Computational thinking
कम्प्यूटेशनल थिंकिंग (सी. टी.) समस्याओं को तैयार करने में शामिल विचार प्रक्रियाओं को संदर्भित करता है ताकि उनके समाधानों को कम्प्यूटेशनल चरणों और एल्गोरिदम के रूप में दर्शाया जा सके। शिक्षा में, सी. टी. समस्या-समाधान विधियों का एक समूह है जिसमें समस्याओं और उनके समाधानों को उन तरीकों से व्यक्त करना शामिल है जिन्हें एक कंप्यूटर भी निष्पादित कर सकता है। इसमें प्रक्रियाओं का स्वचालन शामिल है, लेकिन प्रक्रियाओं (प्राकृतिक और कृत्रिम) का पता लगाने, विश्लेषण करने और समझने के लिए कंप्यूटिंग का उपयोग करना भी शामिल है। एक अवधारणा के रूप में कम्प्यूटेशनल सोच का इतिहास कम से कम 1950 के दशक का है लेकिन अधिकांश विचार बहुत पुराने हैं। कम्प्यूटेशनल सोच में अमूर्तता, डेटा प्रतिनिधित्व और तार्किक रूप से डेटा को व्यवस्थित करने जैसे विचार शामिल हैं, जो अन्य प्रकार की सोच में भी प्रचलित हैं, जैसे कि वैज्ञानिक सोच, इंजीनियरिंग सोच, सिस्टम सोच, डिजाइन सोच, मॉडल-आधारित सोच, और इसी तरह। न तो विचार और न ही शब्द हाल के हैंः एलन पर्लिस और डोनाल्ड नुथ जैसे कंप्यूटिंग अग्रदूतों द्वारा एल्गोरिथम, प्रक्रियात्मक सोच, एल्गोरिथमिक सोच और कम्प्यूटेशनल साक्षरता जैसे शब्दों से पहले, कम्प्यूटेशनल सोच शब्द का उपयोग पहली बार 1980 में सीमोर पेपर द्वारा किया गया था और फिर 1996 में किया गया था। कम्प्यूटेशनल सोच का उपयोग पैमाने की जटिल समस्याओं को एल्गोरिदमिक रूप से हल करने के लिए किया जा सकता है, और अक्सर दक्षता में बड़े सुधारों को महसूस करने के लिए उपयोग किया जाता है। जेनेट विंग द्वारा इस विषय पर एसीएम निबंध के संचार के परिणामस्वरूप 2006 में कम्प्यूटेशनल सोच वाक्यांश को कंप्यूटर विज्ञान शिक्षा समुदाय में सबसे आगे लाया गया था। निबंध ने सुझाव दिया कि कम्प्यूटेशनल रूप से सोचना सभी के लिए एक मौलिक कौशल था, न कि केवल कंप्यूटर वैज्ञानिकों के लिए, और स्कूल में अन्य विषयों में कम्प्यूटेशनल विचारों को एकीकृत करने के महत्व के लिए तर्क दिया। निबंध में यह भी कहा गया है कि कम्प्यूटेशनल सोच सीखने से बच्चे कई रोजमर्रा के कार्यों में बेहतर होंगे-उदाहरण के लिए, निबंध में किसी के बैकपैक को पैक करना, खोए हुए मिट्टेंस को ढूंढना और यह जानना कि किराए पर लेना और खरीदना कब बंद करना है। शिक्षा में कम्प्यूटेशनल सोच के प्रश्नों की निरंतरता बच्चों के लिए के-9 कंप्यूटिंग से लेकर पेशेवर और निरंतर शिक्षा तक है, जहां चुनौती यह है कि विशेषज्ञों के बीच गहरे सिद्धांतों, अधिकतम और सोचने के तरीकों को कैसे संप्रेषित किया जाए। पहले दस वर्षों के लिए कम्प्यूटेशनल सोच एक अमेरिका-केंद्रित आंदोलन था, और आज भी इस क्षेत्र के शोध में प्रारंभिक ध्यान देखा जाता है। इस क्षेत्र के सबसे अधिक उद्धृत