‫עקרונות תכנית הלימודים הניסויית במדעי המחשב בחטיבת הביניים‬ ‫התכנית בקובץ בפורמט ‪PDF‬‬ ‫חלק א‬ ‫מטרות התוכנית ועקרונותיה‬ ‫מטרות חינוך כלליות‬ ‫מקצוע מדעי המחשב הינו תחום מרכזי בעל השלכות רבות על תחומים אחרים‪ .‬מדעי המחשב‬ ‫נתפס כשפת הטכנולוגיה המשמשת לתיאור והבנת מבני מידע וידע‪ ,‬קשרים ותהליכים‪ .‬כשפה‪,‬‬ ‫מדעי המחשב מאפשר פתרון בעיות‪ ,‬ייצוג ידע ופורמליזציה של תהליכים ולכן תומך בהבנת‬ ‫טכנולוגיה ובפיתוח מדעי‪-‬טכנולוגי ועקרונותיו משמשים כיום לעבודה מדעית והנדסית בתחומים‬ ‫רבים‪.‬‬ ‫בנוסף לאתגר המחשבתי שמציבים לימודי מדעי המחשב והפוטנציאל שלהם לקידום כישורי‬ ‫חשיבה מסדר גבוה‪ ,‬למידת מדעי המחשב בחטיבת הביניים עשויה להעמיק את הבנתם של‬ ‫התלמידים תופעות שונות להם הם עדים בחייהם‪ ,‬ולתרום ללימודיהם בתחומים אחרים‪ .‬בנוסף‪,‬‬ ‫היות ומדעי המחשב ניצב בבסיסן של רבות מההתפתחויות הטכנולוגיות להן אנו עדים בעשורים‬ ‫האחרונים‪ ,‬הבנת התחום והשלכותיו עשויה להעלות גם את מודעותם החברתית‪ ,‬האתית‬ ‫והתרבותית של תלמידים הלומדים אותו‪.‬‬ ‫מטרות להכרת תחום הדעת והבנתו‬ ‫מטרות תכנית הלימודים במדעי המחשב לתלמידי חטיבות הביניים הינן‪:‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫להקנות ללומדים מושגי יסוד של מדעי המחשב;‬ ‫להקנות מושגים בסיסיים בחשיבה לוגית בצורה חווייתית בשילוב פעילויות לא‬ ‫ממוחשבת יחד עם פעילויות תכנותיות במחשב‪.‬‬ ‫להקנות הרגלי עיצוב ותכנון‪ ,‬משמעת עצמית‪ ,‬ביקורת עצמית‪ ,‬עבודה כיחיד ובקבוצה‪,‬‬ ‫כישורי הפשטה‪ ,‬התמודדות עם סיבוכיות וחשיבה מודולרית‪.‬‬ ‫להצביע על קשרי הגומלין בין התחום לתחומי ידע נוספים‬ ‫אין מטרתה של התכנית להכשיר תכניתנים או מדעני מחשב ולאו דווקא להכין את התלמידים‬ ‫ללימודים בתיכון‪ ,‬בדיוק כשם שמתחילים ללמוד מדעי הטבע ביסודי ובחטיבת הביניים‪ ,‬לא בכדי‬ ‫להפוך את כל התלמידים למדענים עם סיום לימודיהם‪ ,‬אלא כדי להקנות ידע ומיומנויות‬ ‫הנדרשים לאדם במאה העשרים ואחת‪.‬‬ ‫הגדרה כללית של מיומנויות ייחודיות ורלבנטיות לתחום הדעת‬ ‫פתרון בעיות והיכולת לממשן באמצעות שפת מחשב תוך תכנון‪ ,‬בנייה ובדיקת אלגוריתם הן‬ ‫מהמיומנויות הייחודיות לתחום מדעי המחשב‪.‬‬ ‫מידול והפשטה הן מיומנויות נדרשות ונרכשות בתחום מדעי המחשב אותם יוכלו התלמידים‬ ‫ליישם גם בתחומי ידע רבים מחוץ למדעי המחשב‪.‬‬ ‫הגדרת מטרות התכנית בתחום אסטרטגיות החשיבה‬ ‫אחת ממטרות הלימוד במדעי המחשב בחטיבות הביניים הינה חשיפת התלמידים לתהליכי‬ ‫פתרון בעיות החל מניתוח בעיות ועד למימוש פיתרונן באמצעות תכנית מחשב‪ .