החומר המופיע בעמוד זה פורסם לראשונה בכתב העת "הבטים בהוראת מדעי המחשב" גליון יוני 2003, עמודים 31-35

לא ניתן לעשות שימוש מסחרי בחומר זה ללא רשות בכתב מן המחברים או מערכת כתב העת

השתתפות בקהילה זוטא בקורס מורים מובילים במדעי המחשב

כמנוף למעורבות המורה בקהילת מורי מדעי המחשב

שרה פולק, המרכז לטכנולוגיה חינוכית (מט"ח)
יפעת בן-דוד קוליקנט, מכון ויצמן למדע

SaraP@cet.ac.il; ntifat@wisemail.weizmann.ac.il

 

מבוא

במסגרת "מחשבה - מרכז המורים הארצי למדעי המחשב" התקיים בשנת תשס"ג קורס מורים מובילים בעל מבנה יחודי. למשתתפים בקורס הוצעו 30 מסלולים, מתוך מגוון של 13 מודולים שונים שכל אחד התמקד ביחידת לימוד מסוימת מתכנית הלימודים. המסלולים היו משלושה סוגים: חשיפה (לימוד נושא חדש), התפתחות מקצועית (למורים בעלי נסיון בהוראת הנושא) והובלת עמיתים. כל משתתף היה צריך לבחור לפחות בארבעה מסלולים, כ"א בהיקף של 28 שעות.

מאמר זה מציג את המודל על-פיו פותחו שני המודולים: "מבוא למערכות מידע" שהועבר על-ידי שרה פולק וד"ר צביקה פירסט במסגרת המרכז לטכנולוגיה חינוכית (מט"ח), והתחום "חישוב מקבילי ומבוזר" שהועבר על-ידי צוות חישוב מקבילי ומבוזר במכון ויצמן: יפעת בן-דוד קוליקנט, אהובה תקוותי ושמוליק שוורץ.

תכנון מודול בקורס מורים מובילים היה מאתגר משום שרצינו להעניק לקורס זה משמעות הנגזרת מהמושג "מורה מוביל", לפיו מורה מוביל הוא בר-סמכא בתחום הדעת המעורב בקהילת המורים במדעי המחשב. לפיכך אחת המטרות שהצבנו לעצמנו בכל מודול הייתה להעמיק את הידע בתחום הדעת ולספק כלים, והזדמנויות למעורבות בקהילה. מאחר וכל מודול הפגיש מורים עם ניסיון בתחום דעת היוו מפגשים אלו הזדמנויות למעורבות בקהילה זוטא - קהילת המורים המשתתפים במודול.

המפגשים תוכננו להדגיש את האינטרסים והבעיות המשותפים לעוסקים בהוראת התחום. במהלך הפעילויות המורים ייחשפו לדעותיהם של אחרים, יכירו בכך כי יש בעיות רבות המשותפות להם ולעמיתיהם וגם תתאפשר להם במה לדעותיהם ולניסיונם העשיר. הלגיטימציה שיקבלו מעמיתיהם בקהילה זוטא כברי-סמכא והדיון המקצועי בשאלות הבוערות בתחום, תוך שכל מורה מביא מניסיונו גם בתחומים אחרים במדעי המחשב, יספקו את הידע, הכלים והביטחון שיסייעו בהפיכתם למעורבים בקהילייה הרחבה יותר של אנשי הוראת מדעי המחשב.

תכני הקורס התמקדו בנושאים מרכזיים בתחום הדעת, שקושרו בהמשך לנושאים תכניים ודידקטיים רחבים יותר. ההעשרה בתחום הדעת התמקדה ביצירת מבט-על על מדעי המחשב בהנחה שמבט זה יגרום להבנה טובה יותר של תחום הדעת הספציפי. ההעשרה הדידקטית התייחסה להיבטים שונים הקשורים להוראה ולמידה ומהם נגזרו כלים ושיטות להוראת המקצוע. העשרה זו לדעתנו מספקת כלים שמאפשרים למורים להתייחס ולנהל שיח עם מורים בתחומי דעת אחרים במדעי המחשב.   

