نقل المعلومات

(ملاحظة: يتألف هذا الدرس من جزأين (أ) و(ب)، وكلاهما مهم لتعلم المعيار بشكل كامل. إذا كان الوقت محدودًا، فراجع كلا الجزأين لاختيار العناصر التي تلبي احتياجات طلابك.)

في هذا الدرس، يدور هدف التعلم الأساسي حول مقارنة طرق متعددة لإرسال الرسائل بالأنماط (الشفرات). يوفر النموذج فرصة ممتعة وعملية لاختبار ومقارنة الشفرات التي يصممها الطلاب. شجع الطلاب على تصميم وبناء الشفرات والأجهزة الخاصة بهم لإرسالها. أبلغهم أن النماذج الصحيحة قد تتعدد.

• الخلفية العلمية - نقل المعلومات:
  • تعرف على خيارات الترميز المقترحة في قسم "الاستكشاف"، حيث يستخدم الطلاب قوالب الضوء و/أو الصوت لإرسال الرسائل باستخدام الأنماط بطرق مختلفة.
  • كلتا الطريقتين المقدمتين هما شفرات تبديلية حيث كل حرف ينقلب رقمًا يمثله واحد أو أكثر من ومضات الضوء أو الأصوات - A = 1، B = 2، إلخ.
  • سيحتاج الطلاب إلى معايير وقيود لجعل اختبارهم مفيدًا، ويمكن وضعها أثناء قسم "المشاركة".
• بناء المعرفة المسبقة - نقل المعلومات: باستخدام المواد العلمية الأساسية، يمكنك تبادل المعلومات والصور والتعريفات:
  • الشفرات عبارة عن سلسلة من الأنماط التي تستخدم الأرقام والحروف والأصوات والأضواء و/أو الرموز لتمثيل الرسائل. على سبيل المثال، يتم تمثيل كل حرف في شفرة مورس بواسطة ومضات أو أصوات تنبيه طويلة أو قصيرة.
  • استخدم الناس في أوقات وأماكن مختلفة العديد من أنظمة الأنماط لإرسال معلومات مشفرة.
  • اليوم، غالبًا ما تُنقل المعلومات إلكترونيًا من مصدر إلى آخر باستخدام أنماط الشفرة الثنائية باستخدام الآحاد (1) والأصفار (0) لتمثيل النص والصوت والصور. يتم فك تشفير الأرقام بواسطة الأجهزة الإلكترونية مثل الهواتف المحمولة في شكل نتعرف عليه.
  • المعايير تعني المتطلبات التي يجب الوفاء بها لنجاح المشروع، مثل سهولة استخدامه وأمانه.
    القيود هي الحدود المفروضة على المشروع، مثل الوقت أو التكلفة.
  • المفردات الرئيسية: أنماط، شفرة، نقل المعلومات، معايير، قيود
• خبرة البناء والبرمجة: راجع الاقتراحات الواردة في خطة الوحدة. في هذا الدرس، قد ترغب أيضًا في
  • تعزيز التعلم باستخدام الدرسين التعليميين "الضوء" و"مستشعر الألوان" من قائمة "ابدأ" في تطبيق SPIKE
  • تجربة درس واحد أو أكثر من الدروس الأخرى في وحدة العلوم لاكتساب المزيد من الخبرة في البناء والتعرف على قوالب الكلمات في تطبيق SPIKE.
  • استخدام درس التواصل بواسطة الضوء والصوت كمصدر للإلهام والدعم في البناء.
• المواد: حدد مثالًا مطبوعًا أو رقميًا لشفرة مورس لمشاركته أثناء قسم "المشاركة".

الجزء "أ" (45 دقيقة)

• قدِّم الشخصية (الشخصيات) الرئيسية بالقصة والتحدي الأول: تستخدم ماريا وليو ودانيال وصوفي شفرة خاصة لمشاركة الأفكار. اصنع شفرتك الخاصة للتواصل مع أصدقائك!

• التفكير—يسِّر مناقشة موجزة حول موضوع (مواضيع) الدرس، باستخدام صورة القصة إن أردت.

  • ما بعض طرق استخدام الأنماط لنقل المعلومات؟ (أنماط الطبل أو الصوت؛ شفرة مورس، والتي تستخدم نمطًا من الإشارات الطويلة والقصيرة؛ كشافات الإشارة في المطار أو من السفينة. ضع في اعتبارك مشاركة عينة من شفرة مورس.)
  • ما بعض المعايير المرعية في تصميم شفرة؟ (يُستخدم نمط لتشفير المعلومات، يتم نقل الرسالة بدقة، النظام سهل الاستخدام وسريع)
  • ماذا عن القيود؟ (المسافة والمواد والسلامة، أي تجنب تنقل الكثير من الطلاب في وقت واحد؛ قد تؤدي الشفرة البطيئة جدًا في إرسال الرسائل إلى تأخير المعلومات العاجلة)
  • ساعد الطلاب على تحديد المعايير والقيود التي سيستخدمونها: توحيد مجموعة الفصل ستجعل المقارنة أسهل عبر المجموعات. تنويع الخيارات سيشجع تنويع الحلول.

• وزِّع مجموعةَ SPIKE Essential، وجهازًا على كل مجموعة.

• أثناء عمل الطلاب، حاوِل مشاركة الأمثلة أدناه كوسيلة دعم للبرمجة. أبلغهم أن النماذج أو البرامج الصحيحة قد تتعدد. يمكن للطلاب تصميم وبناء أي نموذج وشفرات مراسلة يرغبون فيها في هذا درس المشروع المفتوح هذا.

• اطلب من الطلاب:

  • إنشاء وكتابة شفرتين مختلفتين على الأقل لإرسال كلمات بمجموعة الأحرف A-E (على سبيل المثال، A = صوت ذئب؛ B = صوت طائر؛ C = صوت قط؛ وهكذا).
  • الشروع في بناء وبرمجة نموذج لإرسال رسائل مشفرة باستخدام أنظمة مختلفة. عرض كيف سيساعد ذلك الأصدقاء على التواصل.
  • اختبار شفراتهم كأزواج أو مع مجموعات أخرى، باستخدام المعايير والقيود الموضوعة.

• يسِّر جلسة عصف ذهني حول طرق برمجة مصفوفة الضوء لإنشاء نمط ينقل المعلومات. على سبيل المثال، يمكن للطلاب استخدام معايير وقيود تصميم مشتركة ثم اختبار الأفكار أدناه:

  • كلمة BED مكتوبة بعدد من وحدات البكسل على مصفوفة الضوء، بواسطة شفرة لجميع الأحرف (A-E).
  • كلمة BEAD مكتوبة بأصوات حيوانات، بواسطة شفرة لجميع الأحرف (A-E).

• في منتصف زمن العمل، اطلب من الطلاب تبادل الأفكار متبعين روتينًا معتادًا داخل الفصل، ثم تحديث نماذجهم مستلهمين من الأفكار التي تبادلوها.

أفكار نموذجية

• اجمع الطلاب للمشاركة. 

• اطلب من كل مجموعة استخدام نموذجها لتطبيق وشرح:

  • كيف تستخدم تصميمات الشفرات الاختبارية أنماطًا مختلفة لنقل المعلومات.
  • المعايير والقيود المستخدمة لحلولهم التصميمية.
  • مقارنة بين نتائج الاختبار للشفرتين المُصمَّمتين.
  • مدى تسهيل الشفرة عملية مشاركة المعلومات وكيف.

• حفِّز المشاركة والاقتراحات حول أجزاء النموذج أو البرنامج حيث تواجه المجموعات بعض الصعوبات.

إن أردت المتابعة إلى الجزء "(ب) - الشرح"، فاطلب من الطلاب أن يحافظوا على نماذجهم سليمة أو امنحهم بعض الوقت لإعادة البناء.

الجزء "ب" (45 دقيقة)

• كرر الخطوات من "الجزء (أ) - الشرح" لدعم المشاركة الإضافية والعصف الذهني والإلهام لمواصلة برمجة النموذج.

• نظِّم وسيلة مشاركة للطلاب لرؤية وتقييم تصميمات بعضهم البعض، مثل أحجية الصورة المقطوعة (فصل المجموعات وتشكيل مجموعات جديدة) أو حلقة داخلية-خارجية (تتواجه الحلقتان للمشاركة ثم تدور في اتجاهين متعاكسين للتكرار مع شريك جديد). اجمع بيانات المقارنة لكل نموذج يشاهدونه أو اطلب من الطلاب تسجيلها، بما في ذلك كيفية مقارنة ميزاته بميزات نموذجهم في ضوء المعايير الرئيسية للسرعة والدقة وسهولة الاستخدام. شجعهم على تدوين أي أفكار يرغبون في تجربتها والتفكير في التصميم الذي يحل مشكلة إرسال رسائل سرية إلى الأصدقاء بشكل أفضل.

