docעלון מורי הביולוגיה
download 
Report Transcription
עלון מורי הביולוגיה
עלון מורי הביולוגיה 181 בשדה המחקר תש"ע מורים מתנסים בדרך החקר הפתוח והדינמי אילנה שיינין 1מיכל ציון 2 הקדמה למידה בדרך החקר ראויה להיות מרכיב משמעותי בפעילות הלימודית ,ולכן יש לטפח כישורי חקר בקרב הלומדים. חשיבות שילוב התלמידים בלמידה המבוססת על חקר היא נושא חשוב בחינוך המדעי בפרט .פעילויות החקר ופיתוח מיומנויות החקר הן אמצעי לפיתוח מיומנויות חשיבה ובפרט חשיבה לוגית .פעילויות החקר גם מזמנות לתלמידים הכרות עם 'השיטה המדעית' .למידה המבוססת על חקר חשובה במיוחד להבנה של מהות המדע .הצרוף 'מהות המדע' מתייחס לערכים ולהנחות הטבועות בידע המדעי ובהתפתחות הידע המדעי .בקצרה ,המושג מהות המדע )– NOS (Nature Of Scienceמתייחס למאפיינים של הידע המדעי שהם תוצאה של הגישה הרווחת )כלומר החקר המדעי( בה נוקטים מדענים כדי לפתח ידע .ידע מדעי הוא זמני )חשוף לשינויים( ,מבוסס על ניסויים )מבוסס על /מתקבל מתצפיות על העולם הטבעי( ,סובייקטיבי )מבוסס על תיאוריות והוא פועל יוצא של ניסיונם /ידע קודם של בני האדם(, מחייב התערבות של הסקת מסקנות אנושיות ,דמיון ויצירתיות ,והוא מעוגן חברתית ותרבותית. קיימים ארבעה טיפוסי חקר הנבדלים זה מזה גם ברמות שונות של הנחיית המורה ומצד שני בעצמאות התלמיד. טבלה 1מציגה את טיפוסי החקר לפי ) .NRC (2000בתרשים 1מוצג הרצף של טיפוסי החקר השונים .הרצף נע בין החקר ה'פתוח' לבין החקר ה'מובנה' .תרשים 1מציג את סוגי החקר כרצף ביחס למידת עצמאות התלמידים והנחית המורים בהוראה מבוססת חקר. מחקרים מראים בברור שחקר מובנה ,בו מתנסה התלמיד באופן שיטתי בפיתרון בעיה שנקבעה מראש ,אינו מספיק לפיתוח חשיבה ביקורתית ומדעית ,וגם לא לפיתוח עמדות ודעות מתאימות לגבי מהות המדע .לעומת זאת ,מחקרים אחרים ) (Crawford et al., 1999מראים שתלמידי חטיבת ביניים יכלו לשפר את יכולתם לשאול שאלות חקר טובות ולקשר שאלות עם ידע ,טיעונים ועובדות ,בעקבות תרגול והתנסות בלמידת חקר פתוח .במחקרים על תהליך חקר פתוח ותהליך הוראה-למידה בהקשר של פיתרון בעיות נמצא שלתלמידי תיכון הייתה נכונות ויכולת ליצור שאלות, לעצב ולתכנן פעילויות ,לאסוף ולנתח ממצאים ולדווח על הממצאים (Hofstein et al., 2004; Sadeh & Zion, ).2009 גישת החקר הפתוח ,בהשוואה עם החקר המובנה והמונחה ,דורשת מהתלמיד ומהמורה תפקידים ואחריות חדשה. משימה מאתגרת למורים הוא המעבר ממורים המכוונים את תלמידיהם בחקר מובנה למורים מנחים בחקר פתוח. מעבר זה דורש גמישות מצד שני הצדדים – המורים והתלמידים .מסיבה זו למורים יש תפקיד קריטי ביישום למידה 1אילנה שיינין חטיבת הביניים ע"ש קציר רחובות ,בי"ס לחינוך ,אוניברסיטת בר אילן ilanaschool@gmail.com 2 דר' מיכל ציון ביה"ס לחינוך ,אוניברסיטת בר אילן zionmi@mail.biu.ac.il 1 עלון מורי הביולוגיה 181 בשדה המחקר תש"ע המבוססת על חקר ,במיוחד במקרה של חקר פתוח .תפקיד זה כולל הכוונה ,מיקוד ,עידוד ואיתגור התלמידים לעסוק בסוג זה של פעילות. מתוך מחקרים רבים ) (Bybee et al., 2001עולה שמורים למדעים נתקלים בקשיים רבים ביישום ההוראה בגישת החקר הפתוח .העדר ניסיונם של המורים בחקר מדעי אמיתי יוצר אצלם תפיסה סטטית של המדע ,ובדרך כלל גורם לקשיים בשימוש בהוראה בדרך החקר בכיתותיהם .למורים אלה תפיסות נאיביות ולא פורמאליות לגבי חקר ולגבי החקר בכיתה ) .(Anderson, 2007; Windschitl, 2004מכאן שלליבת התפיסה של מורים לגבי ההוראה )דעותיהם על מדע ,מטרות החינוך ,תלמידים ודרכי הוראה יעילות( יש השפעה על מידת קבלתם את ההוראה בדרך החקר. המורים צריכים לעודד אצל התלמידים חשיבה עצמאית ולתמוך בהרחבת יכולת התלמידים לקבל את החקר. מחסור בידע תכני ותהליכי מחייב מערכת תמיכה אקדמית למורים כדי למלא את החסר .