تنفيذ البرمجيات هو عملية بناء برنامج أو تطبيق حاسوبي. يشبه الأمر اتباع وصفة لصنع كعكة لذيذة. تُخطط كل خطوة لضمان جودة البرنامج النهائي. في تنفيذ البرمجيات، نتبع سلسلة من الخطوات الواضحة. تساعدنا هذه الخطوات على إنشاء البرنامج وتحسينه مع مرور الوقت.
تنفيذ البرمجيات يعني أخذ فكرة وتحويلها إلى برنامج عملي. تخيل أنك تريد رسم صورة. أولًا، تُخطط لما سترسمه، ثم تُرسم رسمًا تخطيطيًا، وأخيرًا تُلوّنه. وبالمثل، يمر تنفيذ البرمجيات بمراحل مختلفة. كل مرحلة مهمة لضمان عمل البرنامج كما هو متوقع.
سيُعلّمك هذا الدرس مراحل دورة حياة تطوير البرمجيات (SDLC). تُعدّ SDLC دليلاً لكيفية بناء البرمجيات وإصلاحها. سنتناول كل مرحلة ونفهم دورها في تنفيذ البرمجيات.
تساعدنا دورة حياة تطوير البرمجيات على فهم الخطوات اللازمة لإنشاء البرمجيات. كل خطوة مبنية على سابقتها. فيما يلي المراحل الرئيسية:
جمع المتطلبات هو المرحلة الأولى من دورة حياة تطوير البرمجيات (SDLC). في هذه الخطوة، نتعلم ما يجب أن يفعله البرنامج. فكّر في وقت التخطيط لحفلة عيد ميلاد. أولًا، عليك تحديد الألعاب التي ترغب في لعبها، والطعام الذي تحتاجه، والأنشطة الترفيهية التي ستتضمنها.
في مجال البرمجيات، يعني جمع المتطلبات طرح أسئلة مثل:
على سبيل المثال، إذا أردنا إنشاء تطبيق رسم بسيط، نسأل: "هل يحتاج المستخدمون إلى أشكال للرسم؟ ما الألوان التي يمكنهم اختيارها؟ هل يجب أن يتمكنوا من محو الأخطاء؟" هذه هي المتطلبات، تمامًا مثل إعداد قائمة مشتريات قبل الذهاب إلى المتجر.
مرحلة التصميم أشبه برسم صورة لما تريد بناءه. بعد تحديد المتطلبات، نخطط لكيفية عمل البرنامج. في التصميم، نفكر فيما يلي:
تخيل أنك تريد بناء منزل من الكتل. قبل البدء بالبناء، ارسم مخططًا بسيطًا للمنزل. حدد مكان الباب، ومكان النوافذ، وعدد الطوابق المطلوبة. في تصميم البرمجيات، يرسم مهندسو الحاسوب مخططات وصورًا توضح كيفية عمل التطبيق. قد يصممون مخططات انسيابية ونماذج أولية تشرح تصميم البرنامج وخطواته.
البرمجة هي مرحلة كتابة التعليمات للحاسوب. تشبه البرمجة شرح كيفية لعب لعبة لصديق خطوة بخطوة. يجب أن تكون التعليمات واضحة وسهلة المتابعة. في البرمجة، نستخدم لغة حاسوبية لإخبار الحاسوب بما يجب فعله.
تخيل وصفة بسيطة تُخلط فيها الدقيق والماء والبيض لصنع عجينة. كل خطوة في الوصفة تُشبه سطرًا من التعليمات البرمجية في برنامج. يقرأ الحاسوب التعليمات البرمجية ويتبع الخطوات تمامًا كما تتبع أنت الوصفة. أما البرمجة فتأخذ أفكار التصميم وتحولها إلى برنامج عملي.
بالنسبة للمتعلمين الصغار، تخيّل كتابة مجموعة بسيطة من التعليمات لروبوت لعبة: "تقدم للأمام، انعطف يسارًا، ثم تقدم للأمام مرة أخرى". في مجال البرمجيات، يكتب المبرمجون مهامًا للحاسوب باستخدام لغات برمجة مثل بايثون وجافا سكريبت وسكراتش. تساعد هذه التعليمات الحاسوب على فهم ما يجب فعله.
الاختبار مهم جدًا. تساعدنا هذه المرحلة على التأكد من عمل البرنامج كما ينبغي. يشبه الأمر لعب لعبة لوحية جديدة لتعلم قواعدها. في الاختبار، نجرب أجزاءً مختلفة من البرنامج للتأكد من عملها بشكل صحيح.
