אסטרטגיות הוראה להקניית מיומנויות חקר

בתכנית "כימיה בגישה חוקרת" נהנים התלמידים, כמו גם המורים, ממידה רבה של אוטונומיה, עצמאות ואפשרות לביטויי יצירתיות. הם נחשפים למגוון אפשרויות וחלופות שבינן הם מתבקשים לבחור, בהלימה עם המשאבים העומדים לרשותם.

התכנית בנויה כך שהתלמידים משלבים מיומנויות כלליות הנרכשות במסגרת הלמידה "הרגילה" יחד עם מיומנויות חקר שבדרך כלל מקומן מצומצם יותר בהוראה השגרתית. בנוסף לניסויי החקר שמוצבים במרכזה, התכנית גם מאפשרת לתלמידים פתיחות לרעיונות שונים ומגוונים כגון אלה: הזדמנויות לחקר (ראו פרק IV), הסתגלות לעבודה בצוותים שונים ולסביבת עבודה דינמית ולעתים לא צפויה. עבודה זו מפתחת גם כלים להצגת טיעון/נושא בכתב ובעל פה ולניהול דיון ובנוסף מקנה מגוון מיומנויות חברתיות.

מדוע הפעלת התכנית מחייבת אסטרטגיות הוראה מגוונות?
תכנית לימודים זו מציבה את התלמידים במרכז, ומטרתה להגיע למספר תלמידים מרבי ולפרקי זמן ארוכים ככל האפשר. אי לכך על המורים להיות מצוידים ברפרטואר עשיר של אסטרטגיות הוראה ובמיומנויות הדרושות להפעלתן. כך יוכלו לבחור מביניהן את המתאימות ביותר לאוכלוסיית התלמידים הספציפית שלהם ויוכלו להשתמש במגוון שיטות שמתאימות לתלמידים שונים באותה הכיתה. לשם כך צריכים המורים להכיר את סגנונות הלמידה המועדפים על תלמידיהם השונים, וכן את הדרכים שבהן מתפקדים התלמידים השונים בזמן תהליכי הלמידה שונים – בזמן השיעורים, בזמן מבחנים, בזמן שמתכוננים לשיעורים וכו'.

תרגיל פשוט לבירור כל המתואר לעיל שכותרתו "Learning styles preferences".
מופיע בספר Experiences in Cooperative Learning.
The Institute for Chemical Education April 1993, Magna Publication, Madison, WIThe Teaching Professor.
מצ"ב המצגת IIT learning modalities של המקור ותרגום כסיוע למורים בהפעלת התרגיל.

נושא נוסף שחשוב להתעדכן בו לפני הפעלת התכנית, הוא תחומי העניין של התלמידים. אפשר לעשות זאת באמצעות שאלון קצר כדוגמת השאלון ל"כימאי" הצעיר – IIP – sheelon שאפשר יהיה להתאימו לקהלי יעד שונים.

הוראה בגישה חוקרת היא דרך לפיתוח תהליכים חשיבתיים שניזונים מסקרנות וחקר. היא מלמדת את התלמידים על הדרכים שבהן המידע מושג והמדע מתקדם. הרציונל בתכנית "כימיה בגישה חוקרת" נוגע לשני התחומים הבאים:
התחום הקוגניטיבי הכולל הכרת שיטות חקר ומחקר, פיתוח חשיבה מדעית, פיתוח מיומנויות חקר, התמודדות עם ספרות מקצועית ו/או מקורות מידע ממוחשבים, ניתוח פרסומים מדעיים, הכרת הקשר שבין התפתחות המדע לבין המדען והנסיבות ההיסטוריות והחברתיות שבהן הוא חי.
התחום האפקטיבי הכולל הגברת ההנעה (מוטיבציה), הגברת הסקרנות והעניין במדע בכלל ובכימיה בפרט, הפיכת לימודי הכימיה לרלוונטיים וגם שיפור מיומנויות של עבודת צוות ושל שיתוף פעולה.

המטרה בכל מה שצוין לעיל היא להתאים את העבודה המעשית לתקופה העכשווית ולפתח לומד עצמאי שבעתיד יהיה בוגר ובעל חשיבה עצמאית וביקורתית.

בסיכום, נראה כי על המורים המפעילים את הגישה החוקרת להיות בקיאים בחומר הלימוד על כל היבטיו – התוכני (subject matter), הדידקטי והפדגוגי – ועם זאת פתוחים לשינויים. בנוסף לכך, ואולי בראש ובראשונה, עליהם להיות מודעים לאוטונומיה שהתכנית מעניקה להם ולתלמידים כאחד, ולהבין כיצד ניתן להפיק מכך תועלת מרבית.
לפי כל מה שנאמר עד כה, ברור שההחלטה להתחיל בהפעלת התכנית אינה פשוטה כלל וכלל. ההשתתפות בהשתלמויות שלפני הפעלת התכנית, מאפשרת למורים לדעת לקראת מה הם הולכים ובמקרה הצורך להיות בטוחים יותר ומוכנים יותר. אין מדובר כאן ברמת הידע בכימיה – שאינו מהווה קושי לגבי רוב המורים – אלא בדרכי ההוראה שהן שונות בהיבטים רבים מדברים שעשו לפני כן.

השתלמויות אלה מתנהלות בכמה מישורים מקבילים כמפורט כאן:
בחלק מן הזמן המשתתפים מתפקדים כתלמידים לכל דבר. הם מתנסים, כתלמידיהם אחריהם, בפעילויות על כל שלביהן ובצורה זאת מתרגלים את מיומנויות החקר שיהיה עליהם להעביר לתלמידיהם.
בחלק נוסף מן הזמן – הפעם כמורי חקר – הם מתרגלים אסטרטגיות להנחלת מיומנויות החקר וטיפול בחומרי למידה ואף לומדים להכיר את דרכי ההערכה והבקרה הייחודיות לתכנית.
במשך כל זמן ההשתלמות המנחים שבצוות ההדרכה – שכולל מורי חקר פעילים ומנוסים – משמשים דוגמה ומשקפים דרכי הנחיה, מביאים דוגמאות מניסיונם, כשהרציונל מאחורי זה הוא ש"כל מה שמתבצע בהשתלמות מתאים להעברה לכיתה" ללא שינוי כלשהו או בשינוי מזערי בלבד!
המשוב שהתקבל בתום כל אחת מן ההשתלמויות (מדובר על ניסיון שהצטבר מאז שנת 1997) הביא להכרה שהכניסה לתכנית ללא השתלמות מקדימה, אינה מומלצת ונכון לעכשיו אין משרד החינוך מאפשר הצטרפות לתכנית ללא השתתפות בהשתלמות מקדימה!

אלה אחדים מן הנושאים והפעילויות שמטופלים בהשתלמויות:

• הצגת התכנית על כל היבטיה.
• ביצוע ניסויי חקר והתייחסות לכל השלבים ולכל המיומנויות הנדרשות מן התלמיד.
• ביצוע ניסויי חקר והתייחסות לכל השלבים ולכל המיומנויות הנדרשות מן המורה.
• הפעלת מגוון הזדמנויות לחקר שתחילתן אינה בהכרח בניסוי שמבוצע על ידי תלמידים, אך המשכן יתפתח בדרך כלל לניסוי המתוכנן והמבוצע על ידיהם.
• ביצוע ניסוי חקר והתייחסות לכל השלבים ולכל מיומנויות ההערכה הנדרשות.
• התאמה של חומרי למידה קיימים למטרות ולאוכלוסיות שונות.
• פיתוח והכנה של חומרי למידה חדשים.
• הכנת הצעות לתכניות שנתיות.
• תרגול של יכולת רפלקציה ומתן משוב.

על פי כל האמור לעיל, וכדי שהתכנית תתבצע על הצד הטוב ביותר, חשוב שהמורים המפעילים אותה יציגו מגוון מיומנויות ואסטרטגיות הוראה.

למעונינים להרחיב בנושא מומלץ לעיין בפרק "למידה בדרך החקר במעבדה לכימיה" מאת הופשטיין .א, שור .ר, קיפניס .מ & לוי נחום .ת, בספר "למידה והוראה בדרך החקר" בעריכת ענת זוהר שעומד להתפרסם בקרוב בהוצאת מגנס.