במסגרת הקניית מבט על מדעי המחשב הצגנו בפני המורים את מדעי המחשב כ"מדע ההפשטה", ואת אנשי מדעי המחשב כמתמחים בפתרון בעיות על-ידי יצירת מודל מתאים לבעיה ותכנון הטכניקות המתאימות לפותרה (Aho & Ullman, 1992). בהתאם לכך אפיינו בכל מודול את סוג הבעיות בו הוא עוסק ואת תהליך פתרון הבעיות באמצעות הכלים והמושגים הנרכשים בתחום דעת זה.

 

'מבוא למערכות מידע' כענף ממדעי המחשב

המקצוע 'מבוא למערכות מידע' עוסק בפתרון בעיות שעיקרן פיתוח מערכות מידע שמטרתן לארגן ולנהל מידע של ארגון עסקי. עיקר הדגש בלימוד נושא זה הוא בהגדרת המידע הדרוש לארגון ובבניה וניהול יעיל של מערכת המידע הממוחשבת. באופן כללי, מערכות מידע עוסקות בניהול מסד נתונים גדול בדרך כלל והפעולות הנפוצות המתבצעות עליו הן: שמירת מידע, אחזור ועדכון מידע. אחת האפשרויות ליישום מערכות מסוג זה היא שימוש במערכות מסחריות לניהול מסדי נתונים (Data Base Management SystemDBMS) הקיימות בשוק. ביחידת לימוד זו מתמקדים במודל טבלאי כשיטה לארגון מסד הנתונים ובדרך כלל משתמשים ב- Access כמערכת מסחרית לניהולו.

איור מספר 1 מתאר תהליך פתרון בעיות בתחום זה. השלב הראשון מתמקד בתיאור מודל של העולם האמיתי המאפיין את מרכיבי מערכת המידע ולשם כך משתמשים בשני מודלים לוגיים. המודל הראשון מתאר את המרכיבים של מערכת המידע, כלומר הישויות הפועלות, הנתונים והפעולות. ניתוח זה מתואר באמצעות Data Flow Diagram (DFD). המודל השני מתאר מודל מופשט של הנתונים והקשרים ביניהם, תיאור המוצג באמצעות Entity Relation Diagram (ERD). השלב השני מתמקד בתכנון הפתרון שבו יוצרים מודל פורמלי של בסיס נתונים טבלאי מנורמל המתואר באמצעות DSD) Data Structure Diagram). לסיום ממומשת המערכת באמצעות Access.

 

 

'חישוב מקבילי ומבוזר' כענף ממדעי המחשב

חישוב מקבילי ומבוזר עוסק במערכות מרובות ישויות ממוחשבות. מערכות מרובות ישויות מתאפיינות בנון-דטרמיניזם מאחר ולכל מערכת קיימים תסריטי התבצעות רבים. תחום דעת זה עוסק אפוא בפתרון בעיות הנובעות מהאופי הרב-ישותי הנון-דטרמיניסטי של המערכות, כמו למשל הצורך בתיאום משאבים משותפים בין ישויות המערכת. הכלים לניתוח בעיות ולתכנון ולבדיקת הפתרון שונים מהותית מהכלים המקובלים בחישוב "סדרתי".

למשל, תכנון מערך בדיקות על-פי דוגמאות קלט מייצגות אינו כלי יעיל ומאחר ובהרצת התכנית התבצע תסריט אחד מני רבים של המערכת וייתכן כי בהרצה הבאה יתבצע תסריט אחר שיוביל לפלט אחר. יתר על כן, ענף זה מתאפיין במערכות בעלות התנהגות מתמשכת, דהיינו מערכות שביצוען אינו מסתיים לעולם, כמו מערכת הרמזורים ומערכת מרכזיות הטלפונים. במערכות אלו, תכנון מערך בדיקות על-פי דוגמאות קלט מייצגות אינו ישים.