عند ركوب الدراجة، قد تختبرها بركوبها مسافة قصيرة للتأكد من عمل المكابح. وبالمثل، في اختبار البرمجيات، نتحقق من استجابة جميع الأزرار والميزات بشكل صحيح. نبحث عن الأخطاء أو الثغرات. الثغرات هي أخطاء صغيرة، مثل ثقب إطار الدراجة. يُعدّ اكتشاف الثغرات وإصلاحها أمرًا بالغ الأهمية لأنها قد تعيق عمل البرنامج بشكل صحيح.
سيجرّب المختبرون سيناريوهات مختلفة. قد ينقرون على كل زر، ويُنشئون مدخلات غير عادية أو غير متوقعة، ويراقبون كيفية تعامل البرنامج مع الأخطاء. يضمن هذا الفحص الدقيق أن البرنامج قوي وجاهز للاستخدام.
بعد الاختبار، يصبح البرنامج جاهزًا للنشر. يشبه النشر افتتاح متجر جديد يرتاده الناس لشراء الحلوى. في هذه المرحلة، يُنشر البرنامج ليتمكن الآخرون من استخدامه.
على سبيل المثال، إذا صممتَ لعبة على الحاسوب، فإن النشر هو إتاحة الفرصة لأصدقائك للعب. ينتقل البرنامج من مرحلة التطوير إلى بيئة تشغيلية مباشرة حيث يعمل مع مستخدمين حقيقيين. يمكن أن يشمل النشر تثبيت البرنامج على عدة أجهزة حاسوب أو إتاحته على الإنترنت.
هذه الخطوة مثيرة للغاية. إنها اللحظة التي يُثمر فيها العمل الجاد. يتحول البرنامج من مجرد مشروع على الحاسوب إلى أداة أو لعبة مفيدة يستمتع بها الآخرون.
الصيانة مرحلة مستمرة. حتى بعد إصدار البرنامج، لا يتوقف العمل. الصيانة تعني الحفاظ على سلامة البرنامج وتحديثه باستمرار. وكما تحتاج الحديقة إلى الري والعناية، يحتاج البرنامج إلى التحديثات والإصلاحات.
إذا تعطلت لعبة، يمكنك أخذها إلى أحد الوالدين أو مساعد لإصلاحها، أو يمكنك إصلاحها بنفسك. في مجال البرمجيات، تشمل الصيانة إصلاح الأخطاء التي لم تُكتشف أثناء الاختبار، أو إضافة ميزات جديدة، أو تحديث البرنامج ليعمل بشكل أفضل مع الأجهزة الجديدة.
تساعد هذه المرحلة على إبقاء البرنامج مفيدًا مع مرور الوقت. في الصيانة الدورية، قد يُصدر المبرمجون تصحيحات أو تحديثات تُحسّن أداء البرنامج وأمانه. يشبه الأمر تنظيف قاعة دراسية أو إصلاح كرسي مكسور ليبقى في حالة جيدة لفترة طويلة.
لنلقِ نظرة على بعض الأمثلة البسيطة المتعلقة بالحياة اليومية. تخيّل أنك تُنشئ أداة رسم رقمية لجهازك اللوحي. تبدأ بسرد أفكارك (جمع المتطلبات). تقرر أن الأداة يجب أن تسمح لك برسم الأشكال، واختيار الألوان، ومسح الأخطاء. تُدوّن هذه الأفكار كقائمة بوجباتك الخفيفة المفضلة.
بعد ذلك، ترسم صورةً لكيفية ظهور الأداة (التصميم). تُخطط لمكان كل زر، تمامًا كما لو كنت تُرتب أجزاء أحجية. ثم تكتب البرنامج (البرمجة) باستخدام لغة برمجة سهلة تُرشد الحاسوب إلى كيفية رسم الأشكال واختيار الألوان.
بعد كتابة الكود، جرّب البرنامج بالضغط على جميع الأزرار ورسم أشكال مختلفة (اختبار). إذا تغيّر اللون أو لم تظهر الأشكال كما هو مخطط لها، فحاول إصلاحها. بمجرد أن تعمل الأداة بكفاءة، شاركها مع أصدقائك (نشر).
حتى بعد أن يبدأ أصدقاؤك باستخدام أداة الرسم الرقمية، فأنت تستمع لأفكارهم لتحسينها (الصيانة). ربما يطلبون ألوانًا أكثر، أو فرشًا مختلفة، أو خلفية جديدة. بتحديث الأداة، تحافظ على حداثتها ومتعة استخدامها.
