منهج الحوسبة

الإطار العام و المحدّدات المعرفبة و القيمية لمنهج الحوسبة في مشروع تمكين الشباب رقميا.

هذا الإطار من مخرجات عمل خبير التدريب على الحوسبة

افتراضات منهج الحوسبة

عدد الجلسات التعليمية في الأسبوع: 3 جلسات
طول الجلسة: 3 ساعات
عدد الأسابيع في الدورة: 12 أسبوعا
عدد الجلسات في الدورة: 36 جلسة
إجمالي عدد ساعات التعلّم: 108 ساعات
الفئة العمرية للمتعلمين: بين 12 إلى 15 سنة

أهداف تعليمية

التفكير الحوسبي

فهم كيفية تمثيل البيانات في الحاسوب بما في ذلك
- تمثيل الأرقام باستخدام النظام الثتائي
- ترميز المحارف باستخدام ارقام
- تمثيل النصوص باستخدام ترميز الحروف
- تمثيل الأصوات
- تمثيل الصور
- تمثيل الفيديو
فهم ماهية ترتيب البيانات
فهم نموذج عمل الحاسوب
فهم أساسيات الخورازميات
التعرف على و فهم بعض الخوارزميات الأساسية مثل
- خوارزميات ترتيب البيانات
- خوارزميات البحث عن البيانات
إدراك وجود خوارزميات متعددة لتحقيق نفس الهدف في معظم الحالات.
تقييم الخوارزميات المختلفة لتحقيق هدف ما من حيث افضليتها في ظروف محددة بناء على اختيار معايير للمقارنة.
فهم فكرة تمثيل اشياء حقيقة كنماذج رقمية على الحاسوب (بم
فهم و متاقشة دور التجريد في بناء نماذج على الحاسوب
فهم فكرة المحاكاة باستخدام نماذج رقمية على الحاسوب (مثلا مكان عربة على مسار متعرج إذا احتوى النموذج على سرعة العربة)
التعرف على التطبيقات المختلفة للنمذجة و المحاكاة التي يتعرض لها الإنسان في حياته اليومية
التعرف على كيفية و قيمة استخدام نظم المحاكاة للتنبأ بنتائج عمليات معينة أو كبديل عن التجربة العملية (باستخدام بعض البرمجيات المتوفرة بشكل حر أو كخدمات حرة على الإنترنت).
التمكن من تصميم نموذج رقمي بسيط و كتابة برنامج محاكاة يستخدم هذا النموذج
فهم عميق للتجريد كمفهوم و تطبيقاته في مجالات الحوسبة المختلفة.
التعرف و فهم تطبيقات الخوارزميات و التفكير الحوسبي في مجالات أخرى بجانب الحوسبة و في الحياة اليومية
التعرف على الخطوات الاساسية لحل المشكلات (Problem Solving Techniques )
التمكن من تطبيق خطوات حل المشكلات على مشاكلات عملية بسيطة بما في ذلك:
- التمكن من استخدام التجريد لتبسيط عملية الحل
- التمكن من تحليل المشكلة إلى أجزاء لتبسيط عملية الحل
- التمكن من تطوير خوارزمات لحل مشاكل بسيطة

المنهج العلمي التجريبي: المشاهدة؛ الافتراض؛ الاستنتاج؛ التجريب؛ التقييم
تمثيل البيانات: تمثيل الأرقام في النظام الثنائي؛ ترميز المحارف (الأرقام و الحروف و رموز الكتابة) باستخدام الأرقام؛ تمثيل النصوص و الأصوات و الصور و الفيديو رقميا؛ مُخطّطات حالة النموذج و هياكل البيانات في النظام الحاسوبي
الخوارزميات: مفاهيم ترتيب البيانات؛ نموذج عمل الحاسوب؛ فهم أساسيات الخوارزميات بتمارين بلا حاسوب؛ تطبيق خوارزميات مختلفة للوصول إلى نفس الحالة؛ تقييم ملائمة الخوارزميات المختلفة كحلول لنفس المشكلة؛ فهم و تطبيق خوارزميات الترتيب و البحث
النّمذجة و المحاكاة
التجريد: فهم التجريد و التراتبية في الحوسبة بما في ذلك المستويات المختلفة للغات البرمجة و صولا إلى تعليمات المعالجات و الدوائر المنطقية
العلاقة بالمجالات الأخرى
حلّ المشكلات خوارزميا: بناء نموذج يحوي تصوّرا للأسباب بناء على المعرفة بالموضوع (الفرضية)؛ تقسيم المشكلة الكبيرة إلى مشكلات أصغر؛ اقتراح حلول للمشكلات الجزئية؛ تطبيق

