מרכז משאבים וירטואלי בהוראת המדעים והמתמטיקה

גביש הוא אחת הצורות של חומר במצב צבירה מוצק. ולמרות שאנו מלמדים כבר בכיתה י' או י"א על גבישים ומוצקים כמעט ואיננו נוגעים בתחום של תכונות גבישיות ואריזה של היחידות בגביש. פעילות זו מתייחסת למאפיין העיקרי של הגביש והוא - סדר פנימי ארוך טווח. ומציעה את אסטרטגיית החקר על מנת להעשיר את עולם התוכן של התלמידים בתחום. מצורף דף עבודה לתלמיד, הכולל דף מידע, וכן מצגת למורה (המצגת נמצאת בפריט נפרד אשר יש אליו קישור מהפריט הנוכחי) הפורשת את מטרות הפעילות ומציגה השוואה בין המודל ואריזה צפופה של מוצק במציאות.

*הניסוי מתאים ליחידת המעבדה ומרחיבים את ההבנה המדעית של התלמידים במדע החומרים. *דיפוזיה הוא אחד התהליכים החשובים בטבע, אך האם ידעתם כי דיפוזיה מתרחשת גם במוצקים??? דיפוזיה במוצקים היא מיוחדת כיוון שהקשרים בין החלקיקים במוצק הינם חזקים ולכן החלקיקים יכולים לנוע לאט מאוד. בפעילות זו מבססות רונית ופאדיה תרגול מיומנויות החקר על סימולציה (הדמיה) אינטרנטית של דיפוזיה במוצקים. מצורף דף לפעילות, המכיל חומר רקע למורה, תשובות לשאלות ודף עבודה לתלמיד. הפעילות מהווה דרך לגיוון דרכי ההוראה בנושא שהוא, לכאורה, צפוי להיות תרגול בנאלי של דף ועט.

*הניסוי מתאים ליחידת המעבדה, אשר מרחיבה את ההבנה המדעית של התלמידים במדע החומרים. בניסוי מפורט הקשר לתוכנית הלימודים, רמת החקר של הניסויי וכן מצורפים טיפים למורה להצלחת הניסויי, דף עבודה לתלמיד ומצגת מסכמת(המצגת נמצאת בפריט נפרד, אשר יש אליו קישור מהפריט הנוכחי). *מתכות מוליכות חום - כך כולנו מלמדים. אבל מסתבר שיש הבדל בין המוליכות התרמית של מתכות שונות. ויולה וקלאודיה סאדר פיתחו ניסוי חקר המאפשר לחשוף תלמידים להבנת מנגנון הולכת תרמית במתכות. הניסוי מלווה במצגת, ודף עזר למורה המכיל את הרקע התיאורטי, דף עבודה לתלמיד ואף טיפים למורה והעשרה בתחום התוכן על מנת להגיע מוכנים לכיתה. *נושאים קשורים בתוכנית הלימודים: 1.הולכה תרמית במתכות- במבנית יחסים וקשרים בעולם החומר –תכונות מתכות (כיתה י"א) -אנרגיה בקצב הכימיה – מעבר אנרגיה מהמערכת לסביבה (כיתה י"ב). 2.תלות של טמפ' היתוך של מים טהורים לעומת תמיסת מלח. במבנית אנרגיה בקצב הכימיה (כיתה י"ב). 3.גוון בנושאי חקר -הניסוי ישמש כחלק מהניסויים ביחידת המעבדה. 4.כימיה בחיי יום יום.

החידה הבלשית פותחה, על מנת לעורר מוטיבציה אצל התלמידים להתעמק בנושאים ממדע החומרים. בחידה תוכלו למצוא קישור לתוכנית הלימודים, לאיזו כיתה מתאימה החידה, וטיפים למורה. על מנת לפתור כל תעלומה צריכים התלמידים לקרוא דף מידע המוביל את התלמידים לרמזים שיסייעו להם לפתור את החידה. החידה מתחילה במילים הבאות: "כולנו מכירים את סיפור טביעתה של הספינה טיטניק..." ומסתיימת במילים: "..העזרו בעובדות שעלו מן החקירה ובחומר הרקע המצורף ונסו לפענח את סיבת טביעתה של הטיטניק..." הפעילות מתאימה לסוף כיתה י´ תחילת כיתה י"א כאשר מלמדים את הנושאים מתכות ואל-מתכות, סגסוגות, תכונות מכאניות ומבנה גבישי. דף הפעילות כולל מיפוי מושגים מתוכנית הלימודים הקשורום לחידה, מיפוי מושגים חדשים הנלמדים, דף עבודה לתלמידים, דף מידע למורים ומצגת מסכמת (הערה-המצגת נמצאת בפריט נפרד, אשר יש אליו קישור מהפריט הנוכחי).