مثال آخر يأتي من إنشاء لعبة فيديو بسيطة. تخيل لعبةً يتوجب على الشخصية فيها القفز فوق العوائق. أولًا، تكتب كيفية عمل اللعبة (تجميع المتطلبات). بعد ذلك، ترسم مخططًا لمراحل اللعبة وكيفية تحرك الشخصية (التصميم). عند بدء البرمجة، تُعطي الشخصية تعليمات، مثل القفز عند الضغط على زر. تختبر اللعبة للتأكد من أن الشخصية تقفز بشكل صحيح ولا تتعطل. أخيرًا، تسمح لزملائك باللعب (النشر)، ولاحقًا، تُضيف المزيد من المستويات أو الميزات الشيقة بناءً على ملاحظاتهم (الصيانة).
اتباع دورة حياة تطوير البرمجيات له فوائد عديدة، فهو يُسهّل عملية إنشاء البرمجيات. إليك بعض هذه الفوائد:
عندما نتبع خطة، يُنفذ كل شيء بعناية ودقة. هذا يشبه اتباع التعليمات لبناء مجموعة ليغو. إذا تخطيت خطوة، فقد لا يبدو النموذج النهائي مثاليًا. ولكن باتباع جميع التعليمات، ستحصل على مجموعة ليغو كما ينبغي.
إلى جانب المراحل الرئيسية لـ SDLC، هناك بعض الأفكار الإضافية التي من المهم أيضًا فهمها.
قبل البدء بأي مشروع، يُعدّ التخطيط والجدولة أمرًا بالغ الأهمية. تُحدد هذه الخطوة موعد كل مرحلة. تخيّل الأمر كأنك تُنشئ جدولًا زمنيًا ليومك الدراسي. إذا كنت تعرف موعد الاستراحة أو الغداء، يُمكنك التخطيط لأنشطتك الترفيهية بناءً عليه.
يُحدد المبرمجون ومديرو المشاريع المواعيد النهائية. يُسجلون مدة كل خطوة، ويتابعون التقدم. يُساعد هذا التخطيط على بقاء المشروع على المسار الصحيح. ببساطة، يُحدد للجميع ما يجب فعله ومتى.
غالبًا ما يكون تنفيذ البرمجيات جهدًا جماعيًا. يعمل العديد من الأشخاص معًا، كما هو الحال في المشاريع الجماعية في المدرسة. لكل شخص دور خاص. بعض الأشخاص يخططون ويصممون، بينما يكتب آخرون الشيفرة البرمجية ويختبرون البرنامج. بالعمل الجماعي، يمكنهم إنجاز المشروع بشكل أسرع وبإبداع أكبر.
يُعلّمنا التعاون الجماعي دروسًا مهمة، مثل مشاركة الأفكار ومساعدة الآخرين والإنصات الجيد. عندما يعمل الجميع معًا، يكون المشروع النهائي أفضل بكثير.
التوثيق يعني تدوين كيفية عمل البرنامج. هذه الملاحظات مفيدة لأي شخص يرغب في فهم البرنامج أو إصلاحه لاحقًا. يشبه الأمر رسم خريطة للبحث عن الكنز. تُظهر الخريطة الطريق وتساعد في العثور على الكنوز المخفية.
تشمل وثائق مشاريع البرمجيات الأدلة الإرشادية والتعليمات. تشرح هذه الوثائق وظيفة كل جزء من البرنامج. حتى لو غادر الشخص الذي بدأ المشروع، يستطيع الشخص الجديد قراءة الوثائق وفهم كل شيء. التوثيق الجيد يُسهّل الصيانة.
تخيل أنك تبني نموذجًا لمدرسة لمشروع ما. أولًا، عليك تحديد المواد اللازمة، مثل الكرتون والمقص والغراء (جمع المتطلبات). بعد ذلك، ارسم مخططًا للنموذج، واختر موقع الفصول الدراسية والملعب والممرات (التصميم).
بعد ذلك، تُقسّم الأجزاء وتبدأ بتركيبها (برمجةً أو بناءً). بعد بناء النموذج، تتحقق من جاهزيته (اختبار). بعد ذلك، تعرض نموذجك في قاعة الدرس (نشر). مع مرور الوقت، إذا تعطل شيء ما أو اكتشفت فكرة جديدة، يمكنك إصلاح نموذجك أو تحسينه (صيانة).
لا يقتصر تطبيق البرمجيات على برامج الكمبيوتر على حاسوبك المحمول فحسب، بل يُستخدم في أماكن عديدة حولك. إليك بعض الأمثلة:
يبدأ كل تطبيق من هذه التطبيقات بفكرة. يجمع المبرمجون المهام التي يحتاجها البرنامج. يصممون شكله، ويكتبون الشيفرة البرمجية، ويختبرونه عدة مرات، ويطلقونه للمستخدمين، ويواصلون تحديثه. وهذا يُظهر أن تطبيق البرمجيات يُؤثر على جوانب عديدة من حياتنا.