लेख और सबसे अधिक उद्धृत लोग प्रारंभिक यू. एस. सी. टी. लहर में सक्रिय थे, और इस क्षेत्र के सबसे सक्रिय शोधकर्ता नेटवर्क यू. एस. स्थित हैं। अमेरिका और यूरोपीय शोधकर्ताओं के प्रभुत्व में, यह स्पष्ट नहीं है कि इस क्षेत्र का मुख्य रूप से पश्चिमी शोध साहित्य अन्य सांस्कृतिक समूहों में छात्रों की जरूरतों को किस हद तक पूरा कर सकता है। प्रोलॉग समुदाय में रोजमर्रा की जिंदगी में प्रभावी सोच कौशल को वैश्विक बनाने का एक निरंतर प्रयास उभर रहा है, जिसकी प्रोलॉग शिक्षा समिति, एसोसिएशन फॉर लॉजिक प्रोग्रामिंग द्वारा प्रायोजित है, जिसका मिशन "प्रोलॉग और उसके उत्तराधिकारियों के माध्यम से कम्प्यूटेशनल और लॉजिकल थिंकिंग को शैक्षिक पाठ्यक्रम में और उससे आगे, दुनिया भर में एक मुख्य विषय बनाना है।" कम्प्यूटेशनल सोच को परिभाषित करने वाली विशेषताओं में अपघटन, पैटर्न पहचान/डेटा प्रतिनिधित्व, सामान्यीकरण/अमूर्तता और एल्गोरिदम शामिल हैं। किसी समस्या को विघटित करके, डेटा प्रतिनिधित्व का उपयोग करके शामिल चर की पहचान करके, और एल्गोरिदम बनाकर, एक सामान्य समाधान परिणाम मिलता है। सामान्य समाधान एक सामान्यीकरण या अमूर्तता है जिसका उपयोग प्रारंभिक समस्या के कई बदलावों को हल करने के लिए किया जा सकता है। कम्प्यूटेशनल सोच का एक अन्य लक्षण वर्णन तीन चरणों पर आधारित "तीन के रूप में" पुनरावृत्ति प्रक्रिया हैः सारः समस्या निर्माण; स्वचालनः समाधान अभिव्यक्ति; विश्लेषणः समाधान निष्पादन और मूल्यांकन। "चार सी" से संबंध 21वीं सदी के सीखने के चार सी संचार, आलोचनात्मक सोच, सहयोग और रचनात्मकता हैं। पाँचवाँ सी कम्प्यूटेशनल सोच हो सकती है जिसमें समस्याओं को एल्गोरिथम और तार्किक रूप से हल करने की क्षमता शामिल है। इसमें ऐसे उपकरण शामिल हैं जो मॉडल बनाते हैं और डेटा की कल्पना करते हैं। ग्रोवर वर्णन करते हैं कि कैसे कम्प्यूटेशनल सोच विज्ञान, प्रौद्योगिकी, इंजीनियरिंग और गणित (एसटीईएम) से परे विषयों में लागू होती है जिसमें सामाजिक विज्ञान और भाषा कला शामिल हैं। अपनी स्थापना के बाद से, 4 सी ने धीरे-धीरे कई स्कूली पाठ्यक्रमों के महत्वपूर्ण तत्वों के रूप में स्वीकृति प्राप्त की है। इस विकास ने सभी के-12 स्तरों पर पूछताछ, परियोजना-आधारित और अधिक गहन शिक्षा जैसे मंचों और दिशाओं में संशोधन को बढ़ावा दिया। कई देशों ने सभी छात्रों के लिए कंप्यूटर सोच की शुरुआत की है। यूनाइटेड किंगडम में 2012 से अपने राष्ट्रीय पाठ्यक्रम में सी. टी. है। सिंगापुर सी. टी. को "राष्ट्रीय क्षमता" कहता है। ऑस्ट्रेलिया, चीन, कोरिया और न्यूजीलैंड जैसे अन्य देशों ने स्कूलों में कम्प्यूटेशनल सोच को लागू करने के लिए बड़े पैमाने पर प्रयास शुरू किए। संयुक्त राज्य अमेरिका में, राष्ट्रपति बराक ओबामा ने डिजिटल अर्थव्यवस्था में