המעבדה בהוראת מדעי הטבע

פרופ' פנחס תמיר נפטר בספטמבר 2012 בגיל 92. פרופ' תמיר תרם רבות למחקר בתחום הוראת הביולוגיה, הוראה ולמידה בדרך החקר ולמדיניות בהוראת הביולוגיה בארץ. המשפחה תרמה מספרי הספרייה שלו לבית הספר לחינוך באוניברסיטה העברית בירושלים. בין הספרים שנתרמו ישנן פנינים שתמיר כתב או השתתף בכתיבתן וספרים שקיבל עם הקדשות אישיות. לדוגמה חוברת בהוצאת ביה"ס לחינוך האוניברסיטה העברית בירושלים ומשרד החינוך והתרבות, מ- 1974 המוקדשת למאמרים מתורגמים בנושא "ייחודה של המעבדה בהוראת מדעי הטבע". חשבתי שיהיה נחמד לחזור ולשמוע שוב את קולו של תמיר ולכן אפרסם מידי פעם תקצירים מהמאמרים שבחוברת. הנה המאמר הראשון:

פנחס תמיר. מקומה של המעבדה בהוראת מדעי הטבע, 1974. עמ' 7-22 בקובץ המאמרים המתורגמים: ייחודה של המעבדה בהוראת מדעי הטבע, בעריכת פנחס תמיר. ביה"ס לחינוך האוניברסיטה העברית בירושלים ומשרד החינוך והתרבות.

המאמר פותח בציטוט של פריסטלי משנת 1790: "מן הראוי שילדים יורגלו לניסויים ויעסקו בתיאוריה ובמעשה של החקירה כבר בגיל צעיר. בעשותם כך עשויים הם לרכוש את הידע הדרוש להתקדמות בדרכים מקוריות משלהם." 

קיים ויכוח בנוגע למקומה של המעבדה: ממעבדה, להדגמה ולשיעור מילולי. מאז סוף המאה ה-19 התגבשה ההבנה שלניסוי יש ערך מועט אם לא מבצעים אותו בעצמנו, שואלים עליו שאלות או משנים אותו מעט כדי להשיב על שאלות שמתעוררות (Kingseley, C., 1890)

דיואי המליץ בתחילת המאה על למידה בדרך העשייה וההתנסות. חשיבותה של ההתנסות האישית: "קילוגרם אחד של נסיון עדיף מטון של תיאוריה שכן רק באמצעות הנסיון מקבלת התיאוריה משמעות וחיוניות" ג'ון דיואי 1916

עם זאת התעוררה ביקורת על הגישה של הוראה במעבדה:

  1. אי אפשר להתייחס למדע רק באמצעות מדידות. העבודה במעבדה נעשתה חסרת גמישות, רצופת חזרות, מיושנת ולעיתים מנותקת מהתיאוריה.
  2. לוקח הרבה זמן – במקום לעסוק בעקרונות.
  3. הניסויים שילדים יכולים לבצע לא משקפים את המחקר שעושה מדען והילדים עלולים לחשוב שכך נראים המחקרים באקדמיה.
  4. הקצאת שיעור כפול למעבדה לשם ביצוע ניסויים הבאים לאשר עובדות מדעיות ידועות או מדידות שגרתיות
  5. שיעור הדגמה – דוקא עוזר לתלמידים איטיים
  6. תלמידים בדרך כלל מעדיפים לעשות בעצמם ותלמידות מעדיפות הדגמה
  7. לעיתים התלמידים מגלים בורות גמורה בכל הנוגע לתהליך שביצעו בעצמם במעבדה. קל לבצע עבודה מעשית ללא פעילות שכלית כלשהי

בעיקר התעוררה ביקורת על המעבדה המאשרת, המכונה לעיתים קרובות כיום "מעבדת מתכון". זהו שיעור שבו התלמידים מקבלים הנחיות מדוייקות לפעולה ולעיתים גם מקבלים את התוצאות מהמורה. הם מצופים לעבוד לפי ההנחיות ולענות על שאלות. 

עם התקדמות הגילויים במאה ה-20 הצטברו גופי ידע גדולים והמעבדה נדחקה. לאחר בהלת הספוטניק, ההישג של ברה"מ בהגעה לירח, עורר את האמריקאים לפיתוח תכניות חדשות ולרפורמה בחינוך בארה"ב. למידת החקר הוכנסה שוב ואיתה המעבדה. הפעם הושם דגש על שיעורים בדרך החקר ומעבדות חקרניות. לדוגמה בתחום הביולוגיה,  BSCS :  Engage, Explore, explain, elaborate, evaluate

לאחר שנות ה-70 התפתחה המגמה להנהגת מעבדות חקרניות בתארים במדעים וברפואה, ובבתי ספר היסודיים והתיכוניים.

