منهج الحوسبة

منهج الحوسبة واحد من مناهج مشروع تمكين الشباب رقميا يهدف إلى تقديم علم الحوسبة إلى الطلاب بطريق تعريفهم بالمفاهيم و المهارات الأساسية التي تعينهم على فهم كيفية عمل أيّ نظام حاسوبي و تمكينهم بناء نظم حاسوبية خاصة بهم. كما يهدف لفتح الطريق لهم للتعلّم الذاتي في هذا المجال و حثّهم عليه.

منهج الحوسبة ليس منهجا في استخدام الحواسيب، بل هو منهج في تصميم و تنفيذ النظم الحاسوبية و ما يرتبط بذلك من أساليب تفكير و مهارات عقلية و اجتماعية، و هو على هذا يطبّق وسائل متنوعة، من النقاش و التمارين و الألعاب غير الحاسوبية لإيصال مفاهيم أساسية بعضها مشترك مع مجالات معرفية أخرى مثل الرياضيات، و بعضها يدخل في صميم المنهج العلمي التجريبي، مثل مهارات حلّ المشكلات، كما أنّ بعضها يتقاطع مع مهارات و ظواهر حياتية يومية و يكون مفيدا في حدّ ذاته.

لا يقتصر هذا المنهج على الجوانب النظرية لعلم الحوسبة، بل يمس كذلك التطبيقات الحياتية و العملية لتقنية المعلوماتية الحالية و في المستقبل، و يطرح أسئلة فلسفية و أخلاقية - في مستوى الطلاب - حول تطبيقات تقنيات المعلوماتية و الظواهر القانونية و الاقتصادية و الاجتماعية المرتبطة بها، مفسحا المجال أمام الطلاب لتكوين آرائهم و التعاطي مع آراء الآخرين ثم تطوير آرائهم من خلال نقاش و محاججة عقلانية و استنباط، و هي كلّها من الأهداف السلوكية و القيمية للمنهج، تزيد عليها أهداف التعاون و التشارك في المعرفة. تعلُّم مهارات البرمجة صيرورة أساسية في المنهج يُقدّم من خلاله جانب من الموضوعات سالفة الذكر عمليا، و تكون في حدّ ذاتها مهارة و أداة عملية مفيدة يتمكّن منها الطلاب. و المنهج يتبنّى تقسيم بلوم ذي الدرجات الستّ في التّعلم طارحا كل الأفكار و المفاهيم السابقة بدرجات مختلفة منها حسب المستوى المعرفي المهاري المستهدف و الملائمة للفئة العمرية المستهدف.

في جانبه التطبيقي فإن المنهج، مثل كلّ مناهج المشروع و بالتوافق مع فلسفة مؤسسة التعبير الرقمي العربي عموما يستند حصريا إلى البرمجيات الحرّة مفتوحة المصدر كقاعدة تقنية للتطبيق و التجريب و التطوير، كما يدمج مفاهيم الرّخص الحرة و المشاع العلمي و الإبداعي و المعرفة الحرّة باعتبارها الوسائل المثلى لمجتمعات المعرفة المستقبلية العادلة المستدامة و باعتبارها السبيل الأمثل أمام المجتمعات المتخلفة لتوطين مهارات و معارف التقنية و العلوم عموما.

افتراضات المنهج

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
يفترض المنهج امتلاك الطلاب قدرة مبدئبة على التعامل مع الفأرة و لوحة المفاتيح
يتم إعداد الحواسيب و تنصيب كافة البرمجيات المطلوبة للتدريبات المختلفة، و تجربتها قبل بدء البرنامج التدريبي.
يتم اختيار الميسّرين ممن يمتلكون الخبرات الفنية الكافية، على الأقل في مجالات البرمجة و التعامل مع نظم الحواسيب

الأهداف التعليمية

يهدف منهج الحوسبة إلى تحقيق أهداف تندرج تحت الخمسة الأهداف التالية:

غرس و تأصيل التفكير الحوسبي في الطلاب
تمكين الطلاب من ممارسة الحوسبة و البرمجة
تأصيل ثقافة التعاون بين الطلاب و تمكينهم من استخدامهم أدوات و آليات التعاون و التشارك
تمكين الطلاب من فهم و التعامل مع نبائط الحوسبة و نبائط و شبكات الاتصالات
الوعي بدور و أثر تقنية المعلوماتية في العالم و ما يرتبط بهذه التقنية من قضايا

تفصيل الأهداف التعليمية مشروح في وثيقة منفصلة.

/إرشادات للميسرين

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 أمثلة لخوارزميات الترتيب (Bubble sort, etc...)
شرح أمثلة 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

/تقسيم الموضوعات على جلسات

خطة العمل

خطة تطوير المنهج في صفحة فرعية

قيم المنهج

الأهداف القيمية لهذا المنهج مستقاة من القيم العامة مؤسسة التعبير الرقمي العربي

قيم عامة

الحرية
العدل

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

المهارة
الإتقان
الدقة
الكفاءة
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

مصادر و مراجع

طالع كذلك

الصفحات الفرعية من الصفحة 'منهج الحوسبة':