במהלך הקורס מתוודעים התלמידים למודלים שונים של מערכות רב-ישותיות כגון מערכות מרוחקות המתקשרות באמצעות שליחת וקבלת הודעות ברשת, מספר תהליכים המשוזרים במחשב אחד ועוד. ניתוח והגדרת בעיה מתבצע על-ידי חקר כשלים, אפיון תסריטים וזיהוי בעיית התיאום. מודל מופשט לבעיה מנוסח ויזואלית באמצעות תרשים התלויות, המוצג בקורס. פתרון בעיית התיאום הוא על ידי בנייה של מנגנון תיאום, קטעי קוד המוספים לישויות השונות, אשר ביצוען מונע כשלים מקביליים ומאפשר למערכת להשיג את מטרותיה. התלמידים מתוודעים למספר אמצעי תיאום המאפשרים את יישום הפתרונות במודלים השונים של המערכות. שיטות הבדיקה מתייחסות למרחב התסריטים האפשריים. אחד הכלים לבדיקת נכונות המוצג בקורס הוא תרשים המצבים, הפורש את מרחב המצבים וניתוחו על ידי ניסוח ארגומנטים והצדקתם.

 

הפעלת מודול "מבוא למערכות מידע"

במודול השתתפו 14 מורים במסלול התפתחות מקצועית ושלושה מהם נרשמו גם למסלול הובלת עמיתים. בתחילת הקורס, המורים מלאו שאלון בו התייחסו לציפיות שלהם מהקורס ולקשיים הקשורים בהוראת המקצוע. בסיום הקורס מלאו שאלון נוסף, בו התייחסו לתרומת הקורס מההיבט המקצועי וכמקדם ומכשיר מורה מוביל במדעי המחשב. בנוסף, מלאו המורים שאלון משוב בסיום המפגש הראשון.

המפגש הראשון הוקדש בתחילתו לדיון בציפיות המורים מהמודול. ציפיות אלו התייחסו בדרך כלל להיבטים הקשורים לתחום הדעת הספציפי ולהוראתו. למשל, "להיחשף לחומר חדש, לקבל ולתת חומר לימודי חדש" (מ2), "להעשיר ידע ולקבל טיפים בתחום הלימוד הנדרש לכתיבת הפרויקטים לקראת הבגרות" (מ4).

לחלק מהמורים, בדרך כלל אלו שכבר לימדו תחום זה, היו בקשות ספציפיות: "בניית תיקי עבודה בצורה יעילה יותר" (מ5), "[מהו] היקף הפרוייקט מול פרויקטים אחרים בנושאים דומים, המעבר מ- ERD ל- DSD, בעיות נרמול" (מ10). מורים שלא הכירו את היחידה ציפו להכיר את היחידה כשחלקם מפרט כי ברצונו להעשיר את ידיעותיו בתכנים ובדידקטיקה של תחום התוכן. רק מורה אחת ציפתה לפגוש מורים עמיתים למקצוע.

הפעילויות במודול זה תוכננו תחילה לספק את הרצון של המשתתפים לשיפור איכות עצמית והתייחסו לתכנים שהוגדרו על ידי המורים כקשים ללמידה והוראה. בהמשך שימשו פעילויות אלו עוגן להעמקה והעשרה במדעי המחשב ובתיאוריות המתייחסות להוראה ולמידה והמימוש הדידקטי של תיאוריות אלו. הפעילויות תרמו גם ליצירת שיח בין המורים שהוו את קהילת הזוטא. שתי הפעילויות הבאות מדגימות את המעבר מתכנים ספציפיים לתכנים דידקטיים רחבים יותר בד בבד עם עידוד המורים להגדלת מעורבותם בקהילה זוטא, כפי שמודגם בפעילות הראשונה, ומעורבותם בקהילת מורי מדעי המחשב המודגמת בפעילות השנייה.

 

פעילויות בקהילת זוטא

הפעילות "אילוף כלבים"[1] התמקדה בתחילה בנושא התכני של יצירת ERD ומעבר למסד נתונים טבלאי מנורמל. לשם כך נתבקשו המורים לתכנן ולשרטט ERD עבור התהליך שתואר במשימה. לאחר שהמורים סיימו את פתרון המשימה, נערך דיון שהתייחס בעיקר לקשיים בפתרונות האפשריים לבעיה זו. לאחר הדיון התכני נערכה הקנייה פדגוגית במסגרתה תוארו בפני המורים השיקולים והרציונל הדידקטיים בתכנון תרגיל זה.

