منهج الحوسبة/تقسيم الموضوعات على جلسات
اذهب إلى التنقل
اذهب إلى البحث
فيما يلي تقسيم موضوعات الأهداف التعليمية المستهدفة بمنهج الحوسبة لمشروع تمكين الشباب رقميا، جزءا من إطار منهج الحوسبة لمشروع تمكين الشباب رقميا.
الهيكل المعتمد لكل جلسة هو الموصوف في منهج الحوسبة/هيكل خطة الجلسة
جلسة 01: مقدّمة في استخدام نظام التشغيل گنو\لينكس
(محتوى هذا القسم مُضمَّن من صفحة جلسة مقدّمة في استخدام نظام التشغيل گنو\لينكس)
موجز الجلسة
تقوم هذه الجلسة ببناء المهارات الأساسية المطلوبة لتمكين المتدربين من التعامل مع الحواسيب الشخصية المستخدمة في المدرسة الصيفية و استخدام نظام تشغيل گنو\لينكس المنصب عليها.
مدة الجلسة الزمنية
أربع ساعات تتخللها فترة أو فترتي راحة
المرحلة العمرية المستهدفة
من 10 سنوات إلى 15 سنة
مهارات و معارف متوقعة من المتدربين
- القراءة و الكتابة
- اتباع التعليمات
- الحساب (العد و الجمع و الطرح)
- القدرة على استخدام الحواسيب الشخصية من خلال لوحات المفاتيح و الشاشات و الفأرات
- القدرة على التعرف على حروف و كلمات اللغة الإنجليزية
الأهداف المعرفية و المهارية المستهدفة
الأهداف القيمية المستهدفة
- الفضول العلمي
- السعي إلى المعرفة
- النقد الذاتي
- الإبداع
- التشارك
- استقلالية التفكير
النتائج المتوقعة
بنهاية هذه الجلسة يكون الطالب قادراً على:
- تشغيل الحاسوب و الولوج إلى الحساب
- الخروج من الحساب
- إطفاء الحاسوب
- استعراض البرامج المنصبة على الحاسوب
- تشغيل البرامج باستخدام واجهة المستخدم الرسومية
- إيقاف البرامج
- التعامل مع الملفات
- التعامل مع نظام الملفات
- استخدام متصفح الأنترنت
- البحث على الإنترنت
- استخدام محرر النصوص البسيطة
وسائل تعليمية مطلوبة
- حواسيب بحيث يكون عدد الحواسيب هو نصف عدد المتدربين (حاسوب لكل متدربين اثنين) بالإضافة إلى حاسوب للميسّر. كل حاسوب يوجد عليه حسابات لكل طالب من الطلاب المشاركين في البرنامج.
- جهاز عرض بيانات متصل بحاسوب الميسر.
- اتصال بالإنترنت
- لوحة كتابة (Flip Chart) و ورق و أقلام
- لوحة تحتوي على عناوين بعض الصفحات للاستخدام أثناء تجربة الطلاب استدعاء صفحات الإنترنت ، و يفضل ان تكون صفحات تحتوي على محتوى تعليمي خاص بعلوم الحاسوب أو بالبرمجيات الحرة مفتوحة المصدر أو نظام تشغيل گنو\لينكس
- لوحة تحتوي على تعريف لبعض المعلومات أو البيانات لتستخدم كتدريب للطلاب على البحث على الإنترنت. على سبيل المثال "ما هو اسرع حاسوب فائق في العالم الآن؟"
تتابع الجلسة
مقدمة
- يسأل الميسر المتدربين عمّن استعمل منهم الحاسوب مسبقا
- يشير الميسر إلى أن الهدف من هذه الجلسة التعرف على نظام تشغيل گنو\لينكس و تعلّم كيفية استخدامه لتنفيذ التدريبات في الجلسات اللاحقة.
- يشير الميسر إلى أنّ نظام تشغيل گنو\لينكس، لكونه نظاما حرًّا، فإنّه يفتح لمستخدميه آفاق تعلم أوسع من أنظمة التشغيل الأخرى.
تشغيل الحاسوب و الولوج إلى الحساب و الخروج منه و إطفاء الأجهزة
- يطلب الميسر من كل طالب تشغيل الحاسوب بالضغط على زر التشغيل، و يوضح أن الجهاز سيأخذ بعضا من الوقت لإتمام الإقلاع و صولا إلى الجهوزية لتلقي الأوامر
- يوضح الميسر أن ظهور شاشة الولوج يدلّ على أن الجهاز أصبح مستعدا لاستخدامه
- يتأكد الميسر أن جميع الأجهزة مستعدة.
- يوضح الميسر أن نظام تشغيل گنو\لينكس نظام تشغيل متعدد المستخدمين لذا فإن كل مستخدم لنظام التشغيل له حساب منفصل يحفظ بياناته و إعداداته، و أن كل حساب له اسم مستخدم يميزه عن غيره من الحسابات على الجهاز.
- يوزع الميسر على كل طالب وريقة عليها اسم المستخدم و كلمة السرّ المولّدة عشوائيا لكلّ منهم. (تكون تلك الحسابات معدة على الأجهزة قبل بدأ الجلسة) و يؤكد على احتفاظ كل طالب بسرية كلمة السر الخاصة به.
- يعرض الميسر كيفية الولوج إلى الحساب بطريق إجراء الولوج على حسابه هو
- يطلب الميسر من الطلاب الولوج إلى حساباتهم.
- يتأكد الميسر من نجاح جميع الطلبة في الولوج إلى حساباتهم.
- يشير الميسر إلى أننا سنتعلم الآن كيفية الخروج من الحساب ثم يستعرض كيفية الخروج أمام الطلبة.
- يطلب من الطلبة الخروج من حساباتهم و يتأكد من نجاحهم في ذلك.
- يطلب الميسر من الطالبين المتشاركين في كل جهاز تبادل الأدوار، بحيث يتناوب الطلّاب إجراء الولوج و الخروج، مرة أو أكثر، كلّا في دوره حتى يتمكنوا جميعهم منه.
- ينوه الميسر إلى أننا سنتعلم إيقاف عمل الأجهزة.
- يستعرض الميسر كيفية إيقاف عمل جهازه، ثم يطلب من الطلاب إيقاف عمل أجهزتهم و يتأكد من نجاحهم في ذلك.
- يطلب من الطلاب إعادة تشغيل أجهزتهم و يطلب من الطالب الثاني على كل جهاز تكرار التجربة و يتأكد من نجاحهم فيها.
- يتأكد الميسر أن جميع الطلاب مطمئنون إلى قدرتهم على تشغيل الأجهزة و الولوج إلى حساباتهم و الخروج منها و إطفاء الأجهزة، و يعيد التجربة مع أي طالب يشعر بصعوبة ذلك عليه.
استعراض البرامج المنصبة على الحاسوب و تشغيلها و إيقاف عملها من واجهة المستخدم الرسومية
- يوضح الميسر وجود العديد من البرامج المختلفة على كل حاسوب و ينوّه إلى أننا سنتعلم تشغيل و إيقاف عمل البرامج المنصبة على الحاسوب.
- يستعرض الميسّر كيفية استعراض البرامج المنصبة على الجهاز و كيفية إيجاد برنامج ما و تشغيله
- يطلب الميسر من كل طالب تشغيل نفس البرنامج على حواسيبهم و يتأكد من نجاحهم في ذلك.
- يستعرض الميسر كيفية إيقاف عمل البرنامج ثم يطلب من كل طالب تكرار التجربة على جهازه و يتأكد من نجاحهم في ذلك.
- يشير الميسّر إلى أن نظام التشغيل يمكنه إدارة تشغيل عدد كبير من البرامج في نفس الوقت، وأن قدرته على ذلك لا يحدّها غير مقدار الذاكرة المتاح للنظام، و أن هذه وظيفة أساسية من وظائف نظام التشغيل
- يستعرض الميسر كيفية تشغيل عدد من البرامج واحد بعد الأخر، ثم يستعرض كيفية الانتقال من برنامج إلى الأخر.
- يطلب الميسر من الطلاب تكرار التجربة و يتابع نجاحهم في تنفيذها.
- يطلب الميسر من الطلاب إيقاف تشغيل البرامج التي شغلوها و يتأكد من ذلك
- يطلب الميسر من الطلبة تصفح البرمجيات المنصبة على الحاسوب و تجربة تشغيل بعضها و ثم إيقاف عملها.
- يطمئن الميسر إلى أن جميع الطلبة قادرون على التعامل مع البرامج من خلال واجهة المستخدم الرسومية
الملفات و نظام الملفات
- يشرح الميسر مفهوم الملف كوحدة لتخزين البيانات تحتوي على بيانات بينها علاقة ما، و أن لكل ملف اسم يميزه، و أنّ مُنشئ الملف يحدّد محتوياته، مع إعطاء أمثلة (ملفات صور، ملفات صوت، وثائق نصيّة، إلخ)
- يستعرض الميسر مدير الملفات و يُظهِر من خلاله أمثلة ملفات محفوظة سلفا في الحاسوب.
- يوضح الميسر ضرورة وجود برامج مناسبة للإطلاع على محتويات أي الملف، و أن هذه البرامج تختلف باختلاف محتوى الملف.
- يوضح الميسر أنه لأجل التعامل مع محتوى ملف ما (مطالعته أو تعديله) فإن إحدى طرق فعل ذلك هي أن نفتح الملفّ من مدير الملفات و ندع له مهمّة تحديد البرنامج المناسب للتعامل مع محتوى الملف و فتح الملف باستخدام ذلك البرنامج.
- يقوم الميسر باستعراض كيفية فعل ذلك بفتح بعض الملفات الأمثلة المحفوظة سلفا في الحاسوب.
- يطلب الميسر من الطلبة تشغيل مدير الملفات و فتح الملفات الأمثلة المحفوظة على حواسيبهم (على أن يتبادل الطالبان مستخدما على كل جهاز القيام بذلك).
- يشرح الميسر مفهوم الأدلة (Directories) و الهدف من استخدامها و علاقتها بالملفات و الأدلة الأُخرى.
- يشرح الميسر كيف أن تنظيم الملفات و الأدلة بتجميعهم في أدلة أُخرى ينشئ شكلا متفرعاً يماثل الشجرة.
- يوضح الميسر أن هذه الشجرة يطلق عليها "شجرة نظام الملفات" و يشير إلى أن جذر هذه الشجرة في نظام تشغيل گنو\لينكس هو الدليل "/".
- يستعرض الميسر كيفية استخدام مدير الملفات في تصفح "شجرة نظام الملفات".
- يطلب الميسر من الطلاب تصفح شجرة نظام الملفات و التعرف على الأدلة المختلفة الموجودة و يتأكد من أن كل الطلاب قد قاموا بذلك بأنفسهم.
