"במהלך הלימודים במחלקה למדעי המחשב, אנחנו בודקים כיצד התלמידים תופסים מושג, לא רק ברמה התיאורטית אלא גם ברמה המעשית. נוסף על כך, אנחנו מעניקים מבט כולל, ככל הניתן, לסטודנטים על מהות מדעי המחשב", מסבירה ד"ר ברוריה הברמן, מרצה במחלקה למדעי המחשב, המלמדת את הקורסים: לוגיקה, תכנות לוגי, מערכות בסיסי נתונים ומערכות מומחה.
"הקורסים שבהם אני מרצה מהווים את התפר בין ההיבט היישומי לבין ההיבט התיאורטי", היא מסבירה, "שכן, הלוגיקה היא הבסיס התיאורטי להגדרות מדויקות בתחומים שונים, במדעי המחשב, ואילו שפת התכנות הלוגי, המהווה מימוש (חלקי) של הלוגיקה, מאפשרת ייצוג ידע ופורמליזציה של מערכות, המטפלות בבעיות מן העולם האמיתי כדוגמת מערכות מומחה תומכות החלטה".
מה הן מערכות מומחה?
"אוכל להסביר זאת באמצעות דוגמה למערכת כזאת. יש מערכות, העוזרות לרופא בביצוע אבחון רפואי. הן יכולות לספק הסברים ברמות שונות על תהליכי קבלת החלטות: למי שאינו איש מקצוע, לסטודנט, לרופא מתחיל ולרופא מומחה. מערכות אלו אף מספקות המלצה על טיפול רפואי, תוך כדי התחשבות ברגישויות החולה, בהיסטוריה הרפואית שלו ועוד".
איך בונים מערכת כזאת?
"איש מדעי המחשב מתשאל את אנשי המקצוע המומחים בתחום על אופן עבודתם, קרי, תהליכי קבלת ההחלטות, במטרה לנסח את הידע של המומחיות האנושית בצורה של כללים. השאיפה היא, שתוכנת מחשב תוכל לחקות את עבודתו של מומחה אנושי, לנתח את המידע, ולקבל החלטה הדומה לזו של מומחה אנושי."
מה הסטודנטים לומדים בקורס מערכות בסיסי נתונים?
"בקורס זה, הם לומדים היבטים תיאורטיים ועקרונות מידול של בסיס נתונים ותכנונו, ושפות שאילתות פורמאליות בצד שפות שאילתות מסחריות (כגון SQL). קורס זה יכול לעזור למי שעובד עם שפות של שאילתות לבסיסי נתונים, וגם למי שמנהל בסיס נתונים."
ד"ר ברוריה הברמן, בעלת תואר דוקטור בהוראת מדעי המחשב ממכון ויצמן למדע, כבר עוסקת יותר מ-25 שנים בתחום זה. יש לה ניסיון רב בהוראה, במסגרת לימודי תואר ראשון ולימודי הכשרת מורים למדעי המחשב. בשנים 1996-1990, ד"ר הברמן שימשה כמרכזת פיתוח תכניות לימודים בתחומים: בינה מלאכותית ותכנות לוגי במחלקה להוראת המדעים במכון ויצמן למדע. בשנים 1998-1996 היא שימשה כמפקחת וכמרכזת של הוראת מדעי המחשב והנדסת תוכנה במערכת החינוך העל-יסודית והעל-תיכונית. במסגרת תפקיד זה היא הייתה אחראית גם על פיתוח תכניות לימודים חדשות במדעי המחשב, המיועדות למסגרות לימודיות אלו ולהטמעתן. ד"ר הברמן פרסמה מאמרים רבים, העוסקים במחקר של הוראת מדעי המחשב, ולאחרונה השתתפה בכוח משימה בין-לאומי, שפרסם המלצות מקיפות לשיפור הוראת מדעי המחשב.
"חשוב לי להפריך את הדימוי השגוי, שרווח בקרב הציבור, בקשר ללימודי מדעי המחשב", אומרת ד"ר הברמן. "מכיוון שמדובר במקצוע צעיר יחסית למדעי הטבע, כמו: כימיה, פיזיקה או ביולוגיה, התפיסות השגויות עליו נפוצות יותר מאשר ביחס למקצועות אחרים. לדוגמה, מקצוע מדעי המחשב נתפס כשווה לתכנות, או ככלי להוראת מקצועות אחרים, או כתחום שמתאים רק לבנים. תפיסות שגויות אלו מקשות על תהליך ההוראה. לכן, חלק מפעילותנו הוא העברת המסר של מהות מדעי המחשב."
איך עושים זאת?
"חשוב להציג לסטודנטים את ההבחנה בין עקרונות יסוד לבין מושגים מרכזיים, שנמצאים בתשתית הדיסציפלינה של מדעי המחשב שאינם משתנים עם הזמן (לפי שעה לפחות), לבין תכנים, שיטות וכלים המבטאים את ההתפתחות הטכנולוגית. חשוב גם להראות את הזיקה בין תיאוריה לבין יישום. חשוב שלימוד המושגים והעקרונות, ופתרון הבעיות ייערכו, בעיקר, במסגרת שעות ההוראה הפורמאלית, אך יש לעודד סטודנטים ללימוד עצמי של כלים ושל סביבות ברמה הטכנית.
בקורס של מערכות בסיסי נתונים, למשל, אני מלמדת רקע תיאורטי לצד שימוש 'נבון' בשפת שאילתות - להפקת מידע מרבי מבסיס נתונים. בסוף הקורס יש בחינה בכתב ופרויקט. מי שמפתח את הפרויקט, בסביבת עבודה אמיתית, מקבל בונוס. את סביבת העבודה, הסטודנטים צריכים להכיר בכוחות עצמם. לדעתי, גישה זו ממחישה את ההבדל המהותי בין עקרונות לבין סביבות עבודה המיועדות למימושם, תורמת לביטחון העצמי של הסטודנטים ומחזקת את יכולתם להכיר סביבות עבודה חדשות, ולדעת ליישם הלכה למעשה את העקרונות שנלמדו."
מהו הייחוד של המחלקה במכון הטכנולוגי בחולון, לעומת מחלקות למדעי המחשב במוסדות אחרים?
"המחלקה במכון היא ייחודית בעוצמה של השילוב בין התיאוריה לבין היישום. מצד אחד, במחלקה יש מעבדות משוכללות, שבהן מלמדים תחומים מתקדמים הנמצאים בחזית הטכנולוגיה, כגון: מערכות משובצות מחשב, עיבוד אותות ותמונות, בינה מלאכותית וראייה ממוחשבת, ואף משלבים את הסטודנטים המצטיינים בתעשייה, ומן הצד האחר, שמים דגש גם בצד התיאורטי. ייחוד נוסף של המחלקה הוא בצוות המרצים. כולם בעלי תואר דוקטור, מומחים בתחומם ובעלי ניסיון בתעשיית ההיי-טק. חלקם אף עוסקים במחקר, בתחומי הוראת מדעי המחשב - עניין, אשר משפר את תהליך הלימוד ואת יכולת ההוראה של הסגל. במחלקה שלנו, איכות ההוראה נתפסת כאחד מן המרכיבים הקריטיים בעיני המרצים, ואין ספק שהיא חשובה בעיניהם לא פחות מרמת המחקר."
במסדרונות המחלקה מרבים לדבר על "שושנה". לא, שושנה אינה אחת מן המרצות במחלקה. מדובר בתכנית, בשם "מודל שושנת הרוחות", המיועדת לשפר את איכות ההוראה במחלקה. ד"ר הברמן מבהירה: "מן הראוי הוא, שבוגר תכנית לימודים במדעי המחשב ירכוש תפיסה הוליסטית של מהות הדיסציפלינה ומיומנויות כלליות של פתרון בעיות בתחום, בצד רכישת ידע ספציפי ופיתוח מיומנויות ספציפיות בקורסים שונים. הסטודנטים, הרי לומדים רוב הזמן 'בשיטת המגירות', כלומר - לומדים חומר בקורס מסוים ואז 'נועלים אותו במגירה'. על-פי רוב, אין להם מודעות עצמית ליצירת קשרים בין הנלמד בקורסים השונים. כתוצאה מכך, תהליך הלימוד אינו מוביל, בהכרח, להבניית מפת מושגים משמעותית ומקושרת היטב - דבר הפוגם בתפיסה הוליסטית של הדיסציפלינה. נוסף על כך, קיים חוסר יכולת של הסטודנטים לנצל ידע נרכש לפתרון בעיות בהקשרים שונים וחדשים.
כדי לעזור לסטודנטים ביצירת הקישורים בין התכנים הנלמדים בקורסים השונים, אנו בונים במחלקה שלנו מפה מקושרת של מושגים, שחוזרים על עצמם בקורסים השונים, בהקשרים שונים. מפה זו מהווה בסיס לבניית פעילויות לימודיות שיאפשרו לסטודנטים, בסופו של התהליך, לבנות תמונה הוליסטית של התחום הנלמד".
מה עושים באמת, כדי שהסטודנטים לא ישכחו את החומר?
"אנחנו מחזקים את רמת ההפנמה של החומר באמצעות קישורים בין המושגים הנלמדים. מושג חדש מקושר מיד למושג ותיק יותר. באמצעות פעילות לימודית מומחש ההבדל בין הופעות המושג בהקשרים השונים. פתרון אותה בעיה בגישות שונות והפעלת הסטודנטים בפרויקטים אינטגרטיביים, שפיתוחם מצריך שילוב של שיטות ושל כלים לפתרון בעיות, מהווים רובד נוסף של למידה, שהנו חשוב מאוד עבור הסטודנטים, מבחינת יכולתם ליישם את מה שהם לומדים בעולם האמיתי."