ההקניה ספקה למורים הזדמנות להעשרה שהתייחסה לתיאוריות למידה והוראה ואופן השימוש המעשי בהם בתכנון חומרי למידה לכיתתם ולקהילת מורי מדעי המחשב. פעילות ההמשך הייתה סדנאית. המורים התבקשו לתכנן תרגיל דומה, לפתור אותו ולפרסמו בפורום. בנוסף, כל מורה בחר מהפורום תרגיל של מורה אחר ופתר אותו. במפגש השני נערך דיון דידקטי בתרגילים אלו, שבסיכומו ניסחו המורים מספר כללי אצבע שאליהם רצוי להתייחס בתכנון פעילויות מסוג זה בכיתה.

הפעילות הסדנאית עודדה את המורה להשתמש בידע הכללי שהוקנה. הדיון המשותף, פרסום הפעילות בפורום הקהילה והצורך להתייחס לפעילות של מורה אחר יצרו את ההכרה הראשונית בכוחה של קהילה זוטא. בסיום המפגש הראשון המורים מלאו משוב ובו רובם ציינו את התרומה של ההתנסות והדיון המשותף בבעיה. לדוגמא, המורים מ9 ו- מ6 ציינו כי נהנו מ"הדיון הנלווה למטלה והחלפת דעות עם מורים  אחרים". מ1 ציינה כי נהנתה במיוחד "מהחלפת רעיונות עם מורים נוספים. פעילות שעשיתי כל הזמן לבד". מ2 הדגישה במשובה את תחושת העוצמה שנותנת המעורבות בקהילה זוטא: "... הרגשתי תמיכה וסולידריות... "

 

פעילות המורים כסוכני שינו פוטנציאליים בקהילת מורי מדעי המחשב

פיתוח תרגילים על ידי המורים במודול זה נועדו לא רק לשימוש עצמי של המשתתפים בקהילת הזוטא אלא כבסיס להקמת אתר המכיל את כל תוצרי מודול זה, אתר שישמש את כלל המורים המלמדים מקצוע זה.

פעילות נוספת לעידוד מעורבותם בקהליה הרחבה של העוסקים בהוראת מדעי המחשב החלה מצורך ספציפי של המורים שהתלבטו בבעיות הקשורות בהנחיית פרויקטים והערכתם. נושא "בוער" זה עלה כבר במפגש הראשון בשאלות כגון: מהו היקף פרויקט? כיצד מעריכים? כיצד מנחים? המפגש הרביעי בקורס תוכנן לטפל בשאלות אלו ודומות להן ולהקנות העשרה בתחום "למידה באמצעות פרויקטים". הפעילות בה החלו המורים בהמשך מפגש זה הייתה חיבור מחוון הערכה שיגדיר את הדרישות מהפרויקט ויאפשר למורים להעריך את עבודת תלמידיהם. מחוון זה, לכשיושלם, יימסר לפיקוח על הוראת המקצוע במשרד החינוך ויופץ בין המורים המלמדים יחידה זו.

בתשובות לשאלון שמלאו המורים בסיום הקורס, באה לידי ביטוי התפיסה של מורה מוביל כמורה פעיל לקידום הקהילה. תפיסה זו הטיבו לתאר מ-14 ו- מ-6:

מ14: "הקורס נתן מבט-על על היחידה. העמיק בתחום ונתן אפשרות להחלפת ידע בין מורים שונים. ובייחוד נתן האפשרות למורים להוביל מחוון שאם יתקבל ייתן את ההרגשה שאכן הצלחנו להוביל ולו חלק מהרציונל של היחידה". באופן דומה ציינה מ6 "טיפול במחוון מאפשר למורה מוביל/מנוסה לכוון לדרך הנכונה".

 

האתר מבוא למערכות מידע הוא חלק מאתר המרכז הארצי ונמצא בכתובת הבאה:

http://cse.proj.ac.il/db/index.htm

 

הפעלת מודול "חישוב מקבילי ומבוזר"

נכון לכתיבת שורות אלו, הפעלת מודול חישוב מקבילי ומבוזר (חמ"מ) עוד בראשית דרכה ולכן המשך פרק זה מתאר את המשימות המתוכננות. למודול חישוב מקבילי ומבוזר נרשמו כעשרה מורים במסלול חשיפה וארבעה מורים למסלול הובלה. המורים במסלול החשיפה הביעו את רצונם בתחילת המפגש הראשון להכיר את יחידת הלימוד תכנית ודידקטית. בהתאם לכך, הפעילויות שתוכננו להם כוונו בעיקר להעשרתם העצמית. עם זאת, המודול לא תוכנן כהשתלמות רגילה אלא ניצל את "מובילות" המורים, דהיינו היכולת שלהם לשמש כסוכני שינוי בקהילה.