בנוסף תמיכה אקדמית דרושה כדי לעזור למורי המדעים להבין שמדע הוא תחום דעת המדגיש אי ודאות ,חדשנות והתלבטות אנושית. קורס מורים המבוסס על חקר פתוח קורס מורים המבוסס על חקר הוא כלי יעיל בהוראת המדעים כדרך לזיהוי בעיות ולעודד את ההתפתחות המקצועית של המורים .מורים המשתתפים בקורסים מדעיים בהם הם לומדים נושאים מדעיים בדרך החקר ,מסוגלים לחלוק את אותה חוויה עם תלמידיהם תוך קידום ההבנה של מהות המדע ומהות החקר המדעי .מסלול התפתחות מקצועית יכול להיות מוצלח במידה והמורה לומד איך לתמוך בתלמידים ולהעמיד לרשותם פיגומים במהלך חקר פתוח (Lederman ) . and Lederman, 2004; NRC, 1996פיגומים אלה הם בעלי שני מאפיינים :המנחה משתמש בהם לתמוך במורים ,והמורים יכולים להשתמש בהם )כנדרש בהתאמה( כדי לתמוך בתלמידיהם בחקר פתוח & (van der Valk ). de Jong, 2009 המחקר שיתואר להלן מתאר תהליך התפתחות מקצועית של מורים אשר התנסו בעצמם בתהליך חקר פתוח .המיוחד במחקר זה קשור לשני חידושים שהיוו פיגומים לתהליך החקר שעברו המורים .החידוש האחד קשור למודעות למאפיינים של החקר הדינמי ,והחידוש השני מתמקד בכלי למידה בעלי פוטנציאל להוות פיגומים לתהליך של חקר פתוח ודינמי .ראשית נתאר את המאפיינים של החקר הדינמי ,בהמשך נציג את כלי הלמידה. מטרות ומסגרת המחקר חקר פתוח ודינמי זיהוי מרכיבי תהליך הלמידה של החקר הפתוח והדינמי והתלות ההדדית שביניהם ,יכול לתת הכוונה למורים ולעודדם להשתמש בלמידה המבוססת על חקר פתוח .ניתוח ממצאי מחקר פעולה שהתבצע על ידי ציון וחובריה )Zion 2004 (et al,.מראה שהמאפיינים של חקר פתוח ודינמי הם: .1 שינויים המתרחשים במהלך החקר – ממצאים מהספרות ,תנאי השטח או תשובה לשאלת החקר משנים את כיוון החשיבה ואת מהלך החקר; רעיונות חדשים המועלים משנים את שאלת החקר ,בעיות טכניות דורשות הצעות מעשיות ורעיונות יצירתיים ,המשנים את מהלך החקר. .2 למידה תהליכית – חיפוש ואיסוף מידע מתאים מתרחשים לכל אורך תהליך החקר ,תכנון הליך החקר מותאם לשאלות החקר ,מתבצע תיעוד מהלך תהליך החקר. .3 הבנה פרוצדוראלית – בתהליך החקר מושם דגש על :בקרת משתנים ,חזרות ,שימוש בסטטיסטיקה ,שימוש בפרוצדורות חקר שונות לאותה שאלה חקר .הבנות אלה מדגישות אלמנטים המעודדים את הבנת הגישה המדעית. 2 בשדה המחקר .4 עלון מורי הביולוגיה 181 תש"ע מעורבות רגשית – סקרנות ,אכזבות ,הפתעות ,גילויי יוזמה של התלמיד וגם של המורה ,התמדה והתעקשות ,התמודדות עם תוצאות בלתי צפויות. בטבלה 2מוצגים הקריטריונים של מאפייני תהליך החקר הדינמי. כלים להוראת החקר תפקיד המורה ,במהלך החקר הפתוח ,כולל הנחייה בדרך הנקראת 'הנחייה על ידי בניית פיגומים' .רעיון הפיגומים עולה מתוך הסתכלות קונסטרוקטיבית על הלמידה ) (Vygotsky’s, 1978ובניהם נזכיר את :מתן אישור ,הבניית דרכי פעולה למשימות ,ונתינת רמזים כלליים או הצעות ממוקדות שיעזרו ללומד במהלך המשימה. במחקר זה נציג כמה כלי למידה היכולים לשמש כפיגומים לתהליך הלמידה בחקר פתוח .כלי הלמידה יכולים לעזור למורים בהתנסותם ביישום תהליך החקר הפתוח בכיתתם: • תרשים זרימה לארגון רצף השלבים של תהליך החקר )תרשים (2 • מיפוי בתרשים זרימה של טבלת הסיבות לשינוי לתיאור הדינמיות של תהליך החקר )טבלה .(3 • שאלון רפלקטיבי המתייחס לתהליך החקר. כלים אלה מבוססים על תיעוד נרחב של תהליך החקר .כלים אלה עוזרים ומציגים דרך בה הלומד יכול לתעד את תהליך החקר ,ומעודדים אותו לחשוב ולבצע רפלקציה מטה – קוגניטיבית .שלבי תרשימי הזרימה מייצגים שלבי חקר שונים ומציגים את הקשרים ביניהם .רישום תרשימי הזרימה משקף את כיווני החשיבה ואת הצמתים של הביצועים לאורך תהליך החקר .טבלה ' - 3טבלת הסיבות לשינוי' נותנת לתלמיד אפשרות לבטא את מחשבותיהם לגבי שלבי הפעולה בתרשים הזרימה ,ולתמוך בתכנון הפעולות בהמשך. כדי להנחות את התלמידים במהלך החקר בצורה יעילה ומועילה ,המורים צריכים לעודד את תלמידיהם להסביר, להצדיק ולהגדיר מחדש את רעיונותיהם ,במהלך בחינת חוויותיהם עם התופעה .