המיומנויות ואסטרטגיות ההוראה הנדרשות ממורי התכנית

בחירה, התאמה והכנת חומרי למידה על פי מטרות ויעדים שנקבעים מראש – כחלק מן האוטונומיה של המורים בתכנית מופקדת בידיהם האפשרות להחליט על הפעילויות שיבצעו – ובלבד שיהיו כפופות לדרישות התכנית (פרק VI). מובן שבתחילת הדרך המורים מעדיפים לבחור ולהתאים למטרותיהם חומרי למידה מתוך המאגר הקיים. יש לציין שפרק הזמן המוגדר כ"תחילת הדרך" שונה מאוד ממורה למורה, ובידי כל אחד מהמורים האוטונומיה להחליט גם מתי לעבור, אם בכלל, להכנה של חומרי למידה מקוריים ולשילובם בתכנית ההוראה.

1. להלן התחומים שבהם מיושמות אסטרטגיות ההוראה האופייניות לתכנית:
א. ניסויים
i. שימוש מושכל בחומרים שבמדריך ובאתר התכנית: בחירת הפעילויות והתאמתן למטרות שנקבעו מראש. ניתן להשתמש בפעילות כפי שהיא מוצעת באתר או לבצע שינוי ברמת החקר, ברמת הדרכה, ו/או במידת המובנות של ההנחיות לניסוי. קיימת גם אפשרות להשתמש בניסוי נתון כבסיס לפעילות חקר נוספת/אחרת.
ii. שימוש מושכל בחומרים שהכינו מורי חקר מנוסים, כמתואר בסעיף הקודם.
iii. עיבוד ניסויים מוכרים לפעילות חקר.
בהקשר לבחירת ניסויים וסווגם מובאת המצגת IIT-bhirat-nisui

ב. הוראה בכיתה של נושאים שונים בכימיה בגישה חוקרת.

ג. התמודדות עם פרסומים מתחומי המדע בכלל והכימיה בפרט למטרות האלה:

• לביסוס ולפיתוח מיומנויות קריאת מאמר/כתבה (בידוד מושגים, משפטי מפתח וכו').
• לביסוס מיומנויות חקר שונות: שאלת שאלות, העלאת שאלות חקר שמתעוררות בעקבות המאמר/הכתבה, המסקנות שנובעות ממנו/ה, זיהוי ו/או ניסוח השערות, תכנון ניסוי לבדיקת ההשערה/ות והסקת מסקנות.
• לביסוס פעילות של מיני-מחקר.

ד. טיפול מושכל ונבון במדע פופולרי ובחומרים פסידו-מדעיים הקשורים לנושאי תוכן שנלמדים בכיתה ו/או למיומנויות חקר נדרשות, וזאת באמצעים האלה:

• בירור מקורות המידע של המחברים.
• שאלת שאלות לבירור "נכונות"/"אמינות" ע"י אימות עם מקורות מידע נוספים ו/או ע"י תכנון ניסוי המוכיח או המפריך את הכתוב.
• מעקב אחר השפה מבחינת ההיבט והמינוח המדעי שלה, כולל הוספת הסברים/הבהרות המבוססים על ידע מדעי רלוונטי.

ה. ביסוס ההבנה של אופן פעולתם של מוצרי צריכה יומיומיים מעניינים כמו "טוש קסם", טבעת "מצב-רוח", עט מחליף צבעים ו"צעצועים" נוספים כאלה.

ו. הפעלת פעילויות של צפייה מודרכת בסרטים אמנותיים או סרטונים שבהם קיימים היבטים מדעיים ו/או של חקר כמו: "השמן של לורנזו", "ארין ברוקוביץ'", פרקים מתוך סדרות מצוירות לילדים כמו "אוטובוס הקסמים" (ערוץ הילדים בישראל), "Dora the explorer" המשודרת בערוץ הילדים NICK JUNIOR הבריטי, פרקים מתוך סדרות טלוויזיה כמו "מקגייוור" ועוד…, אפילו מערכונים כבר עובדו להקניית מיומנויות חקר – כל זאת בהתאם למטרות הלימודיות ולאוכלוסיית התלמידים.

ז. טיפול בהיבטים מדעיים בספרות כמו: "הטבלה המחזורית" מאת פרימו לוי, ספרי בלשים, מדע בדיוני ועוד…

ח. הפיכת סיורים ופעילויות חוץ בית ספריות לחוויה של חקר.

בכל אחד מן התחומים הנ"ל אפשר לבצע פעילויות ברמות חקר שונות. כל רמה מאופיינת על ידי סדרת מיומנויות כפי שמפורט בהמשך.

2. על רמות חקר
א1. ברמת חקר פתוח-חופשי (Free Inquiry) מידת ההדרכה של המורים מזערית, והתלמידים מפעילים את כל המיומנויות הבאות:

• עבודה על פי הנחיות נתונות
• איסוף, ארגון ורישום תצפיות
• שאילת שאלות רלוונטיות
• ניסוח שאלות חקר
• העלאה וניסוח של השערה מנומקת
• תכנון ניסוי לאישוש/הפרכה של ההשערה
• ביצוע הניסוי שתוכנן
• איסוף וארגון התצפיות, התוצאות והמידע
• הסקת מסקנות
• דיון ביקורתי בכל הנ"ל
• הצעת רעיונות ושאלות נוספות להמשך החקר.

א2. ברמת חקר פתוח-מודרך (Guided Inquiry) מידת ההדרכה של המורים משמעותית יותר, אך עדיין על התלמידים להפעיל את כל המיומנויות הנ"ל. לפיכך הגדרה זאת חלה גם על מקרים שבהם ההכוונה לקראת שאלות חקר, או אף הקביעה של כיווני חקר כלליים, נעשית על ידי המורים, אם התלמידים הם המנסחים את שאלות החקר שבהן הם מתכוונים להתמקד ומעלים השערות מנומקות. הכוונה כזאת יכולה להיעשות למשל על ידי חשיפה של נוסחאות החומרים המשתתפים בניסוי. חשיפה זו מצמצמת את מגוון כיווני החקר, אך מאפשרת חקר פתוח בכל הכיוונים שנותרו! ברוב הניסויים המובאים במדריך אין הנוסחאות נתונות. הניסיון המצטבר הראה כי נוסחאות אלה מטרידות ומעסיקות את המבצעים שלא לצורך ומצמצמות את טווח האפשרויות לכיווני החקר. יש מקרים שבהם המטרות מחייבות זאת או שהמורים חושפים את הנוסחאות כדי לנתב את כיווני החקר, ואין בזה כל פסול, כמובן!

ב. בפעילויות ברמת גילוי (Discovery) שאלות החקר וההשערות המתאימות ניתנות על ידי המורים, כל יתר המיומנויות מופעלות על ידי התלמידים.

חשוב להדגיש שיש לראות בהגדרות לעיל רצף שמכיל מגוון אפשרויות, ושהחשיבות המרבית היא במיומנויות שעל התלמידים להפעיל!

הבחירה של מהות הפעילויות ושל רמות החקר לביצועם כוללת קריטריונים כגון אלה:

• קהל היעד – גילאים, רמת ידע קודם, מהות המיומנויות בהן שולטים
• המטרות בהוראת הכימיה ו/או בהוראת החקר
• הנגישות לחדרי המעבדה.

מצ"ב מצגת לסיכום הנושא IIT-shlavim
ומצגת המדגימה הפיכת ניסוי כלשהו לניסוי חקר – IIT-Measher-lcheker

3. הכנת חומרי למידה חדשים ו/או מקוריים
לכל המורים יש פעילויות ש"קרובות ללבם" במיוחד, וחשוב להם שגם תלמידיהם יוכלו "ליהנות" מפעילויות אלה גם אם גם אם לא תוכננו מלכתחילה ללמידה בגישה חוקרת.
א. אפשר לעבד פעילויות כאלה לגישה חוקרת באמצעות מספר שינויים קלים ופשוטים:

• החלפת פעלים "סגורים" כמו לבדוק – למדוד – להוכיח – לקבוע – להראות בפעלים "פתוחים" כמו לחקור – ללמוד – לשאול – לחפש – לשער. תודות להחלפה זו הופכות הנחיות העבודה להנחיות מזמנות חקר ותואמות חקר.
• צמצום עד למינימום הדרוש של חשיפת תוצאות צפויות, עובדות, נתונים ויחסי הגומלין ביניהם. המינימום הדרוש נקבע על ידי המטרות של המורים. דוגמה פשוטה להחלטה אודות היקף המידע הניתן לתלמידים, היא חשיפת הנוסחאות של החומרים המשתתפים בניסוי כלשהו.

