تم تطوير المنهج بالتشارك بين أحمد غربية و أحمد حسين
|
برجاء الاطلاع على قسم “مصادر المادة البصرية للمنهج” من خلال هذا الرابط: |
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.
مراجع و مصادر
- Commons-based_peer_production
- Collaborative innovation network
- Knowledge management – Semantic Web
- Self-organization
- Open-source movement – Crowdsourcing software development – Collaborative software development model
- Open-source hardware – Open design
- Knowledge commons – Mass collaboration – Citizen science
- Open business – Open Music Model – Open-source governance
- Digital rights
- Nonformal learning – Peer learning
- دليل مصرين للإعلام الشعبي
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
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
مقدّمة في الحواسيب | رابط الجلسة
| ملخص الجلسة |
هذه الجلسة مدخل المتدربين إلى عالم الحواسيب، حيث تقدم للمتدرب تصور مبدئي لما هو الحاسوب و ما هي مكوناته الأساسية و تأسس لما سيتلوها من مفاهيم و تطبيقات، كما تسعى لخلق الإحساس لدى المتدربين بمدى تغلغل الحواسيب في حياتنا المعاصرة. بالإضافة إلى ذلك، تقدم هذه الجلسة مفهوم التجريد و مفهوم المحاكاة، كما تستهدف إرساء التعاون و التشارك كأساليب أساسية للتعلم و تكوين الرأي. |
مقدّمة في استخدام نظام التشغيل گنولينكس | رابط الجلسة
| ملخص الجلسة |
تقوم هذه الجلسة ببناء المهارات الأساسية المطلوبة لتمكين المتدربين من التعامل مع الحواسيب الشخصية المستخدمة في المدرسة الصيفية و استخدام نظام تشغيل گنولينكس المنصب عليها. |
النظم العددية و تمثيل الأرقام و المحارف و الصوت في الحاسوب | رابط الجلسة
مراجع
بناء على وصف تمرين عدّ النقاط من
http://csunplugged.org/binary-numbers/#Count_the_Dots
رخصة CC:By-NC-SA
| ملخص الجلسة |
هذه الجلسة هي الأولى من جلستين تتناولان كيفية تمثيل البيانات في الحاسوب. و بما أن فهم كيفية تمثيل البيانات هو حجر الأساس للتعامل مع الحاسوب بشكل علمي، و بالذات برمجيا، فإن هذه الجلسة تؤسس لما سيتلوها من جلسات لتعليم البرمجة و الحوسبة بشكل عام. و تتناول هذه الجلسة تمثيل الأرقام و الأحرف و النصوص و الصوت. |
جلسة في ترميز الصورة و الفيديو | رابط الجلسة
جلسة في الثقافة الحرّة | رابط الجلسة
مصادر و موارد
ملف:الثقافة_الحرّة_2017.pdf
أساسيات البرمجة | رابط الجلسات
| ملخص الجلسة الأولي |
هذه الجلسة هي أولى جلسات تعليم البرمجة. و تهدف هذه الجلسات في مجملها إلى تمكين الطلاب من استخدام الأدوات الأساسية اللازمة تحويل أفكارهم و ما يبتكرونه من خوارزميات إلى برمجيات صالحة للإستخدام. و تشمل هذه الأدوات لغات البرمجة، و بالذات لغة Python و بيئات كتابة البرامج و المترجمات والمفسرات (Compilers and Interpreters). و تعد هذه الجلسات حجر الأساس اللازم لتنفيذ و تجربة الخوارزميات بشكل عملي على الحاسوب، على هذا، يجب أن يتم تضمين ما يكفي من هذه الجلسات قبل البدء في تقديم و شرح الخوارزميات و أسسها.
و تبدأ هذه الجلسة بمراجعة و التأكيد على نموذج عمل البرمجيات الحاسوبية، ثم تتبعها بتعريف اللغات العالية المستوى و مقابلتها بلغة الألة مع التأكيد على أن نموذج عمل البرمجيات الحاسوبية واحد في الحالتين. بعد هذا، تقدم الجلسة أوليات كتابة برنامج بلغة Python و توجه الطلاب نحو كتابة برنامجهم الأول بشكل عملي و تنفيذ هذا البرنامج باستخدام المفسر.
