כלים ושיטות בהוראת מדעי המחשב:

למידה בגישה הקונסטרוקטיביסטית

 

צוות הפיתוח: שרה פולק וד"ר צביקה פירסט

מט"ח – המרכז לטכנולוגיה חינוכית

 

1.1 תהליך למידה

למושג "למידה" קיימות הגדרות רבות שאחת מהן היא: למידה מוגדרת כשינוי התנהגותי כתוצאה מהניסיון של הלומד. שינוי התנהגותי יכול להיות גלוי (שינוי בהרגלי האכילה למשל) או שינוי סמוי (בידע, בעמדות במחשבות, או ברגשות). הניסיון הוא התנסות שהאדם חווה במגעו עם העולם (תופעות, אנשים, אובייקטים). קיימות תיאוריות רבות המתארות מודלים שונים לתהליך הלמידה. בסעיף זה נתרכז בתיאוריה הקונסטרוקטיביסטית.

על פי התיאוריה הקונסטרוקטיבסטית, הלמידה היא תהליך במהלכו הלומד בונה את הידע שלו לגבי העולם שבו הוא חי. הידע שאנו צוברים מאורגן בסכמות מורכבות וקשורות זו בזו. למידה, משמעותה חיפוש כלים שיעזרו לנו להבין את התנסויותינו. כאשר אנו נתקלים ברעיון, אובייקט או תופעה חדשה, אנו מנסים לפרש את ההתנסות החדשה ולהתאימה לידע או מערך הכללים שצברנו עד כה. הידע הקיים הוא הבסיס שעל פיו אנו מפרשים את ההתנסות החדשה, והפרשנות שאנו צוברים מוסיפה ומשנה את הידע הקיים. כלומר, את הסכימות שיצרנו לפני צבירת הידע החדש. ככל שאנו לומדים יותר, הפרשנות שנתנו לתופעות בעבר משתנה ומתעדכנת בהתאם להתנסויות החדשות (ברוקס וברוקס, 1997). במילים אחרות, הידע של הלומד נוצר בתהליך של הטמעה (עיצוב ידע חדש למבני ידע קיימים) ובתהליך של התאמה (שינוי הסכימה כך שתתאים לידע החדש שנצבר). בן-ארי (2001) תיאר תהליך זה כרקורסיבי. כלומר, תהליך בו ידע קיים מסייע לבנות ידע חדש שהופך להיות הידע הקיים.

היבט נוסף שמקובל לשלב בתיאוריה הקונסטרוקטיביסטית הוא ההיבט החברתי. חוקרים טוענים כי ידע נבנה מתוך האינטראקציה בין אנשים. לדוגמה, ילד בתחילת חייו לומד מהוריו ומהסביבה הקרובה לו. כך שניתן לומר שתהליך הלמידה כרוך גם בהפנמה (או בתהליך בניה של ייצוג קוגנטיבי פנימי) של פעולות פיזיות או מנטליות שתחילתן באינטראקציות חברתיות.

נסכם את המאפיינים של למידה לפי הגישה הקונסטרוקטיביסטית:

* למידה היא תהליך אקטיבי ומתמשך.

* למידה מתבצעת תוך כדי בנייה של ידע ע"י הלומד.

* הלמידה היא רקורסיבית כאשר ידע והתנסויות חדשים מפורשים על סמך ידע והתנסויות קודמים ובסוף תהליך של התאמה והטמעה הוא הופך לידע הקיים.

* ידע הוא סובייקטיבי ונוצר מפרשנות של הפרט להתנסויות שלו עם העולם.

* למידה היא תהליך קוגניטיבי וחברתי.

 

1.2 פדגוגיה בגישה הקונסטרוקטיביסטית

ישום התיאוריה הקונסטרוקטיביסטית בבתי הספר מציבה אתגרים לא מעטים למורים. נמנה מספר סיבות לכך:

לפי הגישה הקונסטרוקטיביסטית, למידה מבוססת על בניה של הבנות על העולם האמיתי. בית ספר הוא מתווך בין העולם האמיתי לבין הלומד ומהיותו כזה הוא אינו יכול לספק את כל העושר והמורכבות של העולם. בנוסף, הלמידה מתבצעת באמצעות התיווך של מורים וחומרי למידה. ההוראה כמתווכת יוצרת עולם מושגים ותופעות שהן ייצוג של העולם אותו מנסים להעביר לתלמידים, אשר הם בתורם יוצרים לעצמם את הייצוג שלהם.