ברוב הניסויים המובאים במדריך אין הנוסחאות נתונות. הניסיון המצטבר הראה כי נוסחאות אלה מטרידות ומעסיקות את המבצעים שלא לצורך ומצמצמות את טווח האפשרויות לכווני החקר. יש מקרים שבהם המטרות מחייבות זאת או שהמורים חושפים את הנוסחאות כדי לנתב את כיווני החקר, ואין בזה כל פסול, כמובן!
לסיכום הקריטריון היחיד לכמות המידע שמספקים לתלמידים נקבע על-פי המטרות והיעדים הברורים שמתגבשים לפני כל פעילות!

אין להחיל המלצה זאת לצמצום המידע על תחום הזהירות והבטיחות! אדרבה, בתחומים אלה אין לחסוך כלל וכלל במידע, וצריך לספק פרטים רבים ככל האפשר!

• עידוד לשאילת שאלות, בעיקר כאלה שמעודדות לצפות, לנבא, לפשט, להיות מעורבים, להעלות ולנסח השערות.
• מתן הזדמנות לתלמידים לתכנן תחילה את מהלך הפעילות, ורק אחר כך להציע להם את הכלים והמכשור הנחוצים לעבודת החקר.

בין הניסויים המוצעים בפרק III יש מספר דוגמאות לניסויים שעובדו לחקר על פי ניסויים מאשרים – כגון ניסוי מספר 63 וניסוי מספר 28.

ב. דרך נוספת להתאמת פעילויות כאלה לגישה חוקרת היא על ידי שינוי בפרמטר כלשהו בין קבוצות העבודה, דבר שהופך את האירוע הכיתתי למחקר של ממש! לדוגמה, בניסוי 51 כל קבוצה יכולה לעבוד עם חומצות שונות, עם ריכוזים שונים של אותה חומצה או עם מתכות שונות.

II הדרכה והנחיה של תלמידים בביצוע פעילות חקר בכל אחד מן התחומים האלה:
א. הדרכה לחיפוש והתמצאות במקורות מידע מגוונים (ספרות מקצועית, מאמרים מדעיים, אינטרנט, ספרי נתונים לתלמיד, handbooks "ממוסדים", מאגרי מידע ממוחשבים, מפעלים, איגודים, גופים ציבוריים – כמו משרד התעשיה והמסחר (תמ"ס), מכון התקנים (מת"י) וכו'.
ב. עידוד הקישור גם לתחומי דעת אחרים כמו: פיזיקה, ביולוגיה, גיאולוגיה, איכות הסביבה, ארכיאולוגיה.
ג. הדרכה של עבודה בקבוצות.
ד. הדרכת תלמידים בביצוע כל אחד משלבי החקר: איסוף ארגון ופרוש תצפיות, שאלת שאלות, בחירה וניסוח של שאלת חקר, העלאה וניסוח של השערה מנומקת, תכנון וביצוע של ניסוי אישוש/הפרכה של ההשערה, ארגון תוצאות הניסוי ודיון בהן, הסקת מסקנות ושאלת שאלות המשך אפשריות.
ה. הפעלת מיומנויות הערכה ייחודיות לתכנית.

במסגרת התכנית מבצעים התלמידים פעילויות מגוונות:
א. ניסויי חקר בדרגות קושי שונות כשהחלק הראשון (טרום חקר) נתון ומשמש בסיס לפעילות החקר שבעקבותיו.
ב. פעילויות על סמך הזדמנויות שונות להקניית מיומנויות חקר. כאמור לעיל, הפתיחה המזמנת בעקבותיה חקר עשויה להימצא גם במגוון רב של פעילויות והזדמנויות כגון: הדגמות, ניסויים מוסרטים, ניסויים קצרצרים ב-CD, מאמרים, מאגרי מידע, סיורים, סרטים, מינימחקרים וגם הוראה פרונטלית. מגוון הזדמנויות כאלה וגם דוגמאות לאפשרויות שימוש ולדרכי טיפול בהן – בפרקים IV ו-V
ג. לימוד בגישה חוקרת – הוראה כחקר – של נושאים שונים הכלולים בתוכנית הלימודים: הצגת תיאוריות וחוקים מדעיים בדרך ובקונטקסט שבהם הופיעו והדרך הדינמית שבה השתנו והתפתחו מבחינה מדעית ומבחינה היסטורית.(פרוט בפרק IV)

בשלבים המתקדמים של רכישת מיומנויות חקר ניתן להוסיף:
ד. ביצוע מחקרון (מינימחקר) או ביצוע פרוייקט בנושא שנבחר על ידי התלמידים עצמם ושהוא רלוונטי להם. כאן, מתנסים התלמידים במיומנויות נוספות – מיומנויות למחקר כגון: כתיבת הצעת מחקר, חיפוש וציון ביבליוגרפיה, הצגת הממצאים בפני קהל בעל אפיונים ספציפיים (מקצועי/לא מקצועי) פרוט הדרכים להכנת מינימחקרים כמו גם הצעות לנושאי מינימחקרים בצרוף כווני חקר אפשריים, ניתן למצוא בפרק V.

מיומנויות המופעלות על ידי תלמידים בעת ביצוע של פעילויות חקר השלבים העיקריים בביצוע ניסוי חקר פתוח הם:

1. שלב הטרום חקר – הוא שלב החשיפה לבסיס החקר וכולל: רישום וארגון התצפיות, שאלת שאלות, הכרת המערכת, הבנת הנתונים וההנחיות, בחירה וניסוח של שאלת חקר, העלאה וניסוח השערה.
2. שלב החקר – הוא השלב שבו מופעלות רב מיומנויות החקר וכולל: תכנון וביצוע של ניסוי לבדיקת ההשערה (אישוש/הפרכה), בחירת משתנים, קביעת הבקרה.
3. שלב הפוסט חקר – הוא שלב הסיכומים וכולל: רישום התצפיות ותוצאות המדידות ופירושן, הסקת מסקנות לכל אחד מחלקי החקר ולחקר בכללותו בצירוף הסברים מתאימים, התייחסות ביקורתית לממצאים, לתוצאות ולכל תהליך החקר, סיכום הניסוי לאור ידע רלוונטי קודם ו/או שנרכש במיוחד, העלאת שאלות נוספות/חדשות שהתעוררו בעקבות הניסוי.

להלן תיאור הדרישות מן התלמידים בעת ביצוע שלבי החקר השונים:
א. הקפדה מיוחדת על הוראות הבטיחות והזהירות (פרק I)
ב. עבודה על פי הנחיות תוך הקפדה מרבית על כל הפרטים.
ג. איסוף, ארגון, פירוש והסבר של התצפיות.

איסוף התצפיות והדיווח עליהן צריך לכלול את כל הגורמים האלה:

• תיאור המערכת הנתונה על כל מרכיביה ופרטיה כפי שהם נקלטים על ידי החושים ועל ידי אמצעי עזר מתאימים.
• תיאור כל השינויים שנגרמים על ידי פעולות שונות שמבוצעות. תצפיות ישירות אלה מתקבלות באמצעות החושים וגם בעזרת מכשור.

ארגון התצפיות על התיאורים להיות מדויקים, מאורגנים היטב, מסודרים בצורה נוחה לקריאה ולהבנת המידע שכלול בהם. את הנתונים ניתן לרכז בטבלאות, בצורה גרפית או אחרת, בהתאם למקרה.

i. בניית טבלה
בבניית טבלה יש להקפיד על הפרטים האלה:

• כותרת מתאימה – שם הבדיקה שמסוכמת בה
• ציון של גורם/ים קבוע/ים בכל שלבי הניסוי.
• רישום נכון בראש כל עמודה של מה שנמצא בה, כולל יחידות מדידה.
• הוספת מקראה במקרה הצורך
• לאחר מילוי הטבלה כדאי לסכם באופן מילולי את תמצית הממצאים המופיעים בה.

ii. הצגה גרפית
בהצגה גרפית (למשתמשים ב-Excell סוג הגרף "של פזור XY") יש להקפיד על הפרטים האלה:

• כותרת מתאימה
• ציון של גורם/ים קבוע/ים בכל שלבי הניסויציון
• המשתנה על כל ציר – הבלתי תלוי על ציר X והתלוי על ציר Y

ציון היחידות וקנה המידה – כדאי להשתמש בנייר מילימטרי/ לוגריתמי/ חצי לוגריתמי (או לפחות משובץ), הכול לפי העניין

• הוספת מקראה במידת הצורך
• בתום ההצגה הגרפית כדאי לסכם באופן תמציתי את הממצאים המופיעים בה.

