لعبة "أنا الحاسوب"
مقدمة
تقوم فكرة هذه اللعبة على قيام الطالب بمحاكاة الوحدات الوظيفية المختلفة للحاسوب في تنفيذ برنامج صغير لرسم صورة بسيطة، و من خلال ذلك يبدأ في إدراك كيفية عمل الحاسوب و ماهية البرنامج الحاسوبي و مفهوم "حالة البرنامج". بالإضافة إلي ذلك، فإن أسلوب الرسم الذي تعتمده اللعبة هو أسلوب الرسم المتجهي، مما يتيح استخدام اللعبة كمقدمة لكيفية استخدام هذا الأسلوب لحفظ و تمثيل الرسوم.
الأهداف
- تبيان كيفية عمل الحاسوب و توضيح فكرة البرنامج الحاسوبي
- التعرف على مفهوم "حالة البرنامج" و إدراك أهمية هذه الحالة في تحقيق البرنامج لأهدافه
- التعرف على مفهوم "المتغيرات" و فهم دور المتغيرات في تسجيل حالة البرنامج
- التعرف على الفكرة الرسوم المتجهية
المساعدات المطلوبة
- أوراق عمل بعدد المتدربين يحتوي كل منها مصفوفة من عشر نقاط في عشر نقاط
- أوراق مرقمة تحتوي كل منها تعليمات بسيطة لرسم شكل ما.
- أقلام
- مساطر
- ورقة تحتوي على دليل يحدد ما الشكل الذي ترسمه كل ورقة بناء على رقمها
شرح اللعبة
تتطلب هذه اللعبة من الطلاب اتباع التعليمات الموجودة في ورقة التعليمات بهدف رسم شكل ما تحدده كل ورقة، و قد يختلف هذا الشكل من ورقة إلى أخرى (نجمة، مكعب، هرم، إلخ) . هذه التعليمات هي أوامر بسيطة يجب أن تنفذ بدقة و طبقا للتتابع المحدد في الورقة حتى نصل إلى رسم الشكل المطلوب. و تأخذ هذه الأوامر احد الأشكال التالية:
- ضع سن القلم على الورقة
- ارفع سن القلم عن الورقة
- تحرك في خط مستقيم إلى نقطة (س،ص)
- تحرك في خط مستقيم إلى نقطة (ھ خطوات إلى اليمين أو إلى اليسار، ن خطوات إلى أسفل أو إلى أعلى)
يجب على الطالب ملاحظة الأتي:
- بعد تنفيذ أي من أوامر التحرك، يتغير موقع سن القلم بحيث يقف عند نقطة نهاية الحركة لهذا الأمر، أي أن نقطة بداية الحركة لأي أمر تال هي نفس نقطة توقف القلم عند الانتهاء من تنفيذ أمر الحركة السابق.
- بعد تنفيذ أمر وضع سن القلم على الورقة يظل القلم على هذا الحال حتى نصل إلى أمر لرفع سن القلم عن الورقة. أي أن أي أمر حركة بعد وضع سن القلم على الورقة يؤدي إلى رسم خط مستقيم من الموفع الحالي للقلم حتى نقطة نهاية الحركة لهذا الأمر.
- بعد تنفيذ أمر رفع سن القلم عن الورقة يظل القلم على هذا الحال حتى نصل إلى أمر لوضع سن القلم على الورقة مرة أخرى. أي أن أي أمر حركة بعد رفع سن القلم عن الورقة يؤدي إلى تغيير موقع سن القلم من نقطة إلى أخرى حسبما يهدف الأمر، دون رسم أي خطوط.
- نبدأ اللعبة و سن القلم مرفوع عن الورقة.
