|
|
| |
|
שתי גישות עיקריות לעריכת ניסוי זוהו אצל ילדים: גישה הנדסית-טכנולוגית וגישה
מדעית. במחקר שבדק מה הם הגורמים המשפיעים על גישות אלה, נמצא שהתנסות של ילדים
בפתרון בעיה הנדסית-טכנולוגית לפני ההתנסות בחקירה מדעית, מעודדת אצלם את ההתפתחות
של דרכי חקר מדעיות.
|
התעלה והקפיץ - מבעיה טכנולוגית לניסוי מדעי
כתבה: ד"ר נעמי וקס
|
 כיצד ילדים תופסים את המשמעות של
ניסוי מדעי?
כיצד ניתן לפתח אצל ילדים גישה מדעית
לניסוי?
כמורים המלמדים מדע, בוודאי שאלתם את עצמכם לא פעם שאלות מעין אלה. כידוע, תהליך
הניסוי תופס מקום מרכזי בלימודי המדעים, ובמהלך עבודתכם נתקלתם בוודאי בבעיות
הקשורות בעריכת ניסויים.
רקע המחקר ומטרותיו
ממחקרים רבים העוסקים בנושא התברר, שתלמידים רבים אינם מבינים את תהליך הניסוי
במלואו והם מייחסים לו משמעות שונה מזו המקובלת בין המדענים.
השאלות שהוצגו לעיל נדונות במחקר המדווח במאמר:
Schauble, L., Klopfer, L.E., Raghaven, K. (1991). Students' Transition From an
Engineering Model to a Science Model of Experimentation. Journal of Research in
Science Teaching, 28(9), 859-882.
|
מטרות המחקר
| 1. |
לגלות את המודלים של ניסוי הקיימים אצל ילדים בבית-ספר יסודי.
|
| 2. |
לברר מה משפיע על הילדים לאמץ את הגישה המדעית לתהליך הניסוי.
|
| 3. |
להבהיר את ההתפתחות של אסטרטגיות מדעיות של חקר אצל ילדים.
|
|
|
|
גישות שונות לניסוי
במחקרים קודמים נבדקה התנהגותם של ילדים במהלך עריכת ניסוי מדעי, שמטרתו להבין
את הקשר בין סיבה לתוצאה.
דוגמה: ילדים התבקשו לגלות אילו חומרים גורמים להופעת צבע ורוד במהלך ריאקציה
כימית מסוימת. נמצא שתלמידים רבים ערכו ניסויים, שמטרתם להפיק תמיסה בצבע ורוד,
ולא ניסו לזהות את החומרים המעורבים בתהליך. כלומר, התלמידים נקטו גישה מעשית,
המתאימה לפתרון בעיה הנדסית-טכנולוגית אך אינה מתאימה לחקר מדעי.
המאפיינים של המודל ההנדסי-טכנולוגי של ניסוי, שתלמידים אלה פועלים על פיו
הם:
1. מטרת הניסוי היא השגת תוצאה מסוימת בצורה הטובה ביותר.
2. המשתנים שמתמקדים בהם, הם אלה הנתפסים כמשפיעים על השגת התוצאה הרצויה.
3. המסקנות המוסקות הן כוללניות וסיבתיות.
4. הניסוי מגיע לסיומו עם השגת התוצאה הרצויה.
לעומת זאת, תלמידים הנוקטים גישה המתאימה לחקר מדעי, פועלים על פי מודל מדעי
של ניסוי שמאפייניו הם:
1. מטרת הניסוי היא להבין את הקשר בין סיבות לתוצאות.
2. נבדקת השפעתם של כל המשתנים ולא רק אלה הנחשבים לסיבתיים.
3. המסקנות המוסקות אינן בהכרח סיבתיות או צפויות מראש.