בעקבות כך ,התלמידים מפתחים ערנות מטה-קוגניטיבית לגבי חשיבתם ,דבר המאפשר תובנות אמיתיות לגבי שיפור ביצועי החקר הפתוח שלהם .ככל שהתלמידים יכולים לתאר את חשיבתם באופן מדויק יותר ,הם יעילים יותר בהכוונה עצמית של מעשיהם בתהליך הלמידה של החקר הפתוח .כלי למידה אילו יהוו במחקר זה כלי מחקר שיאפשרו לנו לנתח את תהליך החקר הפתוח והדינמי של המורים. מטרת המחקר הייתה לקבוע האם מורים ,המשתתפים בקורס מבוסס חקר ,היו מסוגלים לבצע ,לתעד ולהפנים את תהליך החקר הפתוח והדינמי ומאפייניו .למחקר היו שני יעדים: .1לאפיין ולכמת את התדירויות של ביצועי החקר הפתוח של המורים ,מבחינת מאפייני תהליך של חקר פתוח דינמי. .2לבחון האם מורים היו מודעים לביצועיהם בתהליך החקר הפתוח והדינמי :המחקר בחן את ביטוי מאפייני החקר הפתוח והדינמי ברפלקציה של המורים על התהליך. 3 עלון מורי הביולוגיה 181 בשדה המחקר תש"ע שיטות מחקר זה התמקד ב – 25מורי מדעים שהשתתפו בקורס אקדמי שנתי 'הוראה בדרך החקר' ,לקראת קבלת תואר M.Aבהוראת המדעים באוניברסיטה בישראל 17 .מורים היו מורים לביולוגיה ו 8 -לימדו מקצוע אחר )הנדסה, מתמטיקה ,כימיה( .לכל המורים תואר ראשון במדעים וכן תעודת הוראה .וותק ההוראה הממוצע של המורים הינו 15 שנים .המורים מלמדים בבתי ספר תיכוניים ממלכתיים במקומות שונים בארץ .המורים מלמדים תלמידים בגילאי 12- .18בתחילת הקורס קיבלו המורים הרצאות בהן נחשפו המורים למהות המדע ,התפתחות הנושא בהוראת המדעים, הסוגים השונים של החקר ומרכיבי תהליך החקר המדעי .לאחר מכן נתבקשו המורים להתחלק לקבוצות של 2-3 מורים ולבצע חקר פתוח .המורים ערכו חקר פתוח ודינמי בקבוצות .כל קבוצה הציגה שתי שאלות חקר שיש ביניהן קשר לוגי ,לאחר מכן תכננה הקבוצה ,מערך ניסוי שנתן מענה לשאלות החקר וביצעה את החקר .נושאי החקר היו נושאים מדעיים מחיי היומיום ,המתבססים על תופעות מדעיות אשר הסברן אינו ידוע למורים. דוגמאות לנושאי חקר: • באיזו מידה משפיע צבע היוגורט על זמן קבלת יוגורט חדש )ביתי( מחלב מפוסטר מורתח ומקורר? • מהו הקשר בין הוספת מינונים שונים של אבקת אפייה לגובה קצף הביצים? • כיצד ישפיע משך זמן ההקפאה על קצב הנשימה של הצמח? • מהי מידת היעילות של אבקות כביסה בהסרת כתמים נפוצים? תהליך החקר לווה בתמיכה אקדמית של מרצת הקורס בעלת תואר שלישי מדעי ,ובעלת ידע אקדמי בהוראת מדעים. בקורס התקיימו דיונים ומשובים בין עמיתים ,וכן הוצגו תוצרים ,התלבטויות ותוכניות להמשך החקר. המורים סיכמו ודיווחו על עבודות החקר שביצעו בשתי דרכים .המורים דיווחו על עבודתם במאמר בו סוכם מהלך הניסוי ,תוצאותיו ומסקנותיהן .בנוסף לדיווח במאמר ערכו המורים תרשימי זרימה וטבלה של תהליכי החקר ,בעזרתם הם דיווחו על כל שלבי התכנון והעשייה תוך פירוט האירועים שהתרחשו במהלך החקר ,ההחלטות שהתקבלו כתוצאה מאירועים אלה ,החלטות שגרמו לעיתים לשינוי בשאלת החקר או בתכנון הניסוי .תרשימי זרימה אילו של תהליכי החקר נבנו על ידי המורים על בסיס תיעוד עבודתם לאורך תהליך החקר. משתתפי הקורס חלקו עם עמיתיהם לקורס הצעות ,פרוצדורות ותוצאות התלבטויות בניסיונותיהם להתגבר על קשיים שעלו במהלך עבודתם .העבודה הסופית הוגשה למנחה בשתי דרכים: .1מאמר מדעי הכולל תאור מעמיק של כל שלבי החקר .2תרשים זרימה ו'טבלת הסיבות לשינוי' המתארים אירועים שהתרחשו במהלך החקר הפתוח. העבודה לוותה בהערות המורים לגבי תהליך החקר ,אשר נכתבו בשאלון רפלקטיבי )טבלה .(5השאלון נבנה על בסיס הגדרתם של (1994) Schraw & Dennisonלגבי הבקרה על הקוגניציה. בתרשים הזרימה ,טבלת 'סיבות לשינויים' ,ושאלון הרפלקציה דיווחו המורים על כל שלבי התכנון והעשייה תוך פירוט האירועים שהתרחשו במהלך החקר ,ההחלטות שהתקבלו כתוצאה מאירועים אלה ,והחלטות שגרמו לעיתים לשינוי בשאלת החקר או בתכנון הניסוי .