הערה: בגרפים מסוגים אחרים – עמודות, "עוגה" וכו' – יש להקפיד על המאפיינים הייחודיים של כל גרף.

הסבר ופירוש של כל אחת מן התצפיות צריך להיעשות על-פי עקרונות מדעיים מוכרים.

חשוב להבהיר את ההבחנה בין תצפית לבין הסבר, פירוש והשערה, הבחנה שתלמידים מתקשים בה לעתים! למשל, תצפיות (מה קרה?) כגון:

1. צבעו של נייר לקמוס כחול הפך לאדום בתמיסה מימית מסוימת
2. טיפת אצטון נעלמה ממשטח העבודה במשך זמן קצר יחסית.

מתוארות לעתים על ידי תלמידים באמצעות הסבר (למה?), פירוש (מה זה אומר? על מה זה מעיד?) או אפילו על ידי השערות. כמו:

1. נייר לקמוס כחול הופך אדום כי הסביבה חומצית. בתמיסה המימית הנתונה ריכוז יוני ההידרוניום גבוה יותר מן הריכוז של יוני ההידרוקסיד התמיסה הנתונה חומצית.
2. לחץ אדי האצטון נמוך, או לאצטון נדיפות גבוהה או טמפרטורת רתיחה נמוכה וכו'. האצטון נדיף. הכוחות הבין מולקולריים בין מולקולות האצטון חלשים.

ד. שאילת שאלות, ניהול דיון ושיחה

בגישה חוקרת ומגוון דרכים שבהן מעודדים ומדריכים תלמידים כיצד לשאול ולנהל שיחה ודיון.
"חשוב לחשוב לפני ששואלים, חשוב לחשוב איך שואלים"

כפי שכבר נאמר, אחד המאפיינים של לימוד בגישה חוקרת הוא היותו ממורכז תלמיד – כלומר הצבת התלמידים במרכז התכנית. יש כאן העברת דגש מן ההוראה אל הלמידה ותפנית ממצב של ההוראה/למידה להקשבה, לשאילת שאלות ולפתיחות לרעיונות של התלמידים! שאילת שאלות היא אחת הדרכים שבהן המורים מסייעים לתלמידים למצוא כיוונים חדשים ולהפעיל חשיבה.

לפני שאילת שאלות על המורים להחליט בנושאים האלה:

• אילו מטרות – בתחום החקר או הכימיה – הם רוצים להשיג.
• אילו כישורים ומיומנויות ברצונם לפתח.
• אילו התנהגויות וערכים הם מעוניינים להדגיש.
• אילו תהליכי חשיבה הם רוצים לטפח.
• אילו סוגים של תשובות הם מוכנים לקבל

העידוד לשאילת שאלות הוא אחת הדרכים היעילות ביותר לגילוי תחומי העניין של התלמידים. בנוסף לכך התלמידים זוכים בלגיטימציה לבטא את מה שמעניין אותם, כמו גם את סקרנותם, התלבטויותיהם ופתיחותם הרעיונית.
לגיטימציה ניתנת גם לבקשת הבהרות, תשובות, הפניה למקורות מידע! מובן שכל האפשרויות מחייבות חשיבה מוקדמת!.

האמנות של ניהול דיון ו/או שיחה על ידי מורים ותלמידים כאחת, מבוססת על היכולת להקשיב, להתייחס לנאמר, להיות גמישים, לשאול שאלות "המשך" טובות! שאלות טובות של מורים ו/או של עמיתים עשויות להוות רמז ולסייע לתלמידים בארגון החשיבה, בהפנמת מושגים ועקרונות ובהעמקתם! שאלת שאלות טובות על ידי מורים היא אסטרטגיית הוראה מתוחכמת שמסייעת בין היתר בבניית השערות לגבי מסלולי החשיבה של התלמידים ומאפשרת לשאול שאלות לבדיקת ההשערות הנ"ל ובמידת הצורך לשנותן בהתאם לתשובות התלמידים.
זאת דרך שבה מורים מבררים לעצמם את הקשיים שבהם נתקלים תלמידיהם בתהליכי חשיבתם ובכך מסייעים להם גם בפתרון בעיות!
בלימודי מדע בכלל וכימיה בפרט ישנן הזדמנויות אין ספור לשאילת שאלות וצריך רק לנצל אותן בצורה מושכלת! הזדמנויות כאלו מתעוררות בזמן שיעורים והרצאות, בזמן עבודת תלמידים במעבדה, בזמן ביצוען של הדגמות, של פתרון תרגילים ודפי עבודה, בזמן חיפוש במאגרי מידע, תוך כדי סיור לימודי, בעת העבודה על פרויקט ומשחקים חינוכיים כמו גם בזמן ביצוע הערכה וכו'.
אחת ההתלבטויות המתעוררות בתחום זה היא, אם כדאי להכין שאלות מראש או לתת מקום לספונטניות. התשובה תלויה בנושא, באופי האנשים המעורבים ובניסיונם בתחום! אם מחליטים על הכנת שאלות מראש, עדיף שיהיו אלה שאלות כלליות המאפשרות גמישות ושאילת "שאלות המשך" בהתאם לתגובותיהם של התלמידים! אוסף של שאלות מוכנות מראש עשוי לתרום לתחושת ביטחון של מורים, מפני שהן מתוות כיוון ובכך מגבירות את יכולתם לנהל שיחה יעילה ונינוחה.

עם זאת חשוב מאוד להיזהר מלשאול רק "למען השאלה", חשוב שתהיה חשיבה מוקדמת וקביעת יעדים ברורים מראש, והדגש כאן הוא על יעדים ולא על הדרכים המפורטות להשגתם!
בכל מקרה חשוב להחליט מראש אילו כישורים/מיומנויות מתכוונים לפתח, אילו תהליכי חשיבה רוצים לטפח, אילו מטרות לימודיות מתכננים להשיג, מהי המהות וטווח פיזור התשובות שמוכנים לקבל, וכן אילו התנהגויות וערכים מעונינים להדגיש.

ניתן לסווג שאלות על פי תחומים וקריטריונים שונים:

• שאלות פתוחות/סגורות
  שאלות פתוחות: שאלות שתורמות לשיחה טבעית. הן מתאימות במיוחד לפתיחת דיון.
  שאלות סגורות: שאלות שהתשובה עליהן מורכבת ממילה אחת או שתיים, והן נועדו לבדוק הבנה/שינון/החלטיות/ביטחון/ידע.
• שאלות מיקוד: שנועדו להבהרה, לפירוט ולבירור נקודות ספציפיות.
• שאלות רפלקטיביות: לגיבוש נקודה ספציפית על ידי שימוש במילים של התלמידים עצמם.
• שאלות היפותטיות: שימושיות ביותר בהוראה כחקר – שאלות "what if"
  בהקשר זה מובאה מדבריו של Niels Bohr:
  "Every sentence that I utter should be regarded by you not as an assertion but as a question"
  בתרגום חופשי: "כל משפט שאני מבטא, ראוי שייראה על ידכם כשאלה ולא כקביעה".
• שאלות בתחום הקוגניטיבי ובתחום האפקטיבי

בהמשך מובאות שתי דוגמאות לסווג שאלות- האחת בתחום הקוגניטיבי (1) והשניה בתחום האפקטיבי (2):
1. על פי עקרונות הטקסונומיה של בלום (Bloom,I 1967) ניתן לדרג את רמות הקושי של השאלות בעזרת הרצף הבא:

2. על פי טווח התשובות האפשריות על פני הרצף:

התרומה של שאלות מכנסות לפיתוח חשיבה הגיונית וביקורתית, ליצירתיות ולרכישת מיומנויות היא די מצומצמת, אך יש להן ערך בתחום האפקטיבי: הן מאפשרות את שיתופם של תלמידים רבים יותר בדיון וצירופם למעגל "המעורבות" ובכך גם לאירועי החשיבה המשותפים.

