ביצוע הפרויקט ולימוד התוכן: תכנון תכנית לימודים מבוססת פרוייקט במדעים לצורך הבנה משמעותית

DAVID E. KANTER. Doing the Project and Learning the Content: Designing Project-Based Science Curricula for Meaningful Understanding , Science Education, Volume 94, Issue 3,

DAVID E. KANTER

Curriculum, Instruction, and Technology in Education Department, College of Education, and Biology Department, College of Science and Technology, Temple University, Philadelphia, PA 19122, USA
Published online 15 December 2009 inWileyInterScience (www.interscience.wiley.com).



המאמר תורגם מאנגלית וסוכם לעברית ע"י ד"ר גילה אולשר ממכון מופ"ת

תכנית לימודים במדעים, המבוססת על פרויקט, science (PBS) project-based, יכולה לשפר את ההבנה המשמעותית של התוכן המדעי הנמצא ברקע של תכנית זאת, על ידי התלמידים.

תכניות כאלה תוכננו סביב ביצוע פעילויות בהן תלמידים מתכננים או מבצעים דבר שאינם עושים בדרך כלל.

החוקרים חקרו דרכים לתכנון תכניות לימודים במדעים המבוססות על פרויקט (pPBSc) כדי לתמוך טוב יותר בהבנה המשמעותית של התוכן המדעי. תוך שימוש במסגרות תכניות לימודים קיימות, זוהו הצרכים של התלמיד ל"יצירת דרישה" לתוכן מדעי, איך לעשות בו שימוש בביצוע הניסוי ואיך ליישם את התוכן המדעי. בפיתוח תכנית הלימודים (pPBSc 1, Bio) גילו החוקרים איך עקרונות מנחים אלה נמסרו והועברו כיעדים לתכנון תכנית לימודים.

החוקרים עשו הכללה מהתכנון של תכנית הלימודים 1 Bio ומספרות רלוונטית, לגישות מתאימות, להכנסת כל היעדים. לבסוף, הם מדדו את המידה שפרוייקט pPBSc המכיל את הגישות התכנוניות האלה הביאה לפיתוח הבנה משמעותית. 652 תלמידים מכתות הביניים, שהשתתפו בתכנית 1 Bio ענו על מבחני קדם ואחרי לימוד התכנית שבדקו את רמת התוכן המדעי שנרכשה אחרי הצגת תכנית Bio. החוקרים דווחו שהממצאים מספקים ראיות ראשוניות שתכנית pPBSc בה שולבו הגישות התכנוניות האלה, מצביעה על שיפור הישגים בהבנה משמעותית. החוקרים דנו בסוגיה, איך ניתן לעשות שימוש בתוצאות עבודה זאת, לשיפור ניסויים סידרתיים כתמיכה בתכניות לימודים.

חוקרים חינוכיים הציעו שתכניות לימודים המבוססות על פרויקטים במדעים project-based science, PBS , יביאו לעליית ההבנה של מדע מבוסס סטנדרטים standards-based science, באופן יעיל יותר מאשר תכניות לימודים אחרות (Krajcik, McNeill, & Reiser, 2008). מאחר ותלמידים מוערכים על בסיס הידע הקיים אצלם ומה הם יכולים לעשות עם התפיסות שסומנו על ידי המדינה כסטנדרטים לאומיים, עזרה לתלמידים ללמוד מדע מבוסס סטנדרטים, זו משימה בסיסית.

לא רק שהמחנכים רוצים לשנות את התפיסות האפשריות של מדע מבוסס סטנדרטים, הגורם לעיתים להתנגדות לשינוי בתכניות מסורתיות (Driver,Squires,Rushworth,&Wood-Robinson,1997) , להבנה מדעית עמוקה יותר, הם רוצים שהתלמידים יוכלו לשנות וישתמשו בידע המשופר שלהם בפתרון בעיות חדשות (Bransford, Brown, & Cocking, 1999; (Ausubel,1968. תכנית הלימודיםPBS משלבת לימוד מדעים בסיסיים, בפרוייקטים מציאותיים, אשר מעבר לשיפור מה תלמידים זוכרים, עושים את תכניות אלה כמועמדים טובים לשיפור ההבנה המשמעותית של מדע בסיסי על ידי התלמידים.