תרשימי זרימה אילו של תהליכי החקר נבנו על ידי המורים על בסיס תיעוד עבודתם 4 עלון מורי הביולוגיה 181 בשדה המחקר תש"ע לאורך תהליך החקר .תוצרי תהליך החקר של המורים אפשרו לתעד את תוצאות החקר עם סיום תהליך החקר ,אך גם את כל תהליך החקר שהוביל לתוצאות אלו. תוצאות עיון מעמיק בעבודות המורים ,בתרשימי הזרימה ובטבלאות הנספחות אפשר לספור את תדירות מאפייני החקר הדינמי של המורים .טבלה 4מציגה את התדירויות של ביצועי החקר הפתוח שהושגו על ידי המורים ,בהתייחס למאפייני החקר הפתוח והדינמי. רב ביצועי החקר עליהם דיווחו המורים מתאימים לשני קריטריונים של מאפייני החקר .האחד הוא 'שינויים המתרחשים במהלך החקר' ,הקריטריון השני היה 'הבנה פרוצדוראלית' שכללה הבנות של חשיבות עשיית פעולות חיוניות למהימנות תהליך החקר או להשגת תשובה לשאלת החקר הקרובה כמה שיותר לאמת .ביצועים בקריטריונים 'למידה תהליכית' ו' -היבטים אפקטיביים' התרחשו בתדירויות נמוכות יותר. בחלק מהעבודות ,מבינים המורים את הטעון שיפור ומתקנים .ניתן לראות זאת גם בדיווחי המורים על התרחשות מספר גדול של ביצועים במהלך החקר עליו דיווחו בעבודותיהן .כלומר המורים עצמם מודעים לביצועי החקר שהתרחשו במהלך עבודותיהן .מודעות המלווה בהבנת החשיבות של הביצוע להמשך עבודת החקר. אפיון תהליך החקר הוצג לפי שלבי החקר ,תחילה אופיין השלב בו מאתרים המורים נושא לחקירה ושאלת חקר מתאימה .בכל העבודות מדווחים המורים על חיפוש ואיסוף מידע מתאים וניכר שמתבצע תיעוד מהלך תהליך החקר. במקרים רבים שאלת החקר היא תוצאה של חשיפת המורים למידע ממקורות שונים .המורים מציינים בעבודותיהם את החשיבות של הלימוד המקדים ,ואת הצורך בחיפוש חומר ספרותי נוסף לכל אורך התהליך ,או בקבלת הצעות להמשך התהליך .כאשר ניצבים המורים בפני בעיה ,או דילמה לגבי המשך תהליך החקר ,נעשה חיפוש ואיסוף מידע מחודש. דבר זה ממחיש כנראה למורים את חשיבותן של פעולות אלה לביצוע מלא ותקין של תהליך החקר .התמונה העולה מתוך הממצאים היא שהמורים מתחילים את תהליך החקר עם מידע לא מספק ,וכשהם נתקלים בבעיות הם מעמיקים יותר את חיפוש המידע. בשלב ניסוח שאלות החקר ,ביצועי המורים מצביעים על קושי .הקושי בשאילת השאלה מוצג במחקרים רבים ) .(Windschitl, 2004המאפיין את שאילת השאלות בעבודות החקר של המורים הוא לא רק בבחירת הנושא ,אלא גם במבנה שאלת החקר .המשתנים המוגדרים בשאלה לא ממוקדים ,ולעיתים מוגדרים משתנים )תלויים ובלתי תלויים( רבים .מצד אחד יש בכך הבעת סקרנות רבה ,מצד המורים ,ורצון לחקור את הנושא שהוגדר בצורה כמה שיותר מעמיקה .,מצד שני הדבר נובע כנראה מחוסר הבנת תהליך החקר והכלול בו .כאשר מתחילים המורים לבצע את תהליך החקר ,נתקלים המורים באירועים המחייבים את תיקון ושינוי שאלת החקר שהציבו .תהליך זה מחדד את החשיבות הרבה שיש לניסוח שאלת החקר לביצוע המשך החקר .העובדה שהמורים חוזרים אל השאלה ומשנים אותה מצביעה כנראה על הבנה זו אצל המורים .המורים מדווחים על מספר גדול של אירועים המתרחשים במהלך החקר .אירועים אלה גורמים לשינויים בתכנון הליך החקר .חלק משינויים אלה הם ,כפי שצוין במחקר של מיכל ציון וחובריה ) ,(Zion et al., 2004תולדה של חשיפה לממצאים נוספים מהספרות ,או רעיונות חדשים המועלים על ידי מנחת הקורס או עמיתים ,בעיות טכניות הדורשות הצעות מעשיות ורעיונות יצירתיים ,תנאי השטח או תשובה לשאלת החקר ,הגורמים לשנות את כיוון החשיבה ואת מהלך החקר. 5 עלון מורי הביולוגיה 181 בשדה המחקר תש"ע מתחילת תהליך החקר מדווחים המורים על שינויים המתרחשים בשאלת החקר ,בהגדרת המשתנים ,בתכנון החקר, ובכוון החשיבה .אירועים הממחישים למורה את דינמיות תהליך החקר ,את המבנה המתאים של שאלה החקר ואת החשיבות של הגדרת שאלת חקר כבסיס לתהליך חקר טוב .