خطوات حل المسألة (المشكلة)
 |
تطوّر جهاز الحاسوب ومعداته بشكلٍ رهيب ومع هذا التطوّر وجدت العديد من التطبيقات والبرامج التي تتناسب مع متطلبات التطوّر ولكن يوجد مبادئ أساسية في علم الحاسوب لا يمكن تخطيها مثل: خطوات حل المسألة، الخوارزمية، مخطط سير العمليات وغيرها.
هذه الثوابت ستتعلمها في هذا الدرس والدروس اللاحقة وستبدأ بتعلم خطوات حل المسألة فهيا انطلق.
يتميز الحاسوب بقدرته الفائقة على القيام بجميع الأوامر والتعليمات المعطاة له وتنفيذها بدقة متناهية وسرعة فائقة. أي أنه يجب أن نقوم بإعطائه التعليمات ليقوم بتنفيذها - فرع آخر من فروع علم الحاسوب والمسمى بالذكاء الاصطناعي يختص بتعليم الآلة كيفية تعليم نفسها وستتعرف عن هذا العلم في الصف الثاني عشر). إلا أنّ الحاسوب بشكله التقليدي يقوم بتنفيذ الأوامر البرمجية المعطاة له فقط. ولتتعرف كيفية إعطاء الحاسوب التعليمات لتنفيذ مهمة محددة؛ عليك تعلّم خطوات حل المسألة حسب الأسس العلمية.
المسألة هي الهدف أو الناتج المطلوب الوصول إليه، حيث يقوم الفرد بمجموعة من الخطوات بناءً على معطيات للوصول إلى المطلوب.
تعلمت في الرياضيات أنه لحل أي مسألة يجب تحديد المعطيات، المطلوب، التخطيط للحل ومن ثم الحل؛ هذه تُعتبر جزئية بسيطة من خطوات حل المسألة باستخدام الحاسوب والتي تتضمن خمس خطوات رئيسة يجب اتباعها وهي:
 |
1- فهم المسألة وتحليلها.
2- كتابة خوارزمية للحل.
3- ترجمة الخوارزمية إلى برنامج باستخدام الحاسوب.
4- تنفيذ واختبار صحة البرنامج.
5- التوثيق.
الخطوة الأولى: فهم المسألة وتحليلها:
تعاملت سابقًا مع هذه الخطوة في مبحث الرياضيات حيث تقوم بتحديد معطيات السؤال والمطلوب وتقوم بالتخطيط للحل. تعتبر هذه الخطوة من الأمور الهامة والضرورية جداً والتي لا يجب تجاهلها لأن تجاهلها سيؤدي إلى حلٍ خاطئ للمسألة، ويتم ذلك بتحديد:
أ- المدخلات أي المعطيات المتوافرة في المسألة.
ب- المخرجات وشكلها (النتائج المراد الوصول إليها).
ج- طرق الحل المختلفة (المعالجة) وتقييمها لاختيار أفضلها.
مثال(1)
حلل المسألة الآتية إلى عناصرها:
إيجاد مساحة مستطيل طوله (س) وعرضه (ص).
الحل:
المدخلات: طول المستطيل (س)، عرض المستطيل (ص)
المطلوب (المخرجات): إيجاد مساحة المستطيل (م)
طريقة الحل:
مساحة المستطيل= الطول x العرض
أو
م = س x ص
نشاط (2-1): تحليل المسألة
حلل المسألة الآتية إلى عناصرها ( المدخلات، المخرجات، طرق الحل الممكنة):
إيجاد معدل علامات طالب في ثلاث مواد: اللغة العربية، الرياضيات، اللغة الإنجليزية.
المدخلات: علامة اللغة العربية (ع)، علامة الرياضيات (س)، علامة اللغة الإنجليزية (ص).
المطلوب (المخرجات): إيجاد معدل علامات طالب في المواد الثلاثة (م)
طريقة الحل:
معدل علامات الطالب = مجموع علامات الطالب ÷ عدد المواد
= (علامة الطالبة في اللغة العربية + علامة الطالبة في الرياضيات + علامة الطالبة في اللغة الإنجليزية) ÷ 3
أي أنه : م = (ع + س + ص) ÷ 3
ملاحظة هامة: يجب وضع الأقواس لأنّ نسيانها يؤدي إلى إجابة خاطئة بسبب اختلاف أولوية العمليات.
الخطوة الثانية: كتابة خوارزمية
الخوارزمية هي مجموعة من الخطوات الواضحة والمتسلسة والمنطقية المكتوبة بلغة الإنسان للوصول إلى حل للمسألة. وسيتم شرحها في الدرس اللاحق.
الخطوة الثالثة: ترجمة الخوارزمية إلى برنامج باستخدام إحدى لغات البرمجة
تعد لغة البرمجة وسيلة التخاطب بين الإنسان والحاسوب. ويتوافر الكثير من لغات البرمجة التي يستطيع الإنسان تعلمها واستخدامها في كتابة البرامج، ومن هذه اللغات:
سي (++C)، جافا (Java)، دلفي (Delphi)، سمول بيسك (Small Basic)، بايثون (Python).
 |
الخطوة الرابعة: تنفيذ واختبار صحة البرنامج باستخدام جهاز الحاسوب
حيث يتم تنفيذ البرنامج على جهاز الحاسوب أكثر من مرة، وبذلك باستخدام معطيات مختلفة في كل مرة ومشاهدة النتائج التي يُعطيها البرنامج ومقارنتها بالنتائج اليدوية وعند تطابق الإجابات في كل مرة نقول بأن البرنامج صحيح 100%.
الخطوة الخامسة: التوثيق
يُقصد بعملية التوثيق أنها وصف كتابي للبرنامج وأهدافه وأجزائه وإجراءات تشغيله مدعوماً بالوثائق والمستندات والرسوم الإيضاحية. وتعدّ خطوة التوثيق من الخطوات المهمة جداً في حل المسألة، وذلك لأنها المرجعية عند الحاجة إلى تصحيح البرنامج من قبل نفس الأشخاص أو من قبل أشخاص آخرين أو التعديل والتطوير على البرنامج في المستقبل.