אם נחזור לתחום הקוגניטיבי, עדיף לפעמים לטפח את תהליכי החשיבה העצמיים של התלמידים גם על פני העיסוק בקבלת תשובה "נכונה".
ניתן להשוות זאת למורים שתשומת לבם נתונה רק לתוצאה הסופית של שאלת חישוב (גם אם השגיאה נבעה מטעות חישוב לא רלוונטית) ואינם מתעניינים כלל בדרך השגת התשובה ובתהליך החשיבה שעברו התלמידים!
יש לזכור כי תהליך החשיבה הוא בעל חשיבות רבה גם משום שאין הוא אירוע חד פעמי אלא ניתן להפעלה שוב ושוב, בהזדמנויות שונות ובתחומים שונים!
בגישה חוקרת רצוי להתחיל דיון בשאלות מבזרות ולנוע לכיוון של שאלות מכנסות יותר (במיוחד עם תלמידים מתקשים).

המאמר "Questions are the Answer" (Penick et al, 1999) מטפל בצורה פלסטית בנושא זה. המאמר ותרגום חופשי של מספר רעיונות מרכזיים נמצאים במסמכים הבאים:
IIT-Questions are the answer
IIT – Hrase and inquiry

אי אפשר לטפל בשאלת שאלות בלי להזכיר את מושג הפלא: ה-WAIT-TIME. על פי ממצאי מחקרה של Mary Budd Rowe, מרבית המורים ממתינים בממוצע פחות משנייה לקבלת תשובה על שאלה ששאלו!!!
העלאת זמן ההמתנה לחמש שניות בלבד גרמה לשיפורים משמעותיים ביותר כמתואר להלן קבלת תשובות ארוכות ומקיפות יותר.

• חשיבה יצירתית יותר.
• מגוון גדול יותר של תשובות.
• אחוז גבוה יותר של תלמידים השתתפו בתהליך.
• אמנם נשאלו פחות שאלות, אך הן דרשו חשיבה רבה ומעמיקה יותר.

מומלץ לאפשר מסלול של שאלות ותשובות גם בין התלמידים לבין עצמם בנוסף למסלול המקובל של מורה-תלמיד-מורה, וזאת בעיקר בנושאים שנויים במחלוקת או מעוררי דילמות!
על אף כל האמור בדבר החשיבות שבשאילת שאלות, יש להיזהר מפני אמצעים מעין אלה:

• לא "להשתדל יותר מדי" ולא להפוך לשאלה דבר שהוא בעצם קביעה ברורה ובלתי מעורערת.
• לא לשאול שאלה שהתשובה עליה "מנותבת" לאפשרות אחת ויחידה וממילא אינה מותירה מקום לחשיבה ולהתלבטות.
• לא לתת תחושה שהתלמידים הפכו ל"דסקיות" של "קליעה למטרה" לשאלות של המורים ולאפשר לתלמידים את הזמן המינימלי לגיבוש תשובות.
• לא "להפגיז" בשאלות עזר תלמידים שתשובתם שגויה ו/או מתמהמהת (על אף שהדבר נעשה בדרך כלל מתוך כוונה טובה של מתן סיוע). על פי רוב יהיו התוצאות הפוכות ממה שמתכוונים המורים – הדבר יגרום לכך שהנשאלים יתקשו להתרכז ולחשוב ובכך אולי תימנע מהם האפשרות לחשוב על תשובה מעמיקה יותר.
• לא להרבות בשאלות כ"מענה" לשאלה של תלמידים – הדבר עלול לזרוע בראשם את הרעיון כי רק המורים רשאים לשאול – ובכך לגרום להם להימנע מלשאול!
• לא להשתמש יתר על המידה בשאלות כדי "לעורר" תלמידים שאינם משתתפים – הדבר עלול להעמידם במצב "היכון" ולהצטייד בתשובות מוכנות. וכך – לא זו בלבד שלא יהיו מעורבים בדיון/שיחה, אלא גם לא יהיו "פנויים" להקשיב לדבריהם של אחרים.
• לא לשלול מן התלמידים את לקיחת האחריות על ניהול דיון/שיחה.
• לא לשאול שאלות אישיות מדי בפורום הכיתתי, דבר שעלול להביך, ליצור חרדה וכו'!

כיצד ניתן להימנע מנפילה ל"מלכודות" הנ"ל?

• לעתים עדיף להחליף שאלה בקביעה ובכך לאפשר פתיחת "חלקה יותר" של דיון!
• להשתמש בטכניקה של ניסוח מחודש של תשובת תלמיד כדי להקל על התייחסות אליה.
• לעודד דיון שבו תלמידים יכולים להפנות שאלות גם לעמיתיהם (כמו לדובר ברגע מסוים).
• לעודד את הדוברים לעצור מדי פעם כדי להתייעץ עם המאזינים להם!
• להאריך את ה-WAIT TIME? ואת ה"שתיקות" ובכך לאפשר דיון נינוח, עם זמן מספיק לחשיבה.

לסיכום, בשיעורי הכימיה בכיתה, כמו גם במעבדה, התלמידים נשאלים ושואלים; בלימוד בשיטת הגישה החוקרת הם מקבלים לגיטימציה לשאול, לומדים לשאול ולנסח שאלותיהם בצורה בהירה ועניינית, לומדים לנסח תשובות בכתב ו/או בע"פ לשאלות המורים, לשאלות שמופיעות בספר או שמתעוררות בדיון וכו'.
כמו בכל למידה: ככל שמתנסים יותר – משתפרים יותר !!!

פיתוח המיומנות של שאלת שאלות בקרב ציבור התלמידים חשובה לא פחות (ואולי אף יותר) מאשר בקרב ציבור המורים! כזכור, התכנית "ממורכזת תלמיד". לפיכך שאלות המכוונות לכישורים ולתחומי ההתעניינות של התלמידים (בהמשך לשאלון שהוצע בתחילת הפרק) מסייעות בהכרת התלמידים ובהעלאת רמת ההתעניינות שלהם במדע על ידי מתן אפשרות להוכיח את כשרונותיהם. בזכות שאלות אלה ניתן גם לתכנן שיעורים רלוונטיים יותר ולהגיע אל האדם שבתלמיד ולא רק אל ה"ספוג" הקולט מידע מדעי.

תמצות מחקרים אחדים אודות שאלת שאלות בכיתה ניתן למצוא בנספח לפרק זה.

לאחר כל האמור לעיל ובעקבות החשיפה להזדמנות לחקר שבשלב ה"טרום חקר", התלמידים מתבקשים לשאול (לפחות 5) שאלות שהן רלוונטיות, מגוונות והחשוב מכול – שמסקרנות אותם!
עוד חומר בנושא שאילת שאלות מצוי בקבצים:
IID- questioning
IIT- The art of asking questions

ה. בחירה וניסוח של שאלת חקר

הבחירה של שאלת החקר תיעשה בדרך כלל ממאגר השאלות שנשאלו בסעיף ד', אך יהיו גם מקרים שבהם תנוסח שאלה אחרת. גם שאלה שנבחרה מבין אלה שכבר נשאלו – לעתים קרובות, ובמיוחד בתחילת הדרך, יהיה צורך לנסחה מחדש. עם ההתקדמות בהפנמת מיומנויות החקר, ינוסחו השאלות הנשאלות בסעיף ד' יותר ויותר כשאלות חקר ויידַרשו פחות ופחות שינויים בניסוח.
בחירה של שאלת חקר יחד עם העלאה של השערה מהווים את מרכזה של התכנית. כשהן מנוסחות ומנומקות היטב קובעות במידה רבה את העבודה בהמשך.

כדי ששאלת החקר תהיה נוחה להמשך הטיפול עליה להיות

• פשוטה
• קשורה ישירות לממצאים שבתצפיות
• ניתנת לבדיקה במשאבים שלרשות התלמידים
• מצביעה על כיוון אפשרי לחיפוש התשובה.

