آموزش کامپیوتر

آموزش علوم کامپیوتر یا آموزش محاسبات حوزه آموزش و یادگیری رشته علوم کامپیوتر،و تفکر محاسباتی است. حوزه آموزش علوم کامپیوتر طیف وسیعی از موضوعات، از مهارت های برنامه نویسی اولیه تا طراحی الگوریتم پیشرفته و تجزیه و تحلیل داده ها را در بر می گیرد. این یک رشته به سرعت در حال رشد است که برای آماده کردن دانش آموزان برای مشاغل در صنعت فناوری و سایر زمینه هایی که نیاز به مهارت های محاسباتی دارند ضروری است.

آموزش علوم کامپیوتر برای آماده سازی دانش آموزان برای نیروی کار قرن بیست و یکم ضروری است. همانطور که فناوری به طور فزاینده ای در تمام جنبه های جامعه ادغام می شود، تقاضا برای دانشمندان کامپیوتر ماهر در حال افزایش است. طبق دفتر آمار کار، پیش‌بینی می‌شود که اشتغال در مشاغل رایانه‌ای و فناوری اطلاعات از سال 2021 تا 2031 به میزان 21 درصد رشد کند که بسیار سریع‌تر از میانگین برای همه مشاغل.

علاوه بر آماده‌سازی دانش‌آموزان برای مشاغل در صنعت فناوری، آموزش علوم رایانه همچنین مهارت‌های تفکر محاسباتی را ارتقا می‌دهد که در بسیاری از زمینه‌ها از جمله تجارت، مراقبت‌های بهداشتی و آموزش ارزشمند هستند. با یادگیری الگوریتمی فکر کردن و حل سیستماتیک مسائل، دانش‌آموزان می‌توانند به حل‌کننده‌های مسئله و متفکران انتقادی مؤثرتری تبدیل شوند.

زمینه

تاریخچه آموزش علوم کامپیوتر را می توان به روزهای اولیه محاسبات ردیابی کرد، زمانی که برنامه نویسی عمدتا توسط دانشمندان و ریاضیدانان انجام می شد. همانطور که کامپیوترها در صنعت و دولت به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفتند، نیاز به برنامه نویسان ماهر افزایش یافت و دانشگاه ها شروع به ارائه دوره های علوم کامپیوتر کردند.[نیازمند منبع]

در مقایسه با آموزش علوم و آموزش ریاضی، آموزش علوم کامپیوتر (CS) رشته بسیار جوان تری است. در تاریخ محاسبات، کامپیوترهای دیجیتال فقط از حدود دهه 1940 ساخته شدند - اگرچه محاسبات قرن ها از زمان اختراع کامپیوترهای آنالوگ وجود داشته است.

وجه تمایز دیگر آموزش علوم کامپیوتر این است که در درجه اول تا همین اواخر فقط در سطح دانشگاه تدریس می شد، به استثنای برخی استثناهای قابل توجه در اسرائیل، لهستان و بریتانیا با BBC Micro در دهه 1980 به عنوان بخشی از آموزش علوم کامپیوتر در بریتانیا. علوم کامپیوتر برای چند دهه بخشی از برنامه درسی مدارس از سن 14 یا 16 سالگی در چند کشور بوده است، اما معمولاً به عنوان یک درس انتخابی است.

آموزش علوم کامپیوتر ابتدایی و متوسطه در ایالات متحده نسبتاً جدید است و بسیاری از معلمان K-12 CS با موانعی برای ادغام آموزش CS مانند انزوای حرفه ای، منابع محدود توسعه حرفه ای CS و سطوح پایین خودکارآمدی تدریس CS مواجه هستند. طبق گزارشی در سال 2021، تنها 51 درصد از دبیرستان ها در ایالات متحده علوم کامپیوتر را ارائه می دهند. معلمان CS ابتدایی به طور خاص کارآیی آموزش CS کمتری دارند و شانس کمتری برای پیاده سازی CS در آموزش خود نسبت به همسالان راهنمایی و دبیرستان خود دارند. نشان داده شده است که اتصال معلمان CS به منابع و همتایان با استفاده از روش‌هایی مانند جوامع مجازی تمرین به معلمان CS و STEM کمک می‌کند تا خودکارآمدی تدریس خود را بهبود بخشند و موضوعات CS را در آموزش دانش‌آموز پیاده‌سازی کنند.

