از برخی جهات، یادگیری برنامه نویسی کامپیوتر مانند یادگیری یک زبان جدید است. این مهارت نیاز به یادگیری نمادها و اصطلاحات جدید دارد که باید به درستی سازماندهی شده تا به کامپیوتر دستورالعمل انجام کار را بدهند. کد رایانه نیز باید به اندازه کافی شفاف باشد که سایر برنامه نویسان بتوانند آن را بخوانند و درک کنند.
علی رغم این شباهت ها، دانشمندان علوم اعصاب MIT دریافتند که خواندن کد رایانه، مناطقی از مغز را که در پردازش زبان نقش دارند، فعال نمی کند. در عوض، این یک شبکه توزیع شده به نام شبکه تقاضای چندگانه (multiple demand network) را فعال می کند که برای کارهای پیچیده شناختی مانند حل مسائل ریاضی یا جدول کلمات متقاطع درگیر می شود.
با این وجود، اگرچه خواندن کد رایانه ای شبکه تقاضای چندگانه را فعال می کند، اما به نظر می رسد که بیشتر از مسائل ریاضی یا منطقی، به قسمتهای مختلف شبکه متکی است، و این نشان می دهد که کدگذاری شبکه تقاضای چندگانه ریاضیات را دقیقاً فعال نمی کند.
“به نظر می رسد درک کد رایانه متفاوت است. این زبان نه زبان است و نه ریاضیات و منطق.”
زبان و شناخت
تمرکز اصلی تحقیقات MIT رابطه بین زبان و سایر عملکردهای شناختی است. به طور خاص، وی در حال بررسی این سوال است که آیا سایر عملکردها به شبکه زبان مغز، که شامل منطقه بروکا و سایر مناطق در نیمکره چپ مغز است، متکی هستند؟ در کارهای قبلی، آزمایشگاه وی نشان داده است که به نظر نمی رسد موسیقی و ریاضیات، این شبکه زبانی را فعال کند.
“در اینجا، ما علاقه مند بودیم رابطه بین زبان و برنامه نویسی رایانه را بررسی کنیم، تا حدی به این دلیل که برنامه نویسی رایانه چنان اختراع جدیدی است که می دانیم هیچ مکانیسم سخت افزاری وجود ندارد که ما را به برنامه ریزهای خوب تبدیل کند.”
دو روش فکری در مورد نحوه یادگیری برنامه نویسی و کد نویسی وجود دارد. یکی معتقد است که برای مهارت در برنامه نویسی، باید در ریاضیات نیز مهارت داشته باشید. دیگری نشان می دهد که به دلیل رابطه موازی بین برنامه نویسی و زبان، مهارت های زبان ممکن است بیشتر مرتبط باشند.
برای روشن کردن این موضوع، محققان تصمیم گرفتند بررسی کنند که آیا الگوهای فعالیت مغز هنگام خواندن کد رایانه با فعالیت مغزی مرتبط با زبان همخوانی دارد یا خیر.
دو زبان برنامه نویسی که محققان در این مطالعه روی آنها متمرکز شده اند، به دلیل خوانایی مشهور هستند – Python و ScratchJr، یک زبان برنامه نویسی بصری که برای کودکان 5 سال به بالا طراحی شده است. افراد حاضر در این مطالعه همه جوانانی بودند که به زبانی که روی آنها آزمایش می شود، تبحر دارند.
در حالی که برنامه نویسان در یک اسکنر رزونانس مغناطیسی عملکردی (fMRI) قرار داشتند، محققان قطعه هایی از کد را به آنها نشان دادند و از آنها خواستند پیش بینی کنند که چه کد عملکردی را ایجاد می کند.
محققان در مناطق زبانی مغز هیچ واکنشی نسبت به کد مشاهده نکردند. در عوض، آنها دریافتند که کار کدگذاری عمدتاً به اصطلاح شبکه تقاضای چندگانه را فعال می کند.
این شبکه که فعالیت آن در سرتاسر لوب های پیشانی و جداری مغز پخش شده است، معمولاً برای کارهایی درگیر می شود که نیاز به دربرداشتن همزمان بسیاری از اطلاعات دارند و مسئول توانایی ما در انجام طیف گسترده ای از وظایف ذهنی می باشند.
“تقریباً هر کاری که از نظر شناختی چالش برانگیز باشد، انجام می شود و شما را به فکر فرو می برد.”
مطالعات قبلی نشان داده است که به نظر می رسد مشکلات ریاضی و منطقی عمدتا به مناطق تقاضای چندگانه در نیمکره چپ متکی هستند، در حالی که وظایفی که شامل پیمایش فضایی است، نیمکره راست را بیش از چپ فعال می کنند.
تیم MIT دریافتند که به نظر می رسد خواندن کد رایانه، هر دو طرف چپ و راست شبکه تقاضای چندگانه را فعال می کند و ScratchJr سمت راست را کمی بیشتر از سمت چپ فعال می کند. این یافته بر خلاف این فرضیه است که ریاضیات و کدگذاری به مکانیسم های مشابهی در مغز متکی هستند.
اثرات تجربه
محققان می گویند اگرچه آنها هیچ منطقه ای را شناسایی نکرده اند که منحصراً به برنامه نویسی اختصاص دارد، اما چنین فعالیت مغزی ویژه ای در افرادی که تجربه کدگذاری بسیار بیشتری دارند، ممکن است ایجاد شود.
“اگر افرادی را که برنامه نویس حرفه ای هستند و 30 یا 40 سال کدنویسی را به یک زبان خاص گذرانده اند، مورد بررسی قرار دهید، ممکن است فعالیت برخی از قسمت های سیستم تقاضای چندگانه را مشاهده کنید. در افرادی که با برنامه نویسی آشنا هستند و می توانند این کارها را به نحو احسن انجام دهند، اما تجربه نسبتاً محدودی دارند، به نظر نمی رسد که هنوز فعالیت زیادی را مشاهده کنید.”
در مقاله ای، تیمی از محققان از دانشگاه جان هاپکینز نیز گزارش دادند که حل مشکلات کد، شبکه تقاضای چندگانه را به جای مناطق زبان فعال می کند.
یافته ها حاکی از آن است که پاسخی قطعی در مورد اینکه آیا کدگذاری به عنوان یک مهارت مبتنی بر ریاضیات یا یک مهارت مبتنی بر زبان آموزش داده می شود، وجود ندارد.
به گفته محققان، بخشی به این دلیل است که یادگیری برنامه نویسی ممکن است در دو بخش زبان و سیستم تقاضای چندگانه انجام شود. اما برنامه نویسی به مناطق زبان متکی نیست.
“با توجه به این یافته ها و ادعاهایی که در ارتباط با لازم بودن داشتن اطلاعات ریاضی وجود دارد، به نظر می رسد که مربیان علوم رایانه باید رویکردهای خود را برای آموزش کد به طور مؤثر توسعه دهند.”
برای اطلاعات بیشتر به مؤسسه سلامت مغز دانا مراجعه کنید.
منبع: