שילוב אומנות ואנימציה בהוראת תכנות מחשבים לתלמידי תיכון
Jawad, H.M., Tout, S., Abualkibash, M. & Xie, Y. (2018). Integrating art and animation in teaching computer programming for high school students: Experimental study, Proceedings IEEE International Conference on Electro Information Technology (EIT), pp. 0311-0317
תוכנות מחשב משמשות אותנו כיום בכל זמן ובכל מקום. הביקוש למפתחי תוכנה צפוי להתרחב עם הדרישה ליותר אוטומציה, וכבר כיום גדול הביקוש למפתחי תוכנה מן ההיצע הקיים של בוגרי אוניברסיטאות בתחום זה. לפיכך, יש חשיבות להגברת העניין של תלמידי תיכון בלימודים גבוהים במדעי המחשב וכן לעידוד המוטיבציה של נשים וקבוצות מיעוט להשתלב בתחום.
אנשי חינוך רבים רואים בשפות תכנות מבוססות בלוק (Block-based programming languages) כשפות המתאימות ללומדים מתחילים שכן הן פשוטות ללמידה. בתכנות מבוסס בלוק נעשה התכנות בעיקר על ידי פעולת 'גרור ושחרר' ('drag-and-drop') של אלמנטים ויזואליים באמצעות העכבר. ממשק זה מתאים כאמור ללומדים מתחילים אך לא עבור משתמשים ברמה גבוהה יותר. כמו כן, אלה אינן שפות תכנות 'אמיתיות' המשמשות מפתחים בעולם התכנות והן גם אינן נלמדות בקורסים באוניברסיטה. שפות מבוססות בלוק עשויות להתאים לתלמידי חטיבות הביניים, בעוד תלמידי תיכון יכולים ללמוד שפות תכנות מונחות עצמים (object-oriented programming), כמו ג'אווה (JavaScript), שהן יותר מורכבות וקשות ללמידה. בשפת תכנות מונחית עצמים המתכנת עושה שימוש במודולות סגורות ועצמאיות (עצמים) שאינן תלויות בגורם חיצוני. התוכנה כולה מורכבת מאוסף של עצמים (אובייקטים) שמקושרים זה לזה.
מאמר זה מציג ממצאי מחקר ניסויי שבדק את ההשפעה של שילוב אומנות ואנימציה בהוראת תכנות מחשבים על העניין והידע של תלמידי תיכון בתכנות, ובאופן ספציפי על מידת העניין של התלמידים ללמוד לתואר ראשון במדעי המחשב אחרי סיום לימודיהם בתיכון. המחקר נערך במדינת מישיגן שבארה"ב.
תוכנית ההתערבות ושיטת המחקר
תוכנית ההתערבות מציגה כלי פיתוח חדש מבוסס אינטרנט לצורך למידה של שפת תכנות 'אמיתית' (מונחית עצמים). הכלי משלב אומנות, אנימציה ושיתוף הקוד (התוכנית). שפת התכנות שהתלמידים למדו באמצעות כלי זה היא ג'אווה (javaScript).ההוראה כללה שילוב של אנימציה ואומנות בסביבת הלמידה, למשל בסרגל הכלים ובפלט שהתקבל מהקוד (output).
65 תלמידים השתתפו במחקר (33 בנים, ו-32 בנות). התלמידים למדו באחת מתוך שלוש מסגרות:
- לימודים במהלך 15 שעות במהלך שבוע קייטנת מחשבים.
- לימודים במהלך 5 ימים, בכל יום 5 שעות, אחרי שעות הלימוד בבית ספר.
- סדנת תכנות במסגרת הלימודים בבית הספר שכללה 3 שעות לימוד.
התלמידים מילאו שאלון לפני ההתערבות ולאחריה. השאלון כלל היגדים שבדקו את המוטיבציה שלהם ללמוד מחשבים באוניברסיטה, את העדפתם ללמידת שפת תכנות מונחית עצמים ואת המוטיבציה שלהם לשתף בתוכניות שהם כותבים. כמו כן, השאלון כלל שאלות הבודקות הבנה של ידע בתכנות.
ממצאי המחקר
- השילוב של אומנות ואנימציה בלימוד תכנות הגביר את העניין של הבנות ללמוד תואר במדעי המחשב באוניברסיטה. בקרב הבנים לא נראה שינוי במידת העניין ללימודים גבוהים. רמת העניין של הבנים הייתה גבוהה יחסית מלכתחילה.
- הידע של התלמידים השתפר בעקבות תוכנית ההתערבות. הבנים הראו הבנה טובה יותר מהבנות לפני התוכנית ולאחריה, וכן הראו שיפור ניכר יותר בידע שלהם לאחר התוכנית.
- בעקבות תוכנית ההתערבות התלמידים הראו העדפה גבוהה יותר לשפת תכנות מונחית עצמים על פני שפת תכנות מבוססת בלוק.
- בעקבות תוכנית ההתערבות התלמידים הראו מוטיבציה מוגברת לשתף אחרים בתוכניות שכתבו.
סיכום
מחקר זה הציג סביבת פיתוח המשלבת אומנות ואנימציה בהוראת שפת ג'אווה לתלמידי תיכון. ממצאי המחקר הראו ששילוב אומנות ואנימציה בהוראת תכנות מחשבים בקרב תלמידי תיכון הגביר את העניין והמוטיבציה שלהם בתכנות ובלימודים גבוהים במחשבים. כמו כן, הם הראו שיפור בידע שלהם בתכנות ובהעדפתם לשפת תכנות מונחית עצמים על פני שפת תכנות מבוססת בלוק. ממצאים אלה מצביעים על כך ששילוב אומנות ואנימציה בהוראת תכנות עשוי לעודד תלמידי תיכון להמשיך ללימודים גבוהים במדעי המחשב וכן לצמצם את הפער המגדרי הקיים בתחום זה.
לקריאה נוספת: כל סיכומי המאמרים בנושא מדעי המחשב