كل واحدة من أوراق التعليمات التي توزع على الطلبة تحتوي فقط على تعليمات الرسم، بالإضافة إلى رقم يشير إلى بيانات الورقة في دليل اللعبة الخاص بالميسر. يحدد هذا الدليل اسم و شكل الرسم المطلوب لكل واحدة من أوراق التعليمات بناء على رقمها. يلاحظ أن أوراق التعليمات هذه لا تحتوي على اسم الشكل الذي ترسمه هذه التعليمات أو على أي شكل توضيحي يبين ما هو، بحيث يحتاج الطالب إلى إتباع التعليمات بدقة حتى يستطيع تنفيذ الرسم بشكل صحيح. بعد انتهاء الطالب من تنفيذ الرسم، يستطيع الميسر التأكد من أن الطالب قد نفذ التعليمات بدقة عن طريق مقارنة ما رسمه الطالب باسم و شكل الرسم السليم في دليل الميسر الخاص باللعبة بناء على رقم ورقة التعليمات.
في هذه اللعبة، يقوم عقل الطالب بمحاكاة دور وحدة التحكم في معمارية فن نويمان، و تمثل ورقة التعليمات ذاكرة الحاسوب التي تحتوي على البرنامج، أما يدا الطالب و المسطرة و القلم و ورقة العمل، فيمثلوا وحدة الإخراج.
يمكن أيضا، ببعض من التجاوز، اعتبار عيني الطالب اللتان تقرأن البرنامج وحدات للإدخال. و بهذا يكون الطالب قد قام بمحاكاة كل العناصر الوظيفية لمعمارية فُن نويمان.
يُمثل موضع القلم و حاله من ملامسة لورقة العمل أو ارتفاعه عنها حالة البرنامج. و يفضل أن يطلب من الطالب الاحتفاظ بهذه المعلومات على شكل ثلاثة متغيرات (إحداثي س، إحداثي ص، حالة القلم) على ورقة التعليمات بجوار كل سطر من سطور التعليمات، بحيث يُسجل على كل سطر مكان القلم و حالته بعد تنفيذ الأمر المقابل. بناء على هذا، تكون ورقة التعليمات قد قامت بدور ذاكرة البيانات في الحاسوب، بالإضافة إلى دورها السابق كذاكرة للبرنامج. أما إذا قرر الطالب الاحتفاظ بهذه البيانات في ذهنه، فإن ذهن الطالب هو ما يقوم بدور ذاكرة البيانات في هذه الحالة. يجب التنويه أن احتفاظ الطالب بهذه البيانات في ذهنه يقلل من فرصه في النجاح في تنفيذ الرسم بشكل صحيح.
يٌلَاحظ أيضا أن تسجيل و الاحتفاظ بحالة البرنامج يتعرض لفكرة المتغيرات، التي هي أحد الأفكار المحورية في البرمجة، و قد يكون من المناسب التعرض لها في هذا التوقيت.
يلاحظ أيضا أن كل ورقة تعليمات هي تمثيل للشكل الذي ترسمه و لكن على شكل أوامر أو تعليمات لرسم خطوط. و أسلوب تمثيل الرسوم على شكل خطوط هذا، هو تبسيط لفكرة الرسوم المتجهية التي تمثل الرسوم على شكل عناصر (هي الخطوط في حالة اللعبة، و لكنها قد تشمل في الحالة العامة للرسوم المتجهية أشكال كالمربعات و الدوائر و المنحنيات، إما مفرغة أو مُسْمَطة) و علاقات بين العناصر و بعضها البعض. على هذا، يمكن استخدام هذه اللعبة كمقدمة لمفهوم الرسوم المتجهية.
الخطوات
- يعطى كل متدرب ورقة عمل و ورقة خطوات
- يشرح الميسر معنى الإرشادات المكتوبة في الورقة و كيفية تطبيقها، مع التركيز على كيفية الاحتفاظ ببيان موقع القلم و حالته.
- يطلب الميسر من كل متدرب تنفيذ الخطوات المنصوص عليها في وريقة الإرشادات
- يعطي الميسر خمس دقائق للمتدربين لتنفيذ التدريب
- يسأل الميسر كل متدرب عن رقم وريقة الإرشادات الخاصة به و الشكل الذي نتج عن اتباع الإرشادات
- إذا لم يستطيع المتدرب رسم الشكل، يبلغه الميسر بالشكل المطلوب و يراجع معه الرسم و يوضح له أسباب الاختلاف.