חשיבה חישובית, פתרון בעיות ואבסטרקציה בעידן הבינה המלאכותית
ד"ר מור פרייברון-ישרים
מנחה: ד"ר רינת רוזנברג- קימה
תקציר
החשיבה החישובית הפכה בשנים האחרונות לנדבך מרכזי בהוראת מדעי המחשב ובפיתוח כישורים הכרחיים ללמידה בעולם משתנה. היא כוללת תהליכים קוגניטיביים כגון פירוק בעיות, הפשטה, זיהוי תבניות ובניית פתרונות אלגוריתמיים, תוך עמידה על הקשר בין ייצוגים שונים של בעיה לבין דרכי פתרונה. פתרון בעיות במדעי המחשב נשען על אבסטרקציה – היכולת לעבוד בין רמות שונות של ייצוג מושגי, מהבנת הבעיה, דרך האלגוריתם ועד למימוש הקוד וההרצה.
מודל PAPE² (Problem–Algorithm–Programming–Execution), שיוצג בהרצאה, גובש בעקבות מחקרים קודמים שהצביעו על קושי עקבי של לומדים לעבור בין רמות שונות של אבסטרקציה בפתרון בעיות במדעי המחשב. נמצא כי תלמידים וסטודנטים נוטים להיצמד לרמות מימושיות – כגון תכנות בשפה מסוימת – גם כאשר נדרשת מהם הפשטה גבוהה יותר, למשל ניסוח אלגוריתמי עצמאי או הבנה עקרונית של בעיה. תופעה זו ניכרת, בין היתר, בניסוח בעיות לימודיות תוך שימוש בטרמינולוגיה תכנותית, ובמעבר מהיר לכתיבת קוד במקום שהות בשלבים העליונים של בניית הפתרון.
במחקר הנוכחי ביקשנו לבחון כיצד משתלבת הבינה המלאכותית בתוך תהליכי פתרון בעיות והפשטה, וכיצד היא משפיעה על המעבר בין רמות אלו בקרב לומדים בעלי רמות ניסיון שונות. נאספו נתונים כמותיים מארבע אוכלוסיות: תלמידי תיכון, סטודנטים למדעי המחשב, מתכנתים בתעשייה ומורים. הממצאים מראים כי אומנם השונות בין הקבוצות אינה מובהקת, אך ניכרת מגמה ברורה: ככל שרמת המומחיות עולה, כך גדלה הנטייה להיעזר בכלי בינה מלאכותית לאורך תהליך פתרון הבעיה. מתכנתים בתעשייה מדווחים על שימוש תכוף ורחב, סטודנטים על שימוש בינוני, ואילו תלמידי תיכון מציינים שימוש מצומצם יותר. בנוסף, נמצא פער בין תפיסות המורים את השימוש של תלמידיהם בכלים אלו לבין השימוש המדווח בפועל. ההרצאה תציג את הממצאים הסטטיסטיים הכמותניים כמו גם ניתוח ראשוני של ממצאים איכותניים.
על המרצה
ד"ר מור פרייברון-ישרים היא פוסט-דוקטורנטית בפקולטה לחינוך למדע וטכנולוגיה בטכניון בהנחיית ד"ר רינת רוזנברג-קימה, בעלת תואר ראשון בהוראת מדעי המחשב מהטכניון, תואר שני ודוקטורט בהוראת מדעי המחשב? ממכון ויצמן למדע. תחומי מחקרה עוסקים בהשפעת הבינה המלאכותית על פיתוח כישורים קוגניטיביים במדעי המחשב, בדגש על פתרון בעיות ואבסטרקציה. היא מובילה יוזמות חדשנות פדגוגית בהוראת מדעי המחשב והכשרת מורים בעידן של שינוי טכנולוגי מואץ.