בעיה נוספת נובעת מכך שבית ספר בוחר את הנושאים והמידע שתלמיד ילמד, ובכך מרחיק את הלומד מן ההקשר. כלומר, הידע נלמד בסביבה די סינתטית ולא בסביבה האמיתית. בית ספר מנסה ליצור אחידות הן בנושאים הנלמדים והן בצורה הנלמדת וזאת בניגוד לגישה הקונסטרוקטיביסטית המדגישה את המגוונות והסובייקטיביות של הידע אצל הלומד.

קושי נוסף כרוך בסביבת הלמידה בבית הספר. הקוריקולום (תכנית הלימודים) קובע את הנושאים, מפרק את הנושאים למושגים וקובע את סדר הצגתם. בנוסף, המורה ניצב במרכז והוא בעל הידע, שקובע מה חשוב ומה לא והוא זה שמוביל את תהליך הלמידה. סביבת למידה כזו הופכת את הלומד לפחות אקטיבי ויותר פסיבי בלמידתו.

 

קיימות מספר דרכים ליישום של הגישה הקונסטרוקטיביסטית הלכה למעשה. נביא כאן רק את ההצעה של ברוקס וברוקס. לפי ההצעה של ז'קלין ברוקס ומרטין ברוקס (1997), הפדגוגיה הקונסטרוקטיביסטית מושתתת על חמישה עקרונות עיקריים:

1. העלאת בעיות בעלות רלוונטיות ראשונית לתלמידים- אין זה אומר שכל נושא נלמד רלוונטי מראש לכל התלמידים, אלא המורה מתווך ועוזר בבניית ההבנות על חשיבותם של הנושאים הנלמדים .

2 .הבניית הלמידה סביב "רעיונות גדולים" או מושגי יסוד - תוכנית הלימודים מוצגת "מן השלם אל החלק", תוך הדגשת המושגים הרחבים. זאת מתוך הנחה שטבען של השאלות המוצגות לתלמידים משפיע במידה רבה על עומק החיפוש של התלמידים אחר תשובות. שאלה רחבה מאפשרת לתלמידים נקודות כניסה מרובות. היא מזמינה כל תלמיד להשתתף בפתרון, בדרכו הייחודית. מכאן מובן שכל נושא נלמד הוא רב תחומי כי רק באופן כזה מתקיימת חקירה אמיתית.

3. ביקוש וייחוס ערך לנקודות מבט של תלמידים - דרישה זו קשורה ישירות לפילוסופיה של הקונסטרוקטיביזם הטוענת שאין אמת מוחלטת וכל דבר הוא יחסי. על כל דבר אפשר להסתכל מנקודות ראות שונות ולהבין אותו באופן שונה. המורה הקונסטרוקטיביסט צריך להכיר ולהוקיר את נקודות הראות השונות של תלמידיו ולהעריכן. 

4. התאמת תוכניות לימודים כך שתתייחסנה לידע המוקדם של תלמידים- בסעיף זה הכוונה היא שתוכנית הלימודים והמורה יתחשבו ביכולות שהתלמיד מביא עמו לכתה - יכולות קוגנטיביות, חברתיות ורגשיות.

5. הערכת הלמידה בהקשר ללימוד- הערכת הלמידה צריכה להיות בהקשר משמעותי לתלמיד ולהתייחס לבעיות שהתלמידים נתקלים בהן תוך כדי למידה. אסור לה להיות שיפוטית. ברוקס וברוקס טוענים שמבחנים לסוגיהם אינם מתאימים לגישה הקונסטרוקטיביסטית. למעשה, ההערכה בגישה זו היא חלק מההוראה: באמצעות השתתפות בפעילויות גומלין של תלמידים ומורים, באמצעות תצפית בפעילויות גומלין של תלמידים, ובאמצעות התבוננות בתלמידים עובדים עם רעיונות וחומרים. הלמידה ממשיכה גם בזמן ההערכה.

פוסנוט (Fosnot, 1996) מוסיפה את ההפשטה הרפלקטיבית כאחד העקרונות של הפדגוגיה הקונסטרוקטיביסטית. לדעתה זהו הכוח המניע את הלמידה, כיוון שבני אדם שואפים לארגן ולהכליל את התנסויותיהם בצורה של ייצוג מופשט כלשהו. מתן זמן לחשיבה, יצוג בצורה רב-סמלית ודיון בקשרים בין התנסויות, עשויים לדעתה לאפשר הפשטה רפלקטיבית).