التعاون

تقديم مفهوم "الثقافة الحرّة": حركة البرمجيات الحرة، رخصّ المحتوى الحرّ، المشروعات التشاركية لإنتاج محتوى حرّ و مستودعاته
استخدام أدوات العمل التشاركي: لإنتاج أعمال جماعيا و نشرها: تأليف وثيقة على الويكي
التعرّف على مستودعات محتوى حرّ (صور؛ صوت؛ فيديو) و استخدام بعض محتواها في توليد عمل جديد
تطوير برمجية تشاركيا و نشرها في مستودع حرّ
البحث عن مشروعات برمجية قائمة و تطويرها
التعرف على أدوات مساعدة على تصميم و توثيق و إدارة المشروعات المعلوماتية
تقديم البرمجيات الحرّة: البرمجيات الحرة تطبيق تقني لفكرة المعرفة الحرّة اعتمد على القدرة المتزايدة للاتصال و تبادل المعلومات لإدارة مشروعات معقدة و قدّم نموذجا في التعاون لتحقيق هدف مشترك و ساهمت في تطوير أنماط جديدة لإدارة المشروعات

تطبيق أسلوب العمل في ثنائيات كوسيلة للتعلم التشاركي و نقد العمل و اكتساب مهارات العمل و التواصل مع زملاء

ممارسة الحوسبة و البرمجة

استخدام موارد تقنية المعلوماتية

استخدام أدوات الإنتاجية العمومية في التعلّم (محرِّرات النصوص و المتصفحات و مُنظِّمات المعرفة و الملاحظات)
استخدام الأدوات المعلوماتية في الكتابة الفردية و التشاركية، و في التواصل و النشر
استخدام الشبكة بأمان و التواصل بخصوصية

البرمجة

تأليف برمجية كمجموعة من الخطوات تجري على الترتيب لتنفيذ مهمة محددة بسيطة
تطبيق حل لمشكلة باستخدام أداة برمجية بصرية معتمدة على الصناديق
فهم الخوارزميات و تطبيقاتها العملية
تطبيق حلّ برمجي باستخدام لغة برمجة متضمّنا و الحلقات و العبارات الشرطية و المنطق و العبارات و المتغيّرات و الدّوال
أساليب اختبار التطبيق و اكتشاف البقّات
أنماط البرمجة: الأمرية imperative (و تحتها: الإجرائية procedural)، مُهيكلة structured، و الإنشائية declarative (تحتها: الكائنية OOP و الداليّة functional)

وظائف المعلوماتية

دور تقنية المعلوماتية في التجارة و في التعليم و في الحوكمة
دور تقنية المعلوماتية في البحث العلمي و الطبّ و الهندسة
التداخل بين تقنية المعلوماتية و الفنون (الفنّ التوليدي؛ و في السينما و التصوير و الموسيقا)
استشراف مستقبل وظائف تقنية المعلوماتية

جمع و تحليل البيانات

تحليل مخرجات البرمجيات و النّظم الحاسوبية
جمع البيانات من المصادر العمومية و استخدامها في تطبيقات مفيدة

تقنيات و ممارسات نشر البيانات المفتوحة: بما ييسر جمعها و تحليلها لاحقا من قبل آخرين، وأهمية ذلك (الوِب الدلالية، حركة البيانات المفتوحة، إلخ)

أدوات و نبائط الحوسبة و الاتصالات

الحواسيب بأشكالها المختلفة

(الحواسيب العمومية؛ الحواسيب المتخصصة و النبائط الحاسوبية؛ الحواسيب المضّمنة و الأجهزة الذكية)
العتاد الحاسوبي و الطّرفيات؛ نبائط الإدخال و الإخراج؛ الربوتات
وسائط التخزين؛ التقنيات المختلفة للتخزين (الميكانيكية؛ المغناطيسية؛ البصرية)

(طالع: مشروع منهج حر للحاسوب/أساسيات الحوسبة)

الشبكات

(طالع: مشروع منهج حر للحاسوب/أساسيات الشبكات)

واجهة المستخدم

أنواع الواجهات المختلفة و أمثلة عليها و التداخلات فيما بينها (المرقاب-لوحةالمفاتيح-الفأرة؛ اللمس؛ الصوت؛ الحركة؛ الحواسيب الملبوسة)
الحقيقة المدّعمة
الواجهات المساعدة للمعاقين

أثر تقنية المعلوماتية على المجتمع و العالم

الاستخدام المسؤول لأدوات الاتصال و تقنيات المعلوماتية

الخصوصية الشخصية و خصوصية الآخرين
البلطجة السبرانية و التحرّش و الابتزاز و الجريمة الإلكترونية
آداب المعاملات في العالم الرقمي و عند استخدام وسائل الاتّصال المعاصرة
قياس الضّرر بين الفضاءات الافتراضية و العالم الواقعي: التناظر فيما بين الافتراضي و الواقعي فيما يتعلّق بالأخلاق و المعاملات

