có hai điều kiện: (1) Phải gặp hoàn cảnh (tình huống) có vấn đề, là tình huống có chứa đựng mục đích mới, một vấn đề mới, đòi hỏi phải có cách thức giải quyết mới. Khi đó, muốn giải quyết vấn đề đó phải tìm ra cách giải quyết mới, tức là phải tư duy. (2) Tình huống có vấn đề đó phải được cá nhân nhận thức đầy đủ, được chuyển thành nhiệm vụ của cá nhân, tức là cá nhân phải xác định được cái gì đã biết, đã cho và cái gì còn chưa biết, phải tìm: đồng thời phải có nhu cầu (động cơ) tìm kiếm nó. Những dữ kiện quen thuộc hoặc nằm ngoài tầm hiểu biết của các nhân thì tư duy cũng không xuất hiện.

- Tính gián tiếp của tư duy: Tư duy phát hiện ra bản chất của sự vật, hiện tượng và quy luật giữa chúng nhờ sử dụng công cụ, phương tiện (máy đo) và các kết quả nhận thức (quy tắc, công thức, quy luật,…) của loài người và kinh nghiệm cá nhân. Tư duy được biểu hiện trong ngôn ngữ.

- Tính trừu tượng và khái quát của tư duy: Tư duy phản ánh cái bản chất nhất, chung cho nhiều sự vật hợp thành một nhóm, một loại, một phạm trù (khái quát), đồng thời trừu xuất khỏi sự vật đó những cái cụ thể, cá biệt.

- Tư duy liên hệ chặt chẽ với ngôn ngữ: Tư duy trừu tượng, gián tiếp, khái quát nên phải dùng ngôn ngữ làm phương tiện. Nhờ có ngôn ngữ mà cong người tiến hành được các thao tác tư duy và sản phẩm của tư duy là những phán đoán, suy lý được biểu diễn bằng từ, ngữ, câu…

- Tư duy có quan hệ mật thiết với nhận thức cảm tính: Nhận thức cảm tính là chỗ dựa cho tư duy; ngược lại, tư duy và những kết quả của tư duy chi

phối khả năng phản ánh của cảm giác, làm cho cảm giác của con người tinh vi hơn, nhạy bén hơn, tri giác mang tính lựa chọn và trở nên có ý nghĩa hơn.

* Quá trình tư duy diễn ra qua năm giai đoạn sau:

- Xác định được vấn đề, biểu đạt nó thành nhiệm vụ tư duy;

- Huy động tri thức, vốn kinh nghiệm có liên quan tới vấn đề, làm xuất hiện (trong đầu chủ thể tư duy) những mối liên tưởng xung quanh vấn đề ssang cần giải quyết;

- Sàng lọc liên tưởng, gạt bỏ những cái không cần thiết, hình thành giải thuyết về các cách giải quyết vấn đề đó;

- Kiểm tra giả thuyết về cách giải quyết vấn đề: nêu giả thuyết đúng thì tiến hành giải quyết vấn đề; nếu giả thuyết sai thì phủ định nó để hình thành giả thuyết mới và bắt đầu một quá trình tư duy mới;

- Giải quyết vấn đề đi đến kết quả, kiểm tra kết quả.

K. K. Platonov đã tóm tắt các giai đoạn của một hành động tư duy bằng sơ đồ sau (Hình 1.1).

* Các thao tác trí tuệ trong quá trình tư duy [20]:

- Phân tích và tổng hợp: Phân tích là dùng trí óc tách đối tượng tư duy thành những bộ phận, những thuộc tính, những mối liên hệ, quan hệ những thành phần nhỏ để nhận thức đối tượng sâu sắc hơn. Tổng hợp là dùng trí óc để gộp những thành phần đã được tách rời nhờ sự phân tích thành một chỉnh thể; tổng hợp diễn ra trên cơ sở kết quả của phân tích, ngược lại phân tích diễn ra trên cơ sở mô hình sẽ tổng hợp. Như vậy, hai thao tác phân tích và tổng hợp gắn bó quan hệ mật thiết với nhau.

Nhận thức vấn đề

Xuất hiện các liên tưởng

Sàng lọc liên tưởng và hình thành giả thuyết

Kiểm tra giả thuyết

Giải quyết vấn đề

Hành động tư duy mới

Chính xác hóa

Khẳng định

Phủ định

Hình 1.1. Các giai đoạn của một hành động tư duy

- So sánh: Là dùng trí óc để xác định sự giống nhau, khác nhau giữa các sự vật, hiện tượng. So sánh có vai trò quan trọng trong việc nhận thức thế giới; có thể coi nó là “cơ sở của mọi hiểu biết và tư duy”.