फलने-फूलने के लिए आवश्यक उचित कंप्यूटर विज्ञान प्रवीणता के साथ अमेरिका में छात्रों की इस पीढ़ी को सशक्त बनाने के लिए सभी के लिए कंप्यूटर विज्ञान कार्यक्रम बनाया। कम्प्यूटेशनल थिंकिंग का अर्थ है कंप्यूटर वैज्ञानिकों की तरह सोचने या समस्याओं को हल करना। सीटी समस्याओं को समझने और समाधान तैयार करने के लिए आवश्यक विचार प्रक्रियाओं को संदर्भित करता है। सी. टी. में तर्क, मूल्यांकन, प्रतिरूप, स्वचालन और सामान्यीकरण शामिल हैं। कैरियर की तैयारी को कई तरीकों से शैक्षणिक वातावरण में एकीकृत किया जा सकता है। सी. टी. के "अल्गोरिदम" भाग को "चौथा आर" के रूप में भी संदर्भित किया गया है, जहाँ अन्य रीडिंग, रिटिंग और एरिथमेटिक हैं। के-12 शिक्षा में सीमोर पेपरट, एलन पर्लिस और मार्विन मिन्स्की के समान, जेनेट विंग ने कम्प्यूटेशनल सोच को प्रत्येक बच्चे की शिक्षा का एक आवश्यक हिस्सा बनने की कल्पना की। हालांकि, के-12 पाठ्यक्रम और कंप्यूटर विज्ञान शिक्षा में कम्प्यूटेशनल सोच को एकीकृत करने में कई चुनौतियों का सामना करना पड़ा है, जिसमें कम्प्यूटेशनल सोच की परिभाषा पर समझौता, इसमें बच्चों के विकास का आकलन कैसे किया जाए, और इसे अन्य समान "सोच" जैसे सिस्टम सोच, डिजाइन सोच और इंजीनियरिंग सोच से कैसे अलग किया जाए। वर्तमान में, कम्प्यूटेशनल सोच को मोटे तौर पर संज्ञानात्मक कौशल और समस्या समाधान प्रक्रियाओं के एक समूह के रूप में परिभाषित किया गया है जिसमें निम्नलिखित विशेषताएँ शामिल हैं (लेकिन ये सीमित नहीं हैं) (लेकिन ऐसे तर्क हैं कि उनमें से कुछ, यदि कोई हैं, तो विशेष रूप से कंप्यूटिंग से संबंधित हैं, विज्ञान और इंजीनियरिंग के कई क्षेत्रों में सिद्धांत होने के बजाय) नए और अलग-अलग तरीकों से समस्या का प्रतिनिधित्व करने के लिए अमूर्त और पैटर्न मान्यता का उपयोग करना तार्किक रूप से डेटा को व्यवस्थित और विश्लेषण करना समस्या को छोटे भागों में तोड़ना पुनरावृत्ति, प्रतीकात्मक प्रतिनिधित्व और तार्किक संचालन जैसी प्रोग्रामेटिक सोच तकनीकों का उपयोग करके समस्या का समाधान करना क्रमबद्ध चरणों (एल्गोरिथमिक सोच) की एक श्रृंखला में सुधार करना इस समस्या को सामान्य बनाने के लिए चरणों और संसाधनों के सबसे कुशल और प्रभावी संयोजन को प्राप्त करने के लक्ष्य के साथ संभावित समाधानों को पहचानना, विश्लेषण करना और लागू करना। विज्ञान, प्रौद्योगिकी, इंजीनियरिंग और गणित (एसटीईएम) केंद्रित कक्षाओं में शिक्षक जिनमें कम्प्यूटेशनल सोच शामिल है, छात्रों को परीक्षण और त्रुटि जैसे समस्या-समाधान कौशल का अभ्यास करने की अनुमति देते हैं। वैलेरी बार और क्रिस स्टीफेंसन ने 2011 के एसीएम इनरोड्स लेख में सभी विषयों में कम्प्यूटेशनल सोच पैटर्न का वर्णन किया है, हालांकि कॉनराड वोल्फ्राम ने तर्क दिया है कि कम्प्यूटेशनल