יעדי המעבדה החקרנית

  1. תפעול: שמוש במכשירים, הדגמה, ביצוע ניסויים
  2. חקירה: בחירת בעיה למחקר וניסוחה, ניסוח היפותזה רלוונטית הניתנת לבדיקה על ידי ניסוי, תכנון מערך ניסוי : משתנים, בקרות, חזרות, מכשירים, תהליכי ביצוע, דרך ניתוח ורישום תוצאות.
  3. ארגון ותקשור: רישום, השוואה, מיון, סקירה, ניתוח, גרפים, הסברה, כתיבה
  4. חשיבה: חשיבה ביקורתית, העלאת הסברים רבים ואלטרנטיביים, ניסוח הכללות, פרשנות, יישום הידע במצבים חדשים, מציאת קשרים, יצירתיות

מעניין כי פנחס תמיר מציין כי לא בכל נושאי המדע משמש הניסוי המבוקר כדרך החקירה הבלעדית. הוא מוסיף את התצפית כדרך חקירה נוספת. פתיחת האפשרויות לדרכים מגוונות לעשות מדע – מאפשרת לקיים מהלך של התפתחות למידה – learning progression מבית הספר היסודי שבו מתאים להשתמש בתצפית ובמדידות – במיוחד בשכבות הגיל הנמוכות , דרך חט"ב ועד לתיכון.

(ניתן לקרוא עוד בבלוג זה: "שיטה מדעית אחת, האמנם?")

יחס התלמידים למעבדה.  במחקרים מסוימים נמצא כי כמחצית מהתלמידים מעדיפים מעבדות על פני הרצאות. עם זאת, רוב המחקרים הראו העדפה של המעבדה על פני הדגמה. תמיר מעלה את האפשרות שהיחס למעבדה תלוי הן בטיב המעבדות והן באישיותם של התלמידים. העבודה במעבדה מחייבת בין השאר ריכוז, התמדה, חשיבה ביקורתית, חשיבה רב כיוונית, אלתור, הסתגלות לצוות, פעילות, עבודה במכשירים, לא תמיד זו עבודה נקייה ולעיתים היא מלווה אי הצלחות. עבור חלק מהתלמידים עשויה העבודה במעבדה לשמש אתגר ולהגביר את ההנעה. אולם אחרים עלולים להציץ ולהפגע. פיגור אחרי החברים, כשלונות ביצוע, עיסוק ממושך במדידות שגרתיות, הם רק אחדים מהגורמים העלולים להפוך את המעבדה לחויה מתסכלת ובלתי אהודה. תמיר מוסיף את היתרון שבמעבדה בביולוגיה שהתלמידים מסוגלים לחוש באורח ישיר בתופעות עצמן ולא רק באמצעות מכשיר. מצד שני השימוש במכשירים מאפשר איסוף נתונים ללא הטייה.

תמיר מעלה שאלות מעניינות ואינני בטוחה שמאז כתיבת המאמר הופיעו תשובות עליהן במחקר האמפירי:

  1. מהי ההשפעה של מעבדות מסוגים שונים (מאשרת, חקר, הדגמה, סימולציה) על הבנת מושגים? על הישגי התלמידים? על יחסם של תלמידים לתחום החקר?
  2. מהי השפעת מעבדות החקר על תלמידים מאוכלוסיות מיוחדות (פה כדאי לקרוא את המאמר המצוטט של ענת זוהר ופלורה נמט על ארגומנטציה באוכלוסיות שונות  JRST 2002)
  3. מהם ההבדלים בין המעבדות במדעי הטבע השונים? האם הבדלים אלה מצדיקים קיום מעבדות בכל המקצועות?
  4. האם ניתן להתאים טיפוסי מעבדות לטיפוסי תלמידים? לנושאים מסויימים? מה מספר השעות המיטבי שכדאי להקדיש מעבדה בכל נושא?

אודה על כל תגובה ושאלה שמתעוררת

לדבר כדי להבין: Think-Pair-Share

דיבור על החומר הנלמד בכיתה הוא חלק משמעותי בלמידה ומהווה דרך טובה לעיבוד מידע חדש. ווב מצא כי למידה בקבוצות קטנות הובילה להצלחה בהבנה ובהעמקה אצל תלמידים שהסבירו בעצמם בהשוואה לאלה שקיבלו הסברים (Webb 1989). בדומה, מישלין צ'י דיווחה כי כשתלמידים מתבקשים להסביר, הם משלבים טוב יותר את הידע החדש לידע קודם  (Chi 1994). 

טאנר תיארה אסטרטגיה פשוטה של למידה פעילה הכוללת שלושה שלבים,  

Think-Pair-Shareׂׂ

Think,  המורה מציג בעיה ונותן לתלמידים מספר דקות לחשיבה וכתיבת רעיונות לפתרון.