ממצאים אלה מחזקים את הגישה בתחום הוראה בדרך החקר ,שלפיה העשייה וההתנסות בחקר מייצרת אירועים המעוררים חשיבה על דרך החקר ,הבנה פרוצדוראלית ומלמדים את השיטה המדעית. התמקדות ברגעים של אלתור ,במיוחד אלה הדורשים מהמורה לסטות מרצף אירועי פעולות החקר המתוכנן ,יכול להיות דרך יעילה להערכת הידע הפדגוגי של המורה .בעוד שלמורים המבצעים פעילות מתוכננת ,יכול להיות ידע תוכני ופדגוגי PCK -רב ,התבוננות במקרים כאלה מספקת רק ראיות לכך שהמורים זכרו סדר מסוים של פעילויות. בניגוד לכך ,החלטות האלתור של המורים הן ראייה לידע בשימוש .בדיקת ותיאור הידע המיושם כאשר המורים עומדים בפני דילמות כאלה ,ובאופן מכוון בוחרים לסטות מרצף האירועים המתוכנן כדי להיצמד למבנה המתאים לפעילות מדעית ,יכול להאיר את ה PCKהנדרש כדי לשלב תלמידים בפעילויות המתאימות לחקר מדעי אמיתי .(Harlow, 2010). ניתוח הרפלקציות של המורים מראה שהמורים מתייחסים לכל הקריטריונים של תהליך החקר הפתוח והדינמי ,למרות שהם לא קיבלו הוראה להתייחס לקריטריונים אלה ברפלקציות שלהם .התייחסות המורים לקריטריונים השונים, הייתה באופן נרחב בנושאים כמו שינויים בשאלת החקר ובשיטות החקר וכן פעולות לשמירה על מהימנות החקר. מסקנות והשלכות המחקר הראה שתכניות להתפתחות מקצועית המשלבות מורים באופן פעיל בתהליך הלמידה :חקר ממודל מתאים, ויוצרות אינטראקציה עם מורים כלומדים ,ולא כמלקטי מידע ,יעילות יותר בשינוי ידע המורים ומהלך עבודתם .במהלך ההתנסות בחקר התרחשו אירועים בהם הבינו המורים שהדרך בה נקטו אינה מתאימה ושיש לשנות את מהלך החקר. כלומר אירועים אלה נשאו בתוכם הבנות תהליכיות ופרוצדוראליות אליהן הגיעו המורים .אירועים אלה התרחשו בשלבים שונים של תהליך החקר .כנראה החשיבה על המהלכים וההתייעצות עם מנחת הקורס והעמיתים הביאו לידי הבנה של תהליך החקר .חלק משינויים נבעו מחשיבה ומהערכה מחודשת ,של המורים ,של הפעולות שביצעו במהלך החקר. ניתן להסיק שיישום כלי הלמידה על ידי המורים בתיעוד תהליך החקר שלהם אפשר את ביטוי המאפיינים של החקר הדינמי .מאפייני החקר הדינמי היו חלק אינטגראלי של תהליך החקר וכנראה שהם לא היו מתבטאים אילו המורים היו מציגים את עבודתם בדרך של מאמר מדעי בלבד .ניתוח התהליך עצמו ,ולא רק התוצאה הסופית ,חשוב מאוד בהערכת מהות החקר .התוצאות מצביעות על קשר בין הקריטריונים שהופיעו בתדירות הגבוהה ביותר במחקרי המורים לבין הקריטריונים בבסיס הרפלקציות' :שינויים המתרחשים במהלך החקר' ו 'הבנה פרוצדוראלית'. מורים המשתתפים בקורס מדעי בו הם לומדים נושא מדעי דרך חקר מסוגלים לחלוק את אותה חוויה עם תלמידיהם תוך פיתוח הבנה של מהות החקר המדעי .ניתן ליישם את הכלי הלימודי אותו חוו המורים בעזרה לתלמידיהם בהפנמת יסודות החשיבה המדעית דרך מה שהתרחש בתהליכי החקר שביצעו .יהיה מעניין לבחון איך מורים שהשתתפו בקורס ,מיישמים את העקרונות של חקר פתוח ודינמי עם תלמידיהם. 6 תש"ע 181 עלון מורי הביולוגיה בשדה המחקר מקורות מידע Anderson, R. D. (2007). Inquiry as an organizing theme for science education. In S. K. Abell & N. G. Lederman (Eds.), Handbook of research on science education (pp. 807 – 830). Mahwah, NJ: Erlbaum. Bybee, R. W., & Loucks-Horsley, S. (2001). National science education standards as a catalyst for change: The essential role of professional development. In J. Rhoton and P. Bowers (Eds.) Professional Development Planning and Design (pp.1-12). Reston, VA: NSTA Press. Crawford, B. A., Krajcik, J. S., & Marx, R. W. (1999). Elements of a community of learners in a middle school science classroom. Science Education, 83, 701–723. Harlow, D. B., (2010) Structures and improvisation for inquiry-based science instruction: A teacher's adaptation