החידה הבלשית פותחה, על מנת לעורר מוטיבציה אצל התלמידים להתעמק בנושאים ממדע החומרים. בחידה תוכלו למצוא קישור לתוכנית הלימודים, לאיזו כיתה מתאימה החידה, וטיפים למורה. על מנת לפתור כל תעלומה צריכים התלמידים לקרוא דף מידע המוביל את התלמידים לרמזים שיסייעו להם לפתור את החידה. כך מתחילה החידה: "תכירו את קפטן ברברוסה, משודדי הקריביים..." וכך היא מסתיימת: "...כיצד פתחו שודדי התיבה הנקועה את הכספת?" החידה קשורה לנושא של מבנה ותכונות של חומרים שונים במצב מוצק: יוני מתכתי מולקולרי...ומכילה העשרה בנושא נקעים - והשפעתם על תכונות הגביש. המסמך כולל העשרה למורה, ואף טיפים להצלחת השיעור.

החידה הבלשית פותחה, על מנת לעורר מוטיבציה אצל התלמידים להתעמק בנושאים ממדע החומרים. בחידה תוכלו למצוא קישור לתוכנית הלימודים, לאיזו כיתה מתאימה החידה, וטיפים למורה. על מנת לפתור כל תעלומה צריכים התלמידים לקרוא דף מידע המוביל את התלמידים לרמזים שיסייעו להם לפתור את החידה. כך מתחילה החידה: "היה זה בוקר סגרירי כשהטלפון צלצל בביתו של שרלוק הולמס..." וכך היא מסתיימת: "לאן נעלם האופנוע? מה הקשר בין מבנה האופנוע לסיפור של הבחור? והאם הבחור דובר אימת?" החידה מתקשרת לתוכנית הלימודים בכימיה בפרקים של מבנה וקישור של מתכות, קשר בין מבנה ותכונות חומר, וקורוזיה של מתכות. המסמך המצורף כולל את החידה, דף הפעילות לתלמיד, ניסויי מעבדה, וחומרי העשרה למורה

העבודה דנה במספר גורמים בעקבות גילוי חלקיק בוזון היגס. למרות הגילוי החשוב, נשאר המודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים- חלקי בלבד והסיבות הבאות: 1. הוא לא עונה על השאלה מדוע לניוטרינו יש מסה. 2. הוא לא מסביר מדוע יש עדיפות של החומר ביקום על פני האנטי-חומר. 3. הוא לא מסביר מהם החומר האפל והאנרגיה האפילה לכן קיימות כיום תיאוריות חלופיות הנקראות בשם הכולל "פיזיקה חדשה" המנסות להרחיב את המודל הסטנדרטי לתיאור מלא יותר של המציאות. לשם אישוש תיאוריות אלו, יש צורך בהמשך ביצוע ניסויים במאיצי חלקיקים.

עבודה זו עוסקת בפיתוח פעילות עבור מורים ותלמידים. מתוך העבודה: "הנושא קרינה וחומר נלמד בקרב תלמידי כיתה יב' הלומדים מגמת פיזיקה 5 יח"ל. פעילות פרויקט גמר המוצעת כאן עוסקת בנושא "חלקיקים יסודיים". בתכנית הלימודים ברמה של 5 יח"ל יש התייחסות מינימלית לנושא של "פיזיקת החלקיקים האלמנטריים". לכן, כדי ליישם את הפרויקט הנ"ל זה דורש בניית תכנית עבודה מותאמת המייצגת סוג של הרחבה או העשרה לתכנית הקיימת בנושא הרלוונטי. אופן הלמידה- סביבה לימודית מתוקשבת ,מזמנת למידה אחרת ללמידה מרחוק, לעבודה מהבית ופעילות המשך בכיתה." כולל תמונות, גרפים, טבלאות ואיורים.

העבודה מתרכזת באסטרואידים שהם שאריות מתהליך היווצרות מערכת השמש. האסטרואידים הינם עצמים השייכים לקבוצת העצמים הקטנים של מערכת השמש (minor planets).מציאת מידות האסטרואיד, מסתו ומחזור זמן הסיבוב שלו חשובים לאפיון תכונותיו ומאפייניו. לימוד מדויק של מסלול האסטרואיד יעזור למנוע אפשרות של התנגשות עתידית עם כדור הארץ. במחקר השתמשנו בשיטה הקרויה פוטומטריה שבאמצעותה עוצמת האור הנפלט מהאסטרואיד הנחקר מושווית לאור הנפלט מכוכב שנתוניו יציבים ומוכרים, ונמצא בסמוך לאסטרואיד במהלך הצילום. השוואה זו מאפשרת לקבל את עקומת השתנות עוצמת האור המוחזר מהאסטרואיד כפונקציה של הזמן.

כלי הוראה הבנוי על בסיס גיליון אקסל היכול לשמש לתרגול, כבסיס לפעילויות ולחידוד ההבנה בחלק מהנושאים האמורים בחוברת. מיועד למורים לפיזיקה וגם לקהל רחב. הרצון להכשיר מורים להבין לעומק דווקא את נושא ה"ביקוע הגרעיני" נובע מההבנה שמדובר בתחום שנמצא בכותרות שמעוררות שאלות אצל התלמידים והמורה לפיזיקה הוא הראשון שיתבקש לתת את המענה. בנוסף, הסקרנות הטבעית שהנושא מעורר אצל התלמידים מאפשר למורה לפתוח בפני התלמידים אשנב לפיזיקה ברמה גבוהה יותר מהפיזיקה התיכונית.