4. הניסוי מסתיים כאשר כל המשתנים האפשריים נבדקים באופן שיטתי.
|
מהלך המחקר
במחקר השתתפו 16 תלמידים מכיתות ה-ו בבית-ספר עירוני ממוצע. החוקרים ביקשו
לבדוק את השאלות:
א. האם ילדים אלה פועלים על-פי שני המודלים של ניסוי?
ב. האם זה מתבטא בדרכי חקר שונות שהם מאמצים?
|
|
|
כל התלמידים עבדו על שתי משימות, אחת בעלת אופי הנדסי-טכנולוגי ואחת בעלת אופי
מדעי.
התלמידים השתתפו בשש פגישות אישיות בנות 40 דקות כל אחת עם אחד החוקרים.
במהלך כל פגישה התלמידים ערכו ניסויים שונים הקשורים במטרות של המשימות, והגיבו
להוראות ולשאלות של החוקרים.
לכל משימה הוקדשו שלוש פגישות. לפני הפגישות ולאחריהן רואיינו התלמידים באופן אישי
על-ידי החוקרים והתבקשו לתאר ולהסביר את אשר עשו ומה למדו.
התעלה והקפיץ
משימת התעלה מציגה בעיה טכנולוגית-הנדסית שיש למצוא לה פתרון מעשי.
המשימה: לתכנן מערכת, שתאפשר מעבר מהיר ככל האפשר של סירות בתעלת מים. התלמידים
עורכים ניסויים שונים במערכת, הכוללת דגם של תעלה, שניתן לשנות את עומק המים
שבתוכה, ודגמים של סירות השונים זה מזה בגודל, בצורה ובמשקל.
משימת הקפיץ מייצגת משימה מדעית שמטרתה להבין את הקשר בין סיבה לתוצאה.
במשימה זו מוצגת בעיה מדעית: אילו משתנים משפיעים על כוח הציפה של גופים שונים?
לפתרון הבעיה התלמידים עורכים ניסויים שונים במערכת, הכוללת קפיץ מתכת המסתיים
בקרס, וכמה עצמים מתכתיים בעלי מסה ונפח שונים, שניתן לתלותם על הקרס. הקפיץ מחובר
בקצהו האחד לעמוד וקצהו האחר משתלשל מעל גליל מלא במים. התלמידים מתבקשים לגלות מה
משפיע על התארכות הקפיץ.
מודל הנדסי מול מודל מדעי
כדי לברר אם אכן יש לתלמידים מודלים שונים של ניסוי, הוצגו המשימות בשני
הקשרים שונים:
1. למחצית מהנבדקים הוצגו שתי המשימות כבעיות טכנולוגיות שיש לנסות ולחפש עבורן
פתרונות מעשיים.
2. לנבדקים האחרים הוצגו אותן המשימות כבעיות מדעיות, שמטרתן להבין את הקשר בין
המשתנים השונים לבין התוצאה
המתקבלת.
|
ממצאים ומסקנות
תשובות התלמידים חשפו את שני הסוגים של מודל הניסוי: ההנדסי והמדעי. התברר,
שתגובותיהם של התלמידים הושפעו הן מההקשר התוכני של המשימה והן מסוג המשימה.
|
|
|
השפעת ההקשר התוכני של המשימה
ההקשר התוכני של המשימה השפיע על סוג המודל שעל-פיו התלמידים הגיבו: רוב
התלמידים שבפניהם הוצגו המשימות כבעיות מדעיות, נטו לבדוק גם משתנים לא
סיבתיים, על אף שאינם נחשבים בעיניהם כמשפיעים על התוצאה.
דוגמה: הם בדקו את השפעת גודל העצם על מתיחת הקפיץ, על אף שמראש חשבו שמשתנה זה
אינו משפיע. גישה זו מתאימה לאלה, הפועלים על-פי המודל המדעי של ניסוי ומנסים
להבין את כל הגורמים המשתתפים במערכת, גם אם אינם משפיעים ישירות על התוצאה.