of a model of magnetism activity, Science Education, 94(1), 142-163. Hofstein, A., Shore, R., & Kipnis, M. (2004). Providing high school chemistry students with opportunities to develop learning skills in an inquiry-type laboratory: A case study. International Journal of Science Education, 26, 47–62. Lederman, J. S., & Lederman, N. G. (2004). Early elementary students’ and teacher’s understanding of nature of science and scientific inquiry: Lessons learned from Project ICAN. Paper presented at the Annual Meeting of the National Association for Research in Science Teaching, Vancouver, British Columbia. National Research Council (NRC) (1996). National Science Education Standards. Washington, D. C: National Academy Press. Sadeh, I., & Zion, M. (2009). The Development of Dynamic Inquiry Performances Within an Open Inquiry Setting: A Comparison to Guided Inquiry Setting. Journal of Research in Science Teaching , 46(10), 1137-1160. Schraw, G., & Dennison, R. S. (1994). Assessing metacognitive awareness. Contemporary Educational Psychology, 19, 460-475. Windschitl, M. (2004). Folk theories of “inquiry”: How preservice teachers reproduce the discourse and practices of an atheoretical scientific model. Journal of Research in Science Teaching, 41, 481 – 512. 7 תש"ע 181 עלון מורי הביולוגיה בשדה המחקר van der Valk, T., & de Jong, O. (2009). Scaffolding Science Teachers in Open-inquiry Teaching. International Journal of Science Education, 31(6), 829-850. Vygotsky, L.S. (1978). Mind in society. The development of higher psychological processess. Cambridge, MA: Harvard University Press. Zion, M., Slezak M., Shapira D., Link E., Bashan N., Brumer M., Orian T., Nussinovitch, R., Court D., Agrest B., Mendelovici R., & Valanides, N. (2004). Dynamic, open inquiry in biology learning. Science Education, 88, 728-753. 8 עלון מורי הביולוגיה 181 בשדה המחקר טבלה .1טיפוסי החקר לפי )NRC (2000 מאפיינים עיקריים .1הלומד עוסק בשאלה עם אוריינטציה מדעית. .2הלומד קובע עדיפויות לגבי עובדות בהתייחסות לשאלות. .3הלומד מנסח הסברים המבוססים על הממצאים. .4הלומד מקשר את ההסברים לידע מדעי. .5הלומד מציג את הסבריו ומגן עליהם. חקר פתוח חקר משולב חקר מונחה חקר מובנה הלומד מציג את השאלה. הלומד בוחר מתוך שאלות ,הלומד מציג שאלה חדשה. הלומד קובע איזה עובדות יש למדוד ולאסוף. הלומד מקבל הכוונה לאיסוף נתונים מסוימים. הלומד ממקד שאלה שהוצגה ע"י המורה ,תוכן לימודי או מקורות אחרים. נותנים ללומד נתונים ומבקשים ממנו לנתחם. לומד עוסק בשאלות שניתנו ע"י המורה ,תוכן לימודי או מקורות אחרים. נותנים ללומד נתונים ואומרים כיצד לנתחם. הלומד מנסח הסברים לאחר סיכום הממצאים. הלומד מקבל הדרכה כיצד לנסח הסברים הנתמכים בממצאים. הלומד בוחן באופן עצמאי מקורות נוספים ,ויוצר את ההקשרים להסברים. הלומד נותן טיעונים הגיוניים וסבירים כדי להציג את הסברו. הלומד מקבל הכוונה לתחומי ידע ומקורות של ידע מדעי. ניתנות ללומד מספר דרכים אפשריות לשימוש בממצאים בניסוח ההסבר. הלומד מקבל קישורים אפשריים. הלומד מקבל הסברים המבוססים על הממצאים. הלומד מאומן בפיתוח הצגת הסברו. ניתנים ללומד קווים מנחים המשמשים אותו בשיפור הצגת ההסבר. הלומד מקבל שלבים ומהלכים להצגת ההסבר. חזרה לעמוד 1 תרשים :1סוגי החקר כרצף ביחס למידת עצמאות התלמידים והנחית המורים בהוראה מבוססת חקר חקר פתוח הנחית המורה חקר מונחה עצמאות התלמיד חקר מובנה 9 תש"ע עלון מורי הביולוגיה 181 בשדה המחקר תש"ע טבלה .2הקריטריונים של מאפייני