Het artikel van Wing (2006) is waarschijnlijk heet meest geciteerde artikel op dit moment als het gaat over het onderwerp computational thinking. Maar ook in 2008, 20110 en 2016 schrijft Wing over de ideeën en ontwikkelingen rondom computational thinking (CT).
Ik heb de verschillende artikelen van haar op een rijtje gezet en de (naar mijn idee) belangrijkste aspecten uitgehaald.
Definitie van computational thinking
Wing hanteert verschillende omschrijvingen om duidelijk te maken wat ze precies onder CT verstaat. In 2006 geeft ze aan dat CT te maken heeft met het oplossen van problemen, het ontwerpen van systemen en het begrijpen van menselijk gedrag door voor te borduren op de fundamentele concepten van computerscience (CS).
In 2010 omschrijft ze CT als het denkproces dat nodig is in het formuleren van problemen en hun oplossingen zodanig dat de oplossingen op zo’n manier worden weergegeven dat ze effectief uitgevoerd kunnen worden door een information-processing agent.
Informeel omschreven als de denkactiviteiten bij het formuleren van een probleem om te komen tot een computationele oplossing. De oplossing kan worden uitgevoerd door een persoon of een machine, of in de meeste gevallen door een combinatie van een persoon en machine.
Wing geeft aan dat CT het wiskundig en technisch denken combineert (Wing, 2006, 2008, 2010).
In mijn eigen woorden zou ik bovenstaande omschrijven als het oplossen van problemen waarbij je gebruik maakt van de ideeën uit de informatica.
Aspecten van CT
In het artikel van 2006 beschrijft Wing verschillende aspecten van CT die rechtstreeks voortkomen uit het programmeren zoals het herkennen van de voor- en nadelen van aliasing, de baten en kosten van indirect adressing en procedure call.
In het artikel van 2008 geeft ze aan dat de essentie van CT abstractie is. Dat komt terug in het artikel van 2010. De kern is om abstracties te kunnen definiëren waarbij gewerkt wordt met meerdere lagen en waarbij je de relatie tussen deze lagen ook moet kunnen begrijpen. Abstracties zijn de mentale gereedschappen van computing geeft Wing (2008) aan. En computing is het automatiseren van onze abstracties. In 2008 en 2010 geeft Wing aan dat abstractie gebruikt wordt om patronen te definiëren, te generaliseren op basis van gevallen en parameters. Het wordt gebruikt om de essentie weer te geven en irrelevante informatie weg te laten. Verschillende lagen van abstractie zorgt er voor dat we ons kunnen focussen op verschillende aspecten.
Er zijn een paar zaken die me hier bij opvallen. In 2006 zit Wing nog erg dicht aan tegen de concrete begrippen die gebruikt worden in de informatica. Een paar jaar later kiest ze als kapstok abstractie als belangrijkste aspect van CT. Alle andere aspecten worden hier van afgeleid. Wat ik hier opvallend aan vind is dat ik dit nu niet meer terugvind in de leerlijnen die nu worden geformuleerd rondom CT. Zo hanteert de leerlijn programmeren/ computational thinking van Kennisnet tien aspecten die zo op het eerste gezicht redelijk gelijk worden behandeld. Het eerste aspect (algoritmes) lijkt niet onder te doen van abstractie (begrip 7) of representatie (begrip 10).
Toepassingen in het onderwijs en wetenschap
Naar mijn idee het belangrijkste punt dat Wing noemt is de toepassingen van CT in onderwijs en wetenschap. Wing (2010, 2016) geeft aan dat computation erkent wordt als de derde pijler onder de wetenschap naast theorie en experimenten.
Ze noemt veel voorbeelden van disciplines die veranderd zijn en waarbij CT een belangrijke rol speelt: statistiek, biologie (onder andere doorzoeken van enorme hoeveelheid data op zoek naar patronen. Deze patronen worden dan weer gebruikt voor nieuw onderzoek bijvoorbeeld bij het ordenen van het menselijk DNA), economie (door computational gametheorieën), nanocomputing beïnvloedt de scheikunde en quantumcomputers beïnvloeden natuurkundigen (Wing, 2006), algoritmische geneeskunde, computational archeologie, financiën, journalistiek, recht, sociale wetenschappen, fotografie, digitale geesteswetenschappen, computermuziek (Wing, 2010).
In het artikel van 2016 geeft Wing aan dat CS-cursussen ook gegeven worden aan studenten die niet afstuderen in CS zelf. Deze cursussen focussen op de kernconcepten van CS. Wing (2016) vind het verrassend en verheugend om te zien dat ook in het middelbaar en basisonderwijs initiatieven zijn ontstaan. Ze noemt daarbij de ontwikkelingen in Engeland (CAS) en het opstarten van code.org in 2013. Als derde noemt Wing de snel toenemende belangstelling in het onderwijzen van CS op de basis- en middelbare school in Australië, Israël, Singapore en Zuid-Korea.
Computational Thinking in het dagelijks leven
Het minst sterk (maar misschien wel meest herkenbaar) vind ik de relatie die Wing legt met CT in het dagelijks leven. Bijvoorbeeld (Wing, 2006) bij het inpakken van een rugzak (prefetching and caching), het terugvinden van verloren handschoenen (back- tracking), het nadenken over huren of kopen van ski’s (online algoritmes), het kiezen van een rij in de supermarkt (performance modeling voor multi-server systemen), het blijven werken van je telefoon gedurende een stroomuitval (independence of failure en redundancy in design), doostroming van geslaagden op een dipoma-uitreiking (Wing, 2010) als voorbeeld van pipelining en het opbergen van LEGO-blokjes zodat je gemakkelijk een specifiek blokje terug kunt vinden (hashing).
Hoe moet je computational thinking aanleren?
Deze vraag stelt Wing (2008 en 2016) zichzelf. Ze vraagt zich af wat effectieve manieren zijn om CT aan te leren bij kinderen, wat de basisconcepten zouden moeten zijn (Wing, 2008, 2016), in welke volgorde moeten de concepten worden aangeboden, verschilt dit per leerling, welke tools (waaronder computers) zijn het meest bruikbaar voor het aanleren van concepten, wanneer zetten we deze tools in, hoe verhoudt informeel en formeel leren zich tot elkaar bij het aanleren van de concepten.
Ze verwijst hierbij vooral naar andere initiatieven zoals http://csprinciples.org, een serie workshops van de National Academies’ Computer Science and Telecommunications Board, CE21 van de NSF, Computing At School (CAS) in Groot-Brittannië, CS4HS, Carnegie Mellon Center for Computational Thinking, Exploring Computational Thinking van Google, Computer Science Unplugged en CSTA.
Voor de precieze uitwerking van computational thinking in het onderwijs moet je dus niet bij Wing zelf zijn maar bij alle andere de initiatieven die ze noemt. Nog maar eens verder kijken dus!