Pair, בשלב הזה התלמידים חולקים את מחשבותיהם זה עם זה. שלב זה הוא משמעותי מכיוון שהוא מאפשר למורה להסתובב בכיתה, להקשיב לדברים הנאמרים על ידי התלמידים ולהבין האם קיימת הבנה של הנושא הנלמד. בנוסף, שלב זה יעיל במיוחד לתלמידים אשר מתביישים לדבר בפני כל הכיתה או אינם בטוחים בתשובותיהם.

 Share, בסוף התהליך המורה מבקש ממספר תלמידים לשתף את כל הכיתה במחשבות המשותפות שעלו בשלב הקודם.

 

כיצד לעודד את השתתפות התלמידים בפעילות? השאלה או הבעיה שהמורה מציג/ה צריכה להיות פתוחה, מעוררת חשיבה, בקשה לדעה או לקשר בין רעיונות שונים. יש להקציב מספר דקות. בשלב הזוג יש לתת מספר דקות לשני התלמידים לשתף ברעיונות שלהם ולדון זה עם זה. לבסוף התלמידים משתפים את המליאה במסקנותיהם. חשוב להסביר כבר מתחילת השנה שהדיבור המסודר בזוגות מאפשר הבנה טובה של החומר. בזמן בו התלמידים מדברים בזוג, חשוב שהמורה יעבור ביניהם ויקשיב. זהו מקור חשוב להבנת החשיבה של התלמיד, תפיסות שגויות, בילבול או חוסר הבנה, העשויים לעזור למורה למקד את השיעור. 

האסטרטגיה נועדה להשיג ארבע מטרות עיקריות: העשרת חווית הלמידה על ידי הגברת המעורבות והעניין בשיעור; שינוי טבעו של השיעור הפרונטאלי כך שיהפוך מהרצאה לדיון ויותר תלמידים יהיו מעורבים בו באופן אקטיבי; מתן אפשרות למורה להבין מה התלמידה חושבת, מה היא מבינה או אינה מבינה; ולעודד סביבת למידה בה תלמידים משתפים פעולה זה עם זה במקום להתחרות אחד בשני על ידי עידוד עבודה משותפת.

Tanner, K.D. (2009). Talking to learn: why Biology Students Should Be Talking in Classrooms and How to Make It Happen. CBE – Life Sciences Education, 8, 89-94.

הנה דוגמאות לשיעורים בביולוגיה המשלבים את האסטרטגיה.

המבוא והדוגמאות לקוחים מעבודות בקורס אוריינות מחקר בהוראת מדעים, מרצה: גילמור קשת, לימודי הוראה, ביה"ס לחינוך, האוניברסיטה העברית בירושלים.

תשע"ו: דנה צחר

השיעור של דנה מתחיל בהצגת תעלומה אקולוגית בגבעת הכלניות בעזרת מצגת. לאחריה מתבצע תהליך think pair share, הילדים מתבקשים לחשוב בעצמם על הסברים אפשריים לתופעה ולהציע דרכים לבדיקתם, לאחר מספר דקות הם מתבקשים לספר את ההסברים לבן זוג, ולבסוף דנים באפשרויות במליאה.

מצגת זאת דורשת JavaScript.

תשע"ה: עדי דהן סולומון, יפעת קוטלר ומעין קפלן

השיעור של עדי, מעין ויפעת התחיל בהצגת השאלה "מדוע השמיים כחולים". 

התלמידים התבקשו לחשוב לבד על השאלה והורשו לבדוק בטלפונים החכמים את התשובה – הם מצאו תשובות שונות ונוגדות לעיתים באינטרנט ולא בכל המקרים הבינו את התשובות שמצאו. לאחר מספר דקות התלמידים התבקשו להסביר בזוגות, ולבסוף התקיים דיון במליאה. עדי, מעין ויפעת קראו לאסטרטגיה, "חשוב, זוג, שתף"

עדי  העבירה שיעור באסטרטגיה הזו גם בכיתה ו' בנושא תחנת כוח הפועלת על פחם. הנה המערך הכולל רפלקציה. שיעור חשוב זוג שתף _ עדי דהן _ תחנת כח פחמית

דוגמה לבעיה בגנטיקה: מדוע נשאים למוטציות בגנים כמו GSS ו- BRCA1 חולים ואילו נשאים למוטציות בגן המקודד לחלבון CFTR חולים?

 

הדור הרביעי

בלוג אישי על המצב החברתי

בלוג האגף למדעים

המזכירות הפדגוגית, משרד החינוך

מחוננים ומצטיינים במחקר - בלוג האגף לתלמידים מחוננים ומצטיינים, המינהל הפדגוגי, במשרד החינוך

בלוג האגף לתלמידים מחוננים ומצטיינים. מיועד ליידע ולעדכן את הקהילה העוסקת בחינוך וייעוץ למחוננים ולמצטיינים בממצאי המחקר בתחום ולחזק את שיתוף הפעולה עם חוקרים בתחום המחוננים והמצטיינים עורכת: דר' גילמור קשת

לומדים עם צחי

אתר ההוראה של צחי שיקמן