सोच को एक अलग विषय के रूप में पढ़ाया जाना चाहिए। ऑनलाइन संस्थान हैं जो कम्प्यूटेशनल सोच, विश्लेषण और समस्या-समाधान के साथ पूर्व-कॉलेज छात्रों को बनाने और मजबूत करने के लिए एक पाठ्यक्रम और अन्य संबंधित संसाधन प्रदान करते हैं। पिट्सबर्ग में सेंटर फॉर कम्प्यूटेशनल थिंकिंग कार्नेगी मेलन विश्वविद्यालय में एक सेंटर फॉर कम्प्यूटेशनल थिंकिंग है। केंद्र की प्रमुख गतिविधि प्रोब या प्रोबलेम-उन्मुख अन्वेषणों का संचालन करना है। ये प्रोब ऐसे प्रयोग हैं जो कम्प्यूटेशनल सोच के मूल्य को दिखाने के लिए समस्याओं पर नई कंप्यूटिंग अवधारणाओं को लागू करते हैं। एक प्रोब प्रयोग आम तौर पर एक कंप्यूटर वैज्ञानिक और अध्ययन किए जाने वाले क्षेत्र के विशेषज्ञ के बीच एक सहयोग होता है। प्रयोग आमतौर पर एक साल तक चलता है। सामान्य तौर पर, एक प्रोब व्यापक रूप से लागू होने वाली समस्या का समाधान खोजने की कोशिश करेगा और संकीर्ण रूप से केंद्रित मुद्दों से बचेगा। प्रोब प्रयोगों के कुछ उदाहरण हैं इष्टतम गुर्दा प्रत्यारोपण रसद और ऐसी दवाएं बनाना जो दवा प्रतिरोधी वायरस पैदा नहीं करती हैं। आलोचना कम्प्यूटेशनल सोच की अवधारणा की आलोचना बहुत अस्पष्ट के रूप में की गई है, क्योंकि यह शायद ही कभी स्पष्ट किया गया है कि यह विचार के अन्य रूपों से कैसे अलग है। अन्य क्षेत्रों पर कम्प्यूटेशनल समाधानों को मजबूर करने के लिए कंप्यूटर वैज्ञानिकों के बीच झुकाव को "कम्प्यूटेशनल रूढ़िवाद" कहा गया है। कुछ कंप्यूटर वैज्ञानिक व्यापक कंप्यूटर विज्ञान शिक्षा के विकल्प के रूप में कम्प्यूटेशनल सोच को बढ़ावा देने के बारे में चिंता करते हैं, क्योंकि कम्प्यूटेशनल सोच इस क्षेत्र के केवल एक छोटे से हिस्से का प्रतिनिधित्व करती है। अन्य लोगों को चिंता है कि कम्प्यूटेशनल सोच पर जोर कंप्यूटर वैज्ञानिकों को उन समस्याओं के बारे में बहुत संकीर्ण रूप से सोचने के लिए प्रोत्साहित करता है जिन्हें वे हल कर सकते हैं, इस प्रकार वे जो तकनीक बनाते हैं उसके सामाजिक, नैतिक और पर्यावरणीय प्रभावों से बचते हैं। इसके अलावा, जैसा कि लगभग सभी सी. टी. अनुसंधान अमेरिका और यूरोप में किए जाते हैं, यह निश्चित नहीं है कि वे शैक्षिक विचार अन्य सांस्कृतिक संदर्भों में कितनी अच्छी तरह से काम करते हैं। 2019 के एक पेपर में तर्क दिया गया है कि "कम्प्यूटेशनल थिंकिंग" (सीटी) शब्द का उपयोग मुख्य रूप से कंप्यूटर विज्ञान के शैक्षिक मूल्य को व्यक्त करने के लिए एक आशुलिपि के रूप में किया जाना चाहिए, इसलिए इसे स्कूल में पढ़ाने की आवश्यकता है। सी. टी. के लिए "ज्ञान के निकाय" या "मूल्यांकन विधियों" की पहचान करने की कोशिश करने से अधिक विद्यालय में कंप्यूटर विज्ञान को एक स्वायत्त वैज्ञानिक विषय के रूप में मान्यता देना रणनीतिक लक्ष्य है। विशेष रूप