 לסיכום, בסביבה קונסטרוקטיביסטית הכיתה היא קהילת לומדים המעורבת בפעילות, שיח וחשיבה משותפת, על אודות נושאים משמעותיים ללומדים. המורים מעודדים ומקבלים אוטונומיה של תלמידים, ויוצרים אווירה נוחה להתבטאות. תשומת לב רבה ניתנת ללומד: לידע הקודם שלו, לניסיונו, לאסטרטגיות החשיבה שלו ולמוטיבציה. בהתאם לכל אלה מנווט המורה את הנחייתו לתלמיד. חשוב שסביבת הלמידה תהיה עשירה ככל האפשר ורב תחומית. חומרי גלם ראשוניים  משמשים לצרכי מחקר. חשיבתם של התלמידים  היא המניעה את השיעורים ודיאלוג, חקר והתלבטות זוכים להערכה.

סביבת למידה קונסטרוקטיביסטית היא סביבה שבה התלמידים יחפשו משמעות, יעריכו אי-ודאות ויגלו מהי אחריות.

 

1.3 הגישה הקונסטרוקטיביסטית ומדעי המחשב

בסעיף זה נציג שני מחקרים המציגים את ההיבט הקוגניטיבי וההיבט החברתי של הגישה הקונסטרוקטיביסטית. המאמרים עוסקים ביישום הגישה בהוראת מדעי המחשב.

בן-ארי (2001) מתייחס ללמידה כתהליך קוגניטיבי של הפרט הבונה את הבנתו על סמך התנסויות ופרשנות של העולם על בסיס ידע קודם. בן-ארי טוען שבהוראת מדעי המחשב יש לקחת בחשבון שני גורמים חשובים המשפיעים על למידת מדעי המחשב:

1. לתלמיד מתחיל במדעי המחשב אין מודל מנטלי אפקטיבי של מחשב. מודל כזה הוא חיוני כבסיס לפרשנות ובניית ידע חדש על בסיס התנסויותיו של התלמיד בכיתה.

2. המחשב יוצר מציאות אונטולוגית נגישה וקל לקבל תשובה שיכולה להתפרש כ"נכונה". לכן, כדי להשיג ביצועים מוצלחים יש לבנות של מודל נורמטיבי של המציאות.

 

בן ארי מצרף מספר המלצות לתכנון הוראה במדעי המחשב:

1. יש ללמד מודל של מחשב המתייחס למבנה החומרה וזרימת המידע בצורה מפורשת. השאלה היא מה רמת פירוט הדרושה ולכך יש מספר תפיסות, החל מפירוט האלקטרוניקה וכלה בויזואלזציה של מושגים כמו העברת פרמטרים. ההיקף קשור כמובן למטרות ההוראה. בדרך כלל, מודל כזה יתמוך בהבנה של איך מתבצעת תכנית על המחשב.

2. מודל חיוני של מחשב צריך להילמד לפני ההפשטה גם בשפות מונחות עצמים (הרמה בה אנו מתכנתים בשפות אלו היא מופשטת ורחוקה מאוד מן המחשב שברמה התחתונה).

3. אסור שהמציאות המפתה של המחשב תתפוס את המקום של בניית המודל.

4. צריך להכיר בעובדה שיש גישות שונות לתכנות, מתכנון מלמעלה למטה (Top Down) ועד בריקולז'. בריקולז' היא גישת תכנות הניתנת לתיאור על ידי "מימוש" והתנסות (ראה גם אצל טורקל ופאפרט). כלומר, תחילה יש התנסות עם העצמים ולאחר מכן יש בניה של מושגים ועצמים חדשים. בן-ארי מסכים שכולנו משתמשים ברמה כלשהי של בריקולז'. אבל שימוש בבריקולז' ללא מודל מתאים והבנה טובה של המושגים והפרקטיקה יכולים להפריע לתלמידים מתחילים.

5. משימות מעבדה מאפשרות לתלמיד להיות אקטיבי ולבנות ידע על בסיס התנסותו ולכן דרושה תשומת לב רבה לתכנון נכון של פעילויות מעבדה. לטענת בן-ארי, עדיף לשלב משימות סגורות וסוג המשימות צריך לעודד תהליכים קוגנטיביים כמו ניתוח, בחינת אפשרויות וקבלת החלטות.

6. תשומת לב צריכה להנתן לשיטת הערכה. בניגוד למבחנים בהן מוערכות התוצאות, הערכה במדעי המחשב צריכה להיות לא רק על התוצר אלא בעיקר לתהליך של פתרון הבעיות.