דוגמאות של כיווני חקר ושל שאלות חקר שנוסחו על ידי תלמידים, מופיעות ברבות מן הפעילויות המוצעות.
ברוב המקרים שאלת החקר מנוסחת כתלות בין שני משתנים, שהקשר האפשרי ביניהם מובא בהשערה. בשלב הראשון יש לבחור ולבודד "משתנה בלתי תלוי" ו"משתנה תלוי".
"משתנה בלתי תלוי" הוא גורם שמשנים תוך כדי ביצוע הניסוי, ואת השפעתו של שינוי זה בודקים על גורם כלשהו שנקבע כ"משתנה התלוי".
לאחר בחירת המשתנים חשוב ביותר לדאוג לבידוד המשתנים. כלומר, בכל אחד משלבי הניסוי הבדיקה חייבת להתמקד אך ורק במשתנים אלה, ועל כל יתר הגורמים להישאר קבועים. מובן שבניסויים מסוימים, ובמיוחד בעת ביצוע מיני-מחקר, עשויים להיבדק מספר משתנים תלויים ביחס למשתנה בלתי תלוי מסוים, או לחילופין משתנה בלתי תלוי כלשהו ביחס למשתנים תלויים אחדים, אך כל התייחסות כזאת תיעשה בצורה חד-ערכית, וכל אחת בשלב שונה של הניסוי!
עם כל האמור לעיל אפשריות גם שאלות חקר שאינן נוגעות בהכרח בקשר בין משתנים. אין "לאלץ" את התלמידים לנסח את כל שאלות החקר כתלות בין שני משתנים, ואפשר לקבל גם ניסוחים חלופיים.
לדוגמה, בניסויים "ניסוי בבקבוק I" (ניסוי מס' 1) ו"ניסוי בבקבוק II" (ניסוי מס' 2), תלמידים רבים מניחים שלאוויר בבקבוק יש תפקיד במה שמתרחש בניסוי. שאלה שמטרידה אותם לעתים קרובות היא:
"האם כל מרכיבי האוויר מעורבים בניסוי או רק חלקם?" ואם לא כל מרכיבי האוויר – אז אילו כן ואילו לא? ניסוח נפוץ הוא "מהו/מהם הגז/ים שבאוויר שמשתתפים בתהליך הנדון?"
בניסוי שתלמידים רבים מתכננים לבדיקת הנושא, במקום אוויר מוזרמים לכלי התגובה מרכיבי האוויר אחד אחד: חנקן, חמצן, פחמן דו חמצני או לחילופין תערובת של שני גזים בלבד. השאלות ממוקדות ומכוּונות לגילוי הגז/ים הפעיל/ים. דבורה קצביץ – מורת חקר מנוסה, רכזת כימיה בתיכון אזורי גדרה ומדריכה מחוזית במחוז המרכז הדרומי, הציעה לכנות שאלות חקר כאלה "שאלות גילוי". יהיה זה מאולץ לנסח אותן כתלות בין משתנים, רק כדי לשמור על ה"תבנית" הקבועה, אם כי אין להתעלם מן הערך הדידקטי של העקביות.
ניתן, למשל, לנסח שאלה זאת בצורה הבאה: "כיצד משפיע שינוי בהרכב האוויר בכלי, על משך זמן הופעתם/ היעלמותם של הצבעים?" או "האם כל אחד מן הגזים הנמצאים באוויר יכול להשתתף בניסוי ולהגיב באותה צורה?" אפשר לנסח את השאלות גם כתלות בין משתנים: "כיצד משפיעה מהות הגז שמעל התמיסה על קצב הופעתם/היעלמותם של הצבעים? " אך אין כל צורך להתעקש על ניסוח הקושר בין משתנים דווקא, ושני הניסוחים שהוזכרו לעיל מצוינים. יתרה מזאת, ההיצמדות לתבנית קבועה עלולה לפגוע בחשיבה הפתוחה והיצירתית, אף שרווחת טענה כי מבחינה דידקטית עדיף להרגיל את התלמידים לתבניות חשיבה קבועות.
דוגמה נוספת לשאלת חקר שאינה מנוסחת כקשר בין משתנים, מתעוררת בהקשר של הניסוי "חומרים בשקית" (ניסוי מספר 4). יש תלמידים שמבינים כי בתוך השקית מתרחשים מספר תהליכים, ולעתים הם מתעניינים בהשפעתו של כל אחד מהם על השינוי בטמפרטורה. בניסוי הם מתכננים לבודד כל אחד מן התהליכים ולבדוק את שינויי האנרגיה שנלווים לכל תהליך.
"כיצד משפיע שינוי האנרגיה בתהליך… על השינוי הכולל בטמפרטורה?" – שאלות חקר מסוג זה המנוסחות כתלות בין משתנים אינן מביעות נאמנה את מה שביכולתם של התלמידים לבדוק. התלמידים מתמקדים בעצם בשאלה, אם תהליך מסוים הוא אנדו-או אקזותרמי. לפיכך יהיה מתאים יותר לנסח זאת כך: "האם התהליך הוא אנדו-או אקזותרמי?". ההתייחסות לטמפרטורה הסופית תיעשה בדיון על התוצאות.
נושא אחר שאין להחמיר בו נוגע לסדר העבודה: האם שאלת החקר חייבת להבחר לפני העלאת ההשערה או אפשר להקדים ולהתחיל בבניית ההשערה. שתי האפשרויות מקובלות, ואין כל פסול בגיבוש ההשערה תחילה ובניסוח שאלת חקר מתאימה בהמשך או לאחר מכן.
לסיכום, שאלת חקר טובה היא שאלה שמנוסחת בצורה בהירה, ובמידת האפשר במונחים של קשר בין משתנים. אגב כך עליה לכלול רמז לדרך הבדיקה הניסויית שמותאמת למשאבים העומדים לרשות המבצעים – כלים, חומרים, זמן וכו'.
מצגת לתרגול בחירת המשתנים ולניסוח שאלות חקר בהקשר למאמר על פופקורן הוכנה על ידי דבורה קצביץ ונמצאת באתר התכנית.
מצ"ב מצגות שיכולות לסייע להקניה ולתמצות נושא זה:
IIT-questioning
IIT-questioning2

ו. העלאה וניסוח של השערה מנומקת

ההשערה – בין אם קדמה לשאלה ובין אם באה בעקבותיה – חייבת להציע הסבר אפשרי תוך התייחסות לשאלת החקר על כל היבטיה. חשוב ביותר שתהיה מנומקת ומבוססת על ידע מדעי קיים/קודם או על ידע שנרכש במיוחד לצורך נושא זה – ממאגרי מידע, מספרות מקצועית וכו'. יש להקפיד שתהווה בסיס איתן לניסוי שיתוכנן לבדיקתה.

הנקודות העיקריות שיש להתמקד בהן הן אלה:

1. חיפוש וזיהוי חוקיות בתוצאות, גם אם הן מורכבות, ושימוש בהן כבסיס להעלאה ולניסוח ההשערה.
2. התאמה בין שאלת החקר לבין ההשערה, שאמורה להיות התשובה לשאלת החקר.
3. ניסוח ההשערה בצורה ברורה ותמציתית.
4. חשוב מאוד להקפיד על הנמקה של כל מה שנכתב בהשערה! במקרים רבים ההשערה קושרת בין משתנה תלוי לבלתי תלוי.
5. על הנימוקים להתבסס על ידע קודם או כזה שנרכש במיוחד למשימה זו. על הידע להיות רלוונטי ונכון.

דוגמאות לתבניות של ניסוח השערה: אם… אז… או ככל ש… אז ירד/יעלה/ישתנה/לא ישתנה…

ז. תכנון וביצוע של ניסוי לאישוש או להפרכת ההשערה
ז.1 בשלבים שונים של מהלך החקר, אך במיוחד בזמן תכנון הניסוי, התלמידים נתקלים בצורך לפתור בעיות רבות ומגוונות ולבחור בין חלופות. כדי להקל עליהם בנושאים אלה, מומלץ לתרגל טכניקות של פתרון בעיות ושל בחירה בין חלופות.

המסמכים הבאים נועדו לסייע להנחלת טכניקה זאת:
IIT problem solving
IIT problem solving
IIT-problem solving hebrew

לאחר שנרכשה טכניקה זאת, וכדי שתלמידים יוכלו להגיע לפרישה מרבית של אפשרויות, חשוב מאוד שידעו מהם המשאבים – כלים, חומרים, זמן – שעומדים לרשותם.
במצגת labware מתואר מבחר כלי מעבדה נערכה על ידי רותי שטנגר מורה בתיכון עירוני ג' ע"ש זלמן ארן, חיפה.

ז.2 תכנון ראשוני של ניסוי לאישוש/הפרכה של ההשערה צריך להיעשות תוך שימת לב מיוחדת לבידוד משתנים, לבקרה ולחזרות.
הניסוי נועד לבדוק את ההשערה ולאשש או להפריך אותה.
יש לוודא בכל שלב ושלב שהניסוי מתייחס ישירות לשאלת החקר ולהשערה, שהוא מקשר ביניהן ומאפשר את בדיקתן. כמו כן יש לפרט תכנון מדוקדק של הפעולות הנחוצות לבדיקה אמינה של ההשערה.
חשוב לפרט את התכנית, לציין כיצד ייבחרו כלי המחקר, כיצד יתוכננו האיכות וההיקף של המדגם/ים, מהן השיטות לאיסוף הנתונים וכו'.
יש להעריך בהתמדה ובצורה ביקורתית את התכנון לאור הממצאים ולאור מסגרת המשאבים, כולל הזמן וכן בעיות ומגבלות צפויות.