- يشير الميسر إلى أن وجود تقسيم قياسي لشجرة نظام الملفات في نظام تشغيل گنو\لينكس على اختلاف توزيعاته و أن لكل من هذه الأدلة الثابتة في شجرة نظام الملفات وظيفة محددة.
- يشير الميسر إلى أن الدليل "home/" يحتوي على دليل بأسم كل مستخدم على الجهاز و يطلق علي هذا الدليل اسم دليل المستخدم أو "Home Directory" لهذا المستخدم. و يوضح أن المستخدم يحفظ ملفاته و أدلته في هذا المجلد و أن النظام لا يسمح للمستخدمين بحفظ ملفاتهم في غيره في ظروف الاستخدام الاعتيادية، و أن هذا فيه فائدة للمستخدم لأنه:
- يقي النظام من العبث المتعمد أو غير المتعمّد في مكوناته الأساسية، و يمنع إصابته بالبرمجيات الخبيثة
- يسهّل على المستخدم تنظيم ملفاته و إيجادها عند الطلب و كذلك حفظها احتياطيا أو نقلها إلى نظام آخر
- مع إشارة عابرة إلى أن مدير النظام لديه القدرة على فعل أي شيء و لا يوجد ما يمنعه من أي فعل
- يطلب الميسر من الطلاب تصفح شجرة نظام الملفات وصولا إلى دليل المستخدم الخاص بكل منهم، و يتأكد أن كل الطلاب قد قاموا بهذا بنجاح.
- يشرح الميسر كيفية استخدام مدير الملفات لإنشاء أدلة جديدة و يستعرض ذلك أمام الطلبة.
- يستعرض الميسر كيفية تسمية بعض الأدلة بأسماء باللغة العربية و تسمية أدلة أخرى باللغة الإنجليزية بما في ذلك كيفية تغيير لغة الإدخال.
- يطلب الميسر من الطلاب تجربة إنشاء أدلة تحت دليل المستخدم الخاص بهم و تسمية بعضها بأسماء عربية و أخرى بأسماء إنجليزية و يتأكد من قيام جميع الطلاب بذلك بنجاح.
- يشرح الميسر مفهوم نسخ و نقل الملفات بين الأدلة المختلفة و يستعرض كيفية عمل ذلك باستخدام مدير الملفات.
- يطلب الميسر من الطلاب تجربة نقل و نسخ ملفات بين أدلة مختلفة تحت دليل المستخدم و يتأكد من قيام جميع الطلاب بذلك بنجاح.
- يشرح الميسر فكرة إعادة تسمية الملفات و الأدلة و يستعرض كيفية عمل ذلك باستخدام مدير الملفات.
- يطلب الميسر من الطلاب تجربة إعادة تسمية بعض الملفات و الأدلة الموجودة تحت دليل المستخدم و يتأكد من قيام جميع الطلاب بذلك بنجاح.
- يطلب الميسر من الطلبة تجرية نسخ ملفات من خارج دليل المستخدم إلي هذا الدليل و العكس.
- يسأل الميسر بعض الطلاب عن مدي نجاح التجربة السابقة
- يوضح الميسر أنه لا يمكن نسخ ملفات إلى أغلب الأدلة خارج دليل المستخدم و أن مدير الملفات سيعطي رسالة تفيد عدم إمكانية تنفيذ العملية بسبب عدم وجود الصلاحيات المطلوبة للمستخدم على نظام الملفات، و أن في بعض الحالات، لا يمكن نسخ ملفات موجودة خارج دليل المستخدم. (ملحوظة: يفضل ان يتيح الميسر مصادر للاستزادة من المعلومات عن صلاحيات الملفات، إن وجدت مصادر مناسبة بالعربية)
- يطلب الميسر من الطلاب تجربة خلق أدلة جديدة و إعادة تسمية بعض الأدلة و الملفات خارج دليل المستخدم و ملاحظة الرسائل التي سيعطيها مدير الملفات.
- يراجع الميسر مع الطلبة ما تم تعلمه عن نظام الملفات.
البحث عن المعلومات باستخدام متصفح الإنترنت و محركات البحث
- يسأل الميسر الطلاب عن من منهم استخدم الإنترنت سلفا و فيم استخدمها
- يسأل الميسر مَن مِن مَن استخدم الإنترنت قام بتصفح مواقع على شبكة الإنترنت و ما هي أهم المواقع التي قام بتصفحها.
- يسأل الميسر بعض هؤلاء عن ماهية موقع الإنترنت.
- بعد ان يستمع الميسر إلى عدة آراء، يقوم بعرض التعريف التالي: "موقع الإنترنت هو مجموعة من الصفحات المرتبطة ببعضها البعض و التي قد يحتوي أي منها على نصوص أو معلومات أو صور أو أي أشكال أُخرى من البيانات و المعلومات أو أي تراكيب مما سبق، و قد تحتوي الصفحة على عناصر تتيح للمتصفح التفاعل معها بأشكال مختلفة، و غالباً ما يكون لكل موقع اسم يميزه و يُستخدم للوصول للموقع. و عادة تقع مسؤولية إدارة كل موقع على شخص أو مجموعة أو مؤسسة واحدة تحدد محتواه و قواعد استخدامه"
- يطلب الميسر من الطلاب المقارنة بين هذا التعريف و ما ذكروه سلفا من تعريفات و يناقشهم فيها.
- يشير الميسر إلى وجود ملايين المواقع على الإنترنت و أن أعدادها يتزايد بشكل مستمر.
- يوضح الميسر أن تصفح الإنترنت يتم عن طريق أحد متصفحات الإنترنت و يضرب أمثلة لهذه المتصفحات (Firefox, Chromium, Epiphany, Konquerer) ثم ينوه على انه سيستخدم متصفح فايرفوكس (Firefox) اثناء الجلسة.
- يستعرض الميسر كيفية تشغيل متصفح فايرفوكس (Firefox) ثم يطلب من الطلاب تشغيل هذا المتصفح و يتاكد أنهم جميعا قد نجحوا في ذلك.
- يشرح الميسر مفهوم و مكونات عنوان الصفحة (URL) من اسم الموقع (Domain Name) و مسار الصفحة.
- يستعرض الميسر كيفية استدعاء صفحة من صفحات الإنترنت عن طريق كتابة عنوان الصفحة في شريط العناوين (Location Bar) في متصفح فايرفوكس (Firefox)
- يعرض الميسر لوحة تحتوي على عناوين لبعض الصفحات و يطلب من الطلاب تجربة استدعاء هذه الصفحات باستخدام المتصفح و يتأكد من أن جميع الطلاب قد قاموا بذلك بنجاح.
- يشرح الميسر أن هناك مواقع على شبكة الإنترنت تتيح لمستخدم الإنترنت البحث عن صفحات تحتوي على أي معلومات او بيانات او صور يطلبها، مع إعطاء أمثلة لمثل هذه المواقع (google.com, duckduckgo.com, yahoo.com, etc...)
- يشرح الميسر مبادئ البحث (زواحف الويب، فهرس الويب، كلمات البحث)
- يستعرض الميسر كيفية البحث على الإنترنت باستخدام موقع google.com و يستعرض كيفية تصفح نتائج البحث
- يطلب الميسر من الطلاب تجربة استخدام موقع google.com في البحث عن معلومات عن موضوع متسع و متشعب (الطهي على سبيل المثال)
- يوضح الميسر كيف أن نظرا لاتساع الموضوع و وجود ألاف أو ملايين الصفحات التي تحتوي على كلمات البحث، أو لتشابه تلك الكلمات مع كلمات أخرى لا تحمل نفس المعني (مَركب و مُرَكّب) قد لا تكون النتائج ما نتوقعه و كيف ندقق كلمات البحث للوصول إلى نتائج ادق و أقرب لما نبحث عنه.
- يطلب الميسر من الطلاب تجربة البحث في موضوعات تهمهم، و يساعدهم في تدقيق البحث، مع التأكد من أن جميع الطلاب قد قاموا بتجربة البحث بأنفسهم.
- يطلب الميسر من الطلاب تجربة البحث مرة أخرى، و لكن هذه المرة باستخدام موقع أخر للبحث (duckduckgo.com على سبيل المثال)
- يعرض الميسر لوحة تحتوي على تعريف لبعض المعلومات أو البيانات و يطلب من الطلاب البحث عنها على الإنترنت و يساعدهم حتى يتوصلوا إلى المعلومات المطلوبة بنجاح، مع التأكد من مشاركة كل الطلبة في البحث.
- يطلب الميسر من الطلبة تجربة البحث باستخدام متصفح أخر غير فايرفوكس (Firefox)، على سبيل المثال Konquerer و يتأكد من نجاحهم في ذلك.
- يختم الميسر هذا الجزء من الجلسة بالإشارة إلى اننا بهذا نكون قادرين على البحث على الإنترنت على ما نرغب فيه من معلومات.
استخدام محرر النصوص البسيطة
- يوضح الميسر أن خلال الجلسات التالية، سيحتاج كل طالب إلى كتابة العديد من النصوص و على هذا، سنتعلم في هذا القسم من هذه الجلسة استخدام البرامج البسيطة لكتابة النصوص.
- يستعرض الميسر كيفية تشغيل برنامج gedit و كيفية استخدامه لكتابة بعض النصوص البسيطة على أن تحتوي النصوص على بعض الكلمات بالعربية و أخرى بالإنجليزية.
- يطلب الميسر من الطلاب إعادة التجربة و تشغيل البرنامج و كتابة بعض النصوص التي تشتمل على خليط من اللغتين العربية و الإنجليزية و يتأكد من نجاح كل الطلاب في ذلك.
- يستعرض الميسر كيفية حفظ النص المكتوب في ملف.
- يطلب الميسر من كل طالب خلق دليل جديد يسميه "تجارب الحاسوب" تحت دليل المستخدم الخاص به و حفظ النص في ملف في هذا الدليل و يتأكد من نجاح جميع الطلاب في ذلك.
- يسأل الميسر عن الطريقة التي استخدمها الطلاب لخلق الدليل، و يستعرض طريقة بديلة لخلق الدليل عن طريق صندوق الحفظ الخاص بالمحرر النصوص.
- يطلب الميسر من الطلبة إيقاف تشغيل برنامج gedit و تشغيل برنامج kate.
- يطلب الميسر من الطلاب تجربة كتابة و حفظ نصوص باستخدام kate و يساعدهم في حل المشاكل حتي يتأكد من نجاحهم جميعا في ذلك.
- يطلب الميسر من الطلبة إغلاق برنامج kate و استخدام مدير البرامج في فتح الملفات التي حفظوها مع ملاحظة أي برنامج يستخدمه مدير البرامج في فتح هذه الملفات.
- يطلب الميسر من الطلاب تعديل النص الذي كتبوه سلفا و إعادة حفظه.
- يشير الميسر أننا بهذا نكون قادرون على خلق ملفات النصوص البسيطة و التعامل معها.