أثر تقنية المعلوماتية على العالم

التعرّف على و النّقاش في أثر تقنية المعلوماتية على الحياة الشخصية للإنسان
التعرّف على و النّقاش في أثر تقنية المعلوماتية على المجتمعات (بالتركيز على المجتمعات النامية)
التعرّف على و النّقاش في أثر تقنية المعلوماتية على الحضارة الإنسانية
التعرّف على و النّقاش في أثر تقنية المعلوماتية على البيئة (الآثار السلبية: إفراط في استهلاك الموارد، و النفايات الإلكترونية؛ الآثار الإيجابية: التنقل و الاتصال و إنتاج الطاقة النظيفة، و معالجة الآثار السلبية على البيئة من مراحل سابقة؛ فهم أفضل لعالمنا و تحسين استغلال موارده باستدامة؛ الموازنة و التكامل ما بين التقدّم التقني و البيئة الطبيعية)

دقّة المعلومات

تبيان أهمية التحقق من المعلومات من مصادر مختلفة و القدرة على الحكم على جودة المصادر بناء على:
- الدقة
- الشمول (عرض كل جوانب الموضوع بما فيها المتعارضة في الرأي)
- شفافية واضعها في الإفصاح عن انحيازه
القدرة على التحليل وصولا إلى قبول جزئيات من الرؤية المطروحة و نبذ جزئيات أخرى
القدرة على توليد رأي و استنباط معرفة جديدة مما يوجد في مصادر متنوعة ليست بالضرورة متفقة
إدراك أن مصادر المعرفة منحازة بالضرورة وفق أفكار و توجهات و ميول و مصالح واضعيها
القدرة على عرض موضوع من مختلف جوانبه بما في ذلك وجهات النظر التي لا يعتقد العارض بصحّتها

الأخلاقيات و القانون و الأمان

المساواة في الوصول إلى مصادر التقنية و المعرفة و بالتالي القوة و الثروة و القدرة على النمو
الملكية الفكرية
الخصوصية و المجهولية؛ الرقابة الشمولية و الحجب
الإنترنت المفتوحة المحايدة
مسؤولية الشركات و الحكومات
التشارك في المعلومات؛ النشر

أهداف قيمية

الأهداف القيمية لهذا المنهج مستقاة من القيم الكلية للمشروع و لمؤسسة التعبير الرقمي العربي

سياسات

إرشادات للمدربين ينبغي تضمينها

توجيه المدربين إلى عدم اعتبار هذه الموضوعات من نوافل القول أو مقدّمات غير مهمّة لهام يأتي بعدها
توجيه المدربين إلى ضرورة الالتزام بالألفاظ الدالة على المفاهيم و عدم استسهال استبدالها بمقابلات دارجة أو مبسّطة، لتعويد الدارسين على أهمية اكتساب اللغة الاصطلاحية العلمية الدقيقة المنضبطة

أدوات تعليمية

جلسة عملية
محاضرة
نقاش
بحث
مناظرة
تمارين (غير حاسوبية)

مقابلة الموضوعات بالأساليب بالمحتوى لإيصال الأهداف التعليمية

تمثيل البيانات

تمثيل الأرقام و نظم الأعداد

نصّ و رسم توضيحي يشرح نظام المنازل و الأسس و القوى (نظام الأرقام العربية) بالتطبيق على النظام العشري
تقديم نظام تخيلي يعتمد رموزا غير الأرقام و لعب على نظام المنازل. (يتطلب تصميم لعبة بالورق)
تقديم النظام الثنائي (بلعبة بطاقات)
نقاش سريع عن إمكانية تصميم نظام ثلاثي و سؤال المشاركين عمّن يحب شرحه و تطبيقه بنفس الأسلوب السابق بيانه
تقديم تطبيقات مختلفة للترميز الثنائي: التسجيل المغناطيسي؛ التسجيل البصري في الأقراص المدمجة
التعريف بوجود نظم مستعملة عمليا مثل الثماني و الستعشري

ترميز المحارف

تقديم جداول ترميز المحارف في شكل لعبة تبادل رسائل أحرفها مرمّزة استنادا إلى جدول قياسي مثل أسكي أو أسمو، ثم إحداث تنويعات مثل تكرار رمز، أو استخدام جداول غير متّفق عليها، أو توزيع جداول مختلفة على الأفراد لتبادل رسائل معمّاة.