יש שני סוגי פרוייקטים היכולים לשמש כתכניות PSB

 
פרוייקט חקר, (investigative) , הדורש מתן תשובה על שאלות מחקר לא מוכרות, כגון, למה הפרושים שרדו באיי גלאפאגוס בעוד שמינים אחרים של ציפורים לא שרדו? לימוד המבוסס על חקר מצביעים על שיפור בהבנה המדעית של תלמידים
פרוייקט ביצוע (performance) , הדורש, בין היתר, תיכנון ובניית מודלים, כגון, טילים, כלי רכב. ניתן לראות בו גם פרוייקט תיכנון.
פרוייקטי ביצוע, מטבעם, מערבים את הלומד בעולם הסובב אותו, מבט טוב יותר על השימוש במדע הנדון. הרלוונטיות לעולם היום יום, האמיתי, של פרוייקטים מסוג זה, יכולה לעורר תלמידים להשתתפות יותר פעילה בנלמד בכיתה. לכן, תכניות לימודים PBS, המתוכננות סביב פרוייקטי ביצוע, יכולות לשמש ככלי לבניית הבנה משמעותית אצל תלמידים, של מושגים מדעיים בסיסיים והוא שטח מחקר פעיל. ממצאי מחקרים בנושא מצביעים על כך שתלמידים מצליחים לבצע ולסיים את הפרוייקט, אך הם קבלו הבנה לא מדעית שמנעה מהם הבנה משמעותית אותה יוכלו ליישם בחיי היום יום.

המטרה של מחקר זה, היא גילוי גישות לתכנון pPBSc שיבטיחו באופן אמין יותר, הבנה משמעותית. בחלקים I ו-II של מאמר זה, מזוהות גישות לתכנון pPBSc כדי להבטיח שהתלמידים ישיגו הבנה משמעותית של תוכן מדעי תוך כדי ביצוע. מסגרות של תכניות קיימות עוזרות בזיהוי עקרונות וקווים מנחים לפיתוח ההבנה המשמעותית של התוכן המדעי. בפיתוח התכנית pPBSc,I,Bio פעלו לפי עקרונות מנחים אלה ונמצאו דרכים, בהן הפער ההבנה בין העשייה והלמידה עולה. התלמידים הבינו את פרויקט הביצוע, אך לא תרגמו אותו ללמידה משמעותית, שתאפשר להם יישום הידע במקומות נוספים. מוצגת תכנית, איך התכנון של Bio,I פותר אתגרים אלה, בהיבט של תכנון איסטרטגיות לעומת מה שמוכר בספרות ובתכניות לימוד אחרות.

בחלקים III ו-IV של המחקר נבדקה השאלה, האם הגישות התכנוניות של תכנית הלימודים הנ"ל אכן תומכות בהבנה משמעותית של התוכן המדעי שעומד מאחרי הביצוע שלה.

בנוסף, בפרק I מובאים עקרונות מנחים להקניית הבנה משמעותית של התוכן.

בפרק II מובאים היעדים של תכנון תכנית הלימודים והגישות לתכנון. בשלב הראשון מוצגת תכנית הלימודים pPBSc, I, Bio והתחום המדעי אותו היא אמורה ללמד (ביולוגיה): " הערך התזונתי של מה שאנחנו אוכלים בארוחת הצהריים, בבית הספר".
תכנית זאת אמורה להתמודד עם יעדים, כגון:

1. יצירת דרישה לתוכן לא מוכר.
2. יישום של כל התוכן המדעי
3. יישום כל התוכן בזמן נתון

בחלק זה של המאמר מדווח שהחוקרים זיהו בתכנית הלימודים יעדים ספציפיים שעומדים בדרך להבנה משמעותית של התוכן המדעי של התכנית. שלושת היעדים הנ"ל, מהווים רשימה לא שלמה, למרות זאת, החוקרים סבורים שהם יהיו יישומיים לתכניות לימוד אחרות במדעים וניתן לעשות הכללה ולהשתמש בהם בתכנון תכניות לימוד אחרות.

בפרקים הבאים של המאמר, נעשתה התקדמות ראשונית שהביאה לקבלת ממצאים ניסיוניים, המראים שתכנון תכניות לימוד תוך שימוש בגישות הנ"ל הביא לשיפור ההבנה המשמעותית של התוכן המדעי הנמצא מאחורי ביצוע הניסוי. בפרק של תוצאות ושיטות, החוקרים הציגו מחקר של לימוד תוך שימוש בתכנית הלימוד I, Bio שתוכננה לעזור לתלמידים ליצור דרישה לתוכן מדעי שאינו מוכר להם ולישם את התוכן המדעי במסגרת זמן נתון. שיפור בהבנה המשמעותית של התלמיד, מצביע ששימוש בגישות אלה בתכנון pPBSc יכול להפיג את המתח שנוצר בין ביצוע הניסוי ולימוד התוכן המדעי ומשפר את הבטחון של החוקרים שאכן ניתן לכתוב תכניות לימוד כאלה שיקדמו את ההבנה בדרך ישומית של תוכן מדעי בסיסי , סטנדרטי.

בפרק III מוצג פיתוח שיטה להבנה משמעותית על בסיס הגישות התכנוניות.
הנתונים והממצאים נותחו בסדרת מבחנים לפני תחילת הלימוד ואחריו.

בפרק IV מובאות התוצאות של שיפור במידת ההבנה המשמעותית אצל התלמידים שלמדו לפי השיטה הנ"ל. נבדקו הישגי התלמידים בהבנת התוכן, הישגי התלמידים בהבנה משמעותית באמצעות אשכול תוכן וסך הכל הישגי התלמידים בהבנה משמעותית של התוכן. בכל המדדים נמצא שיפור, בחלקם שיפור יותר משמעותי ובחלקם פחות, דבר המצביע על יעילות השיטה, אך נדרשים תוספות ושיפורים.