 

בן-דוד קוליקנט (2004) תומכת בגישה הסוציו-תרבות וטוענת שלא רק קוגניציה משפיעה על למידתו של הלומד אלא גם תרבותו ומכאן שאותו ידע קוגניטיבי יכול להיות מופעל אחרת בתרבויות שונות. תפיסה זו נשענת על משנתה של לייב (ששורשיה בתפיסתו של ויגוצקי), כי למידה מתרחשת בסביבה חברתית. למידה על פי לייב ווגנר היא תהליך של סוציאליזציה (enculturation), במסגרתו הלומדים הם כמו חברים חדשים המנסים להתקבל לקהילה של מומחים. הלומדים עוסקים בפעילויות שונות ותוך כדי הלמידה הם רוכשים ידע וניסיון ההופכים אותם לחברי הקהילה. לטענת בן-דוד קוליקנט, תלמידים במדעי המחשב הם אורייני מחשב שפיתחו שיטות עבודה ומושגים בסיסיים כמשתמשי מחשב ותופסים את עצמם "כמומחים במדעי המחשב". לעומתם, הוראת מדעי המחשב מייצגת את תרבות האקדמיה המדגישה תיאוריות ומושגים. המפגש בין שתי התרבויות בכיתת מדעי המחשב יוצרת "התנגשות" ותלמידים שאינם "מטמיעים" את הידע והפרקטיקה אותה אנו מקנים להם, ומכאן לא לומדים את רזי המקצוע. כפתרון להתנגשות הבין תרבותית הזו מציעה בן-דוד קוליקנט את מודל הוראה שנקרא "אזור למידה פורה". לפי המודל הזה, בשלב ראשון המורה לומד את הרקע של תלמידיו ובהתאם הוא מתכנן פעילויות שהן רלוונטיות לתלמיד אך כוללות גם את הידע של קהילת היעד. התמודדות עם פעילויות אלו מטרתה לשכנע את הלומד בחיוניות של הידע של תרבות היעד. באופן כזה, בתהליך של התנסות באוסף של פעילויות שבהן גדל המינון והמורכבות של  פעילויות של קהילת היעד, התלמיד חוצה את הגבול מתרבותו כמשתמש מחשב אל התרבות של קהילת אנשי מדעי המחשב ורוכש את הידע הפרקטיקה הרצויים. בן-דוד מנסחת מספר המלצות ברוח זו לגבי הוראת מדעי המחשב:

* עיצוב משימות שתהיינה משמעותיות לתלמיד כדי לעודד אותם לעסוק בהן. לדוגמה, מההיבט התיאורתי של מדעי המחשב, עיקר העיסוק בטיפוסי נתונים מופשטים (טנ"מ) הוא תכנון טנ"מ מתאים וזיהוי ההזדמנות להשתמש בו. תלמידים נוטים לפרש את הפעילות הזו כמיותרת ולא מובנת (או כפי שתיאר אחד התלמידים: כשהגעתי לעיצוב תכנה שמחתי. חשבתי, יופי, עכשו נעצב מסכים ונכתוב תכניות יפות. במקום זה עסקתי בתכנון ממשק לרשימות ועצים ולא כל כך יודע מה לעשות אתם). דוגמה אחרת היא השימוש בבעיות מפורסמות במדעי המחשב שהן בעיות להן יש סיפור כיסוי דימיוני כמו בעיית הסועדים הפילוסופים. תלמידים המחשיבים קונקרטיות לא מבינים למה שימוש בבעיות כאלה הוא טוב.

* עלינו להיות מודעים לפירושים ולפרקטיקה שהתלמידים שצברו כמשתמשי מחשב. הם שונים מן הפרקטיקה והמושגים של תרבות האקדמיה במדעי המחשב. לדוגמה, מושג הנכונות נתפס על ידי תלמידים כנכונות יחסית. תכנית עובדת (ולא בהכרח תמיד) היא מבחינתם תכנית נכונה, בעוד במדעי המחשב יש הגדרה ברורה ומוחלטת של תכנית בה לכל קלט מתקבל תמיד הפלט הנכון.

* בקרב תלמידים קיימת הערכה לתכניות עשירות בפירוטכניקה (אם אפשר גם אש ומים) והערכה לטכנולוגיות ושפות תכנות המאפשרות יצירת תכניות כאלה. לעומת זאת, תרבות האקדמיה מדגישה הערכה לתיאוריות, מודלים ותכניות אלגנטיות ויעילות (וצורת הפלט בהחלט לא חשובה). לכן רצוי לעצב סביבות למידה שמאפשרות גם פירוטכניקה אבל לא מוותרות על הצגת מושגים במדעי המחשב.

 

חזרה לעמוד הראשי