ترميز الصور

الصور النقطية: لعبة لتكوين صورة بطريق وضع قصاصات ورقية ملونة تمثّل العنصورات فوق مصفوفة مرقّمة بالقيم الرمزية للألوان بالاستعانة بجدول يوضح القيمة العددية لكل لون. ثم استعراض صور في محرر صور بتكبير و ملاحظة العنصورات و قيمها اللونية

نظم الألوان: تقديم نظام أحمر-أخضر-أزرق ثم طرح تمرين بحثي لاستكشاف نظم لونية أخرى

الرسوم المتّجهية: تمثيل الأشكال الهندسية بالمعادلات التي تصفها (الدائرة: بنقطة المركز و القطر؛ المثلث: بنقط الرؤوس؛ المربع: بنقط رؤوس متقابلة)

ترميز الصوت

تقديم نموذج الموجات الصوتية و تمثيلها بيانيا، مع شرح علاقة الترددات بالزمن، بالعرض في برمجية تحرير صوتي مثل أوداستي
تقديم فكرة المعاينة sampling و التكميم بالتطبيق على ترميز PCM

الفيديو

توضيح أن الفيديو هو تعاقب من الصور المرمزة كما سبق قد يكون مصحوبا بترميز صوتي.

تحسّس تلف البيانات

تقديم فكرة بتة التوازن لتحسس وجود أخطاء حادثة في سلسلة بتّات، ثم تقديم فكرة استعمال بتتي توازن لتحديد موضع الخطأ.

الخوارزميات

تقديم مفهوم الخوارزمية: بوصفها تتابعا من الخطوات المطلوب تأديتها للوصول إلى حالة معينة، بالتطبيق على أمثلة من أفعال يومية، مثل صبّ كوب من اللبن، أو طلب رقم في التلفون، إلخ. كما يمكن تطوير الألعاب لتضمّن الحلقات و الشروط و التفرع.

الربط بين عمل الحاسوب و وصف موجز لآلة تورِنگ (بغير تسميتها) باعتبارها نمط الحواسيب المطبق حاليا.

شرح بعض امثلة لخوارزميات الترتيب (Bubble sort, etc...)
شرح بعض امثلة لخوارزميات البحث

(مطلوب تصوّر لتمرين عملي يبّين أفضلية خوارزمية على أخرى لأداء نفس الوظيفة، من حيث الكفاءة مُقاسة بعدد الخطوات أو بالوقت أو بأي من موارد الحوسبة الأخرى. و يفضّل تمرين تختلف كفائته المقاسة باختلاف المعيار المستخدم و المورد المطلوب أمثلة استغلاله)

النّمذجة و المحاكاة

مفهوم المحاكاة و النمذجة
استخدامات النمذجة و المحاكاة (في مختلف المجالات)
كيفية بناء نموذج و محاكاة

التجريد

التجريد أحد الأركان و المهارات الرئيسية في المجال، و هو في الوقت ذاته يصعب شرحه على نحو مستقل و منفرد بغير الدخول في تعقيدات نظرية و فلسفية، لذا ففيما يتعلّق بهذا المنهج يجري التعرف على أمثلة التجريد أثناء التعرض للموضوعات المختلفة و الإشارة إليها في حينها كأمثلة على التجريد بالاسم كعنوان للمفهوم المشار إليه.

حلّ مشكلات حياتية خوارزميا

أمثلة حياتية على أساليب التفكير الخوارزمي و المبادئ الحاسوبية لحل مشكلات يومية بغير استخدام الحواسيب. مثل:

البحث في المعجم بالشجرة الثنائية.
اتّباع قاعدة اليد اليمنى في الخروج من بعض أشكال المتاهات، و تقييم الخوارزمية المتّبعة
ترتيب الأدوية في الصيدلية بالأحرف في الأدراج
تحسين أداء عمل المصعد (سرعة الاستجابة، توزيع الحمل، أخرى؟)
فزورة نقل الذئب و النعجة و التبن في قارب
لعبة أبراج هانوي
مشكلة البائع المتجوّل (و تنويعاتها الزبّال، البوسطجي، إلخ)
غيرها

خطة العمل

/خطة العمل في صفحة فرعية

قيم منهج الحوسبة

قيم عامة

الحرية
العدل

تحرير المعرفة من كل القيود
منالية المعرفة
الفضول العلمي
السعي إلى المعرفة
التعلم الذاتي
التعلم من خبرات و تجارب الأخرين

المهارة
الإتقان
الدقة
الكقاءة
الإبتكار

التشارك
الإشادة بفضل الأخرين
المسؤلية عن الأفعال
المرونة
تقبل النقد

التعاون
الإيمان بقدرة الفرد
المثابرة
المبادرة
العمل الجماعي
الحلم بالأفضل
التنظيم

ملاحظات على المحتوى

في كلّ وحدة تعليمية توجد أسئلة تقنية تقيس استيعاب الدارس، كما توجد أسئلة فلسفية للنقاش مع الدارسين الآخرين و الميسّر تمسّ الموضوعات الأخلاقية و الاستشرافية للتقنية و القانونية