I. Tầm quan trọng và đặc thù của Khoa học máy tính trong nhà trường

Phân môn "Khoa học máy tính" là môn học dạy các nguyên tắc lý thuyết và thực hành cho mô hình tính toán máy tính và các ứng dụng của mô hình này. Lõi của môn học này là khái niệm tư duy máy tính hay tư duy thuật toán. Đây là mô hình tư duy lõi, cơ bản nằm bên dưới các khái niệm quen thuộc như phần mềm, phần cứng máy tính. Mô hình tư duy này sẽ cung cấp các khung kiến thức để giải quyết các bài toán, vấn đề nảy sinh. Đi cùng mô hình tư duy này là 1 tập hợp các kiến thức lõi, cơ bản về lý thuyết cũng như thực hành, kỹ năng, năng lực phân tích, mô phỏng và giải quyết vấn đề. 

1. Khoa học máy tính là một môn học chuẩn

Trước hết cần khẳng định luôn, phân môn Khoa học máy tính trong môn Tin học mới là một môn khoa học chuẩn theo đúng nghĩa.

Khái niệm môn khoa học chuẩn được đặc trưng bởi các yếu tố sau:

- Kiến thức chuẩn. Có một tập hợp các ý tưởng, khái niệm và khung lý thuyết để có thể triển khai các ý tưởng, khái niệm đó.

- Tập hợp các phương pháp lý luận và kỹ năng chuẩn. Có đủ một tập hợp các phương pháp lý luận, kỹ thuật và kỹ năng để giải được các bài toán, vấn đề nảy sinh của kiến thức.

- Tư duy và phương pháp làm việc chuẩn. Có tư duy và các phương pháp làm việc riêng để thế giới của kiến thức sẽ khác biệt với các môn học chuẩn khác.

- Thời gian dài. Kiến thức của môn học không bị lạc hậu nhanh với thời gian.

- Không quá phụ thuộc vào công nghệ đặc thù. Kiến thức của môn học đủ tổng quát để không phụ thuộc vào các công nghệ đặc thù nào.

Phân môn Khoa học máy tính có đủ các đặc tính trên. Chú ý rằng cả 2 phân môn, hướng còn lại là IT và DL của Tin học đều không hội tụ đủ các đặc tính trên.

Phân môn Khoa học máy tính có đầy đủ các phương pháp, lý luận và lý thuyết nền tảng (ví dụ lý thuyết tính toán, …), và được phổ biến rộng rãi cùng rất nhiều ý tưởng và khái niệm kèm theo (ví dụ khái niệm CSDL quan hệ, ….). Phân môn này (CS) có cả một tập hợp các phương pháp, kỹ năng, kỹ thuật để giải quyết vấn đề. Tư duy khoa học máy tính khác biệt hẳn so với các khoa học khác, ví dụ như toán học, vật lý, hóa học. Các ý tưởng, khái niệm, lý luận nền tảng của khoa học máy tính đã ổn định hơn 20 năm trở lại đây và sẽ ổn định lâu dài nữa. Và cuối cùng tất cả các phương pháp kỹ thuật và kỹ năng chính của khoa học máy tính đều phát triển độc lập với các công nghệ đặc thù mới phát sinh sau này.  

2. Khoa học máy tính là môn học STEM

Khoa học máy tính là môn học mang đặc tính STEM rõ nhất, môn học này có nhiều điểm chung nhất với đồng thời các thành phần khác của STEM như Kỹ nghệ (Engineering), Toán học (Mathematics), Khoa học (Science) và Công nghệ (Technology).

- Hướng kiến thức này dựa trên một hệ thống cơ sở lý luận toán học chặt chẽ, logic và khoa học.

- Trọng tâm của Khoa học máy tính là "tư duy máy tính", có cơ sở lý luận hàn lâm nền tảng kết hợp thực nghiệm và đánh giá, đo đạc số liệu một cách khoa học.

- Lõi của Khoa học máy tính là phần kiến thức lập trình, một kỹ năng đòi hỏi quá trình thiết kế, xây dựng, kiểm thử và đánh giá các tiêu chuẩn kỹ thuật.

- Khoa học máy tính yêu cầu và có liên quan rất nhiều đến sự hiểu biết, ứng dụng, đánh giá các công nghệ của nhiều chuyên ngành khác nhau.

Hơn nữa Khoa học máy tính còn có ứng dụng rất sâu trong tất cả các lĩnh vực STEM khác như chúng ta vẫn biết rõ điều đó.

Có thể nói tư duy máy tính, các nguyên tắc cơ bản của tính toán, các cơ sở lý thuyết giải quyết vấn đề dựa trên máy tính là chìa khóa dẫn đến thành công của các nhánh khoa học khác như kỹ nghệ, kinh doanh và thương mại trong thế kỷ 21.

