תפריט
תפריט
כ-300 תלמידי י״א ו-י״ב מרחבי הארץ משתתפים השנה בתוכנית חדשה של מכון ויצמן, המאפשרת להם ללמוד בינה מלאכותית ברמה אקדמית גבוהה כהכנה לבגרות פרויקטלית של 5 יחידות לימוד. התוכנית פותחה על ידי קבוצת יישומי בינה מלאכותית בחינוך במחלקה להוראת המדעים של מכון ויצמן, והיא מלווה במחקר עומק מלווה. התוכנית מבקשת לתת מענה לצורך ולאתגר הלאומי של הוראה מתקדמת ואיכותית של בינה מלאכותית בהיקף נרחב, כולל בפריפריה החברתית והגיאוגרפית.
ההתפתחות המטאורית של תחום הבינה המלאכותית בשנים האחרונות הובילה את משרד החינוך לאשר בשנת 2020 תכנית לימודים חלוצה להוראת למידת מכונה בתיכון בהיקף של 5 יח״ל. התוכנית, שיזם הפיקוח על מקצוע מדעי המחשב, מיועדת לתלמידים בעלי יכולות גבוהות, המהווים את העתודה המדעית והטכנולוגית של ישראל.
האתגרים העומדים בפני יישום נרחב של תכנית זו הינם משמעותיים ביותר. ראשית, הוראה של בינה מלאכותית בגילאי תיכון היא תחום בתולי ומתפתח בעולם כולו, ואין מספיק ניסיון או ידע לגביו.
שנית, כיוון שמדובר בתחום שמרכזיותו חדשה יחסית, הפרופסיה שלו מצומצמת. במערכת החינוך בפרט אין מספיק מורים בעלי רקע אקדמי ו/או ניסיון פרקטי בתחום.
למעשה, כיוון שתחום למידת המכונה שונה באופן מהותי מתחום מדעי המחשב הקלאסיים (פירוט במסגרת), מורי מדעי המחשב המעוניינים ללמד את התחום זקוקים להכשרה מקיפה מבראשית לתכני כל חמש יח״ל של תחום תוכן מורכב זה. זאת, בנוסף להכשרה מקיפה לפדגוגיה אפקטיבית של התחום, ולטכנולוגיות הנדרשות למקצוע. זו היא סיטואציה חסרת תקדים בהוראת המדעים.
הוראה של למידת מכונה מול הוראה של מדעי המחשב הקלאסיים
הוראה של למידת מכונה מורכבת מהוראת התאוריה ומהנחלת פרקטיקה, הנשענת על היסודות התאורטיים. החלק התאורטי מורכב רובו ככולו ממתמטיקה ברמה החורגת מנושאי הלימוד של 5 יח״ל מתמטיקה. החלק המעשי של בניה ואימון מודלי למידת מכונה הינו מדע אמפירי במהותו. הוא מאופיין בסדרות של ניסוי וטעייה ודומה לפרקטיקה של פיזיקה וכימיה יותר מזו של מדעי המחשב הקלאסיים, שבהם המרכז הוא אלגוריתמיקה. גם החלק התכנותי בלמידת מכונה שונה במהותו מזה של מדעי המחשב הקלאסיים. שכן, מדובר בתכנות מדעי (scientific programming) בו מתכנתים סדרה של נוסחאות מתמטיות. בנוסף, ישנו שוני מהותי גם בסביבות הפיתוח ובתהליכי הפיתוח.
קבוצת יישומי בינה מלאכותית בחינוך במחלקה להוראת המדעים של מכון ויצמן מעצבת ומפתחת תכנית למידה בפדגוגיה חדשנית בצמוד לפיתוח הכשרת מורים ייחודית, במטרה לתת מענה לאתגר לאומי יוצא דופן זה.
במסגרת תכנית הלמידה חושף המורה את הכיתה למשאבי למידה מקוונים מודרניים, ומפתח את יכולות התלמידים להשתמש בהם בצורה יעילה ברמת עצמאות הולכת וגוברת. בתוך כך, התוכנית שמה דגש על פיתוח מיומנויות המאה ה-21: למידה בהכוונה עצמית, תקשורת בין אישית אפקטיבית, למידה שיתופית ושיתופי פעולה.
במרכז החלק המקוון של תכנית הלמידה עומדת סדרת הקורסים האיכותית של פרופסור אנדרו אנג (Prof. Andrew Ng) מאוניברסיטת סטנפורד, ממדעני הבינה המלאכותית המובילים בעולם, שהפכו למעין ׳תו תקן׳ של הוראת התחום. בנוסף לסדרת קורסים זו, המוצעת על פלטפורמת קורסרה (www.coursera.org), שזורים בחלקה המקוון של התוכנית גם פודקאסטים, ערוצי יוטיוב מדעיים, פורומים מקצועיים ותוכניות מדע פופולרי בעלי איכות מדעית ופדגוגית גבוהה.
תכנים מקוונים אלו משולבים בין פעילויות הוראה ישירה, דיונים כיתתיים, פעילויות קבוצתיות, תכני העשרה והעמקה המועברים על ידי המורה בכיתה ונמצאים בסינרגיה עם התכנים המקוונים. ביחד הם מכוונים ליצור חווית למידה מולטי-מודלית סוחפת עבור תכנים מאתגרים ומרתקים אלו.
*למידה משולבת (blended learning) היא פדגוגיה המשלבת בין למידה "פנים-מול-פנים" ללמידה מקוונת. בחלק המקוון התלמיד שולט על זמן, קצב ומקום הלימוד. החלק הלא מקוון מורכב מהוראה מסורתית, פעילויות קבוצתיות, ושיח כיתתי. שני החלקים הללו משולבים זה בזה, כך שהתלמיד יקבל חווית למידה אינטגרלית אחת.
ביחד עם תוכנית הלמידה, פותחה במכון ויצמן גם תוכנית הכשרה אפקטיבית למורים. במסגרת תהליך ההכשרה, המורים עוברים בעצמם את חווית הלמידה של תוכנית הלמידה ובנוסף לומדים על דגשים פדגוגיים הקשורים להוראה משולבת. תהליך ההכשרה גם מלווה את המורים המתאימים באופן צמוד לאורך השנתיים הראשונות כדי לתת להם את מירב הכלים להוראה איכותית של התחום.
המורים החלוצים של תוכנית זו מלמדים השנה כ-300 תלמידים תכנים מתקדמים אלו, ובתוך כך מסייעים גם בשיפור תכנית הלמידה. חלקם ישמשו בהמשך כמורים מובילים המכשירים ומלווים מחזורים נוספים של הכשרות מורים. עד שנת 2025 אנו מתכננים להכשיר כ-50 מורים, שיוכלו ללמד מדי שנה כ-2000 תלמידים בכל רחבי הארץ, ובפרט בפריפריה, ויעניקו להם הזדמנות למידה והתפתחות יקרת ערך זו.
התוכנית מפותחת על ידי קבוצת יישומי בינה מלאכותית בחינוך במחלקה להוראת המדעים של מכון ויצמן, החוקרת את הפדגוגיה והיישום של למידה משולבת בהוראת בינה מלאכותית ומדעי הנתונים, אותה מוביל ד״ר גיורא אלכסנדרון. פיתוח ויישום התוכנית מובל על ידי שי פרח, דוקטורנט במחלקה, על בסיס התכנים שנחקרו במחלקה, ובסיוע מדעני למידת המכונה של מכון ויצמן.