תהליך החקר הדינמי לתהליך החקר הדינמי אין כיווניות אחת ברורה מראש ,אלא ,מהלך המשתנה תוך כדי תהליך ,תוך בדיקה מתמדת של מהימנות התהליך. הקטגוריות הקריטריונים שינויים המתרחשים במהלך המחקר למידה תהליכית • • • • • • • • הבנה פרוצדורלית של התהליך היבטים אפקטיביים ייחודיים • • • • • • • • • • • • • • • • • שינויים תוך כדי עשייה בעקבות המציאות בשטח או בעקבות מציאת חומר ספרותי נוסף. תשובה לשאלת חקר מסוימת משנה כיוון חשיבה. צצים ומבוצעים רעיונות נוספים תוך כדי התהליך. "עולה" צורך לפתור בעיות טכניות ולהציע פתרונות מעשיים יצירתיים. שינוי שאלת החקר במקרה הצורך. הבנת חשיבות התיעוד בדרך -דברים שנרשמו בתחילת החקר עזרו גם לשלבים סופיים של החקר. הבנת החשיבות של לימוד מקדים. תוך כדי התהליך ,מתרחשת חשיבה מתחדשת :האם קיים חוט מקשר בין שאלות החקר. עולות הצעות להמשך בדרך טבעית. קיים צורך בחיפוש חומר ספרותי נוסף לכל אורך התהליך. דורש זמן. הבנת חשיבות מהימנות התצפיות. הבנת חשיבות שיטת מדידת המשתנה התלוי. הבנת חשיבות השמירה על תנאים קבועים. הבנת המגבלות של בידוד משתנים בשדה. הבנה כי כדאי לתקוף את אותה שאלה מכיווני חקר שונים /שיטות עבודה שונות. הבנת חשיבות הבקרה. הבנת חשיבות החזרות. הבנת חשיבות השימוש בסטטיסטיקה. נוצרת סקרנות ,במיוחד כשלא מצליח )העצמאות של התלמידים אפשרה לסקרנות לבוא לידי ביטוי(. ישנן אכזבות והפתעות. שינויי מצב רוח )עליות וירידות( של התלמיד וגם של המורה בתהליך החקר. גילוי יוזמה של התלמיד וגם של המורה. התמדה והתעקשות -חוזרים עד שמקבלים תוצאה. התמודדות עם תוצאות בלתי צפויות -מה שיוצא אני מרוצה. חזרה לעמוד 3 10 בשדה המחקר תש"ע עלון מורי הביולוגיה 181 טבלה .3טבלת הסיבות לשינוי בטבלה זו מפורטת הסיבה לשינוי בתכנון המחקר ,שרלוונטית לחץ .לדוגמא מפורט השינוי הקשור לחץ A בתרשים .2 הקריטריון השלב A הרעיון המקורי לחקר דינמי השינוי הסיבות לשינוי שינויים תוך כדי בחירת האורגניזם: קריאת מאמר :טכניקת העבודה עם עבודה עם עשייה בעקבות עבודה עם תרבית תרביות רקמה בעייתית לעבודה נבטים. חומר ספרותי רקמה של בני אדם נוסף. וצמחים. במעבדת ביה"ס. לשינוי שבדוגמא הותאם קריטריון של החקר הדינמי מתוך טבלה 2 חזרה לעמוד 3 טבלה .4ממוצע תדירות מאפייני החקר הדינמי שבאו לידי ביטוי במהלך עבודת החקר. תדירות מאפייני החקר הדינמי מדדים )(n=24 סה"כ אירועים שינויים המתרחשים למידה תהליכית הבנה פרוצדוראלית במהלך החקר היבטים אפקטיביים M 11.29 4.17 0.87 4.75 1.5 SD 7.23 3.21 0.99 3.31 1.93 חזרה לעמוד 5 11 עלון מורי הביולוגיה 181 בשדה המחקר תש"ע טבלה .5עדויות מטה קוגניטיביות הקריטריונים של החקר הפתוח והדינמי שינויים המתרחשים במהלך החקר קטגוריות של מודעות מטה- קוגניטיבית תכנון ניהול התהליך ניטור "בתהליך איסוף הנתונים ,ראינו כי כדי לראות מגמה של שינוי בתוצאות עלינו לבדוק כל חצי שנייה ולא כל שנייה" )ר( "הרפלקציה לאורך התהליך והמשוב מהעמיתים ,סייעו לנו להתקדם בתהליך" )זהבה ,סמיון( "לאחר קבלת התוצאות של שאלת המחקר הראשונה ,שינינו את שאלת המחקר השנייה בהתאם לתוצאות" )א ,צ ,א( "מעקב על התהליך בעזרת תרשים הזרימה מקל על ניהול התהליך" )ס( "תרשים הזרימה תעד את השלבים והשינויים שבצענו .הארגון החזותי של התרשים מאפשר לנו להבחין בשלבי החקר .ניתן להבחין ברצף הלוגי בין שלבי התהליך ,ובסיבות שהביאו אותנו לשנות דברים .כאשר התהליך מתואר במלל קשה להבחין בקשרים בין שלבי החקר" )ט .ר(. ניפוי שגיאות " ראינו שתהליך של איתור שגיאות קורה גם בקבוצות אחרות ולא רק אצלנו .מכאן הבנו שכך אמור להתנהל מחקר מדעי" )א ,צ ,א( "התוצאות המפתיעות לא עצרו את המחקר ,אלא רק קדמו אותו לכיוונים חדשים .זאת הפעם הראשונה שאני מתכננת מחקר על כל שלביו .לכן לא התקשיתי לראות את כל התמונה ,ולהוביל את המחקר קדימה")ל( "הבנתי שהתוצאות והמסקנות אינן חשובות .