تجربة بعض البرامج الأخرى على الحاسوب
- يدعو الميسر الطلاب لاستكشاف البرامج الأخرى المنصبة على الحاسوب و تجربة استخدامها، و يتأكد من مشاركة جميع الطلاب في ذلك.
- يجيب الميسر، قدر المستطاع، على أسئلة الطلبة عن وظيفة كل برنامج و كيفية استخدامه، و يوجه الطلبة لمراجع إضافية أو للبحث على الإنترنت للاستزادة من المعلومات.
خاتمة
- يطلب الميسر من كل طالب كتابة أهم ما تعلمه في هذه الجلسة على ورقة و يقوم بجمع هذه الأوراق منهم لتقييم مدى استفادتهم من الجلسة.
- يلخص الميسر ما اشتملت عليه الجلسة من موضوعات و هي كالأتي:
- تشغيل الحاسوب و الولوج إلى الحساب و الخروج منه و إطفاء الأجهزة.
- استعراض البرامج المنصبة على الحاسوب و تشغيلها و إيقاف عملها من واجهة المستخدم الرسومية.
- التعامل مع الملفات و نظام الملفات.
- البحث عن المعلومات باستخدام متصفح الأنترنت و محركات البحث.
- استخدام محرر النصوص البسيطة.
- تجربة بعض البرامج الأخرى على الحاسوب.
قراءات و تدريبات إضافية
جلسة 02: مقدّمة في الحواسيب
(محتوى هذا القسم مُضمَّن من صفحة جلسة مقدّمة في الحواسيب)
موجز 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.
مدة الجلسة الزمنية
أربع ساعات تتخللها فترة أو فترتي راحة
المرحلة العمرية المستهدفة
من 10 سنوات إلى 15 سنة
مهارات و معارف متوقعة من المتدربين
- القراءة و الكتابة
- اتباع التعليمات
- الحساب (العد و الجمع و الطرح)
- أستخدام الحاسوب و البرامج الحاسوبية
الأهداف المعرفية و المهارية المستهدفة
- نموذج عمل الحاسوب
- الحواسيب بأشكالها المختلفة
- دور التجريد في تصميم و عمل الحاسوب و استخدامه
- مقدمة إلى النمذجة و المحاكاة
الأهداف القيمية المستهدفة
- الفضول العلمي
- السعي إلى المعرفة
- الإبداع
- التعاون
- العمل الجماعي
- التنظيم
النتائج المتوقعة
- شرح ما هو الحاسوب و ما هي خصائصه.
- التعرف على بعض تصنيفات الحواسيب.
- ضرب أمثلة لمجالات يستخدم فيها الحاسوب، أو من المفيد أن يستخدم فيها.
- مناقشة مدى تغلغل الحواسيب في حياتنا اليومية.
- شرح معمارية فُن نويمان و دور كل من مكوناتها.
- ضرب أمثلة لمكونات و تقنيات تستخدم في القيام بأدوار كل مكون من مكونات معمارية فُن نويمان.
- التعرف على أنواع مختلفة من الحواسيب و تحديد مكوناتها المختلفة بناء على معمارية فُن نويمان.
- شرح كيف يعمل الحاسوب بناء على معمارية فُن نويمان و توضيح دور البرمجيات في كيفية العمل.
- شرح مفهوم المحاكاة
- استخدام برنامج محاكاة الدوائر المنطقية في إجراء تجارب باستخدام هذه الدوائر
- شرح فكرة التجريد بشكل مبسط
وسائل تعليمية مطلوبة
- حواسيب بحيث يكون عدد الحواسيب هو نصف عدد المتدربين (حاسوب لكل متدربين اثنين) بالإضافة إلى حاسوب للميسّر. كل حاسوب يوجد عليه حسابات لكل طالب من الطلاب المشاركين في البرنامج.
- جهاز عرض بيانات
- اتصال بالإنترنت
- لوحة كتابة (Flip Chart)
- لوحة تحتوي على صور مرقمة لأشياء متعددة (حاسوب محمول، حاسوب شخصي منزلي، خادم، حاسوب فائق، حاسوب لوحي، ماكينة تسجيل المدفوعات النقدية، سيارة حديثة، غسالة ملابس حديثة، خلاط، جهاز تحكم عن بعد، تلفاز حديث، تلفاز قديم، دراجة هوائية، حذاء، آلة حاسبة، ساعة رقمية، ثلاجة حديثة، إلخ...)
- أوراق عمل مقسمة إلى قسمين رأسيين، أيمن و أيسر.
- لوحة تمثل معمارية فُن نويمان
- لوحة تمثل الدوائر المنطقية الأساسية (And, Or, Not)
- لوحة تمثل البايت وأخرى تمثل تنظيم الذاكرة الرئيسية
- لوحة تمثل نموذج لاستخدام الذاكرة الزائلة و الذاكرة الباقية (Volatile and Non-Volatile memory) كأجزاء من الذاكرة الرئيسية.
تتابع الجلسة
مقدمة
يهدف هذا القسم الفرعي إلى إثارة فضول الطلاب و جذب انتباههم لما يقدم لاحقا في الجلسة من معلومات، و حثهم على المشاركة بشكل إيجابي فاعل في فاعليات الجلسة. و يسعى هذا القسم لتحقيق ذلك من خلال عرض أسئلة و دعوة الطلاب للإجابة عنها، مع عدم تقديم الميسر لرأي في الإجابة على هذه الأسئلة، بل ترك المجال للطلاب أنفسهم للحكم على مدى صحة إجاباتهم من خلال ما يعرض عليهم في بقية الجلسة. كما يهدف القسم إلى غرس ثقافة التعاون و الاستفادة من آراء الآخرين عن طريق الحرص على ان تكون الآراء المعروضة هي نتاج عمل جماعي في مجموعات عمل صغيرة (طالبين أو ثلاث طلاب على الأكثر).
- يوضح الميسر أن الهدف من الجلسة التعرف على ما هو حاسوب و ما ليس بحاسوب
- يوزع الميسر على المتدربين أوراق عمل مقسمة إلى قسمين رأسيين، أيمن و أيسر.
- يعرض الميسر على المتدربين لوحة (لوحة رقم 1) تحتوي على صور مرقمة لأشياء متعددة (حاسوب محمول، حاسوب شخصي منزلي، خادوم، حاسوب فائق، حاسوب لوحي، مكنة تسجيل المدفوعات النقدية، سيارة حديثة، غسالة ملابس حديثة، خلاط، جهاز تحكم عن بعد، تلفاز حديث، تلفاز قديم، دراجة هوائية، حذاء، آلة حاسبة، ساعة رقمية، ثلاجة حديثة، إلخ...)
- يطلب الميسر من كل متدرب استخدام القسم الأيمن من الورقة التي وزعت عليهم في كتابة قائمة يسجل فيها أرقام و أسماء الأشياء المعروضة في الصور و التي يرى أنها حواسيب و استخدام القسم الأيسر من الورقة في كتابة قائمة أُخرى بأرقام و أسماء الأشياء الأخرى التي تحتوي (أو قد تحتوي) على حواسيب.
- يطلب الميسر من كل متدرب مقارنة ما كتب في قائمته بما كتب زميله الذي يجاوره (أو زميلاه، في حال كون العدد فرديا) و مناقشة الاختلافات و الاتفاق على قائمة موحدة.
- يطلب الميسر من عدد من المجموعات عرض القائمة التي تمثل تصورها.
- يطلب الميسر من كل مجموعة تعليق الورقة الخاصة بها على لوحة خاصة أو على الحائط.
- يوضح الميسر أننا لكي نستطيع أن نحكم على مدى صحة الإجابات و دقتها، نحتاج للتعرف على ماهيّة الحاسوب و ما هي خواصه و مكوناته.[ملاحظة:هذه النقطة أهميتها تكمن في تجاوز "الإجابة النموذجية"]
ما الحاسوب؟
- يعرض الميسّر تعريفا للحاسوب "جهاز يستطيع تخزين البيانات و معالجتها للوصول إلى نتائج محددة، و ذلك عن طريق القيام بعمليات حسابية و منطقية علي هذه البيانات بناء على سلسلة من التعليمات التي يختزنها و ينفذها بترتيب معين، و التي تسمى البرنامج الحاسوبي"
- يوضح الميسر أننا سنستكشف تفاصيل التعريف السابق، و بناء عليه نعود لإجاباتنا المعلقة على الحائط لنحكم على مدى صحتها و دقتها.
- يشير الميسر إلى أن مكونات الحاسوب تنقسم إلى قسمين رئيسيين و هما مكونات الحاسوب العتادية (Hardware) و البرمجيات الحاسوبية (Software)
مكونات الحاسوب العتادية و معماريته
يتعرض هذا القسم لمعمارية الحاسوب و مكوناته العتادية المختلفة و دور المعمارية في تحديد دور كل مكون عتادي. كما يتضمن مقدمة إلى الدوائر المنطقية و دورها في العتاد الحاسوبي. بالإضافة إلى ذلك، يقدم القسم مفهوم المحاكاة بشكل عملي من خلال تجربة استخدام برامج لمحاكاة الدوائر المنطقية.
- ينوه الميسر إلى أننا سنلقي نظرة على القسم الأول من مكونات الحاسوب و هو مكونات الحاسوب العتادية (Computer Hardware)
- يوضح الميسر إلى أن مكونات الحاسوب العتادية هي المكونات المادية الملموسة للحاسوب.
- يسأل الميسر المجموعة عن المكونات العتادية التي يجب أن يشتمل عليها الحاسوب حتى يتفق مع التعريف السابق، و يدون مقترحات المتدربين على لوحة أمام المجموعة.
- يعرض الميسر لوحة عليها نموذج فُن نويمان لمعمارية الحواسيب و يوضح للمتدربين أن هذه هي أحد المعماريات الأكثر شيوعا للحواسيب (مع شرح و تفصيل معنى لفظة "معمارية").
- يشرح الميسر دور كل من النظم الفرعية للحاسوب: وحدة التحكم و وحدة الحساب و المنطق و الذاكرة و نظام الإدخال و الإخراج
- يوضح الميسر إنه غالبا ما يتم الإشارة إلى وحدتي التحكم و الحساب و المنطق سويا بأسم وحدة المعالجة المركزية أو المعالج .
- يسأل الميسر المتدربين عن آراءهم في انتماء كل مكون من المكونات التي اقترحوها سلفا للأنظمة الفرعية في معمارية فُن نويمان، و يناقشهم في هذه الآراء و يضيف ما يُتَفَق عليه بجوار كل مكون من هذه المكونات على اللوحة أمام الطلبة.
- يضرب الميسر أمثلة إضافية لمكونات أخرى للحاسوب و يوضح موقعها من معمارية فُن نويمان، بحيث يتعرض لكل من النظم الفرعية لهذه المعمارية و يشرح تقنيات عمل هذه المكونات بشكل مبسط .