برنامه تحصیلی

برنامه درسی برای آموزش علوم کامپیوتر بسته به سطح تحصیلات و کشور متفاوت است. در سطح دبستان و راهنمایی، آموزش علوم کامپیوتر معمولاً بر روی زبان‌های برنامه‌نویسی بلاک یا بصری مانند اسکرچ یا پایتون (در هند برای سطح متوسطه بالاتر) با استفاده از مفاهیم اولیه برنامه‌نویسی، مانند حلقه‌ها، شرطی‌ها و متغیرها تمرکز می‌کند.[19] در سطح دبیرستان، دانش‌آموزان ممکن است مفاهیم و الگوریتم‌های برنامه‌نویسی پیشرفته‌تر و همچنین توسعه وب، شبکه‌سازی و تجزیه و تحلیل داده‌ها را بیاموزند.[نیازمند منبع]

در کالج و تحصیلات تکمیلی، آموزش علوم کامپیوتر ممکن است شامل دوره هایی در موضوعاتی مانند هوش مصنوعی، یادگیری ماشین، علم داده و گرافیک کامپیوتری باشد. بسیاری از برنامه های علوم کامپیوتر نیز دوره هایی را در زمینه معماری کامپیوتر، سیستم عامل ها و شبکه های کامپیوتری ارائه می دهند.[نیازمند منبع]

روش های تدریس

روش های تدریس در آموزش علوم کامپیوتر بسته به سطح تحصیلات و اهداف برنامه متفاوت است. در سطح دبستان و راهنمایی، آموزش علوم کامپیوتر ممکن است بر بازی‌ها و پازل‌های تعاملی برای آموزش مفاهیم برنامه‌نویسی تمرکز کند. در دبیرستان و کالج، آموزش علوم کامپیوتر ممکن است شامل سخنرانی‌ها، آزمایشگاه‌ها و پروژه‌های عملی باشد که به دانش‌آموزان اجازه می‌دهد دانش خود را در مسائل دنیای واقعی به کار ببرند.[نیازمند منبع]

پلتفرم های یادگیری آنلاین و بوت کمپ های کدنویسی نیز به روش های محبوب آموزش مهارت های علوم کامپیوتر تبدیل شده اند. این برنامه‌ها یادگیری خودسرانه را ارائه می‌دهند و می‌توان از هر جایی با اتصال به اینترنت به آن‌ها دسترسی داشت، زیرا علم کامپیوتر بیشتر در مورد کاربردی بودن و کاربردهای دنیای واقعی است.

تحقیق در مورد آموزش کامپیوتر

تحقیقات آموزش کامپیوتری (CER) یا تحقیقات آموزش علوم کامپیوتری یک زمینه بین رشته ای است که بر مطالعه آموزش و یادگیری علوم کامپیوتر تمرکز دارد.[5][20] این یکی از زیرشاخه‌های تحقیقات علوم کامپیوتر و آموزش است و به درک چگونگی آموزش، یادگیری و ارزیابی علوم کامپیوتر در محیط‌های مختلف مانند مدارس، کالج‌ها و دانشگاه‌های K-12 و محیط‌های یادگیری آنلاین می‌پردازد. استناد مورد نیاز]

زمینه

تحقیقات آموزش علوم کامپیوتر به عنوان یک زمینه مطالعاتی در دهه 1970 ظهور کرد، زمانی که محققان شروع به بررسی اثربخشی رویکردهای مختلف برای آموزش برنامه نویسی کامپیوتری کردند. از آن زمان، این رشته به گونه ای رشد کرده است که طیف گسترده ای از موضوعات مرتبط با آموزش علوم کامپیوتر، از جمله طراحی برنامه درسی، ارزیابی، آموزش، و تنوع و شمول را در بر می گیرد.[نیازمند منبع]

موضوعات مطالعه

یکی از اهداف اولیه تحقیقات آموزش علوم کامپیوتر، بهبود آموزش و یادگیری علوم کامپیوتر است. برای این منظور، محققان موضوعات مختلفی از جمله:

طراحی برنامه درسی

محققان در آموزش علوم کامپیوتر به دنبال طراحی برنامه های درسی موثر و جذاب برای دانش آموزان هستند. این ممکن است شامل مطالعه اثربخشی زبان‌های برنامه‌نویسی مختلف یا توسعه رویکردهای آموزشی جدید باشد که یادگیری فعال را ترویج می‌کند.[نیازمند منبع]

ارزیابی

محققان آموزش علوم کامپیوتر علاقه مند به توسعه روش های موثر برای ارزیابی نتایج یادگیری دانش آموزان هستند. این ممکن است شامل توسعه معیارهای جدید دانش یا مهارت‌های دانش‌آموز یا ارزیابی اثربخشی روش‌های مختلف ارزیابی باشد.[نیازمند منبع]

آموزش و پرورش

محققان در آموزش علوم کامپیوتر علاقه مند به بررسی روش های مختلف تدریس و راهبردهای آموزشی هستند. این ممکن است شامل مطالعه اثربخشی سخنرانی‌ها، آموزش‌های آنلاین یا یادگیری همتا به همتا باشد.[نیازمند منبع]