3. So sánh định hướng CS - Khoa học máy tính và IT - Ứng dụng CNTT

CS và IT là 2 mảng kiến thức bắt buộc cần dạy cho HS ngay từ cấp Tiểu học, ngay từ lớp 1. Hai nhóm kiến thức này là độc lập với nhau, gần như bổ sung cho nhau và có nhiều cách tiếp cận, định hướng khác nhau hoàn toàn. Giáo viên Tin học cần hiểu rõ điều này khi giảng dạy. Các chuyên gia thiết kế chương trình môn Tin học cần vạch rõ những sự khác biệt này giữa 2 hướng trên trong quá trình thiết kế của mình.

a) So sánh định hướng nội dung giữa CS và IT

Bảng sau so sánh phần kiến thức, nội dung dự kiến của 2 hướng CS và IT. Phần nội dung này chỉ là phác thảo tạm thời, chưa chính thức và đầy đủ. Mục đích của các bảng này để chúng ta cảm nhận được sự khác nhau rõ rệt giữa 2 hướng nội dung này mà từ xưa đến nay ít để ý đến.

IT - CNTT và ứng dụng

CS - Khoa học máy tính

Định hướng này bao gồm sử dụng một cách hiệu quả, sáng tạo các hệ thống ứng dụng CNTT có sẵn vào nhu cầu công việc cụ thể. Ví dụ: - Sử dụng các phần mềm có sẵn để tạo ra các dữ liệu, thông tin phục vụ nhu cầu cụ thể như học tập, vui chơi, giải trí. - Thiết kế và cài đặt các hệ thống thông tin dữ liệu dựa trên các ứng dụng CNTT có sẵn để tạo ra được các hệ thống trợ giúp công việc.

Định hướng CS trong môn Tin học được mô tả bởi các tính chất quan trọng sau: 1- Là 1 tập hợp ý tưởng, quan niệm thống nhất, chặt chẽ, logic của 1 môn học. Ví dụ các quan niệm như Chương trình; Thuật toán; Cấu trúc dữ liệu; Kiến trúc hệ thống. 2- Là 1 tập hợp các kỹ thuật, kỹ năng logic chặt chẽ, có phát triển từ thấp đến cao. Ví dụ kỹ thuật lập trình, thuật toán, kiểm thử, sửa lỗi chương trình. 3-  Có 1 hệ thống tư duy độc lập, riêng biệt của môn học. Ví dụ tư duy máy tính, tư duy thuật toán, tư duy giải quyết vấn đề, …. 4- Có tính chất bền vững với thời gian. Chú ý rằng tính chất này không thể đúng với IT vì CNTT phát triển rất nhanh nên không có 1 hệ thống nào bền vững với thời gian. 5- Hệ thống lý thuyết độc lập với công nghệ. Ví dụ hệ thống các ngôn ngữ lập trình, thuật toán, …. đều độc lập với kỹ thuật và công nghệ cụ thể. 5 đặc điểm trên xác định hướng nội dung của nhánh nội dung CS trong môn Tin học.

 

b) So sánh định hướng tổng quát giữa CS và IT

Cả 2 hướng CS, IT đều mang ý nghĩa kiến thức cơ bản trong mô hình môn Tin học của tương lai. Nhưng giữa chúng có sự khác biệt đáng kể, thậm chí ngược nhau, bù trừ cho nhau. Bảng sau phác thảo sự khác nhau cơ bản đó giữa 2 hướng nội dung CS và IT.

IT - CNTT và ứng dụng	CS - Khoa học máy tính
Hệ thống máy tính được sử dụng như thế nào.	Hệ thống máy tính được hoạt động, làm việc như thế nào.
Con người là trung tâm của môn học.	Máy tính là trung tâm của môn học.
Tập trung, quan tâm đến sự phát triển của hệ thống hướng tới nhu cầu người sử dụng.	Tập trung, quan tâm đến tư duy thuật toán, đến cách mà vấn đề có thể phân rã thành các bài toán, vấn đề nhỏ hơn để giải quyết.
Quan tâm đến việc sử dụng các phần mềm, hệ thống đã có để đáp ứng nhu cầu hiện tại.	Quan tâm đến việc thiết kế các hệ thống, phần mềm mới.
Nhấn mạnh việc lựa chọn, đánh giá sử dụng phần mềm trong công việc.	Nhấn mạnh đến các nguyên lý và kỹ thuật của hệ thống, phần mềm. Lập trình luôn đóng vai trò trung tâm của các vấn đề quan tâm.
Hệ thống ứng dụng CNTT phải hỗ trợ hoạt động của con người hay tự động hóa hoạt động của con người.	Các ứng dụng thực tế cần được xây dựng thông qua các tư duy của "máy tính". Thông qua tư duy này chúng ta sẽ hiểu được thế giới tự nhiên như bản chất nó có, nhưng theo cách tư duy riêng của chúng ta, thông qua máy tính.
Định hướng ứng dụng, nghề nghiệp.	Định hướng chuyên nghiệp, hàn lâm.

School@net Bùi Việt Hà, công ty Công nghệ Tin học Nhà trường.