• اطلب من الطلاب:

  • (15 دقيقة) مواصلة البناء وبرمجة، مع دمج مصادر الإلهام من نشاط المشاركة.
  • (10 دقائق) استخدام نماذجهم المكتملة لمشاركة التصميم والاختبار مع الفصل، ومقارنة مدى تلبية تصميمات الشفرات المختلفة في ضوء معايير السرعة والدقة وسهولة الاستخدام. اجمع أصوات الطلاب بشأن تصميم الشفرة الذي يحل مشكلة إرسال رسالة سرية إلى الأصدقاء بشكل أفضل.

• (5 دقائق) ادعُ الطلاب إلى مشاركة المعرفة أو الأفكار أو المهارات التي

  • ساعدتهم على إكمال التحدي.
  • تعلموها أثناء تصميم وبرمجة نماذجهم.

• اطلب من الطلاب تنظيف مجموعات الألعاب ومناطق العمل.

• اطرح أسئلة إرشادية لاستثارة فكر الطلاب وقراراتهم أثناء المفاكرة والبناء والبرمجة.

قائمة الملاحظات

• راجِع أهداف التعلم (مربع دعم المعلم).
• استخدم قائمة الملاحظات لمراقبة تقدم الطلاب:
  • إنشاء تصميمي شفرة مختلفين على الأقل لنقل المعلومات.
  • تحديد المعايير (على سبيل المثال، يتم إرسال الرسالة بدقة، واستخدام نمط لتشفير المعلومات، والنظام سريع وسهل الاستخدام) والقيود (مثل المسافة والمواد والسلامة) لاختبار النظام واستخدامه.
  • تقييم كل شفرة وحل تصميمي بناء على السرعة والدقة وسهولة الاستخدام.

التقييم الذاتي

اطلب من كل طالب اختيار وحدة البناء التي يشعر أنها تصف أداءه الوصف الأفضل.

• وحدة البناء الزرقاء: أعتقد أنه يمكنني اتباع التعليمات لإنشاء برنامج.
• وحدة البناء الصفراء: يمكنني اتباع التعليمات لإنشاء برنامج.
• وحدة البناء الخضراء: يمكنني اتباع التعليمات لإنشاء برنامج، بل وأستطيع مساعدة صديق في القيام بذلك أيضًا.

ملاحظات الأقران

اطلب من الطلاب، ضمن مجموعاتهم الصغيرة، مناقشة تجاربهم في العمل الجماعي.
شجّعهم على استخدام عبارات كهذه:

• أعجبني عندما...
• أود أن أسمع المزيد عن طريقتك في....

بسِّط هذا الدرس عن طريق:

• تقييد الطلاب بتصميم نمط شفرة للرد على أسئلة بسيطة حيث تكون ومضة واحدة تساوي "لا" وومضتين تساوي "نعم". ثم دعم المقارنة بأسئلة نعم/لا أو معايير أقل.

زِد الصعوبة عن طريق:

• مطالبة الطلاب بتوسيع حلولهم التصميمية لتشمل حروفًا إضافية من الأبجدية لنقل المعلومات باستخدام كلمات أخرى. (الشفرات النموذجية تتضمن كلمات من مجموعة الحروف A-E فقط.) جهِّزهم لاكتشاف المشكلات المحتملة في نظامهم، حيث لن تكون بعض الشفرات مستوفية للمعايير.

• وفِّر مواد تعليمية بشأن الشفرات والأنماط المستخدمة لنقل المعلومات، بما يشمل خلال اللحظات المهمة في التاريخ (على سبيل المثال، شفرة مورس؛ شفرة الأعلام في الحرب الأهلية؛ أو شفرة تشوكتاو في الحرب العالمية الأولى؛ أو جهاز شفرة إنيغما في الحرب العالمية الثانية؛ أو ابحث عن "أفضل الشفرات في التاريخ"). اطلب من الطلاب استكشاف وسيلة واحدة، ثم عرض ما تعلموه من خلال ملصق يشرح ويوضح كيفية عملها.

في حالة تيسيره من قبل المعلم، فسيتجاوز مدة الدرس البالغة 45 دقيقة.