לעומתם, רוב התלמידים שבפניהם הוצגה המשימה כבעיה טכנולוגית-הנדסית הדורשת
פתרון מעשי, לא נטו לבדוק משתנה זה, שבעיניהם הוא נחשב משתנה שאינו משפיע על קבלת
התוצאה הרצויה.
ניתן להסיק מכך, שההקשר התוכני של המשימה משפיע על סוג המודל של ניסוי (הנדסי או
מדעי) שיש לילדים, וסוג המודל משפיע על פעילות החקר שלהם.
השפעת סוג המשימה
אחת מהשערות המחקר הייתה שבמשימה בעלת אופי מדעי (כגון משימת הקפיץ),
שיעור ההיסקים התקפים שיעשו התלמידים, יהיה גבוה יותר מאשר במשימה הנדסית (כגון
משימת התעלה).
ממצאי המחקר הראו ששיעור ההיסקים התקפים (כלומר, היסקים המבוססים על בידוד משתנים
וביקורת) עלה במהלך שלוש הפגישות הראשונות שנערכו עם התלמידים, ללא הבדל בסוג
המשימה. התלמידים עברו מהסקת מסקנות, המתבססת בעיקר על אמונותיהם ועל דעותיהם על
המשתנים הרלוונטיים שבהם יש להתמקד, לדרכי היסק תקפות המתבססות על ביקורת ובידוד
משתנים. במהלך שלוש הפגישות הבאות עברו התלמידים למשימה השנייה, וכאן התגלה הבדל:
התברר, שאצל תלמידים שהתחילו במשימה ההנדסית ועברו למשימה המדעית, חלה עלייה גדולה
יותר בשיעור ההיסקים התקפים מאשר אצל התלמידים שהתחילו במשימה המדעית.
מתחילים בטכנולוגיה וממשיכים במדע
נראה, שכאשר ילדים מתחילים את פעילות החקר המדעי במשימה המתייחסת לבעיה
טכנולוגית-הנדסית, קל להם יותר לעבור למסגרת הדורשת להפעיל מיומנויות חקר, כגון
ביקורת על משתנים. החוקרים מצטטים את החוקר והמחנך החשוב דיואי, שממליץ לחנך את
הילדים לחשיבה מדעית באופן הדרגתי. לדעתו, דרך החקר הנדרשת לפתרון בעיה, שיש למצוא
לה פתרון מעשי, קרובה לדרך הטבעית שילדים חושבים על חקר מדעי, ועל כן כדאי להתחיל
בה. תחילה התלמידים מתמקדים בתנאים הנדרשים להשיג תוצאה מסוימת. כך הם מתנסים
בחיפוש קשר בין סיבה לתוצאה במסגרת של משימה מעשית ומעניינת שיש לה מטרה ברורה.
במהלך ההתנסות עשויה התעניינותם לעבור לסיבות המביאות לתוצאה.
כלומר, ניתן לראות את הפעילות במסגרת משימה הנדסית, המדגישה את התוצאה המעשית,
כשלב הכרחי במעבר לפעילות של חקר מדעי, המתמקד בהבנת הקשר בין הסיבות לתוצאה.
מובן, שתהליך זה אינו מתרחש ללא מאמצי המורים המנחים את התלמידים במעבר מגישה
הנדסית לגישה מדעית תוך הבנת המשמעות של פעולותיהם.
מה ניתן ליישם בהוראה?
חשיבותו של המחקר שהוצג כאן מתבטאת הן במישור התיאורטי והן במישור המעשי.
בנוסף לתרומתו להבנת מקומו של הניסוי המדעי בלימודי מדע בבית-הספר היסודי, הוא
מציע אפשרות לשלב בין הוראת המדעים והטכנולוגיה. ניתן לגזור ממחקר זה רעיונות הן
ברמת החשיבה ותכנון ההוראה והן ברמת הביצוע המעשי בכיתה.
|
חזרה
|
|
|