הדינמיות שבתהליך החקר היא זאת שמפתחת חשיבה ביקורתית" )נ( עדויות מרפלקציות של סטודנטים ניפוי שגיאות הערכה תכנון ניהול התהליך הערכה הקריטריונים של החקר "רצינו לבחור נושא שהדרך בו תהיה בטוחה בלי שינויים" "בצענו בדיקה מקדימה וראינו שיש בעצם שני גורמים משפיעים אותם אנחנו צריכות לבדוק בשני ניסויים נפרדים ומקבילים" )ע( "תוך כדי ביצוע הניסוי ראינו שאחד המדדים הנמדדים פוגע במדידה של המדדים האחרים .לכן ויתרנו על המדד המפריע" )א ,צ ,א( "הקשיים ,השגיאות וחיפוש דרכי פיתרון מובילים לחשיבה מחודשת ביקורתית ויצירתית .כך יוצרים אתגר לתלמידים" )נ( "מבחינת תכנון החקר המקורי הרגשתי שמיצינו את התהליך ,והצלחנו לבצעו .אך בתום התהליך צץ מיד רעיון להמשך מחקר ,שמיד הקטין את ההרגשה כי מיצינו את התהליך" )ט( "לאור התוצאות שהתקבלו ,התעוררה שאלת חקר שלישית ,הקשורה להבדלים שקבלנו בין המדידות הנצפות בעין ,לבין המדידות שנמדדו בעזרת החיישן" )ל( "הכנת תרשים הזרימה נתנה לי להבין כי כשמתכננים את המחקר צריך לשים לב ליכולות הטכניות שבמעבדה ושמדרך המדידה ניתן להסיק מסקנות הקשורות לשאלת המחקר" )נ( "השוקולד נשרף לנו במהלך הניסוי ,לכן שינינו את שיטת הניסוי בעזרת ספרות עזר" )ל( "גיליתי כי מהלך הניסוי )הדינמיות ,ההפתעות והתוצאות הבלתי צפויות( היה זה שהניע אותנו לנהל את המחקר" )א ,צ ,א( "למדתי כי בשלב מסוים של התהליך ,הוא הכוח המניע את התהליך" )ס( ניטור למידה תהליכית עדויות מרפלקציות של סטודנטים קטגוריות של מודעות מטה- 12 בשדה המחקר הפתוח והדינמי הבנות פרוצדוראליות עלון מורי הביולוגיה 181 קוגניטיבית תכנון ניהול התהליך ניטור ניפוי שגיאות הערכה היבטים אפקטיביים ייחודיים תכנון ניהול התהליך ניטור ניפוי שגיאות הערכה תש"ע "כשתכננו את הניסוי הקפדנו על שימוש במכשירי מדידה מדויקים, וביצוע חזרות" )ר .ק(. "בגלל שלא התנסיתי במחקר מדעי ,היה לי קשה לתכנן את הניסוי ואת מרכיביו .סיוע המנחה והדיון עם העמיתים ,עזרו לי להתגבר על הקשיים, עכשיו יש לי בטחון רב יותר להתמודד עם תהליך חקר" )מ( "מהלך הניסוי נקבע תוך שימוש בספרות ,ותנאי המעבדה בה עבדנו" )ל .ק(. "בחרנו לבדוק זמנים בהפרש כזה שנתן לנו רק שתי נקודות מדידה .כך לא יכולנו לצייר גרף .שינינו את סקלת הזמן" )מ( "המניעים שגרמו לנו לנטר את מהלך המחקר היו המשוב שקבלנו מהמנחה ,והעמיתים" )א ,צ ,א( "לא לקחנו דגימות אחידות במסה .שיפרנו את הדגימה בהמשך" " לא האמנו לתוצאות שהראו מגמת עליה כל הזמן .לכן חזרנו על הניסוי מספר פעמים" )ר( "גילינו כי ביום שהתקלקל המזגן במעבדה התוצאות שהתקבלו לא היו מהימנות" )ל( "איתרנו שגיאה בניסוח השאלה ,כאשר המנחה בקשה מאיתנו להגדיר את משתני המחקר" )א ,צ ,א( " הבדיקה שעשינו לקביעת מספר החידקים הייתה עקיפה ולא ישירה" )ע "המדידה בעזרת חיישנים תרמה מאד למהימנות המחקר". "בחרנו לחקור שוקולד כי סיקרן אותנו" )ר .ק" (.רצינו נושא מעניין" )ל. ק(. בחרנו את הנושא בעקבות סקרנות לחקור נושא שקשור לחיי היום יום, ומידע תיאורטי" )ז( "יצאנו לדרך מתוך תחושה שהמשימה העומדת בפנינו היא פשוטה ,וכבר בהתחלה הבנו כי יש להקפיד על דברים רבים ויש תוצאות לא צפויות. לאורך כל הדרך ליוותה אותנו תחושה של חוסר ודאות לגבי שיטת המדידה ,העיבוד ,הניתוח והסקת המסקנות ,שאבנו עידוד מהעמיתים. התמדנו והשתפרנו כל הזמן" )ד ,ט ,נ.(. "היה לי מסקרן לצפות לתוצאות בלתי צפויות" )ט( "הדיונים בכיתה לא נועדו למצוא טעויות ,אלא לעזור להתמודד על קשיים ולבדוק את עצמינו" )ט( "רצינו לבחור נושא שלא ידרוש הרבה ניסויים ,ושלא יהיה קשה" )ל( "הרגשנו סיפוק מכך שהצלחנו לשנות כיוון חשיבתי גם כאשר התוצאות שהתקבלו היו מוזרות" )ל( התהליך שעברנו צפן בחובו התרגשות וגם אכזבה .צריך אורך רוח וסבלנות" )א ,צ ,א( חזרה לעמוד 4 13