- يسأل الميسر المتدربين إذا كانوا يستطيعون الآن أن يتصوروا بعض المكونات الأخرى التي قد يشتمل عليها الحاسوب و أن يحددوا موقعها من معمارية فُن نويمان، ثم يفتح النقاش فيما اقترحوه.
- يشير الميسر إلى أن معمارية فُن نويمان عامة بما يكفي لتشمل كل المكونات التي تم التعرض لها في الجلسة.
- يوضح الميسر أن النظم الفرعية للحاسوب (وحدة المعالجة المركزية و الذاكرة و نظام الإدخال و الإخراج) تتألف بشكل أساسي من ملايين الوحدات الصغيرة المسماة الدوائر المنطقية و أن هذه الدوائر المنطقية ما هي إلا دوائر الإلكترونية تقوم بوظائف محددة.
- يشير الميسر إلى أن الدوائر المنطقية لا تتعامل إلى مع حالتين هما وجود إشارة كهربية أو عدم وجودها، يوضح أننا نستخدم الرمز "1" للدلالة على و جود إشارة كهربية و نستخدم الرمز "0" للدلالة على عدم و جود إشارة كهربية.
- يقوم الميسر بتقديم الأنواع الرئيسية للدوائر المنطقية (AND, OR NOT) و شرح وظيفة كل منها
- يقوم الميسر باستعراض عمل الدوائر المنطقية باستخدام احد برامج المحاكاة، على سبيل المثال:
- http://logic.ly/demo/
- http://www.neuroproductions.be/logic-lab/
- http://www.cburch.com/logisim/ -http://sourceforge.net/projects/circuit/?source=typ_redirect
- http://qucs.sourceforge.net/
- http://fritzing.org/download/
- و هذان الأخيران قد يكونا أكثر ملاءمة لمن يرغب في التجربة و الاستكشاف بشكل أعمق في مجال الدوائر المنطقية و الإلكترونية
- يتيح الميسر وقتا للمتدربين لتجربة الدوائر المنطقية بأنفسهم على البرنامج الذي استعرضه أمامهم
- يشير الميسر أن هذا البرنامج هو برنامج محاكاة و يوضح أن برامج المحاكاة هي برامج تتيح لنا إجراء اختبارات و تجارب بحيث يقوم الحاسوب بمحاكاة كيفية عمل المكونات المختلفة المستخدمة في التجارب و حساب النتائج المتوقعة لهذه التجارب دون الحاجة إلى تنفيذها بشكل عملي، و ينوه إلى أننا سنتعرض لمفهوم المحاكة و برامج المحاكاة في مواضع مختلفة أثناء جلسات لاحقة.
- ينوه الميسر لأننا ستبدأ في إلقاء نظرة أعمق على ذاكرة الحاسوب.
- يشير الميسر إلى أن هناك أنواع عديدة لذاكرة الحاسوب و أن هذه الأنواع تصنف إلى صنفين أساسيين هما الذاكرة الرئيسية و الذاكرة الثانوية.
- يوضح الميسر أن الذاكرة الرئيسية هي الذاكرة التي تستطيع وحدة المعالجة المركزية (المعالج) التعامل معها بشكل مباشر، أما الذاكرة الثانوية فلا يستطيع المعالج التعامل معها مباشرة. و حتى يستطيع المعالج التعامل مع محتوى هذه الذاكرة، يجب أن يتم نقل هذا المحتوى إلى الذاكرة الرئيسية و التعامل معه هناك، ثم إعادة تسجيله في الذاكرة الثانوية، إذا لزم الأمر.
- يشير الميسر إلى أن بما أن كل مكونات النظم الفرعية للحاسوب، بما فيها الذاكرة، تتكون بشكل أساسي من دوائر منطقية لا تتعامل إلا على الحالتين "0" و "1" و بالتالي فإن ذاكرة الحاسوب (رئيسية كانت أم ثانوية) لا تستطيع التعامل مع أو تخزين أي بيانات إلا على هيئة هاتين الحالتين.
- يقوم الميسر بتقديم الوحدة الأولية لتخزين البيانات و هي البت و التأكيد على أنها لا تستطيع الاحتفاظ إلا بحالة من اثنتين، إما "0" أو "1"، و أننا في الذاكرة الرئيسية للحاسوب نعبر عن الرقم "0" بعدم وجود إشارة و عن الرقم "1" بوجود إشارة كهربية.
- يقدم الميسر الوحدة الأكبر للذاكرة و هي البايت و يشرح أنها تتكون من ثمانية بتات و اننا نمثلها على أنها ثمانية خانات متجاورة تمثل كل منها بت.
- يشرح الميسر أن ذاكرة الحاسوب الرئيسية تتكون من مصفوفة ذات بُعد واحد من البايتات و أننا نستطيع أن نشير إلى أي بايت في ذاكرة الحاسوب عن طريق رقم يمثل ترتيبها في المصفوفة، و يوضح أن في عالم الحواسيب، يطلق على هذا الرقم اسم "عنوان".
- يشير الميسر أن هناك أنواع عدة للذاكرة الرئيسية للحاسوب، و أن هذه الأنواع تنقسم إلى قسمين رئيسيين، هما الذاكرة الزائلة و الذاكرة الباقية و يشرح الخواص المميزة لكل قسم و يؤكد على الفرق بينهما، و يعرض بعض الأمثلة لكل منهما (ROM, EPROM,RAM, SRAM, SDRAM, DDR RAM, etc...)
- يشير الميسر إلى أن الذاكرة الرئيسية لكل حاسوب غالبا ما تتكون من ذاكرة زائلة في بعض أجزاءها و ذاكرة باقية في أجزاء أُخرى، و يعرض الرسم التالي لتوضيح ذلك.
- يوضح الميسر أن الذاكرة الثانوية للحاسوب هي ذاكرة مكملة للذاكرة الرئيسية للحاسوب و يشرح دورها في الاحتفاظ بالبيانات لفترات طويلة و بشير إلى خواصها الرئيسية و هي:
- لا يمكن للمعالج التعامل معها بشكل مباشر
- أبطأ في كتابة و استرجاع المعلومات من الذاكرة الرئيسية
- لا تحتاج إلى تيار كهربائي للاحتفاظ بمحتوها
- عادة ما تكون ذات سِعات أكبر كثيرا من الذاكرة الرئيسية
- عادة ما يمكن لمستخدم الحاسوب تغيير محتواها من بيانات بسهولة
- يعرض الميسر على الطلاب أحد أنواع الذاكرة الثانوية (قرص صلب على سبيل المثال) مع شرح مبسط لتقنية عملها، على أن يكون الشرح مدعوماً بالصور.
- يسأل الميسر الطلاب إذا ما كان في إمكانهم أن يستنتجوا مما سبق بعض الأنواع الأخرى من الذاكرة الثانوية، و يناقش آراءهم مع زملاءهم و يكتب ما يتم الاتفاق عليه على اللوحة أمام الطلاب.
- يضيف الميسر ما يلزم من أنواع الذاكرة الثانوية ليغطي التقنيات الثلاثة الأكثر شيوعا في الذاكرة الثانوية و هم الذاكرة الثانوية المغناطيسية (الأقراص المغناطيسية الصلبة و المرنة و الأشرطة) و الضوئبة (CD, DVD, BD) و الإلكترونية (Flash Memory).
- يشرح الميسر بشكل مبسط تقنية عمل كل من أنواع الذاكرة الثانوية التي تم التعرض لها و كيفية عنونة البيانات المكتوبة عليها.
- يسأل الميسر الطلاب إذا كانوا يرون أن هذه الأنواع المختلفة من الذاكرة الثانوية متشابهة، أم يمكن تصنيفها إلى أصناف مختلفة، ثم يطلب منهم ابتكار تصنيفات مختلفة لها. (ميكانيكية أم إلكترونية، قابلة للمسح و إعادة الكتابة أم ثابتة، إلخ...)
- يناقش الميسر مقترحات الطلاب مع زملائهم و يدون ما يتم الاتفاق عليه على اللوحة أمام الطلاب.
- إذا لم بتعرض الطلاب لتصنيف الذاكرة الثانوية حسب تقنية عملها، يوجههم الميسر لهذا التصنيف من خلال أسئلة (ما هو الفرق بين القرص الصلب و القرص الضوئي؟ ما الفرق بين طريقة القرص المغناطيسي في حفظ البيانات و تلك المستخدمة في Flash Memory، إلخ...)
- يشير الميسر أننا بهذا نكون انتهينا من إلقاء نظرة سريعة على القسم الأول من مكونات الحواسيب و هو العتاد الحاسوبي (Computer Hardware) و تعرفنا في هذا السياق على معمارية الحواسيب و بعض أنواع مكوناتها العتادية المختلفة.
مقدمة عن التجريد
- يوضح الميسر أن معمارية فُن نويمان تمكننا من التفكير في مكونات الحاسوب و التعامل معها كوحدات ذات وظائف و خصائص محددة دون الدخول في تفصيل كيفية عملها أو تكوينها. و أن أسلوب التفكير هذا، حيث ننظر إلى الخصائص الهامة و المؤثرة في أداء شئ ما لدوره في سياق محدد و نتجاهل بقية تفاصيله و خصائصه، يسمى أسلوب التجريد.
- يشير الميسر إلى أننا تعرضنا لاستخدامات عدة للتجريد، بخلاف معمارية فُن نويمان، في ما سبق من هذه الجلسة، و يعطي مثال على ذلك (تقسيم مكونات الحاسوب إلى مكونات عتادية و مكونات برمجية، على سبيل المثال)
- يطلب الميسر من الطلاب أن يحاولوا أن يتعرفوا على استخدامات أٌخرى للتجريد فيما سلف (تنظيم الذاكرة و عناوينها، الدوائر المنطقية، البت، إلخ...)، و إذا وجد أنهم لا يستطيعون ذلك وحدهم فعليه أن يوجههم للإجابات من خلال أسئلة (هل نعرف مما تتكون الدوائر المنطقية؟، إلخ)
- يوضح الميسر أننا قمنا بممارسة التجريد بأنفسنا عندما قمنا بتصنيف أنواع الذاكرة الثانوية، حيث أن كل تصنيف يأخذ بعين الاعتبار بعض خصائص الأنواع المختلفة للذاكرة الثانوية و يتجاهل خصائص أُخرى غير ذات صلة بهذا التصنيف.
- يسأل الميسر المتدربين عن رأيهم في الفائدة من استخدام التجريد.
- يناقش الميسر أفكار الطلاب و يدون الأفكار الصحيحة و يسعى من خلال النقاش إلى الوصول إلى أن التجريد له على الأقل الفوائد التالية:
- أنه يمكننا من التفكير في أشياء معقدة و إدراك دورها و التعامل معها و استخدامها بشكل مبسط بدون تشتيت الجهد في التفكير في تفاصيلها التي لا تؤثر في سياق الاستخدام الحالي.