‬לשם כך על‬ ‫התלמידים ליישם תהליכי חשיבה הן ברמת הפשטה גבוהה‪ ,‬המתייחסים להבנת הבעיה‪ ,‬והן‬ ‫ברמות הפשטה נמוכות יותר בדרך לפתרונה של הבעיה‪ .‬בכך‪ ,‬מאפשרת תכנית הלימודים פיתוח‬ ‫כישורי חשיבה מסדר גבוה‪ ,‬מודעות לרמות הפשטה וכן כישורי רפלקציה להבנת תהליך הפתרון‬ ‫וחשיבה ביקורתית לצורך הערכת הפתרון‪.‬‬ ‫מודולריות‪/‬בחירה‬ ‫להלן מופיעים הפרקים ‪ :‬פרקי ליבה ופרק בחירה ‪.‬‬ ‫· מבוא למדעי המחשב‬ ‫פרקי חובה‪:‬‬ ‫· גיליון אלקטרוני בדגש על שימוש למחקר מדעי‬ ‫· סייבר ואינטרנט‬ ‫פרק בחירה‪ -‬אחד מבין · מבוא לרובוטיקה‬ ‫· תכנות משחקי צד לקוח‬ ‫שני הפרקים האלו‪:‬‬ ‫מאפייני התכנית ודגשים‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫מדעי המחשב הינו מקצוע מדעי לכל דבר;‬ ‫התכנית מתמקדת במושגי מפתח וביסודות התחום;‬ ‫התכנית תתרום לצמצום הפער הדיגיטאלי;‬ ‫שילוב בין התאורטי‪-‬מושגי לבין המעשי‪-‬התנסותי באמצעות שילוב פרקים שונים‬ ‫בתוכנית;‬ ‫התכנית מודולרית והפרקים אינם תלויים זה בזה‪ ,‬כך שמורה יכול לבחור את הפרקים‬ ‫להוראה בהתאם לרמת הכיתה או העדפותיו האישיות; מודולריות המאפשרת גמישות‬ ‫מקסימאלית למורה ובית הספר בהתאמת התוכנית לכיתות שונות‪ .‬ניתן לדלג על כל‬ ‫שלב בתוכנית כתלות ברמה של הילדים או בחירת המורה;‬ ‫התוכנית מייצרת הבנה של התלמידים שמחשבים אינם רק משחק על מחשב ותכנות –‬ ‫יש הפרדה בתוכנית בין העבודה המעשית על המחשב ללימוד התיאורטי של עקרונות‬ ‫החשיבה הלוגית ‪ .‬מטרתה של הפרדה זו היא יצירת ההבנה אצל התלמידים שתחום‬ ‫המחשבים מבוסס על עקרונות תיאורטיים‪-‬מדעיים הממומשים מעשית בתכנות תוך‬ ‫שימוש ביכולות המחשב ויחד עם זה לא יעשה אצלם חיבור אוטומטי בין מחשבים‬ ‫לתכנות;‬ ‫התוכנית מאפשרת ללמד את חלקה ללא מחשב ואת חלקה עם מחשב;‬ ‫התכנית משקפת את הקשרים בין תחום מדעי המחשב לתחומים אחרים (מתמטיקה‪,‬‬ ‫פיסיקה‪ ,‬כימיה‪ ,‬ביולוגיה‪ ,‬כלכלה‪ ,‬אמנות ועוד)‪.‬‬ ‫אוכלוסיית היעד של התוכנית ודרכי התאמתה ללומדים השונים‬ ‫התכנית מיועדת לתלמידי חטיבת הביניים בכיתות ז`‪ ,‬ח`‪ ,‬ט`‪ .‬ללא הבדלי רקע ורמת לימוד‬ ‫קודמים‪.‬‬ ‫חומרי הלימוד של התוכנית הם בעברית ובמידה ויהיה רצון להתאימה לתלמידים שאינם דוברי‬ ‫עברית יש לבצע תרגום של חומרי הלימוד‪.‬‬ ‫בתכנית הלימודים של מדעי המחשב לתיכון יש הנחת יסוד שבוגר חטיבת הביניים מכיר מושגי‬ ‫יסוד באוריינות התקשוב (בעיקר הכרת המחשב והשירותים הבסיסיים של מערכת ההפעלה)‬ ‫ואכן התוכנית הזו מקנה כלים אלה אבל ואף רבים נוספים לתלמידים אשר ילמדו אותה ומהווה‬ ‫הכנה מצוינת של התלמידים אשר ירצו ללמוד מדעי המחשב בתיכון‪.‬‬ ‫התכנית אינה מחייבת שיהיה לתלמיד מחשב בבית אבל רצוי שיהיה כזה לטובת תרגול אישי‪.‬‬ ‫מכיוון שאין דרישה מלווה של התוכנית לרכישת מחשב אישי אזי רצוי לשלב בתוכנית זמן לימוד‬ ‫חופשי‪ ,‬לתלמידים הלומדים את התוכנית‪ ,‬במעבדת המחשבים של בית הספר‪.‬‬ ‫חלק ב‬ ‫ארגון התכנים והנושאים ופירוטם‬ ‫היסודות המארגנים שבבסיס התוכנית‬ ‫תחום מדעי המחשב מבוסס על קשר הדוק בין תיאוריה למעשה‪ .‬לפיכך‪ ,‬מוצעים פרקים שונים‬ ‫המשלבים תיאוריה עם עבודה מעשית (כאשר כל פרק מתאפיין בחלוקה מותאמת לו בין תיאוריה‬ ‫לעבודה מעשית)‪ .‬כל הפרקים המוצעים מתבססים על הצגה חווייתית של חומר הלימוד‪.‬‬ ‫ארגון ופרוט התכנים והנושאים בהתאמה לתפיסה הרעיונית של התוכנית‪.‬‬ ‫מבנה התוכנית‪ ,‬פרקי‪/‬נושאי הבחירה ועקרונות הבחירה‬ ‫התוכנית מורכבת מפרקים העומדים בפני עצמם‬ ‫פרקי חובה‬ ‫‪ o‬מבוא למדעי המחשב‬ ‫‪ o‬גיליון אלקטרוני בדגש על שימוש למחקר מדעי‬ ‫‪ o‬סייבר ואינטרנט‬ ‫פרקי בחירה (יש לבחור אחד מבין שני הפרקים הבאים)‬ ‫‪ o‬מבוא לרובוטיקה‬ ‫‪ o‬תכנות משחקי צד לקוח‬ ‫ארגון ופרוט התכנים והנושאים בהתאמה לתפיסה הרעיונית של התוכנית‬ ‫מבוא למדעי המחשב – פרק חובה (הקלק למעבר לפירוט התכנית)‬ ‫ילמד בכיתה ז`‬ ‫שעות סה"כ‬ ‫שעות‬ ‫שם הפרק‬ ‫פרק‬ ‫התנסות עיוניות שעות‬ ‫מס`‬ ‫מבוא לאלגוריתמיקה‬ ‫‪1‬‬ ‫ סביבת העבודה‪ :‬קבץ‪ ,‬פתיחת פרויקט‪ ,‬שמירה‪,‬‬‫‪6‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪5‬‬ ‫תיעוד‪ ,‬שינוי רקע‪ ,‬תלבושת (אנימציה הליכה)‬ ‫ הוראות סדרתיות – תנועה‪ ,‬פלטים‬‫ביצוע חוזר‬ ‫‪2‬‬ ‫ ביצוע חוזר מוגבל מראש‬‫‪8‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪7‬‬ ‫ ביצוע חוזר אינסופי‬‫ ביצוע חוזר מותנה‬‫ריבוי דמויות ומסרים ‪Messaging‬‬ ‫‪3‬‬ ‫ ריבוי דמויות – מגע בין דמויות‬‫‪8‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪7‬‬ ‫ מסרים‬‫ ריבוי תסריטים לדמות‬‫משתנים‪ ,‬קלט‪/‬פלט וחישובים‪:‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪7‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪5‬‬ ‫ הגדרת משתנה‪ ,‬קליטה והדפסה‬‫ אופרטורים מתמטיים‬‫ביצוע מותנה‬ ‫‪5‬‬ ‫ תנאים לוגיים‬‫‪7‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪6‬‬ ‫ הוראת תנאי‬‫ תנאים מורכבים‬‫אלגוריתמים מורכבים‬ ‫‪6‬‬ ‫ מונים‪ ,‬צוברים‬‫‪14‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪10‬‬ ‫ מספרים אקראיים‬‫ לולאות מקוננות‬‫‪10‬‬ ‫‪10‬‬ ‫פרויקט סיכום אישי (פיתוח משחק)‬ ‫‪7‬‬ ‫‪60‬‬ ‫‪10‬‬ ‫‪50‬‬ ‫סה"כ‪:‬‬ ‫גיליון אלקטרוני בדגש על שימוש במחקר מדעי – פרק חובה‬ ‫ילמד בכיתה ט`‬ ‫שעות‬ ‫שם הפרק‬ ‫פרק‬ ‫התנסות‬ ‫מס`‬ ‫‪2‬‬ ‫הכרת הגיליון‬ ‫‪1‬‬ ‫‪4‬‬ ‫חישובים‪ ,‬העתקה יחסית והעתקה מוחלטת‬ ‫‪2‬‬ ‫פונקציות ‪SUM, COUNT, COUNTA,‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪AVAREAGE, MIN, MAX, SMALL, LARGE‬‬ ‫‪COUNTIF, SUMIF, INT, MOD‬‬ ‫‪3‬‬ ‫פונקציות לוגיות‪IF, AND, OR :‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪2‬‬ ‫ייצוג נתונים באמצעות גרפים‬ ‫‪5‬‬ ‫‪17‬‬ ‫סה"כ‪:‬‬ ‫סייבר ואינטרנט – פרק חובה‬ ‫ילמד בכיתה ט`‬ ‫שעות‬ ‫פרק מס` שם הפרק‬ ‫התנסות‬ ‫‪2‬‬ ‫מבוא למערכות ספרתיות (דיגיטליות) – מושגי יסוד‬ ‫‪1‬‬ ‫‪6‬‬ ‫תקשורת נתונים‬ ‫‪2‬‬ ‫‪4‬‬ ‫העברת מידע מוצפן ברשת‬ ‫‪3‬‬ ‫‪2‬‬ ‫הגנת סייבר‬ ‫‪4‬‬ ‫‪14‬‬ ‫סה"כ‪:‬‬ ‫שעות סה"כ‬ ‫עיוניות שעות‬ ‫‪2‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪20‬‬ ‫‪3‬‬ ‫שעות סה"כ‬ ‫עיוניות שעות‬ ‫‪12‬‬ ‫‪10‬‬ ‫‪12‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪10‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪40‬‬ ‫‪26‬‬ ‫פרקים לבחירה (אחד מתוך שנים)‬ ‫ילמד בכיתה ח`‬ ‫מבוא לרובוטיקה – פרק בחירה (הקלק למעבר לפירוט התכנית)‬ ‫שעות‬ ‫שעות‬ ‫פרק מס` הנושא‬ ‫התנסות עיוניות‬ ‫‪2‬‬ ‫מבוא‪ :‬רובוטיקה‬ ‫‪1‬‬ ‫מושגים‪ ,‬קלט‪-‬פלט‪ ,‬סקירת התפתחות היסטורית‪,‬‬ ‫סוגי רובוטים‪ ,‬מודלים של רובוטים‬ ‫‪2‬‬ ‫‪2‬‬ ‫מרכיבים מבניים מכניים ואלקטרוניים‬ ‫‪2‬‬ ‫בקר (‪ , )Controller‬מפעילים (‪, )Actuators‬‬ ‫חיישנים (‪)Sensors‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪12‬‬ ‫תנועה ‪ -‬אנרגיה חשמלית‪ ,‬אנרגיה מכנית ותמסורת‬ ‫‪3‬‬ ‫בסיסית‬ ‫מנועים חשמליים והתמרת אנרגיה‬ ‫סיבוב בקשת‪ ,‬סיבוב במקום‪ ,‬סיבוב רגל ציר‬ ‫‪2‬‬ ‫חישה ‪ -‬זיהוי עצמים ומדידת גדלים פיזיקליים על ידי ‪12‬‬ ‫‪4‬‬ ‫הרובוט באמצעות חיישנים‬ ‫‪2‬‬ ‫‪6‬‬ ‫בקרה בחוג פתוח‬ ‫‪5‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪6‬‬ ‫בקרה בחוג סגור‬ ‫‪6‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪8‬‬ ‫ניתוח ותיכון מערכת‬ ‫‪7‬‬ ‫הגדרת דרישות‪ ,‬תכנון מכני‪ ,‬תכנון אלקטרוני‬ ‫‪14‬‬ ‫סה"כ‪46 :‬‬ ‫סה"כ‬ ‫שעות‬ ‫‪2‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪14‬‬ ‫‪14‬‬ ‫‪8‬‬ ‫‪8‬‬ ‫‪10‬‬ ‫‪60‬‬ ‫תכנות משחקי צד לקוח – פרק בחירה (הקלק למעבר לפירוט התכנית)‬ ‫שעות סה"כ‬ ‫שעות‬ ‫פרק מס` שם הפרק‬ ‫התנסות עיוניות שעות‬ ‫‪8‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪6‬‬ ‫מבוא לרשת האינטרנט ול‪HTML5-‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪22‬‬ ‫‪10‬‬ ‫‪12‬‬ ‫שפת ‪ JavaScript‬ואירוע לחיצה על כפתור‬ ‫‪2‬‬ ‫‪onClick‬‬ ‫‪12‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪10‬‬ ‫תגית ‪ CANVAS‬ועקרונות הציור עליו‪ .‬אירועי‬ ‫‪3‬‬ ‫טיימר‬ ‫‪8‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪6‬‬ ‫אירועי עכבר ומקלדת‬ ‫‪4‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪4‬‬ ‫אירועי מסכי מגע‪ ,‬והעלאת המשחקים להפעלה‬ ‫‪5‬‬ ‫מטלפונים חכמים‬ ‫‪6‬‬ ‫‪6‬‬ ‫פרויקט מסכם ‪ -‬בניית משחק‬ ‫‪6‬‬ ‫‪7‬‬ ‫‪60‬‬ ‫‪16‬‬ ‫‪44‬‬ ‫סה"כ‪:‬‬ ‫משאבים הנדרשים להפעלת התוכנית כולל דרכים לשילוב עבודה בסביבה ממוחשבת‬ ‫ומתוקשבת‬ ‫כפי שנאמר לעיל‪ ,‬התכנית משלבת בין התאורטי‪-‬מושגי לבין המעשי‪-‬התנסותי‪ .‬הלימודים‬ ‫מתקיימים חלקם בכיתת לימוד רגילה וחלקם במעבדת מחשב‪ .‬המעבדה משמשת להתנסות‬ ‫מעשית‪ ,‬ועליה להיות מצוידת ומאובזרת היטב מבחינת חמרה ותכנה ורצוי שתעמוד לרשות‬ ‫התלמידים גם מחוץ לשעות הלימוד הרגילות‪ .‬נוסף על המורה‪ ,‬נחוץ כוח אדם טכני לתמיכה‪,‬‬ ‫להתקנה ולהתגברות על תקלות‪.‬‬ ‫תכנית הלימודים מציגה את עקרונות מדעי המחשב שכמעט ואינם תלויים בסביבה הטכנולוגית‬ ‫המשתנה מעת לעת‪ ,‬לכן חומרי הלימוד אינם מחייבים סביבות עבודה ייחודיות‪ .‬יחד עם זה‪ ,‬יש‬ ‫לבצע התקנה סדורה של סביבת העבודה של סקראצ` על כל תחנות העבודה במעבדה ורצוי‬ ‫מאוד חיבור לאינטרנט לכל תחנה לטובת שימוש באתר סקראצ'‪ ,‬בעברית‪ ,‬חיפוש מקורות מידע‬ ‫ועוד‪.‬‬ ‫היעדר הצורך בסביבת עבודה מחשובית ייעודית מוזיל מאוד את עלויות התוכנית‪ ,‬יחד עם זה‬ ‫שימוש במעבדת מחשבים מחייב כוח אדם טכני לתמיכה‪ ,‬להתקנה ולהתגברות על תקלות‪.‬‬ ‫הסביבה הלימודית ועיצובה‬ ‫סביבת פיתוח )‪:(IDE – Integrated Development Environment‬תכנית הלימודים כוללת‬ ‫הוראת מספר סביבות פיתוח אותן יש להתקין בכל המחשבים במעבדה‪ :‬סביבת פיתוח מותאמת‬ ‫לרובוטים ודפדפן תומך ‪.html5‬‬ ‫מפרט המעבדה‬