البرامج المُطبّقة جيدًا تُسهّل حياتنا اليومية. فهي تُساعدنا على التعلّم والعمل واللعب. على سبيل المثال، عند استخدامك لوحة أقلام رقمية في المدرسة، فأنت تستخدم أداةً مُصمّمة بعناية. يُرشد البرنامج لوحة الأقلام إلى كيفية تسجيل رسوماتك أو كتاباتك. عند لعب لعبة تعليمية على جهاز لوحي، تُصمّم اللعبة لإبقائك مُنهمكًا ومساعدتك على تعلّم أفكار جديدة.
تساعد برامج إشارات المرور في التحكم بحركة السيارات والحفاظ على سلامة الجميع. حتى الألعاب الممتعة تحتوي على برامج بسيطة بداخلها، تُضفي عليها حيويةً وتفاعلية. تذكر، في كل مرة تستخدم فيها جهازًا، استخدم شخص ما دورة حياة تطوير البرنامج لبنائه!
من أهم أفكار تنفيذ البرمجيات التكرار. التكرار يعني تكرار خطوة ما لتحسينها. أحيانًا، يضطر المبرمجون إلى العودة وتعديل أجزاء من الكود حتى بعد أن يظنوا أنهم انتهوا.
تخيل أنك ترسم صورة ثم تمسح جزءًا منها لإصلاحها. قد ترسم فوقها مجددًا لتحسينها. وبالمثل، بعد اختبار البرنامج، يُراجع المبرمجون العمل ويُحسّنونه. هذه الدورة من الاختبار والتحديث مفيدة جدًا، لأنه لا يوجد برنامج حاسوبي مثالي من المرة الأولى.
على الرغم من اتباعنا لخطوات دورة حياة تطوير البرمجيات، إلا أنه قد نواجه بعض التحديات. على سبيل المثال، قد تتغير الفكرة أحيانًا. تخيل أنك تخطط لنزهة، ثم يبدأ المطر بالهطول. قد تحتاج إلى خطة بديلة. في مجال البرمجيات، قد تتغير المتطلبات، أو قد تظهر أفكار جديدة بعد بدء البرمجة.
قد يكون الوقت تحديًا آخر. أحيانًا، يستغرق إكمال مرحلة ما وقتًا أطول من المخطط له. وكما هو الحال عند بناء أحجية ووجود بعض القطع المفقودة أو التي يصعب تركيبها، قد يجد المبرمجون صعوبة في بعض أجزاء المشروع. عند مواجهة هذه التحديات، يتعاون الفريق لإيجاد أفضل الحلول.
التواصل مهم جدًا أيضًا. عندما يتحدث جميع أعضاء الفريق ويستمعون، يمكنهم حل المشكلات بشكل أسرع. في حياتنا اليومية، إذا عملت أنت وأصدقاؤك معًا على مشروع مدرسي وتبادلتم الأفكار، فسيكون المشروع أفضل بكثير. وينطبق الأمر نفسه على تنفيذ البرامج.
تعلمنا اليوم أن تنفيذ البرمجيات هو رحلة تحويل الفكرة إلى برنامج عملي. استكشفنا مراحل دورة حياة تطوير البرمجيات:
تعلمنا أيضًا أن التخطيط والعمل الجماعي والتوثيق عناصر أساسية لنجاح أي مشروع برمجي. تُظهر أمثلة واقعية، مثل أنظمة إدارة المدارس والألعاب التعليمية والتطبيقات البسيطة، أن هذه العملية تُستخدم في كل مكان. رأينا أن كل برنامج حاسوبي يبدأ بخطة ويُبنى خطوة بخطوة، تمامًا مثل رسم صورة أو بناء أحجية.
يساعدنا هذا الدرس على فهم أن اتباع خطوات واضحة يُسهّل العمل. وكما هو الحال في وصفة الكعكة، فإن كل مكون وخطوة مهمة. بتعلم كيفية تطبيق البرمجيات، لا نفهم فقط كيفية بناء التكنولوجيا، بل نتعلم أيضًا كيفية التخطيط لحل المشكلات في حياتنا اليومية.
تذكر أن تنفيذ البرامج أشبه برحلة. كل مرحلة تقربنا من المنتج النهائي الذي يُمكّن الناس من التعلم واللعب والعمل بطرق متعددة. عندما ترى لعبتك أو تطبيقك المفضل، يمكنك أن تتذكر كل التخطيط والتصميم والبرمجة والاختبار والتحديث الدقيق الذي بُذل في صنعه. هذه الرحلة تجعل التكنولوجيا مثيرة ومليئة بالإمكانيات!
بفضل هذه المعرفة، ستفهم الآن أساسيات تنفيذ البرمجيات ودورة حياة تطويرها. كل خطوة مهمة، وكل تحسين يُقرّبنا من عالم رقمي أفضل.