يتلو ذلك توجيه الطلاب و مساعدتهم في كتابة برامج خطية بسيطة تستخدم تنويعات مختلفة للدالة print، بحيث تستخدم الدالة للقيام بعمليات حسابية و التعامل مع النصوص بشكل بسيط. و يستخدم الميسر هذه التنويعات لتوضيح الفرق بين تعامل الحاسوب مع الأرقام و تعامله مع النصوص مع الربط بكيفية تمثيل الأعداد و المحارف في الحاسوب و التي سبق أن تعرض لها الطلاب. كما تستخدم تلك البرامج أيضا للتأكيد على التناظر بين كيفية تنفيذ المفسر للبرامج المكتوبة باللغات عالية المستوى و نموذج العمل السابق شرحه.
كما تعرض الجلسة ايضا من خلال الأمثلة لمفهوم أولويات تنفيذ العمليات الحسابية (precedence) و استخدام الأقواس لتغيير هذه الأولويات.
بالإضافة إلى ذلك، تهدف الجلسة (و كل جلسات البرمجة) إلى غرس ثقافة التعاون والاستفادة من آراء الآخرين و تقبل النقد عن طريق الحرص على أن يقوم الطلاب بالعمل كثنائيات في كتابة البرامج بحيث يقوم احد الطلاب بالكتابة و يقوم الآخر بمراجعة الكود المكتوب ـ على أن يتبادلا الأدوار لاحقاً. |
| ملخص الجلسة الثانية |
تَبْني هذه الجلسة على ما تعلمه الطلاب في أساسيات البرمجة – جلسة 1 فتبدأ بتقديم مفهوم المتغيرات ثم تتلوه بتقديم كيفية تعريف المتغيرات و تعيين قيمتها و استخدامها في أوامر لغة python. تُتْبِع الجلسة ذلك بتقديم مفاهيم العبارات الشرطية و المقارنات بين القيم المختلفة و كتل الأوامر، و توضيح كيفية تطبيق هذه المفاهيم في لغة python. كما تتيح المساحة للطلاب لتجربة هذه المفاهيم بشكل عملي. و تستخدم الجلسة الأمثلة العملية السابقة في تقديم مفهوم البيانات البوليانية كثالث نوع من الأنواع الأساسية للبيانات و تعرض كيفية استخدام المتغيرات في حفظها. تقدم الجلسة كذلك كيفية طلب معلومات من المستخدم و كيفية حفظها في متغيرات و تحديد نوعها ثم استخدامها في البرنامج. كما تؤكد الجلسة على الفرق بين البيانات العددية و النصوص و توضح كيفية التحويل النص إلى عدد إذا ما كان يتكون من محارف رقمية فقط لا غير. |
| ملخص الجلسة الثالثة |
تستمر هذه الجلسة في بناء قدرات الطلاب على كتابة البرامج عن طريق تعريفهم بمفاهيم إضافية من مفاهيم البرمجة و شرح أدوات لغة python اللازمة لتطبيق هذه المفاهيم بشكل عملي. تبدأ الجلسة بتقديم مفهوم البيانات المركبة (Compound Data structures) و مقابلتها بالبيانات البسيطة (Simple Data Structure) التي تعرضوا لها في الجلستين السابقتين، ثم تشرح بعض أنواع البيانات المركبة التي تدعمها لغة python و توضح من خلال أمثلة وتدريبات عملية كيفية استخدامها.
تُتْبِع الجلسة ذلك بشرح مفهوم التكرار (الحلقات – loops) و كيفية استخدام عبارتي for و while في تطبيق هذا المفهوم، ثم تتيح المساحة للطلاب لاختبار قدراتهم و التدريب على ما تعلموه حتى الأن من مفاهيم البرمجة في بناء برامج ذات امكانيات أكبر. |
روابط ألعاب منهج الحوسبة: