| |
התפיסה הרעיונית של תכנית הלימודים
במדעי המחשב
מחשבים
ומידע תופסים מקום הולך וגדל בחיינו, ועל כן מוסכם על מעצבי תכניות
לימודים בעולם כולו, שידע והבנה בסיסיים במה שנוגע לפן הטכנולוגי
של הכרת המחשב ושימושיו הם חלק בלתי נפרד מההשכלה שיש להקנות
כיום לתלמידים.
נוסף
להתפתחות הטכנולוגית ובמקביל לה, התפתחו מדעי המחשב מן ההיבט המדעי.
אבן היסוד להתפתחות התחום המדעי הונחה עוד לפני בניית המחשב הראשון,
וכיום שני מסלולי ההתפתחות משולבים זה בזה, מזינים זה את זה ומאיצים
זה את התפתחותו של זה.
אמנם
שמו של התחום רומז על עיסוק במחשב עצמו, אך חשוב לציין כי מדעי
המחשב עוסקים גם בשלשה סוגים של מורכבויות:
מורכבות חישובית:
חיפוש פתרונות לבעיות אלגוריתמיות - אלגוריתמים, או לחלופין
הוכחת אי-קיום פתרונות לבעיות אלה; ניתוח הסיבוכיות של בעיות
אלגוריתמיות וחיפוש הפתרונות היעילים יותר.
מורכבות תיאורית או מערכתית:
ניתוח ותכנון של מערכות תכנה גדולות ומורכבות, שהן באופן טיפוסי,
בו- זמנית, מבוזרות ותגובתיות.
מורכבות קוגניטיבית:
תיכון מערכות "אינטליגנטיות", שילוב תחומי דעת שונים במחקר
על התנהגות האדם והמכונה.
כך אפוא,
כשם שלימודי הפיזיקה, הכימיה והביולוגיה מאפשרים לבוגרי התיכון
להבין את העולם הפיזי שבו הם חיים, על לימודי מדעי המחשב לאפשר
לבוגרי התיכון להבין את ההתפתחויות המדעיות המרכזיות המשולבות
בהתפתחויות הטכנולוגיות המרשימות של זמננו. לפיכך יש לשלב בתכניות
הלימודים גם את הפן המדעי של התחום.
מדעי המחשב לחט"ב - כיתות ט'
הזמן הנדרש
מעשי - 16 שעות
מטרות היחידה
·
להקנות מושגי יסוד ועקרונות שעליהם מושתת תחום מדעי המחשב.
·
להבין את מושג האלגוריתם וכיצד פותרים בעיות באמצעותו.
·
מימוש אלגוריתמים
במעבדה
·
להקנות מושגי יסוד במתודולוגיה של תכנות מונחה עצמים
·
להקנות
לתלמיד רקע מתאים לבחירה בהגברה "מדעי המחשב" - 5 יח"ל
באופן כללי, המטרה הכוללת של יחידה זו היא להוביל את התלמיד אל תוך
עולם מדעי המחשב , תוך חשיפה למתודולוגיה מונחית העצמים, לאלגוריתמים
ולמבני נתונים - כל זאת מבלי לרדת לעומקם של מושגים אלו.
תכנים
ופירוט
|
תוכן
|
נושאים
|
|
מבוא וסביבת העבודה
|
עקרונות עבודה בסיסיים במאמא:
·
מבוא לתכנות - עמידה על ההבדל שבין "שימוש" ביישום ו"פיתוח"
של יישום, גירוי הסקרנות של התלמיד בנוגע ליישומים שהוא
כבר מפעיל - מי בנה אותם? כיצד פיתחו אותם?
·
תהליך יצירת תכנית - כתיבת התכנית בקובץ, תהליך ההידור
וההרצה, עמידה על ההבדלים שבין קובץ המקור של התכנית לקבצים
מסוגים אחרים (כגון קבצי קול וקבצי תמונה)
·
סביבת הפיתוח והממשק למשתמש - יצירת פרוייקט עבודה, יצירת
קבצי תכניות, כתיבת הוראות בעורך ושמירתם בקובץ תכנית,
הרצה של התכנית והתבוננות בפלט.
בשלב זה, התלמידים יתבקשו להקליד תכניות קצרות ובסיסיות
מבלי שיבינו את משמעות ההוראות, אך ורק בכדי להתנסות בחוויית
יצירת התכנית ולשם גירוי הסקרנות.
|
|
גרפיקת צב
|
·
הצב כאמצעי ויזואליזציה של התכנית - עקרונות הציור
באמצעות הצב
·
ההוראות שהצב מכיר: הוראות כיוון (ימינה/שמאלה), הוראות
התקדמות (קדימה/אחורה), הסתרה/גילוי של הצב, הרמת/הורדת
העט, מיקום.
בשלב זה אפשר לכתוב תכניות דוגמא בסיסיות המבצעות ציורים
פשוטים באמצעות הצב כגון: מלבן, ריבוע, משולש.
|
|
משתנים וביטויים
|
·
מושג המשתנה, איתחול משתנה, הטיפוס (המרומז) של המשתנה
·
פעולת השמת ערך למשתנה
·
2 טיפוסי משתנים עיקריים: מספרים ומחרוזות
·
ביטויים מתמטיים פשוטים על משתנים
בשלב זה ניתן להעשיר את תכניות הציור באמצעות הצב ע"י
שימוש במשתנים: לדוגמא, בכדי לשנות את גודל הריבוע, אורך
הצלע של הריבוע יכול להיות מוגדר ע"י משתנה בתחילת הציור,
כך שלא יהיה צורך לשנות בכל המקומות בהם מופיע הגודל המספרי.
|
|
פלט וקלט
|
·
הוראות פלט פשוטות במאמא: הדפסת מספרים ומחרוזות באמצעות
ההוראה "הדפס".