- أنه يُبَسّط لنا حل المشكلات المعقدة عن طريق تبسيط عناصر المشكلة و استبعاد كل الخصائص غير ذات الصلة بطبيعة المشكلة.
- ينوه الميسر إلى أننا سنتعرض لاستخدامات مختلفة للتجريد أثناء الجلسات التالية و أننا سنبني فهم أعمق لأهمية التجريد و دوره عند تعرضنا له في هذه السياقات المختلفة.
البرمجيات الحاسوبية
- ينوه الميسر إلى أننا سنلقي نظرة على القسم الأخر من مكونات الحاسوب و هو البرمجيات الحاسوبية (Computer Software)
- يقوم الميسر بتوجيه الطلاب للعب لعبة "أنا الحاسوب"
- يوضح الميسر أننا قد قمنا بمحاكاة كيفية تنفيذ الحاسوب لبرنامج حاسوبي في اللعبة السابقة
- يسأل الميسر إن كان هناك من يعرف ما هو البرنامج الحاسوبي.
- يستمع الميسر إلى ردود الطلاب و يناقشهم و يسألهم فيها و يوجههم إلى خصائص البرنامج الحاسوبي من خلال أسئلة.
- يعرض الميسر التعريف الأتي للبرنامج الحاسوبي: "هو سلسلة من التعليمات المكتوبة بلغة محددة حتى يقوم الحاسوب بتنفيذها بترتيب معين بهدف تنفيذ مهمة ما"
- يقارن الميسر بين ما توصل له الطلاب و بين التعريف السابق.
- يشير الميسر إلى التناظر بين البرنامج الحاسوبي و التعليمات التي قام الطلاب بتنفيذها في اللعبة من حيث كون الاثنين أوامر أو تعليمات لتنفيذ خطوات بتتابع محدد لتحقيق هدف ما.
- يطلب من بعض الطلاب عرض رأيهم في كيفية عمل الحاسوب بناء على ما تعلموه في اللعبة السابقة.
- يناقشهم الميسر الطلاب في آراءهم و يبين من خلال هذا النقاش أن الفكرة الرئيسية لعمل الحاسوب هي الأتي:
- يُقَدّم البرنامج الحاسوبي إلي الحاسوب
- تقوم وحدة التحكم الخاصة بالحاسوب بقراءة أول أوامر البرنامج الحاسوبي من الذاكرة ثم تبدأ في تنفيذ هذا الأمر.
- إذا احتاج تنفيذ الأمر إلى إجراء عمليات حسابية أو منطقية، تقوم وحدة التحكم باستخدام وحدة الحساب و المنطق في إجراء هذه العمليات.
- تقرأ وحدة التحكم الأمر التالي و تنفذه بنفس الطريقة السابقة
- تكرر هذه الخطوات حتى نهاية البرنامج.
- يقارن الميسر بين آراء الطلاب في كيفية عمل الحاسوب و النموذج السابق
- يسأل الميسر الطلاب عن رأيهم في الفروق الموجودة بين البرنامج الحاسوبي و التعليمات في اللعبة السابقة و يناقشهم في إجاباتهم و يسجل ما يتفقوا عليه على اللوحة. في حالة ما إذا لم يتعرض الطلبة للفروق الأساسية بين التعليمات في اللعبة و البرنامج الحاسوبي، يوجههم الميسر من خلال أسئلة للوصول على الأقل للفروق التالية:
- أوامر البرنامج الحاسوبي تكون بلغة الماكينة و بالتالي تتكون من أصفار و أحاد بينما الأوامر في اللعبة كانت باللغة العربية
- أوامر البرنامج الحاسوبي بلغة الماكينة ابسط كثيرا من الأوامر في اللعبة السابقة.
- يعرض الميسر صورة لمنظومة فُن نويمان.
- يسأل الميسر عن ما يناظر في اللعبة السابقة لوحدتي التحكم و الحساب و المنطق في منظومة فُن نويمان و يدير النقاش للوصول أن عقل كل طالب هو ما قام بدور وحدتي التحكم و الحساب و المنطق.
- يشير الميسر بكلمة "العقل" إلى وحدتي التحكم و الحساب و المنطق على اللوحة المعروضة لمنظومة فٌن نويمان .
- يسأل الميسر عن ما يناظر في اللعبة السابقة لوحدات الإخراج في معمارية فُن نويمان و يدير النقاش للوصول إلى أن يدا الطالب و المسطرة و القلم و ورقة العمل يمثلون وحدة الإخراج في المعمارية.
- يشير الميسر بكلمات " الأيدي و المسطرة و القلم و ورقة العمل" إلى إلى وحدة الإخراج على اللوحة المعروضة لمنظومة فٌن نويمان.
- يشير الميسر إلى أن تعليمات الرسم في اللعبة كانت مسجلة كتابةً على ورقة التعليمات، ثم يسأل الطلبة عن أين يتم تسجيل البرنامج في الحاسوب (أي ما هو المقابل للورقة في حالة الحاسوب؟).
- يستمع الميسر إلى إجابات الطلبة و يناقشهم فيها و يوضح من خلال النقاش أن ذاكرة الحاسوب هي التي تحتفظ بالبرنامج الحاسوبي.
- يشير الميسر إلى أن ورقة التعليمات في اللعبة تناظر جزء الذاكرة الذي يحتوي على البرنامج في حالة الحاسوب.
- يشير الميسر إلى أن موقع القلم من ورقة الرسم و حاله من ملامسة الورقة كانا في منتهى الأهمية للنجاح في رسم الرسم الرسمة بشكل صحيح، ثم يسأل عن الطلاب عن كيفية احتفاظهم بهذه البيانات أثناء تنفيذ اللعبة.
- يشير الميسر أن هذه البيانات تمثل حالة البرنامج، و أن هذه الحالة تتغير مع تنفيذ التعليمات (الأوامر) و أن الاحتفاظ بهذه البيانات هو جزء جوهري من نجاح أي برنامج في تحقيق أهدافه.
- يسأل الميسر عن أين يقوم الحاسوب بتسجيل حالة البرنامج الحاسوبي.
- يستمع الميسر إلى إجابات الطلبة، ثم يناقشهم و يوضح أن ذاكرة الحاسوب هي التي تحتفظ بحالة البرنامج، كما تحتفظ بالبرنامج نفسه.
- يشير الميسر بكلمات "ورقة التعليمات" إلى الذاكرة في معمارية فُن نويمان
- يشير الميسر إلى أن المكون الوحيد من معمارية فُن نويمان الذي لم نحدد ما يناظره في اللعبة هو وحدات الإدخال، ثم يسأل الطلبة عن رأيهم في ما يناظر هذه الوحدات في اللعبة.
- يستمع الميسر إلى إجابات الطلبة و يبين لهم أن أعينهم التي قرئوا بها التعليمات هي أقرب شئ لوحدات الإدخال في الحاسوب.
- يشير الميسر بكلمات "الأعين" إلى وحدات الإدخال في معمارية فُن نويمان.
- يشير الميسر إلى أننا في اللعبة السابقة قد قمنا بمحاكاة الحاسوب بجميع مكوناته طبقا لمعمارية فُن نويمان، و يسأل إذا كان جميع الطلاب قادرون على تصور كيف يعمل الحاسوب و كيف يستخدم مكوناته بناء على ما قاموا به في اللعبة و يتأكد أن جميع الطلاب قادرون على ذلك.
مقدمة إلى الرسوم المتجهية
- يوجه الميسر نظر الطلاب إلى أن الرسوم في اللعبة السابقة تتكون من عناصر بسيطة و هي الخطوط التي رسموها، و يوضح أن معرفة مواصفات هذه العناصر (بداية و نهاية كل خط على سبيل المثال) كاف لرسم الشكل بشكل سليم.
- يوضح الميسر أن تلك الرسوم التي يمكن تمثيلها عن طريق تركيبات من عناصر ابسط (خطوط و منحنيات و مساحات إلخ...) تسمى الرسوم المتجهية، و أن هذه هي أحد الوسائل المشهورة في تمثيل الرسوم على الحاسوب و أننا سنتعرض لها أثناء جلسات لاحقة.
التعرف على خصائص الحاسوب
- يطلب الميسر، بناء على ما سبق، من كل متدرب كتابة ما يراه من خصائص للحاسوب تميزه عن غيره من الأجهزة ألإلكترونية و بالذات تلك التي تقوم بعمليات حسابية، على سبيل المثال الآلة الحاسبة، ثم يطلب من كل متدرب مناقشة رأيه مع زميله (أو زميلاه) في المجموعة و الاتفاق على مجموعة موحدة من الخصائص.
- يطلب الميسر من عدد من المجموعات عرض وجهة نظرها لباقي المتدربين.
- يطلب من باقي المتدربين إبداء رأيهم بالقبول أو الرفض لوجهة نظر زملاءهم مع إبداء الأسباب و يدير هذا النقاش.
- إذا لم يتطرق المتدربين لبعض الخصائص المميزة للحاسوب و التي تشكل فروقا جوهرية بين الحاسوب و الآلة الحاسبة، يستخدم الميسر أسئلة للفت نظر المتدربين إليها و من أهم هذه الفروق:
- القدرة على تخزين و تنفيذ سلاسل من التعليمات (البرامج الحاسوبية)
- القدرة على تغيير ما يقوم به الحاسوب من معالجة للبيانات عن طريق تعديل البرنامج
- القدرة على تخزين البيانات و التعامل مع كميات كبيرة منها
- السرعة
- يسجل الميسر على لوحة أمام المتدربين ما يتفقوا عليه من خصائص مميزة للحاسوب.
- بعد مناقشة كل مقترحات المتدربين و خصائص الحاسوب الرئيسية المذكورة سلفا و كتابتهم على اللوحة، يعلن الاكتفاء بما اتفقت عليه المجموعة ثم يراجع الخصائص المكتوبة على اللوحة معهم.
تدريبات لتطبيق ما اكتسبه المتدربين من معارف عن الحاسوب و التعرف على مدى تغلغل الحواسيب في حياتنا
- يطلب الميسر من المتدربين العودة مرة أخرى إلى اللوحة رقم 1 التي عرضها عليهم في أول الجلسة، و يسأل عن كل صورة:هل هي صورة لحاسوب، أم صورة لشئ يحتوي على حاسوب أم لشئ لا يحتوي على حاسوب، و بالنسبة للحواسيب و الأشياء التي تحتوي على حواسيب، يناقش معهم النظم الفرعية المختلفة و قدرات كل حاسوب (وحدات الإدخال و الإخراج، الذاكرة، البرامج، سرعة الحاسوب، إلخ)
- ينوه الميسر أن كل منا يستطيع الآن أن يحكم على مدي صحة إجاباته الأولية المعلقة على الحائط.
- يوزع الميسر المتدربين على مجموعات من أربع إلى خمس أفزاد، و يطلب من كل مجموعة كتابة قائمة بخمسة أشياء أخرى غير تلك الموجودة على اللوحة تحتوي على حواسيب أو قد يكون من المفيد أن تحتوي على حواسيب.