- Trừu tượng hóa và khái quát hóa: Trừu tượng hóa là thao tác trí tuệ, dùng trí óc để loại bỏ những thuộc tính, những bộ phận, những quan hệ,… không cần thiết về một phương diện nào đó và chỉ giữ lại những yếu tố cần thiết để tư duy. Khái quát hóa là dùng trí óc để bao quát nhiều đối tượng khác nhau thành một nhóm, một loại,… trên cơ sở chúng có một số thuộc tính chung và bản chất, những mối quan hệ có tính quy luật. Khái quát hóa chính

là sự tổng hợp ở mức độ cao hơn. Hai thao tác trừu tượng hóa và khái quát hóa có quan hệ qua lại với nhau giống như quan hệ giữa phân tích và tổng hợp.

Các thao tác tư duy có quan hệ mật thiết với nhau, thống nhất với nhau theo một hướng nhất định do nhiệm vụ của tư duy quy định. Thực tế, các thao tác tư duy không nhất thiết theo một trình tự máy móc như nêu ở trên. Tùy theo nhiệm vụ và điều kiện tư duy, không phải hành động tư duy nào cũng cần phải thực hiện tất cả các thao tác trên.

1.2.2 Điện toán

Theo từ điển Free Merriam-Webster Dictionary đưa ra ý nghĩa của điện toán hay tính toán (Computation) là một loại phép tính nào đó bao gồm các bước số học và phi số học và tuân theo mô hình được xác định rõ (ví dụ như là thuật toán,…)

Khái niệm điện toán (Computing) là hoạt động định hướng mục tiêu (goal-oriented activity) nào đó, có yêu cầu, hưởng lợi từ hoặc tạo ra một chu trình toán học được gọi là thuật toán thực hiện bằng máy tính hay còn gọi là máy điện toán.

Điện toán bao gồm thiết kế, phát triển và xây dựng hệ thống phần cứng và phần mềm thuộc máy điện toán; biên tập, tạo cấu trúc và quản lý các loại thông tin; nghiên cứu khoa học trên máy tính; làm cho hệ thống máy tính hoạt động thông minh; tạo ra và sử dụng phương tiện truyền thông và giải trí. Lĩnh vực điện toán bao gồm kĩ thuật máy tính, công nghệ phần mềm, khoa học máy tính, hệ thống thông tin và công nghệ thông tin.

1.2.3 Tư duy điện toán

Người đầu tiên nhắc đến cụm từ “Computational Thinking” (Tư duy điện toán) trong quyển sách MINDSTORMS (xuất bản lần đầu năm 1980) 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.

Tác giả Jeannette Wing (hiện là phó chủ tịch Microsoft) là người đầu tiên đưa ra định nghĩa của khái niệm tư duy điện toán (Computational Thinking), vào năm 2006 [83] được tạm dịch như sau: “Tư duy điện toán liên quan đến việc giải quyết vấn đề, thiết kế hệ thống và hiểu hành vi của con người, bằng cách dựa trên các khái niệm cơ bản của khoa học máy tính” 1.

Tuy nhiên, đến năm 2011 tại một hội thảo, Jeannette Wing đề xuất một định nghĩa khác [86] được tạm dịch như sau: “Tư duy điện toán là các quá trình tư duy tham gia vào việc hình thành các vấn đề và các giải pháp của chúng sao cho hình thức biểu diễn các giải pháp đó có thể được thực hiện một cách hiệu quả bởi tác nhân xử lý thông tin.” 2

Và đến năm 2014, tác giả Wing lại tiếp tục bổ sung vào định nghĩa về tư duy điện toán [87] được tạm dịch như sau: “Tư duy điện toán là quá trình xử lý đưa ra vấn đề và giải pháp, trong đó giải pháp có thể được thực hiện hiệu quả bởi con người hoặc máy tính hoặc cũng có thể kết hợp đồng thời con người và máy tính.” 3

Từ định nghĩa đầu tiên của tác giả Wing (2006), nhiều nhà nghiên cứu về tư duy điện toán cũng đã đưa ra những định nghĩa khác hoặc quan điểm về loại tư duy này. Chẳng hạn như, vào năm 2009, có thể hiểu ý của tác giả Denning [66] như là “Tư duy điện toán có một lịch sử lâu đời trong ngành khoa học máy tính. Trong những năm 1950 và 1960, được gọi là "tư duy thuật toán", nó có nghĩa là định hướng tư duy để hình thành các vấn đề dưới dạng chuyển đổi dữ liệu đầu vào thành đầu ra và tìm kiếm thuật toán để thực hiện chuyển đổi. Ngày nay, thuật ngữ này đã được mở rộng để bao gồm quá trình

1 Nguyên bản: “Computational thinking involves solving problems, designing systems, and understanding human behavior, by drawing on the concepts fundamental to computer science.”