הפעילויות השוטפות למורי החשיפה במודול מתחלקות לסוגים הבאים: (א) הרצאות בתחום הדעת, בקשר בין תחום הדעת לחידושים בטכנולוגיות ממוחשבות, ובאפיון תחום הדעת בפרספקטיבת מדעי המחשב, (ב) סדנאות פדגוגיות, כגון בחינה ביקורתית של עזרים ויזואליים להוראת התחום, הוראת המושג נכונות בהקשר של מערכות נון-דטרמיניסטיות, הנורמות במעבדת המחשב והכלים לשנותן, פיתוח משימות על פי מטרות דידקטיות ופדגוגיות, ו-(ג) משימות לעבודה עצמית או עם עמיתים. 

הפעילויות שתוכננו למורים במסלול ההובלה נתנו מענה לבעיה "בוערת" האופיינית בהטמעת כל מודול חדש: יצירת מאגר שאלות איכותי בו יכולים מורי המקצוע להשתמש והפיכת המורה לייצרן שאלות איכותיות באופן עצמאי. לפיכך התבקש כל מורה במסלול זה לחבר משימת מעבדה ולהעבירה למורי החשיפה במהלך אחד המפגשים. כל מורה מוביל אף פתר משימה של עמית מוביל אחר והעיר את הערותיו. תפקיד מנחה הקורס בהכנת המשימות היה בייעוץ, הכוונה ו...במתן עידוד. משימה זו פותחת חלון הזדמנויות לדיון בבעיה "בוערת" נוספת – כיצד יודעים שהמשימה שפותחה היא טובה.

המפגש עם המורים במסלול החשיפה נותן למורים המובילים במה ייחודית להצגת המשימות שפיתחו: מחד, מורים אלו הם טירונים בחישוב מקבילי ומבוזר ולכן אפשר וצריך להפעילם כתלמידים בפתרון המשימה כדי שיחוו תהליך פתרון שלם; מאידך מורי החשיפה הם מורים מובילים בתחומים אחרים, דהיינו בעלי ניסיון פדגוגי עשיר ורצון למעורבות למען קידום המקצוע, שיוכלו לסייע במתן עצה ובליבון בעיות שיצוצו במהלך פתרון המשימה.

המפגשים בין מורי שני המסלולים נערכים בסימן ההדדיות. מחד, מורים ממסלול ההובלה חונכים מורים ממסלול החשיפה. מאידך קהילה זוטא זו של מורי שני המסלולים מסייעת למורים המובילים לשפר את הוראת תחום הדעת.

 

בפורום המודול נמצאים תרגילים וקישורים.

ניתן להיכנס לפורום דרך אתר המרכז הארצי או ישירות דרך הכתובת

http://cse.proj.ac.il/pdc/index.htm

 

סיכום

שני המודולים שתוארו מעודדים ומספקים ידע, כלים והזדמנויות שמאפשרים למורה לצאת מהמעגל הפנימי של העשרה עצמית אל המעגלים החיצוניים של פעילות למען קידום מורי תחום הדעת וקהילת העוסקים במדעי המחשב. מבט העל בו הושם הדגש על הקשר בין כל תחום דעת לדיסצפילינה הכללית מדעי המחשב מאפשר שיח בקהילה רחבה יותר של מורים למדעי המחשב, אימוץ כלים דידקטיים מתחום דעת אחד למשנהו והוראה טובה יותר של המקצוע.

 

תודות: אנו מודות לד"ר צביקה פירסט על הערותיו והארותיו שתרמו לשיפור המאמר.

 

רשימת מקורות: 

Aho, A.V. & Ullman, J.D. (1992). Foundation of Computer Science. NY: Computer Science Press.

 

אתר המרכז הארצי

אתר הבטים

גליון יוני 2003

חזרה לתחילת העמוד

 



[1] תרגיל מבוסס על בחינת הבגרות בניתוח ועיצוב מערכות א' 2002