- يطلب الميسر من كل مجموعة أختيار احد أفرادها ليعرض رأي المجموعة.
- يشير الميسر إلى أن تنوع الإجابات يوضح مدى انتشار الحواسيب و تغلغلها في كل جوانب الحياة بحيث أصبح أغلب ما نتعرض له في حياتنا اليومية يحتوي على مكون حاسوبي. (قد يحتاج الميسر إلى تسمية بعض الأشياء الأخرى التي تحتوي على حواسيب، لإظهار مدى التنوع في أشكال الحواسيب و مدى تغلغلها في حياتنا)
أنواع الحواسيب
- يسأل المدرب هل يمكن تقسيم ما استعرضته و ناقشته المجموعة من حواسيب إلى أنواع مختلفة؟
- يطلب الميسر من كل من المجموعات تقسيم الحواسيب الموجودة على اللوحة و تلك التي عرضتها المجموعات في الخطوة السابقة إلى أنواع مختلفة، ثم يطلب من كل مجموعة تقديم أحد أفرادها ليقوم باستعراض التقسيم الذي توصلت إليه المجموعة.
- يقوم الميسر باستعراض احد التقسيمات لأنواع الحواسيب و هو تقسيم الحواسيب طبقا لاستخداماتها كما في القائمة التالية، مع توضيح أن هذه التقسيمات هي تقسيمات اختيارية بشكل كبير:
- الحواسيب أحادية الغرض
- الحواسيب المحمولة
- الحواسيب الشخصية
- الحواسيب التي تخدم العديد من المستخدمين
- الحواسيب الفائقة
استعراض آفاق عالم الحوسبة
- يسأل الميسر المتدربين الأسئلة التالية:
- هل كُلُّ الحواسيب رقمية؟
- هل كُلُّ الحواسيب إلكترونية\كهربية؟
- متي اخترع الإنسان الحاسوب، و هل كانت الحواسيب الأولي مشابهة لما نراه الآن؟ و ما هي الفروق؟
- ماذا عن المستقبل، هل ستظل الحواسيب كما هي الآن؟ ما هي اتجاهات التطوير المتوقعة؟
- يوزع الميسر المتدربين على مجموعتين و يطلب من المجموعة الأولى البحث في تاريخ الحوسبة و أوائل الحواسيب (على سبيل المثال لحواسيب الميكانيكية و الحواسيب التناظرية و الحواسيب الإلكترونية الأولى) و يطلب من المجموعة الثانية البحث في مستقبل الحواسيب و التعرف على الأبحاث الجارية في مجال الحوسبة (على سبيل المثال الحوسبة الكمومية و الحواسيب البصرية) على ان تستعرض كل مجموعة ما توصلت إليه في بداية الجلسة القادمة.
خاتمة
- يطلب الميسر من كل طالب كتابة أهم ما تعلمه في هذه الجلسة على ورقة و يقوم بجمع هذه الأوراق منهم لتقييم مدى استفادتهم من الجلسة.
- يبين الميسر إلى أننا تعرضنا في هذه الجلسة للموضوعات الأتية:
- ما هو الحاسوب و مم يتكون و ما هي خصائصه
- ما هي البرمجيات الحاسوبية
- كيف يعمل الحاسوب
- تعرفنا على تصنيفات مختلفة للحاسوب
- تعرفنا على مدى تغلغل الحاسوب في حياتنا اليومية
- تعرضنا لمفهوم التجريد
- تعرضنا لفكرة الرسوم المتجهية
- يختم الميسر الجلسة بالإجابة عن أي أسئلة في هذه الموضوعات
قراءات و تدريبات إضافية
- مشروع: البحث عن كيفية بناء الوحدة الأولية للذاكرة (البت) باستخدام دوائر منطقية و تجربة التصميم باستخدام برنامج محاكاة الدوائر المنطقية.
- مشروع: البحث عن كيفية بناء مذبذب (Oscillator) باستخدام دوائر منطقية و تجربة التصميم باستخدام برنامج محاكاة الدوائر المنطقية.
- بحث: ما هي المعماريات الأخرى المستخدمة في الحواسيب الرقمية الحديثة؟ و فيم تختلف عن معمارية فُن نويمان؟
جلسة 03: النظم العددية و تمثيل الأرقام و المحارف و الصوت في الحاسوب
(محتوى هذا القسم مُضمَّن من صفحة جلسة في النظم العددية و تمثيل الأرقام و المحارف و الصوت في الحاسوب)
موجز 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.
مدة الجلسة الزمنية
أربع ساعات تتخللها فترة أو فترتي راحة
المرحلة العمرية المستهدفة
من 10 سنوات إلى 15 سنة
مهارات و معارف متوقعة من المتدربين
- القراءة و الكتابة
- اتباع التعليمات
- الحساب (العدّ و الجمع و الطرح و الضرب)
- مقارنة الأعداد
- أستخدام الحاسوب و البرامج الحاسوبية
- أساسيات الذاكرة الحاسوبية (البت و البايت و عناوين الذاكرة)
الأهداف المعرفية و المهارية المستهدفة
الأهداف القيمية المستهدفة
- الفضول العلمي
- السعي إلى المعرفة
- الإبداع
- التعاون
- العمل الجماعي
- التنظيم
النتائج المتوقعة
بنهاية هذه الجلسة يكون الطالب قادرا على:
- شرح ما هي نظم الأعداد العربية
- شرح ما هو النظام الثنائي
- تحويل الأعداد من النظام الثنائي إلى النظام العشري و بالعكس
وسائل تعليمية مطلوبة
- حواسيب بحيث يكون عدد الحواسيب هو نصف عدد المتدربين (حاسوب لكل متدربين اثنين) بالإضافة إلى حاسوب للميسّر. كل حاسوب يوجد عليه حسابات لكل طالب من الطلاب المشاركين في البرنامج.
- جهاز عرض بيانات
- اتصال بالإنترنت
- لوحة كتابة (Flip Chart)
تتابع الجلسة
مقدمة
- يشير الميسر إلى ما تم التعرض له سلفاً من كون الحواسيب لا تستطيع التعامل إلا مع وجود إشارة كهربية أو غيابها و عن أن هاتين الحالتين تستخدمان لتمثيل الرقمين "1" و "0" بالترتيب.
- يشير الميسر إلى أن على الرغم من محدودية هذه القدرة، إلا أننا رأينا أن الحاسوب قادر على الاحتفاظ بأصوات و صور و نصوص و غيرها على شكل ملفات و عرضها و التعامل معها.
- يسأل الميسر الطلاب عن رأيهم في كيفية قيام الحاسوب بذلك على الرغم من محدوديته بالرقمين "1" و "0".
- يستمع الميسر إلى آراءهم و يوضح أننا نحتاج إلى تحويل الصور و الأصوات و أي بيانات أخرى إلى أصفار و آحاد حتى يستطيع الحاسوب التعامل معها.
- يوضح الميسر أننا سنبدأ في هذه الجلسة في تعلم كيف يتم تحويل أنواع البيانات المختلفة (الأعداد و النصوص و الصوت، إلخ...) إلى الرقمين "1" و "0" حتى يستطيع الحاسوب التعامل معها.
نظم العدّ: الأساسات و الأسس
- ينوه الميسر أننا سنبدأ بتعلم كيفية تمثيل الأرقام الصحيحة في الحاسوب و أننا سنتعلم ذلك من خلال لعبة.
- يقوم الميسر بتنفيذ لعبة عدّ النقاط[1] (لتقديم نظام العدّ الثنائي)
- يوضح الميسر أن نظام الأعداد الثنائي الذي تعرفنا عليه في اللعبة هو مثال للنظام العربي لتمثيل الأعداد، و أننا في هذا النظام الثنائي استخدمنا العدد اثنان كأساس و بالتالي احتجنا إلى استخدام رقمين (رمزين) فقط لا غير و هما "1" لنعبر عن العدد واحد و "0" لنعبر عن العدد صفر.
- يسأل الميسر عما يميز العدد اثنان عن باقي الأعداد، و هل يمكن أن نبني نظم أعداد على أٌسس أخرى غير العدد اثنان.
- يوضح الميسر أنه لا يوجد ما يميز العدد اثنان و أننا نستطيع بناء نظام أعداد بناء على أي عدد نختاره.
- يسأل الميسر إذا كان أي من الطلاب يعرف أي مثال آخر لنظام عدد غير النظام الثنائي، و ما هو أساس هذا النظام.
- يستمع الميسر إلى إجابات الطلاب ثم يوضح أن نظام الأعداد الذي نتعلمه في المدرسة و نستخدمه في حياتنا اليومية هو مثال آخر لنظم الأعداد المبنية على النظام العربي لتمثيل الأعداد و أن أساس هذا النظام هو العدد عشرة.
- يشرح الميسر أُسس النظام العربي لتمثيل الأعداد بالتطبيق على النظام العشري.
- يشير الميسر إلى أننا تعلمنا في اللعبة السابقة أن النظام الثنائي يتبع نفس القواعد السابق شرحها و يستعرض ذلك بتطبيق القواعد عمليا على رقم بالنظام الثنائي أمام الطلاب.
- يكتب الميسر بعض الأعداد بأنظمة أعداد مختلفة (النظام الخماسي، النظام الثماني، إلخ...) و يطلب من الطلاب تحديد القيمة المكافئة لكل عدد.
- يراجع الميسر على النتائج التي توصل لها الطلاب و يساعد من لم يتمكن من الوصول للقيم الصحيحة في التعرف على أسباب ذلك و حساب القيم الصحيحة.
- يشير الميسر إلى أننا نستطيع بناء نظم أعداد لأسس أكبر من الرقم عشرة، و يطلب من الطلاب كتابة العدد 29 بالنظام الستعشري.
- يسأل الميسر الطلاب عن ما توصلوا إليه من نتائج و إذا كانت قد واجهتهم بعض الصعوبات.
- يستمع الميسر إلى ردودهم و يوضح أن تمثيل الرقم 29 يحتاج إلى رمز يمثل العدد 13 و أن الأرقام من "0" إلى "9" لا تشتمل على مثل هذا الرمز.
- يوضح الميسر أن الدارج هو استخدام الحرف "a" كرمز يعبر عن العدد 10 و استخدام الحرف "b" كرمز يعبر عن العدد 11 و استخدام الحرف "c" كرمز يعبر عن العدد 12و هكذا دواليك.
- يسأل الميسر الطلاب أي نظم الأعداد السابقة هو الأمثل للاستخدام في الحاسوب و لماذا.
- يناقش الميسر الطلاب في إجاباتهم و يوضح أن النظام الثنائي هو النظام الأمثل للاستخدام في الحواسيب نظرا لأنها تتكون من دوائر منطقية لا تتعامل إلا مع وجود إشارة كهربية أو عدم وجودها، و بالتالي لا تستطيع أن تعبر إلا عن رمزين اثنين يمكن أن نرمز بهما للرقمين "1" و "0". و بالتالي لا يستطيع الحاسوب التعامل إلا مع هذين الرقمين.