לסכום ניתן לומר שעבודה זאת מציבה את החוקרים בעמדה טובה יותר לצורך תכנון ניסיונות סיסטמטיים, לבדיקה, איזו תכנית לימודים מספקת חומר ללמידה ובאיזה מינון. תכנית הלימודים מתוכננת על גישות, היוצרות אוצר מילים ראשוני, לתמיכה ב-pPBSc שחשוב עבור למידת תוכן. החוקרים מאמינים שהצליחו להגדיר את המושגים, באוצר המילים, ברמה מספיק כללית של תיאור, שהופך אותם ליישימים לכל תכנית pPBSc בכל תחום מדעי. גישות תכנוניות אלה הוגדרו עם מספיק נתונים, תוך שימוש בדוגמאות מתכנית הלימודים וגם מסומנות על ידי היעדים התכנוניים של תכנית הלימודים, אליה הם מיועדים, כדי לספק שימוש אמין באוצר מילים זה. ניתן להשתמש באוצר מילים זה להשוואת תכניות pPBSc לבדיקה מתי הן מספקות את אותה תמיכה בסיסית, גם במקרים בהם הנתונים בתכנית הלימודים מקשים על זיהויה. כך ניתן להרחיב את אוצר המילים ואת הגישות התכנוניות לרמת המיקרו. לאחר מכן, החוקרים יהיו במצב טוב יותר לביצוע ניסויים לקביעת המידה שגישות תכנוניות של תכניות לימודים, משפיעות על לימוד תוכן, באופן בלתי תלוי, מתכנית הלימודים, אליה היא שייכת.

REFERENCES

American Association for the Advancement of Science. (1993). Benchmarks for science literacy. New York: Oxford University Press.
Anderson, L. W., Krathwohl, D. R., Airasian, P. W., Cruikshank, K. A., Mayer, R. E., Pintrich, P. R., Raths, J. & Wittrock, M. C. (Eds.). (2001). A taxonomy for learning, teaching, and assessing: A revision of Bloom’s Taxonomy of educational objectives. New York: Addison Wesley Longman.
Apedoe, X., Reynolds, B., Ellefson, M., & Schunn, C. (2008). Bringing engineering design into high school science classrooms: The heating/cooling unit. Journal of Science Education and Technology, 17,454–465.
Arnaudin, M. W., & Mintzes, J. J. (1985). Students’ alternative conceptions of the human circulatory system: A cross-age study. Science Education, 69(5),721–733.
Ausubel, D. P.(1968).Educational psychology: A cognitive view. New York: Holt, Rinehart &Winston. Barak, J., Gorodetsky, M., Chipman, D., & Gurion, B. (1997). Understanding of energy in biology and vitalistic conceptions. International Journal of Science Education, 19(1),21–30
.Barron, B. J. S., Schwartz, D. L., Vye, N. J., Moore, A., Petrosino, A., Zech, L., et al. (1998). Doing with understanding: Lessons from research on problem-and project-based learning. Journal of the Learning Sciences,7(3&4),271–311.
Baumgartner,E.,&Reiser,B.J.(1998).Strategiesforsupportingstudentinquiryindesigntasks.PaperPresented at Annual Meeting of the American Educational Research Association. San Diego, CA.
Beissner, K. L., & Reigeluth, C. M. (1994). A case study on course sequencing with multiple strands using the elaborationtheory. Performance ImprovementQuarterly, 7(2),38–61.
Bloom, H. S., Hill, C. J., Black, A. R., & Lipsey, M. W. (2009). Performance trajectories and performance
gapsasachievementeffect-sizebenchmarksforeducationalinterventions.JournalofResearchonEducational
Effectiveness, 1(4),289–328.
Bransford,J.D.,Brown,A.L.,&Cocking,R.R.(Eds.).(1999).Howpeoplelearn:Brain,mind,experience,and
school. Washington, DC:National Academy Press.
Collins,A.,Joseph,D.,&Bielaczyc,K.(2004).Designresearch:Theoreticalandmethodologicalissues.Journal
ofthe LearningSciences, 13(1),15–42.
CommitteeonScienceLearningKindergartenThroughEighthGrade.(2007).Takingsciencetoschool:Learning
andteaching science in gradesK-8. Washington, DC: TheNational Academies Press.
Consolazio, F. C., Johnson, R. E., & Pecora, L. J. (1963). Physiological measurements of metabolic functions in
man. New York:McGraw-Hill.
Dewey, J. (1913).Interest andeffortineducation. Boston:HoughtonMifflin.
Dreyfus, A., & Jungwirth, E. (1989). The pupil and the living cell: A taxonomy of dysfunctional ideas about an
abstract idea. JournalofBiological Education,23(1),49–55.