से इस तथ्य पर जोर देना महत्वपूर्ण है कि सी. टी. से जुड़ी वैज्ञानिक नवीनता गणित की "समस्या समाधान" से कंप्यूटर विज्ञान की "समस्या समाधान" की ओर बदलाव है। "प्रभावी एजेंट" के बिना, जो समस्या को हल करने के लिए प्राप्त निर्देशों को स्वचालित रूप से निष्पादित करता है, कोई कंप्यूटर विज्ञान नहीं होगा, बल्कि केवल गणित होगा। उसी पेपर में एक और आलोचना यह है कि "समस्या समाधान" पर ध्यान केंद्रित करना बहुत संकीर्ण है, क्योंकि "किसी समस्या को हल करना केवल उस स्थिति का एक उदाहरण है जहां कोई एक निर्दिष्ट लक्ष्य तक पहुंचना चाहता है"। इसलिए शोधपत्र में क्यूनी, स्नाइडर और विंग और अहो की मूल परिभाषाओं को इस प्रकार सामान्यीकृत किया गया हैः "कम्प्यूटेशनल सोच एक स्थिति के प्रतिरूपण में शामिल विचार प्रक्रिया है और यह निर्दिष्ट करता है कि एक सूचना-प्रसंस्करण एजेंट बाहरी रूप से निर्दिष्ट (लक्ष्यों के समूह) तक पहुंचने के लिए इसके भीतर प्रभावी ढंग से कैसे काम कर सकता है।" सीटी की कई परिभाषाएँ इसका वर्णन केवल कौशल स्तर पर करती हैं क्योंकि इसके विकास के पीछे की गति एसटीईएम शिक्षा को बढ़ावा देने के इसके वादे से आती है। और, एसटीईएम शिक्षा में नवीनतम आंदोलन उन सुझावों (सीखने के सिद्धांतों द्वारा) पर आधारित है जो हम छात्रों को विशेषज्ञों की मन की आदतों के बारे में सिखाते हैं। इसलिए, चाहे वह कम्प्यूटेशनल सोच हो, वैज्ञानिक सोच हो, या इंजीनियरिंग सोच हो, प्रेरणा समान है और चुनौती भी समान हैः नौसिखियों को विशेषज्ञों की मन की आदतों को पढ़ाना स्वाभाविक रूप से समस्याग्रस्त है क्योंकि उन्हें विशेषज्ञों के समान सोच प्रक्रियाओं में संलग्न करने के लिए आवश्यक सामग्री ज्ञान और अभ्यास कौशल की आवश्यकता होती है। जब हम विशेषज्ञों की मन की आदतों को मौलिक संज्ञानात्मक प्रक्रियाओं से जोड़ते हैं, तभी हम उनके कौशल को अधिक बुनियादी दक्षताओं तक सीमित कर सकते हैं जिन्हें नौसिखियों को सिखाया जा सकता है। केवल कुछ ही अध्ययन हुए हैं जो वास्तव में सी. टी. के संज्ञानात्मक सार को संबोधित करते हैं। उनमें से, यासर (कम्युनिकेशंस ऑफ एसीएम, वॉल्यूम। 61, नं. 7, जुलाई 2018) सी. टी. को ऐसी सोच के रूप में वर्णित करता है जो एक कम्प्यूटेशनल उपकरण द्वारा उत्पन्न/सुगम होती है, चाहे वह जैविक हो या इलेक्ट्रॉनिक। तदनुसार, हर कोई सी. टी. का उपयोग करता है, न कि केवल कंप्यूटर वैज्ञानिक, और इसे शिक्षा और अनुभव के माध्यम से सुधार किया जा सकता है। कंप्यूटर आधारित गणित कम्प्यूटेशनल इंटेलिजेंस आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस निर्णय मशीन लर्निंग डेटा विज्ञान कम्प्यूटेशनल साक्षरता संदर्भ आगे पढ़ने की समस्या हल करने वाले कौशल कम्प्यूटेशनल क्षेत्र अध्ययन के सिद्धांत संज्ञानात्मक कम्प्यूटेशनल विज्ञान