- يسأل الميسر الطلاب عن ما هو اصغر و اكبر أعداد نستطيع تمثيلها في بايت واحدة.
- يعطي الميسر وقتا للطلاب لحساب الإجابة و يراجع معهم ما توصلوا إليه
- يشير الميسر إلى أننا نكون بهذا قد تعرفنا على نظم الأعداد المختلفة و كيفية تمثيل الأعداد في الحاسوب باستخدام النظام الثنائي.
ترميز المحارف
- ينوه الميسر إلى أننا بعد أن تعلمنا كيفية تمثيل الأعداد على الحاسوب، سنتعلم الأن كيفية تمثيل الحروف و ذلك عن طريق لعبة.
- لعب لعبة تبادل رسائل بجدول المحارف لتبيان تمثيل المحارف و السلاسل (strings)
- يشير الميسر إلى أن الحاسوب يستخدم جداول ترميز قياسية لتمثيل المحارف باستخدام أعداد بنفس الطريقة التي مارسناها في اللعبة، كما يوضح أننا تعلمنا فيما سلف كيفية تمثيل الأعداد في الحاسوب باستخدام النظام الثنائي و باستخدام هاتين الطريقتين سويا يصبح الحاسوب قادرا على التعامل مع المحارف.
- يوضح الميسر أن جداول ترميز المحارف القياسية ASCII و جداول ISO/IEC 8859 المختلفة هي من الجداول الأكثر استعمالا في الحواسيب الحديثة.
- يشير الميسر أننا بهذا نكون قد تعرفنا على كيفية تمثيل المحارف في الحاسوب.
ترميز الصوت
- شرح مفهوم الموجات الصوتية بطريق استخدام برمجية أوسكيلوسكوب (مثل xoscope) لملاحظة شكل الموجات في مرقاب
- فتح ملف تسجيل موسيقي في برمجية تحرير الصوت Audacity و الاستماع إليها، ثم تخفيض معدّل المعاينة (sampling) و الاستماع إليها مجددا لملاحظة الفرق في نوعية الصوت
- شرح مفهوم المعاينة
- تغيير حجم العيّنة (عدد البتات المسجَّلة للعينة) ثم الاستماع للتسجيل لملاحظة الفرق في نوعية الصوت
- شرح مفهوم التكميم (quantization)
عينة أصغر
عينة أكبر
قراءات و تدريبات إضافية
- بحث عن كيفية تحويل الأعداد من النظام العشري إلى النظام الثنائي
- بحث عن كيفية تحويل الأعداد من النظام العشري إلى أي نظام أعداد آخر
- تحويل بعض الأعداد من النظام العشري إلى النظام الثلاثي وبالعكس
- تحويل بعض الأعداد من النظام العشري إلى النظام الستعشري وبالعكس
مراجع
- ↑ بناء على وصف تمرين عدّ النقاط من http://csunplugged.org/binary-numbers/#Count_the_Dots برخصة CC:By-NC-SA
جلسة 04: ترميز الصورة و الفيديو (الصورة المتحركة)
(محتوى هذا القسم مُضمَّن من صفحة جلسة في ترميز الصورة و الفيديو)
الأهداف المشمولة
مهارات و معارف مطلوبة
- العدّ
- مقارنة الأعداد
- ضرب الأعداد
- القراءة و الكتابة
ترميز الصور
- لعبة الرسم بالموزايكو لإيصال مفهوم الصورة النقطية المؤلفة من عنصورات
- فتح ملف صورة نقطية في محرر رسوميات (GIMP أو Krita) و تكبير المنظور وصولا إلى ظهور العنصورات المفردة و ملاحظة علاقتها بالصورة الكلية
ترميز الألوان
- توضيح ترميز العيّنة اللونية، أي ترميز ألوان العنصورة بالمكونات اللونية الثلاثة RGB (رجب)، باستعراض ذلك في معاين ألوان مثل GPick
- الإشارة إلى وجود نماذج\نظم لونية حاسوبية و طباعية مختلفة، و تسمية بعضها مثل CMYK و HSL و ملاحظة العلاقة بينها بتغيير معاملات أحدها و ملاحظة التغيرات في الأخريات
- يمكن هنا لعب لعبة لعبة مزج الضوء
ترميز الفيديو
- توضيح أن الفيديو هو تتابع الصور عبر الزمن
- استخدام أداة Stopmotion لعمل فلم تحريك قصير من سلسلة من الصور الفوتوغرافية الملتقطة للمتدربين في أوضاع مختلفة
جلسة 05: الخوارزميّات
الأهداف المشمولة
مهارات و معارف مطلوبة
- يقدم الميسر مفهوم الخوارزمية للمتدربين على انه مجموعة من الخطوات التي تتم بترتيب محدد لتحقيق هدف ما، مع توضيح شيوع هذا المفهوم في حياتنا العملية عن طريق أمثلة مثل إعداد وجبة طعام أو بناء مكتبة من الخشب.
- يوضح الميسر أن الخوارزمية تعبر عن خطوات تحقيق هدف ما، و لا يشترط أن تكتب بشكل معين، بل يمكن أن نعبر عن هذه الخطوات بأي طريقة نراها مناسبة، أما البرنامج الحاسوبي فهو مجموعة أوامر بلغة معينة تهدف إلى تنفيذ هذه الخطوات، أي أن البرنامج الحاسوبي يهدف إلى تنفيذ خوارزمية. و يلاحظ أنه يمكن كتابة برامج عديدة و بلغات مختلفة لتنفيذ نفس الخوارزمية
جلسة 06: مقوّمات البرمجة
الأهداف المشمولة
- مقوّمات البرمجة: البرنامج الحاسوبي و علاقته بالخوارزمية.
مهارات و معارف مطلوبة
جلسة 07: تأليف برنامج حاسوبي
الأهداف المشمولة
مهارات و معارف مطلوبة
جلسة 08: تأليف برنامج حاسوبي
الأهداف المشمولة
- مواصلة تأليف برنامج حاسوبي
مهارات و معارف مطلوبة
جلسة 09: تأليف برنامج حاسوبي
الأهداف المشمولة
- مواصلة تأليف برنامج حاسوبي
- التبقيق (اكتشاف العلّات البرمجية)
مهارات و معارف مطلوبة
جلسة 10: التجريد في البرمجة
الأهداف المشمولة
- التجريد في البرمجة
- التعرّف على أنماط البرمجة و علاقات لغات البرمجة ببعضها و تطوّر البَرَدَيمات البرمجية
مهارات و معارف مطلوبة
جلسة 11: النَّمْذَجَةُ و المحاكاة
الأهداف المشمولة
مهارات و معارف مطلوبة
جلسة 12: تطبيق النمذجة و المحاكاة برمجيا
الأهداف المشمولة
مهارات و معارف مطلوبة
جلسة 13: الشبكات الحاسوبية و الإنترنت
الأهداف المشمولة
- مقدّمة إلى شبكات الحواسيب و مكوناتها و تقنياتها و أنواعها المختلفة.
- معرفة ماهية الإنترنت و كيف تعمل و نماذج من تطبيقاتها
مهارات و معارف مطلوبة
جلسة 14
بداية العمل على مشروع برمجي يضم جمع بيانات من مصادر مفتوحة على الإنترنت و معالجتها.
الأهداف المشمولة
- تأليف برنامج حاسوبي
- حلّ المشكلات و تقسيم المشكلة إلى مشكلات جزئية
- التعاون
- تنظيم العمل باستخدام مستودعات الكود
مهارات و معارف مطلوبة
- التعامل مع ملفات الكود المصدري، و استخدام مفسّر من سطر الأوامر، أو بيئة تطوير متكاملة (IDE) (في #جلسة 06)
- استخدام لغة البرمجة لتأليف برمجية عاملة و اكتشاف عيوبها و إصلاحها (في #جلسة 07-09)
تتابع الجلسة
- عرض مقدمة شارحة للمشروع
- تعريف المتطلبات الوظيفية للبرمجية المستهدف كتابتها (من #جلسة 07)
- التخطيط لأجل حل المشكلة الموصوف حاسوبيا في الخطوة السابقة
- تعريف المتطلبات المهارية للفريق العامل على حلّ المشكلة
- التعرّف عمليا على أدوات توثيق و تصميم النظم المعلوماتية
جلسة 15
الأهداف المشمولة
- تطبيق مهارات التعامل مع الإنترنت و الشبكات برمجيا
- القدرة على استخراج البيانات من المستودعات العمومية
- مدخل عملي إلى مفاهيم إتاحة المعرفة و حركة البيانات الحرة و المعرفة الحرّة يوضّح الفوائد الممكنة مجتمعيا و اقتصاديا من فتح البيانات
مهارات و معارف مطلوبة
- أساسيات الإنترنت
- القدرة على تأليف برنامج حاسوبي (من #جلسة 07-09)
تتابع الجلسة
- التعرف على المستودعات المفتوحة المتاحة عليها نوعية البيانات المطلوبة
- فهم آلية جلب البيانات من المستودعات المحدّدة
- جلب البيانات المطلوبة من مستودع بيانات و استعراضها (بالاستعلام و التنزيل يدويا، أو بكتابة برمجية بسيطة للتعامل مع API المستودع، إلخ)
- فحص هيكل البيانات المجلوبة و تقييم خيارات التعامل معه برمجيا (قد تتضمن تحويله، أو استخدام آليات في اللغة لاستيراده إلى هياكل منطقية تمكن معالجتها، إلخ)
جلسة 16: التعاون
(محتوى هذا القسم مُضمَّن من صفحة جلسة في التعاون في مجال تقنية المعلوماتية)
موجز الجلسة
الهدف من هذه الجلسة تقديم مفهوم واضح للتعاون، و أثره على مخرجات العمل، بخاصة في مجال تقنية المعلوماتية و ضرورته في ما يتعلّق ببناء النّظم المعقّدة
مدة الجلسة
ثلاث ساعات؛ ساعة من النقاش ثم استراحة، تليها ساعتان من التجريب العملي لبعض أساليب التشارك التعاوني.
