וגם: איך מתיישב המודל החדש עם הנלמד בכיתה יוד?

הנושא קישור כימי ומבנה חומרים הוא אחד הנושאים החשובים והמרכזיים בכימיה ובהוראת הכימיה, והבנתו נחוצה וחיונית להבנת נושאים רבים אחרים. אולם, נושא זה נחשב כקשה במיוחד הן בקרב המורים והן בקרב מדענים בכירים בארץ ובעולם. כפי שקראתם לעיל, בשני העשורים האחרונים אנו נתקלים בטעויות המשגה חמורות בנושא זה, ועל אף הניסיונות לשפר הבנתם של התלמידים טעויות אלו חוזרות ונשנות שנה אחר שנה.
ממחקר הנערך בקבוצת הכימיה והתבסס על 14 שנות ניתוחי בחינות בגרות, אנו מסיקים כי הטעויות החוזרות נובעות לא רק עקב קושי בסיסי שבהבנת נושא מורכב זה אלא גם כתוצאה מגורמים נוספים הקשורים בהערכת הנושא ובהוראתו. לא נפרט את פרטי המחקר הראשוני ותוצאותיו, רק נסכם ונאמר כי הממצאים הביאו אותנו למסקנה שיש לערוך שינוי תפיסתי-מערכתי בהוראת והערכת הנושא. בעבודה משותפת עם מורים מובילים, חוקרים בהוראת המדעים, מפתחי תוכניות לימודים וכימאים ידועי-שם בארץ ובעולם גובש מודל הוראה אלטרנטיבי לנושא הקישור הכימי.
על פי המודל החדש, יש לבסס לתלמיד את עקרונות היסוד המרכזיים של המושג קישור כימי, עקרונות המשותפים לכל החומרים. כדי להבין את מהות הקישור הכימי, ולקבל כלים להבנת המורכבות של מגוון החומרים הקיימים היום בעולמנו, התופעות והתכונות, יש צורך בהעמקה של הנושא.
על פי התוכנית החדשה לכיתה יוד, מוצגים בפני התלמידים ארבעה סוגי מבנים – המבנה המולקולרי, היוני, האטומרי והמתכתי, ולגבי כל מבנה מפורטים סוגי הקשרים הקיימים בו. הדגשים היו שונים בגישה זו כיוון שמדובר בכלל תלמידי כיתה יוד שיש לצייד אותם באוריינות כימית בסיסית בלבד.
בפרק זה, אנו לא חוזרים אחורה וכמובן שאין כל כוונה שהתלמידים ילמדו את הנושא מההתחלה; הנחתנו היא שהתלמידים ימשיכו ללמוד על הקשרים והמבנה של החומר, על בסיס הידע שרכשו בכיתה יוד, אבל הפעם בצורה מעמיקה יותר, ובהתאם לסילבוס של התוכנית החדשה. האוכלוסייה שלנו היא תלמידים המתמחים בכימיה שיתכן וילמדו בהמשך נושאים מורכבים יותר ביחידה החמישית. על פי מודל הוראה זה, בכוונתנו לבסס לתלמידים את מושגי המפתח ועקרונות היסוד הדרושים להבנה עמוקה יותר של הקשר הכימי, כגון: חוק קולון, האורביטל, נקודת האיזון בין כוחות המשיכה והדחייה האלקטרוסטטיים, הייצוב האנרגטי (מינימום בגרף האנרגיה), אנרגיית הקשר ואורך הקשר. בהמשך הם לומדים את המושג אלקטרושליליות שאינו נכלל בסילבוס של כיתה יוד, ובהקשר זה מוצג בפניהם רצף של קשרים מהקוולנטי הטהור (שנלמד ברמה בסיסית בכיתה יוד) ועד לקישור היוני בו ההפרש באלקטרושליליות גדול במיוחד (שנלמד ברמה בסיסית בכיתה יוד). הדיון הוא לגבי שני אטומים בלבד, ועדיין ללא התייחסות לגורמים הנוספים שקשורים בצבר ובמבנה. כבר בשלב זה מוצגים בפניהם גם קשרי מימן וגם אינטראקציות ון-דר-ואלס כדי לפרוס בפניהם את הסקלה הרחבה של סוגי הקשרים, בהקשר של חוזקי הקשרים, כפי שמופיע בעמוד 29. את חוזקי הקשרים היחסיים ניתן להסביר באמצעות חוק קולון. המשך מבנה הפרק מוסבר לתלמיד גם בפרק עצמו: התייחסות למאפייני המולקולה הבודדת, המורכבת מיותר משני אטומים- הקשרים בה, המבנה, הקוטביות ועוד; רק בשלב זה, אנו עוברים לדון בצבר של אטומים.

אנו מקווים כי בדרך זו הבנת הקשר עצמו תהיה עמוקה יותר, ובאמצעותה יוכלו התלמידים להתייחס לסוגי המבנים הרבים והמגוונים הקיימים סביבנו או מפותחים במעבדות הכימיה בחזית המדע. החלוקה של סוגי החומרים המוצגת בספר היא: חומרים הבנויים ממולקולות וחומרים בעלי מבני ענק, שאינם בנויים ממולקולות. בשלב זה אנו מתייחסים למבנה אמורפי וגבישי במצב המוצק, כפי שנדרש על ידי סילבוס התוכנית החדשה.
כמובן שהוראה בגישה חדשה דורשת שינוי בדרכי ההערכה, והשינוי בהוראה עשוי לשפר את הבנת התלמידים רק אם תהיה הלימה בין דרכי ההערכה לגישת ההוראה. בשלב זה, משולבות בפרק פעילויות ושאלות אשר חלקן מוכרות אך מתאימות גם לגישה החדשה, וחלקן שאלות שפותחו בגישה החדשה. בפרויקט משותף עם מורי הניסוי אנו מקווים לפתח ולעצב את מהדורת הניסוי כך שהמורה יצטייד בכלים המתאימים להוראה מושכלת של הפרק.

הפרק הראשון "הקשרים שבחומר" מחולק לשלושה חלקים:
א. מבוא – מהו חומר?
ב. הפלוס והמינוס ומה שביניהם.
ג. צברים של חלקיקים – עולם החומרים:

1. חומרים הבנויים ממולקולות
2. חומרים שאינם בנויים ממולקולות

ניסוי מסכם: קשרים בהקשרים.

חלק א': מבוא – מהו חומר?

חלק זה הוא "יישור קו" (השלמה) לגבי המושגים הבסיסיים שנלמדו בכיתה י'.
מוזכרים בקצרה המושגים: יסודות, תרכובות ותערובות.
כל מורה בכיתתו יחליט, על פי שיקול דעתו, כמה זמן הוא מקדיש למבוא זה ואם דרושות פעילויות לחיזוק הידע של תלמידיו.