تنوع و شمول

پژوهشگران آموزش علوم کامپیوتر علاقه مند به ارتقای تنوع و شمول در آموزش علوم کامپیوتر هستند. این ممکن است شامل مطالعه عواملی باشد که به عدم حضور گروه‌های خاص در علوم رایانه کمک می‌کنند، و مداخلاتی را برای ترویج فراگیری و برابری ایجاد می‌کنند.[نیازمند منبع]

جوامع تحقیقاتی

انجمن ماشین‌های محاسباتی (ACM) یک گروه علاقه‌مند ویژه (SIG) در زمینه آموزش علوم رایانه به نام SIGCSE دارد که پنجاهمین سالگرد خود را در سال 2018 جشن گرفت و آن را به یکی از قدیمی‌ترین و طولانی‌ترین گروه‌های علاقه ویژه ACM تبدیل کرد.[22] یک نتیجه از تحقیقات آموزش محاسبات مسائل پارسونز است.[نیازمند منبع]

دیدگاه های جنسیتی در آموزش علوم کامپیوتر

در بسیاری از کشورها، شکاف جنسیتی قابل توجهی در آموزش علوم کامپیوتر وجود دارد. در سال 2015، 15.3 درصد از دانشجویان علوم رایانه که از مؤسسات غیردکتری در ایالات متحده فارغ التحصیل شدند، زن بودند در حالی که در مؤسسات اعطای دکترا، این رقم 16.6 درصد بود.[23] تعداد زنان دریافت‌کننده دکترا در ایالات متحده 19.3 درصد در سال 2018 بود.[24] تقریباً در همه جای دنیا، کمتر از 20 درصد از فارغ التحصیلان علوم کامپیوتر زن هستند.[25]

این مشکل عمدتاً به دلیل عدم علاقه دختران به محاسبات از مقطع ابتدایی به وجود می آید. علیرغم تلاش های متعدد برنامه هایی که به طور خاص برای افزایش نسبت زنان در این زمینه طراحی شده اند، هیچ پیشرفت قابل توجهی مشاهده نشده است. علاوه بر این، روند کاهشی در مشارکت زنان در دهه‌های گذشته مشاهده شده است.[26]

دلیل اصلی شکست این برنامه ها به این دلیل است که تقریباً همه آنها بر روی دختران در دبیرستان یا سطوح بالاتر تحصیلی متمرکز شده اند. محققان استدلال می‌کنند که در آن زمان زنان تصمیم خود را گرفته‌اند و کلیشه‌هایی درباره دانشمندان کامپیوتر شکل می‌گیرد. علوم کامپیوتر به عنوان یک رشته تحت سلطه مردان تلقی می شود که توسط افرادی که عصبی هستند و فاقد مهارت های اجتماعی هستند دنبال می شود.[26] به نظر می رسد همه این ویژگی ها برای یک زن در مقایسه با یک مرد مضرتر است. بنابراین، برای شکستن این کلیشه‌ها و درگیر کردن بیشتر زنان در علوم رایانه، بسیار مهم است که برنامه‌های اطلاع رسانی ویژه‌ای وجود داشته باشد که برای ایجاد علاقه به دختران از سطح دبیرستان و آماده کردن آنها برای مسیر تحصیلی به سمت علوم سخت طراحی شده است. [25]

بدیهی است که کشورهای معدودی در آسیا و آفریقا وجود دارند که این کلیشه‌ها در آنها وجود ندارد و زنان تشویق می‌شوند تا از سطح ابتدایی شروع به فعالیت در علم کنند، در نتیجه منجر به شکاف جنسیتی می‌شود که عملاً وجود ندارد. در سال 2011، زنان نیمی از مدارک علوم کامپیوتر را در مالزی به دست آوردند.[27] در سال 2001، 55 درصد از فارغ التحصیلان علوم کامپیوتر در گویان زن بودند.[28]

روندها و تحولات اخیر

اخیراً، آموزش محاسباتی تأکید فزاینده ای بر گنجاندن دانش محاسباتی در آموزش در همه سطوح داشته است. این به این دلیل است که جهان روز به روز بیشتر از نظر فناوری هدایت می شود. سازمان‌هایی مانند Code.org و طرح‌هایی مانند Hour of Code و Massive Open Courses (MOOCs) نقش مهمی در ترویج آموزش علوم کامپیوتر و دسترسی به کدنویسی برای دانش‌آموزان در سراسر جهان ایفا کرده‌اند. به ویژه ایجاد تفاوت برای زنان، جوامع محروم و کم برخوردار. این پلتفرم‌های یادگیری آنلاین همچنین آموزش محاسبات را در دسترس‌تر کرده‌اند و به افراد امکان می‌دهند کدنویسی را از راه دور یاد بگیرند. علاوه بر این، ما شاهد هستیم که فناوری به طور فزاینده ای در زمینه های متعددی مانند سلامت، تجارت و فناوری یافت می شود. [29] [30]

همچنین ببینید

• Tech ed