المرحلة العمرية المستهدفة
الفتيات و الفتيان ما بين 12 و 15 سنة
مهارات و معارف مطلوبة من الطلاب
الأهداف المعرفية و المهارية المستهدفة
- مهارات العمل تعاونيا على مشروع و استخدام أدوات إدارة المشروعات البرمجية، و نماذج تنظيم العمل
- القدرة على استخدام بعض أدوات التأليف التشاركي للمحتوى و الكود البرمجي
- التعاون كسلوك إيجابي يتطلّب المبادرة و القدرة على التواصل الفعّال مع آخرين
الأهداف القيمية المستهدفة
- التعاون
- التشارك
- الإبداع
- النقد الذاتي
- استقلالية التفكير
النتائج المتوقعة
بنهاية الجلسة ينبغي أن يكون الطالب مدركا لكون النظم الحاسوبية المعاصرة نظما بالغة التعقيد تتكون من أجزاء عديدة لا يمكن لشخص أو مجموعة أن تحيط علما بكّل عناصرها. كما ينبغي أن يدرك الطالب أن التعاون بطريق المواصفات القياسية و البروتوكولات و كذلك بطريق أدوات إدارة المشروعات و تنسيق العمل بين أطراف عديدين كلّها محورية في العالم المعاصر لأي إنتاج مادي أو فكري، و معرفة بعض الأمثلة على الأدوات و المشروعات.
الإنترنت كآلة بالغة التعقيد البروتوكولات المعايير
الويكيات مستودعات الكود
وسائل تعليمية مطلوبة
- لوحة شجرة عائلة توزيعات لينُكس (مقترح)
- مخطّط توضيحي لشبكة الإنترنت بتنوّع أطرافها و بنيتها التحتية
- ملصق تقدير تكلفة لينُكس في 2015 (مُقترح، مطلوب ترجمته إلى العربية)
- ملصق يوّح ماهيّة البرمجيات الحرّة و الحريّات الأربع التي تمنحها الرُّخص الحُرّة
- ملصق بياني عن ويكيبيديا
تتابع الجلسة
القسم الأوّل
- يحفّز الميسّر نقاشا مع الطلاب عن تصوّرهم لكيفية بناء نظام التشغيل الذي بين أيديهم گنو\لينكس و عن تكلفة بناءه و الوقت المطلوب لذلك و عدد الناس المطلوبين، ثم يعرض عليهم الأرقام المقدّرة من قبل مؤسسة لينُكس لقيمة نظام لبنكس [1]:
- خمسة بلايين دولار هي القيمة الاقتصادية لنظام التشغيل لينُكس
- إنتاجه اليوم كان سيتطلّب عمل 1356 مبرمجا لمدة 30 سنة متّصلة
- و هذا بفرض أن المعرفة المُضمّنة في المنتج كانت معروفة سلفا قبل مقاربة المشروع و هو مستحيل عمليا لأن التطوّر صيرورة تدريجية تتضمّن التعلّم و التجريب و الاستفادة من التجارب لاكتساب المعرفة و الخبرة.
- يحفّز الميسّر نقاشا بين الطلاب حول قيمة التعاون في إنتاج مثل هذا المنتج الفكري\الهندسي المعقّد، و يُبيّن لهم في الوقت ذاته أهمّيته و درجة الاعتماد عليه في عالم المعلوماتية و الاتّصالات و الصناعة و البحث العلمي و غيرها
- يتسائل الميسّر مع الطلاب عن كيفية تنسيق جهد عدد كبير من الناس لإنجاز مشروع كهذا، و عن طبيعة الاتّصال المطلوب بينهم، و عن كيفية تشاركهم في المعلومات المطلوبة و عن الأدوات و التساهيل النقنية اللازمة، و يذكر لهم بدرجة من الاستفاضة مناسبة لاستعدادهم:
- أثر تقنية الاتّصالات
- أثر أشكال التنظيم الشبكي (مقابل الهرمي مثلا)
- أثر نظم التشارك في الكود و مستودعات المحتوى الفكري المفتوحة التي تُمكّن كل فرد من مطالعتها و التعلّّم منها ثم الإضافة إليها و تحسينها لاحقا، إما بطريق الانخراط في المجموعة العاملة أو بتشكيل مجموعة عمل جديدة تبدأ من حيث وصلت المجموعة السابقة لكن ربّما بأسلوب و اتجاه مختلفين، و تتنافس المجموعتان في جودة عملهما
- أثر الإنترنت في مضاعفة كل التأثيرات السابقة بإتاحة كل ذلك طوال الوقت لكل شخص متّصل بها بما يلائم سرعته في التعلم و العمل و المشاركة بلا حاجة لتوحيد أوقات العمل، أي شخصنة نمط الإنتاج ليصبح ذاتيا فرديا بدل نموذج المصنع التقليدي. قد يطرأ هنا كذلك نقاش مقارنة التعلّم عن بعد مقابل المدرسة التقليدية.
- يطرح الميسر تساؤلات عن الفرق بين التعاون و الأشكال الأخرى المستهدَف بها تعظيم الإنتاج مثل السخرة أو السلطوية (و الفاشية)، و كذلك احتكار الخطة مقابل علنيتها للكافة، و إن كان التعاون يعني بالضرورة انعدام الاختلاف في وجهات النظر، و ذلك من حيث:
- أثر كل منها على الأفراد المنخرطين فيها
- طبيعة الأفراد القادرين على الانخراط
- القيم التي ترسّخها كلّ منها
- يشير الميسّر مرة أخرى إلى القيمة المادية الكبيرة لمُنتج مثل لينكس و يتسائل معهم عن كون نتيجة هذا العمل سرية أو مُغلق عليها كثروة ذات قيمة كبيرة في إحدى الخزائن، ثم بعد النقاش، يعرض عليهم أن يحصل كلّ منهم على نسخة من الكود المصدري لنولة لينكس من kernel.org أو تسمية البرمجية الحرّة التي يريدون ثم البحث على الإنترنت على مستودع كودها و مطالعة جانب منه و كذلك مطالعة النقاشات المتعلّقة بتطويرها في بلاغات الأعطال، و تعليقات الإيداعات (commits) و الرسائل في قوائم البريدية لتكوين تصوّر حول طبيعة التعاون في هذا المجال فعليا و أشكاله و وسائله (طالع #أمثلة_مشروعات_برمجيات_حرة مقترحة)
- يعرض الميسّر فكرة المعايير و البروتوكولات كوسيلة لتصميم النظم المعقّدة التي يطوّرُ أجزاءها المختلفة أشخاص مختلفون في أوقات مختلفة باتّباع أساليب مختلفة لتنظيم و إدارة عملهم على أن تتكامل هذه الأجزاء لاحقا في كلٍّ أكبر متوافق.
- يضرب الميسّر أمثلة على ذلك:
- بروتوكول الإنترنت IP و المدى اللانهائي من التطبيقات المختلفة التي يمكنها التواصل به لتحقيق أغراض مختلفة
- أمثلة أخرى ملموسة؟
- حسب الوقت و استجابة الطلاب لما سبق ينتقل الميسر إلى مثال آخر هو ويكيبديا، الموسوعة الحرة، التي مضى على تأسيسها - في يناير 2016 - 15 سنة، و التي تضمّ معلومات في كل مجالات المعرفة البشرية بعشرات اللغات، منها أكثر من 5 ملايين مقالة في اللغة الإنكليزية وحدها.
أمثلة مشروعات برمجيات حرة مقترحة
الأمثلة التالية مقترحة كنماذج على مشروعات برمجيات حُرّة شهيرة لمطالعة مستودعات كودها و المحتوى المجتمعي المتعلّق بتطويرها:
- موزيلا فَيَرفُكس
- http://getfirefox.org
- أوداسيتي
- http:/audacityteam.org
- أندرويد
مصادر و مراجع
جلسة 17: الثقافة الحرة
(محتوى هذا القسم مُضمَّن من صفحة جلسة في الثقافة الحرّة)
موجز الجلسة
الهدف من الجلسة تقديم مفاهيم حقوق الطبع و التأليف و تاريخها و علاقتها بالنظام الاقتصادي السائد في العالم و أثرها على الإبداع و حرية التعبير، ثم استعراض مفاهيم الرّخص الحرة و الملك العام و الحقوق المتروكة.
مدة الجلسة الزمنية
أربع ساعات تتخللها فترة أو فترتي راحة
المرحلة العمرية المستهدفة
من 15 سنوات إلى 21 سنة
الأهداف القيمية المستهدفة
- التعاون
- التنظيم الذاتي
- قبول التنوع
- التشارك
- استقلالية التفكير
النتائج المتوقعة
بنهاية هذه الجلسة يكون الطالب قادرًا على:
- التعرّف على مفاهيم حقوق الطبع و تاريخ عام لتطوّرها في العالم
- إدراك الآثار السلبية لتغوّل منظومة الحقوق الفكرية العالمية على الإبداع و حرية التعبير و النمو الاقتصادي للدول النامية
- الإلمام بحركة البرمجيات الحرة و سياقها التاريخي
- التعرّف على مفاهيم الرّخص الحرة و أمثلة منها
- التعرفّ على مفهوم "الحقوق المتروكة" و الملك العام
- التناقش في النماذج المختلفة السابقة و تطوّراتها المحتملة و آثار تلك التطوّرات
وسائل تعليمية مطلوبة
- جهاز عرض بيانات متصل بحاسوب الميسر.
- اتصال بالإنترنت (محبّذ لكنه ليس لازما)
- لوحة كتابة (Flip Chart) و ورق و أقلام
مصادر و موارد
جلسة 18: الإنترنت
(محتوى هذا القسم مُضمَّن من صفحة جلسة في الإنترنت و أهم القضايا المتعلقة بها)
موجز الجلسة
الهدف من هذه الجلسة التعرّف على الإنترنت كظاهرة تقنية اجتماعية؛ بفهم النموذج التقني العام لكيفية عملها،و أصحاب المصلحة فيها، و المؤسسات الفاعلة في تشكيلها، و كذلك باعتبارها فضاء إنسانيا اجتماعيا.
مدة الجلسة الزمنية
أربع ساعات تتخللها فترة أو فترتي راحة
المرحلة العمرية المستهدفة
من 15 سنوات إلى 21 سنة
الأهداف المعرفية و المهارية المستهدفة
الأهداف القيمية المستهدفة
- التعاون
- التنظيم الذاتي
- قبول التنوع
- التشارك
- استقلالية التفكير
النتائج المتوقعة
بنهاية هذه الجلسة يكون الطالب قادرًا على:
- وصف الإنترنت من عدة مناظير: تقني و إنساني و تنظيمي
- ذكر القضايا الأساسية التي تؤثر على الإنترنت حاليا
- تعريف ماهية حوكمة الإنترنت و أصحاب المصلحة فيها
- التناقش في مسألة حيادية الإنترنت و عرض وجهات النظر المختلفة فيها و الآثار المحتملة للتطوّرات المختلفة
وسائل تعليمية مطلوبة
- جهاز عرض بيانات متصل بحاسوب الميسر.
- اتصال بالإنترنت (محبّذ لكنه ليس لازما)
- لوحة كتابة (Flip Chart) و ورق و أقلام
- من المحبّذ وجود رسوم توضيحية تبيّن ما تتكون منه الإنترنت و كيفية عملها، و كذلك الجهات أصحاب المصلحة فيها، و رسم بياني لمسألة حيادية الإنترنت
قراءات و تدريبات إضافية
- معجم ألفاظ حوكمة الإنترنت