חשיבה מיחשובית היא תהליך פתרון בעיות מתחומי דעת שונים, שתלמידים יכולים להיעזר בו לפתרון בעיות פשוטות ומורכבות. הפתרון מיוצג כאלגוריתם, שיתורגם לקוד שיבוצע על ידי מחשב.
פיתוח מיומנות זו דומה לרכישת שפה חדשה, שבעזרתה יוכלו התלמידים להתמודד עם בעיות מורכבות בכל תחומי התוכן, ובפרט בעיות שיש להן פתרון אפשרי באמצעות טכנולוגיה ממוחשבת.
פיתוח מיומנויות חשיבה מיחשובית כולל ארבעה עקרונות מרכזיים:
א. פירוק בעיה למרכיבים
פירוק בעיה, תהליך או נתונים למרכיבים קטנים יותר שניתן לטפל בהם. ארגון וניתוח מידע באופן לוגי וניסוח בעיות באופן שמאפשר לנו להשתמש בכלי מיחשוב כדי לפתור אותן.
ב. זיהוי דפוסים חוזרים
צפייה בדפוסים ובמאפיינים חוזרים, מציאת דמיון ושוני בנתונים, ושימוש בדפוסים אלה לפתרון בעיות חדשות.
ג. הפשטה והכללה
הפחתת או הזנחת פרטים מיותרים כדי להתמקד בעיקר, על ידי הבחנה בין מה שחשוב ומה שמיותר. זיהוי העקרונות המכלילים שיוצרים את הדפוסים החוזרים, באופן המאפשר לייצג מידע באמצעות מודלים וסימולציות.
ד. יצירת אלגוריתם
דרך להגיע לפתרון דרך הגדרה ברורה של הצעדים הנדרשים, בדומה למתכון או להנחיות הגעה ליעד. חשיבה אלגוריתמית מאפשרת ליצור פתרונות אוטומטיים על ידי סדרת צעדים ברורים.
מהלך
1. הצגת בעיות
מציגים לתלמידים דוגמאות מחיי היום יום לבעיות שניתן לפתור אותן בתהליך חשיבה מיחשובית. לדוגמה:
- איך אופים עוגה?
- איך מטגנים חביתה?
- איך מגיעים מירושלים לתל אביב?
- איך מכינים כריך?
- איך מפרידים כביסה?
- מה ללבוש היום?
- איך מנקים אוטומטית את הבית?
2. ניתוח דוגמה
מנתחים ביחד עם התלמידים את עקרונות החשיבה המיחשובית כפי שהם מתבטאים באחת הדוגמאות. ראו למשל כאן: חשיבה מיחשובית בחיי היום יום
3. תרגול בזוגות
כל זוג תלמידים מתנסה בפתרון בעיה רלוונטית לחיי היום יום על פי העקרונות שהוצגו:
א. פירוק בעיה למרכיבים
ב. זיהוי דפוסים חוזרים
ג. הפשטה והכללה
ד. חשיבה אלגוריתמית
לדוגמה, ננתח את הבעיה: מה ללבוש היום?
א. נפרק את הבעיה למרכיבים:
- מהו מזג האוויר (טמפרטורה, משקעים)
- מרכיבי הלבוש האפשריים
- לבוש קל או חם
ב. נזהה דפוסים חוזרים:
- בכל יום יש לברר מהו מזג האוויר
- לפתוח את הארון
- לבחור פרטי לבוש
ג. כדי לפשט את הבעיה נתעלם בשלב זה מהיבטים של צבע פרטי הלבוש, מקוריות, ביטוי אישי וכד'.
ד. נכין רשימת צעדים בתהליך בחירת הבגדים, כאשר אנחנו לוקחים בחשבון חזרות ותנאים (ראו למשל את השקף האחרון במצגת שבקישור)
4. דיון במליאה
עורכים דיון משותף כאשר כל זוג מציג את הבעיה ואת שלבי הפתרון המוצע.
5. כתיבת אלגוריתם
התלמידים כותבים אלגוריתם ויוצרים תרשים להצגת דרך פתרון הבעיה.
- ראו: יחידת הוראה למתחילים בנושא כתיבת אלגוריתם
- תרשים אלגוריתם לבעיה מה ללבוש היום?
6. כתיבת קוד
מנחים את התלמידים בשימוש בשפת קוד בהתאם לגיל ומתנסים בתרגום אלגוריתמים לשפת קוד. למשל: סקראץ', מייקוד (למתחילים), פייתון (למתקדמים).
להרחבה ראו גם:
- החומרים המוצגים פותחו על ידי תוכנית מדעי המחשב והרובוטיקה ומיושמים בבתי הספר הלומדים בתוכנית. ראו באתר מדעי המחשב ורובוטיקה: ליסודי ולחטיבת הביניים.
- דוגמה לאלגוריתמים של לולאות (הורידו את המצגת)
- דוגמה לאלגוריתם של מיון כביסה
דוגמה לאלגוריתם שהופך לקוד ולתוצר לפתרון בעיה של כניסת זרים לחדר פרטי (אזעקה)