·
הוראות קלט פשוטות במאמא: קריאת מספרים ומחרוזות באמצעות
ההוראה "קלט".
מטרת פרק זה היא לייצר אינטראקציה של התכנית עם מקור חיצוני
- המשתמש. הנתונים הנקראים על ידי הוראות הקלט מוצבים
לתוך משתנים.
|
|
הוראות תנאי
|
·
ביטויים לוגיים, ערך אמת וערך שקר
·
משפט "אם"
·
משפט "אם - אחרת"
|
|
לולאות
|
·
לולאת לכל - לולאה פשוטה על איברי הסדרה
·
לולאת "חזור" - ביצוע הוראות בלולאה מספר נתון של פעמים
·
לולאת "כלעוד" - ביצוע הוראות בלולאה כלעוד מתקיים תנאי
נתון
כהתנסות מעשית, הלולאות יספקו צורך שהתלמיד וודאי הספיק
לחוש בו: ביצוע ציור תוך שימוש בלולאות כקיצור של התהליך.
לדוגמא, במקום שמונה הוראות לציור ריבוע ניתן לבצע זאת
בלולאה הכוללת שתי הוראות בלבד.
דוגמא מתקדמת יותר תהיה ציור עיגול באמצעות לולאה.
|
|
פונקציות (אופציונלי )
|
·
מושג הפונקציה כסדרת פעולות הניתנת לביצוע חוזר
·
פרמטרים לפונקציה, ערך מוחזר
·
פונקציה ראשית ופונקציות משנה
בפרק זה מתוודע התלמיד למושג הפונקציה. בשלב הראשון מובא
הצורך שבהגדרת פונקציה. בהמשך מוסבר גם הצורך בפרמטר לפונקציה,
וכיצד ניתן להפעילה עם ערכים שונים לפרמטר.
החזרת ערך מפונקציה מאפשרת להתייחס אליה כאל מנגנון חישובי
- בדומה לפונקציה מתימטית - וכאן יובאו דוגמאות לחישוב
כגון: חישוב מקסימום מבין מספר פרמטרים, חישוב ממוצע,
וכו`.
|
דרכי
הערכה
-
בחנים בכתב
-
תרגילים במעבדה
-
תרגיל
מסכם
יסודות מדעי המחשב
לכיתות י' - יא'
יסודות מדעי המחשב 1
הזמן
הנדרש
מעשי - 30
שעות
דרישות
קדם
הידע המוקדם ללימוד היחידה הוא הכרת סביבת חלונות ומיומנות כלשהי
בעבודה עם מחשב.
מטרות
היחידה
להקנות
מושגי יסוד ועקרונות שעליהם מושתת תחום מדעי המחשב.
ללמוד את המושגים,
הבעיה האלגוריתמית והאלגוריתם.
פתרון בעיות באמצעות אלגוריתמים.
ליישם את המושג `אלגוריתם`
על ידי כתיבת תכניות בשפת תכנות עילית והרצתן על מחשב.
לשמש יחידת לימוד העומדת
בפני עצמה, אך גם בסיס להמשך לימוד מדעי המחשב בבית הספר התיכון.
טבלת הפרקים
וחלוקת השעות המוצעת
|
פרקי הלימוד
|
עיוני
|
מעשי
|
|
פרק 1 - מבוא
|
5
|
-
|
|
פרק 2 - מודל חישוב בסיסי
|
9
|
6
|
|
פרק 3 - מבוא לפיתוח אלגוריתמים
|
3
|
-
|
|
פרק 4 - ביצוע מותנה
|
5
|
4
|
|
פרק 5 - נכונות של אלגוריתמים
|
3
|
1
|
|
פרק 6 - ביצוע חוזר
|
10
|
5
|
|
פרק 7 - יעילות של אלגוריתמים
|
3
|
-
|
|
פרק 8 - תת-משימות: פונקציות
/ פעולות
|
3
|
5
|
|
פרק 9 - מערכים חד-ממדיים
|
7
|
5
|
|
פרק 10 - שילוב והרכבה של מבני בקרה
|
12
|
4
|
|
סה"כ
|
60
|
30
|
סביבת העבודה -
שפת התכנות ג`אווה
דרכי
הערכה
יסודות מדעי
המחשב 2
הזמן הנדרש
דרישות
קדם
סיום בהצלחה של היחידה
"יסודות מדעי המחשב 1"
טבלת הפרקים
וחלוקת השעות המוצעת
|
פרקי הלימוד
|
עיוני
|
מעשי
|
|
פרק 1 - פיתוח אלגוריתמים
|
8
|
--
|
|
פרק 2 – פרוצדורות
/ פונקציות / פעולות
|
8
|
10
|
|
פרק 3 - תווים, מחרוזות ופעולות עליהן
|
6
|
4
|
|
פרק 4 - בעיות אלגוריתמיות מתקדמות
|
18
|
6
|
|
פרק 5 - יעילות ונכונות של אלגוריתמים - הרחבה
|
10
|
--
|
|
פרק 6 – טיפוסים ומבוא למבני-נתונים
|
8
|
6
|
|
פרק 7 – יחידת ספריה
/ מחלקה
|
2
|
4
|
|
סה"כ
|
60
|
30
|
סביבת העבודה -
שפת התכנות ג`אווה
דרכי
הערכה
בתום
לימוד היחידות יסודות 1, 2 יתקיים מבחן בגרות בכתב - "יסודות
מדעי המחשב" ברמה של 2 יח"ל.
|