יש להקפיד על בידוד משתנים. בזמן ביצוע של בדיקה מסוימת יש לשנות רק פרמטר (גורם) אחד (המשתנה הבלתי תלוי) ולבדוק כיצד שינוי זה משפיע על גודל/תכונה (המשתנה התלוי) שרלוונטיים לשאלת החקר. בזמן זה חייבים להבטיח שכל יתר הגורמים נשארים קבועים.
ניתן כמובן להתייחס לשינויים שיחולו בגורם מסוים (המשתנה התלוי) בעקבות שינויים במספר משתנים בלתי תלויים, אך אין לשנותם בו זמנית!

יש לפרט את מהלך העבודה כולל את האופן שבו יתבצעו וימָדדו השינויים, את דרכי המעקב אחריהם ואת האמצעים להבטיח שהניסוי אכן בודק שההשערה שוללת הסברים אחרים וכל השערה חלופית. כלומר, בכל אחת מן הבדיקות המבוצעות יש לדאוג למערך בקרה מתאים.
הבקרה – ניסוי ייחוס בטרם ביצועו של שינוי רלוונטי כלשהו, שבהשוואה אליו ניתן להחליט אם שינוי זה המבוצע במשתנה הבלתי תלוי שנבחר, הוא זה שגרם להשפעה על המשתנה התלוי. כאשר המשתנה התלוי הוא הופעה ו/או שינוי צבע, שיקוע, עכירות וכו', משתמשים גם במונח הלועזי "blank" במקום בקרה.
לעתים קרובות בניסוי הייחוס מסירים את הגורם שנבחר כמשתנה בלתי תלוי.
יש מקרים שבהם לא ניתן או קשה מאוד לתכנן בקרה ללא המשתנה הבלתי תלוי. גם במקרים שבהם השתנותו רציפה ויש לבדוק דגימות בפרקי זמן שונים, בוחרים באחת הדגימות כבקרה. בפעילויות רבות הניסוי שנבחר לצורך כך הוא זה שבוצע בשלב הטרום חקר. יש המכנים זאת בקרה פנימית.
במקרים מסוימים תכנון הבקרה מורכב, והוא חייב לכסות מספר אפשרויות כדי להבטיח את כל המתואר כאן. יש לחזור על כל אחד מן הניסויים המבוצעים – עם השינויים שהם כוללים – כדי להבטיח שהתוצאות אינן מקריות ו/או שגויות.
פעולות אלה קרויות חזרות, וכל חזרה שתוצאותיה מתאימות לתוצאות של החזרות האחרות, מגדילה את מהימנותן של התוצאות.

ז.3 לאחר שהופעלה חשיבה על פי העקרונות שבסעיפים הקודמים ולאחר שהושלם התכנון, יוכן "דף לבקשת ציוד וחומרים" ויוגש ללבורנט/ית. הדף מכיל רשימת כלים, חומרים, אמצעי מדידה וכו', ההתמודדות עם דף כזה הוא חדש לרוב התלמידים – כמו כל תהליך התכנון העצמי.
חשוב שהתלמידים יכירו את המשאבים העומדים לרשותם, דבר שיחסוך התלבטויות וזמן בבחירת כלי עבודה, המכשור ואמצעי העזר ויבטיח שימוש נכון בהם.

צריך להרגיל את התלמידים כי יש צורך לדייק בבקשת הציוד, החומרים, אמצעי המדידה ותנאי העבודה. יש להקדיש תשומת לב מיוחדת לכמויות, לריכוזים,למהות ולנפח כלי העבודה, לסוגים של מכשירי המדידה, לתחום הדיוק הנדרש וכו'.
בתחילת הדרך ניתן להדריך יותר ו"להרפות" בהדרגה עם התקדמות התהליך.
מצורפות מספר גרסאות לדפים לבקשת ציוד שהוצעו על ידי מורים שונים:
גרסה א'
גרסה ב'
גרסה ג'

ניתן לתרגל את הקניית המיומנות הזאת בדרכים מגוונות:

• העברת הדף לצוות העמיתים לשם שיפורו. אפשר לעשות זאת גם בשלב התכנון של הניסוי – מומלץ מאוד לנסות זאת מדי פעם.
• תרגיל ב"התאכזרות" ובהספקה מדויקת של מה שהוזמן (למשל, אם לא צוין נפח הכלי הרצוי – יסופקו כלים בנפחים לא מתאימים; אם לא צוינו ריכוזי התמיסות הרצויות – יסופקו תמיסות בריכוזים לא מתאימים וכו'). בדרך קשה זאת למדו התלמידים שיש צורך להקפיד על דיוק מרבי בבקשותיהם.

ח. ארגון ופירוש הנתונים והתוצאות

בשלב זה מתבצע הארגון של תוצאות הניסוי, קרי התצפיות החדשות, בעזרת כל האמצעים המקובלים – טבלה, איור, דיאגרמה וכו', הסברן נעשה גם באמצעות קשרים מתמטיים, ופירושן מהווה הסבר מילולי למה שכלול בהן.

ט. דיון בתוצאות והסקת מסקנות

בדיון בתוצאות ובמסקנות יש להעריך בצורה ביקורתית את רעיונות החקר ותוצאותיו ולזהות את מגבלותיו. יש להתייחס לכל התוצאות, לכל הבעיות שהתעוררו, לכל ההתאמות ולכל אי-ההתאמות להשערה, לכל מה שקרה בהתאם או בניגוד לציפיות מן הניסוי, ולבסוף צריך לפרש ולנסות להסביר את התוצאות ולהסיק המסקנות.
המסקנות קושרות בצורה ביקורתית בין שלושת המרכיבים האלה: שאלת החקר, ההשערה וממצאי הניסוי ומתייחסות לשאלות כגון: האם נמצא מענה לשאלת החקר? האם ההשערה מהווה הסבר מספק? והכול בצירוף הסבר המבוסס על הרקע המדעי שעומד לרשות התלמידים בתום הניסוי.
הדיון בתוצאות חייב להתייחס גם למגבלות הטכניות והביצועיות של הניסוי.
כדוגמה למגבלה טכנית וכדי להשתמש במונחים מדעיים נכונים, כדאי לשים לב להגדרות השונות המוצגות להלן. יש מונחים שהשימוש בהם שגוי, גם מפני שלא פעם נלווית למושג המתורגם מאנגלית יותר ממשמעות אחת.
ההגדרות המובאות להלן, הן לפי J. Guare
דיוק – accuracy: מדד לקרבה בין המדידה /הגודל הניסויי לבין הערך האמתי.
דיוק – precision: מדד לאפשרות לשחזר ערכים נמדדים כלשהם.
שגיאה – error: מדד לריחוק המדידה /הגודל הניסויי מן הערך האמיתי.
ספרות משמעותיות – significant digits: כל הספרות הוודאיות + הספרה הראשונה הלא דאית.
ספרות לא ודאיות – uncertain digits: כל ספרה שעשויה להיות גדולה או קטנה ב-1.
אי-ודאות – uncertainty: התחום שערך מסוים יכול לנוע בו בגלל הצורך בהערכה (interpolate) של הספרה הנקראת אחרונה בסולם מכשיר כלשהו, ו/או בגלל ביצועם של חישובים.

יש לנתח בצורה ביקורתית את התוצאות, את המסקנות ואת מידת הלימתן את ההשערה. בפעילות זאת נזרעים הרעיונות הראשוניים לשאלות חדשות שהתעוררו במהלך החקר, ושעשויות לשמש בסיס להמשך אפשרי של חקר/מחקר.
בסעיף זה ניתנת תשובה (חיובית או שלילית) לשאלה/השערה ובו גם נמצאת התייחסות לגורמים השונים שהופיעו בניסוי ולקשר כלשהו ביניהם. חסרה מילה השונים שהופיעו בניסוי בשלב זה חוזרים לבעיה/השערה ומשלבים את הידע הקודם עם זה שנרכש במהלך הניסוי, מה שמאפשר הצגת רעיונות להמשך של חקר/מחקר אפשרי.
כאן גם יכולים לבוא לידי ביטוי היבטים של יצירתיות וכושר המצאה – תכונות שאינן מנוצלות במידה מספקת בלימוד השגרתי!