2 Nguyên bản: “Computational thinking is 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.”

3 Nguyên bản: “Computational thinking is the thought processes used to formulate a problem and express its solution or solutions in terms a computer can apply effectively.”

tư duy với nhiều mức độ tóm tắt, sử dụng toán học để phát triển các thuật toán và kiểm tra xem giải pháp có quy mô như thế nào trên kích thước khác nhau của vấn đề.” 4

Bên cạnh đó, tác giả Hemmendinger đề xuất quan điểm về tư duy điện toán vào 2010 [60] có thể tạm dịch: “... [Tư duy điện toán] là dạy họ cách tư duy như một nhà kinh tế học, nhà vật lý học, một nghệ sĩ và hiểu cách sử dụng điện toán để giải quyết vấn đề của họ, sáng tạo và phát hiện ra những câu hỏi mới mà có thể được khám phá thuận lợi.” 5

Hoặc vào năm 2012, tác giả Furber [75] lại phát biểu và có thể dịch quan điểm tác giả đó là “Tư duy điện toán là quá trình nhận biết các khía cạnh của điện toán trong thế giới xung quanh chúng ta, đồng thời áp dụng các công cụ và kĩ thuật từ ngành Khoa học máy tính để hiểu và suy luận về cả hệ thống lẫn quy trình tự nhiên và nhân tạo.” 6

Thêm vào đó, đến năm 2014, tác giả Yadav cùng cộng sự cũng đưa ra quan điểm về từ duy điện toán [52] – Có thể tạm dịch là: “Quá trình tư duy để tóm tắt các vấn đề và tạo ra giải pháp có thể tự động được.” 7

Qua kết quả nghiên cứu một số khái niệm về tư duy điện toán, nghiên cứu đặc điểm, cấu trúc, con đường hình thành và phát triển tư duy điện toán,… trên các tài liệu trong và ngoài nước, có thể nhận định rằng cho đến nay vẫn chưa có một định nghĩa cuối cùng về tư duy điện toán. Các định nghĩa này có xu hướng tập trung vào các hoạt động và quá trình nhận thức của

4 Nguyên bản: “Computational thinking has a long history within computer science. Known in the 1950s and 1960s as “algorithmic thinking,” it means a mental orientation to formulating problems as conversions of some input to an output and looking for algorithms to perform the conversions. Today the term has been expanded to include thinking with many levels of abstractions, use of mathematics to develop algorithms, and examining how well a solution scales across different sizes of problems.”

5 Nguyên bản: “...[Computational Thinking] is to teach them how to think like an economist, a physicist, an artist, and to understand how to use computation to solve their problems, to create, and to discover new questions that can fruitfully be explored.”

6 Nguyên bản: “Computational thinking is the process of recognising aspects of computation in the world that surrounds us, and applying tools and techniques from Computer Science to understand and reason about both natural and artificial systems and processes.”

7 Nguyên bản: “The mental process for abstraction of problems and the creation of automatable solutions.”

các cá nhân, nhằm cải thiện kỹ năng nhận thức và hỗ trợ quá trình dạy và học ở những cá nhân được tác động.

Theo đó, dựa vào việc tìm ra những điểm tương đồng trong khái niệm và mối quan hệ của các thành phần cốt lõi hình thành nên tư duy điện toán cũng như căn cứ chính vào khái niệm của tác giả Wing, có thể đề xuất khái niệm về tư duy điện toán như sau:

“Tư duy điện toán là một loại tư duy nhằm giải quyết một bài toán thông qua các hoạt động phân rã, nhận dạng để hình thành bài toán và hoạt động xây dựng từng bước thực hiện bài toán theo hướng xử lý tự động của máy tính.”

Tác giả sẽ sử dụng khái niệm về tư duy điện toán này xuyên suốt luận án nhằm tìm hiểu đặc điểm, các thành tố cốt lõi cấu tạo nên tư duy điện toán cũng như xây dựng hướng giải quyết vấn đề áp dụng vào trong quá trình giảng dạy cho sinh viên.

1.2.4 Phát triển tư duy điện toán

Khái niệm “phát triển” có nhiều cách hiểu khác nhau theo từng khía cạnh, có thể dẫn ra một số khái niệm như sau:

Theo từ điển Tiếng Việt [48], phát triển là “biến đổi hoặc làm cho biến đổi từ ít đến nhiều, hẹp đến rộng, thấp đến cao, đơn giản đến phức tạp.”

Theo triết học, trong phép biện chứng duy vật, khái niệm phát triển dùng để chỉ quá trình vận động theo chiều hướng đi lên của sự vật: từ trình độ thấp lên trình độ cao hơn.

Tác giả Nguyễn Thành Kỉnh [25] đưa ra khái niệm về phát triển là “ cải thiện tình trạng chất lượng cũ sang tình trạng chất lượng mới cho những đối tượng cần được phát triển, giúp họ nâng cao về nhận thức và kỹ năng hoạt động trên cơ sở những kiến thức, kỹ năng đã có, thông qua học tập, rèn luyện