י. העלאת שאלות המשך אפשריות

מדובר כאן בהצגת שאלות חקר חדשות שהתעוררו בעקבות הפעילות.

בתכנית זאת באות לידי ביטוי יכולות שלא בהכרח מודגשות במסגרת לימודי הכימיה השגרתיים, כגון אלה המופיעים בסעיפים י"א וי"ב.

י"א. הבעה בכתב ובעל פה

הבעה בכתב ובעל פה אינן בהכרח מודגשות במסגרת הלימוד השגרתי. בתכנית זאת יכולות אלה מתורגלות הן בהצגת פעילותו של הצוות והן בסיכום עבודת הצוותים במליאה. מסייעות מאוד בתחום זה מיומנויות שנרכשות בעבודה על מאמרים וכתבות שכוללת הצגה יצירתית של התכנים בפני קהלים שונים כמו גם תרגול כתיבה עצמית של דיווּחים (ראו פרק IV).
חשוב ביותר לפתח את היכולת לדווח על ממצאים בכתב, בעל פה או בכל דרך אחרת אגב שימוש באוצר מילים טכני ומקצועי ובדרכי הביטוי הייחודיות למדע (גרפים, טבלאות, עם או בלי שימוש במחשב).
הצגת תוצאות הניסוי צריכה להיות מדויקת, מאורגנת, מסודרת ועליה לסייע בהבנה ובמעקב אחר המידע.
מומלץ לעודד שימוש במחשב לצרכים האלה: אחסון שימור מידע, עיבוד נתונים ב-Excell והצגה של עבודת החקר כולה או חלקה. בהצגת העבודה יש לכלול גם ראשי פרקים, רקע מדעי, ביבליוגרפיה, רקע היסטורי ואחר.

י"ב. עבודה בקבוצות/בצוות

פעילויות החקר מבוצעות בקבוצות שגודלן והרכבן משתנה בהתאם למטרות שקבעו לעצמם המורים. דרך עבודה זו מפתחת את תפקוד התלמידים בקבוצות העבודה, את המיומנויות של ניהול והשתתפות בדיון ומיומנויות חברתיות נוספות.

העבודה בקבוצות מאפשרת לתלמידים לתרגל הסתגלות לעבודה בצוותים שונים ולסביבות עבודה דינמיות ובלתי צפויות. כמו כן מאפשרת העבודה בקבוצות מפגש עם מגוון דעות ורעיונות ופיתוח כיווני חקר רבים. החלוקה לקבוצות מבוצעת על ידי המורים. מספר התלמידים בצוות עבודה נע בין 3 ל-5 והרכבם הצוותים משתנה בהתאם למטרות. החלוקה מכוּונת להשגת מטרות ביצוע ו/או הוראה/למידה ולפתרון בעיות אישיות או חברתיות. בדרך כלל ככל שההיכרות עם התלמידים מתעמקת גם החלוקה לקבוצות הופכת מְכֻוֶּנֶת יותר. בשלבים המתקדמים יותר ניתן לאפשר לתלמידים לקבוע את הרכב קבוצות העבודה.
הניסיון מלמד שלחלוקה לצוותים כבר מתחילת ההפעלה של התכנית יש גם ערך חינוכי וחברתי רב. עם העמקת ההיכרות האישית עשויות להיפתר בעיות גם בתחום ההוראה והלמידה. מתברר כי תפקוד התלמיד הבודד משתנה מאוד כשהמסגרות משתנות, דבר המאפשר לגלות תכונות שאינן באות לידי ביטוי במצבים לימודיים אחרים. העובדה ש"המוצרים הסופיים", כמו גם ההערכה, משותפים לכל חברי הקבוצה, מחנכת לאחריות הדדית, לסבלנות, לסובלנות ולשיתוף פעולה – "מיומנויות חברתיות" שהן בעלות חשיבות עליונה ב"חיים האמיתיים".
עם מגוון היתרונות של עבודה בקבוצות ניתן למנות את העובדה שהפעילויות מתבצעות בסביבה ובאווירה תומכות. בנוסף לכך, העבודה במתכונת קבוצתית מחייבת את התלמידים להבהיר ליתר חברי הקבוצה או הכיתה רעיונות, ממצאים, תוצאות וכו'. שתי העובדות הללו מאפשרות שיפור הידע והמיומנויות של כל אחד מחברי הקבוצות.

לסיכום, העבודה בקבוצות מחנכת לשיתוף כחלופה לתחרותיות, לחלוקת סמכויות ותפקידים, לנטילת אחריות, לנכונות לתרום, לדבקות במטרה, לסובלנות כלפי דעות שונות ואף מנוגדות, לכיבוד עמיתים ולעמידה בלוח זמנים.
לעתים מקיימים חברי הקבוצות מפגשים גם מחוץ לשעות הלימודים וללא נוכחותם של המורים, ואז צריך להדריך אותם לניצול יעיל של הזמן והמשאבים שלרשותם. לשם כך כדאי לקבוע כעין הסכם קבוצתי שיותאם כמובן למשימות ויכלול את המרכיבים העיקריים האלה:
חלוקת תפקידים – כך שלכל אחד מחברי הקבוצה יהיה ברור מהן המטרות לטווח קצר וגם לטווח ארוך של הקבוצה כולה ושל כל אחד מחבריה.
תוצרים צפויים – יש לקבוע בסיומו של כל מפגש, וחשוב שיהיו הגיוניים וניתנים ליישום!
לוח זמנים – חשוב לקבוע מועדים לרצף של מפגשים – עדיף קצרים ותכופים – וכדאי לקבוע מראש גם סדר יום לכל מפגש.

דוגמה של תכנית למפגש
i. תמצות ותיעוד הסיכומים של נושאי המפגש הקודם, כולל העלאת הערות/שאלות/הבהרות לגבי נושאי המפגש.
ii. מעבר לנושא של המפגש הנוכחי:

• הצגת הנושאים שהוכנו על ידי החברים בקבוצה (בהתאם לחלוקת התפקידים) לצורך עיבוד הנושא החדש ודיון בהם.
• מתן משוב לכל אחד מן המציגים.
• סיכום המפגש – בחירה של מתעדי המפגש ושל כותבי המסמך המסכם.
• קביעת הנושא, המיקום, משך הזמן וחלוקת התפקידים לקראת המפגש הבא.

מתברר שבמקרים רבים אין התלמידים רגילים לנהל דיון ושיחה מנומסים ותרבותיים, דבר הגורם לבעיות מיותרות שקל מאוד למנוע. תרגול נכון – לפעמים תרגול חד- פעמי – עשוי לשפר את המצב בצורה משמעותית ביותר.

בספר Experiences in Cooperative Learning שפרטיו ניתנו בתחילת הפרק, מופיעה פעילות שכותרתה Epstein's four-stage rocket to improve discussion in groups (שיטת אפשטיין לשיפור הדיון בקבוצה).

הפעילות נוסתה בהצלחה רבה וניתן לתרגלה גם בקונטקסט כללי שאינו קשור לכימיה או לחקר.
לפניכם תרגום לא מחייב של כינויי השלבים השונים:
שלב ה-תכל"ס – CONCISENESS: שמטרתו לתרגל תמצוּת
שלב ה-הקשבה – LISTENING: שמטרתו להרגיל להקשבה
שלב ה-שיקוף -REFLECTING: שמטרתו לתרגל הבנת הדברים של הדובר
שלב ה-השתתפות – CONTRIBUTING: שמטרתו לשתף בשיחה את כל חברי הצוות

מצ"ב תרגום ההנחיות וגם מצגת לנוחות השימוש בזמן ההתנסות:
IIT-epstein
IIT-Epsteinsmall

המלצה של אוטיליה רוזנברג – מדריכה ארצית ומורת חקר מנוסה: להרחבה בנושאים המוזכרים בפרק זה, לבקר באתר שכתובתו: http://www.mada.org.il.heker.html
חומר מסכם לנושא הקניית מיומנויות חקר ניתן למצוא ב:
IIT-skill developing
IIT-inquiry skills
IIT-on inquiry-lunetta small

להעמקה והעשרה בנושא מצורפים מאמרים בקבצים:
Laborle ו-inqlab