שילובה של אסטרטגיה איכותית לפתרון בעיות בפיזיקה: כיצד ניתן להביא תלמידי חטיבות ביניים להישגים של מתמחים?

מקור: המחלקה להוראת מדעים, מכון ויצמן למדע, רחובות

למאמר המקורי - ראו קובץ מצ"ב מימין

מטרה מרכזית של למידת מקצוע הפיזיקה בחטיבת הביניים היא הבנה איכותית של מושגים בסיסיים ושימוש בהם במתן הסברים ותחזיות לאירועים יום-יומיים פשוטים. חוקרים רבים מקרב קהיליית הוראת הפיזיקה מדגישים את החשיבות של רכישת מושגי יסוד בסיסיים בפיזיקה כבר בחטיבת הביניים (ראו  Physics First), וטוענים שרצוי ללמד מושגים אלה בהקשרים הלקוחים מסיטואציות יום יומיות המוכרות לתלמידים (Pugh, 2004). המחקר המתואר להלן התבצע במסגרת הוראת נושאים פיזיקליים הנכללים בסילבוס של מדע וטכנולוגיה בחט"ב (1996).

תיאור המחקר:
במסגרת המחקר פותחה גישה להנחיית תלמידי חט"ב בחיזוי והסבר פיזיקלי של תופעות מחיי היומיום הכוללת בנוסף למסגרת המושגית גם אסטרטגיה ("כלי חשיבה") לפתרון בעיות המוצגת בצורה איכותית (גרפית). המחקר בדק את תרומת הגישה להשגת "ביצועי הבנה" (תהליכים ותוצרים) בפתרון בעיות מחיי היום יום. נעשה שימוש בכלי מחקר איכותיים (ראיונות ידע ושביעות רצון, ותצפיות) וכמותיים (שאלונים) שהועברו לתלמידים ומורים. הוראת הגישה מתבצעת באמצעות מספר כרטיסיות תרגול המתארות קריקטורות של סיטואציות הלקוחות מחיי היומיום. האסטרטגיה מנחה את התלמידים בניתוח הסיטואציה, זיהוי כוחות הדדיים (כוחות "פעולה ותגובה") ובניית דיאגרמת כוחות של גוף בודד ושל המערכת כולה. לדוגמא, נבחן סיטואציה בה מכונית אינה מצליחה להזיז עגלה נגררת. התלמיד מתבקש להסביר מדוע, תוך שימוש  בדיאגרמת כוחות. כדי לענות על שאלה זו יש צורך להשתמש במושגים ועקרונות יסוד מטבלה 1 תוך הפעלה של האסטרטגיה לפתרון בעיות שתוארה לעיל. כדי לאפשר לתלמידים צעירים להפעיל באופן יעיל את האסטרטגיה היא מחולקת למספר שלבים המתבצעים בנפרד. כל שלב כולל מספר  צעדים קטן בלבד (2-3) ונלמד ומתורגל בנפרד. בתהליך ההקנייה, מנותחת כל סיטואציה מספר פעמים כאשר בכל פעם מתבצע שלב אחד בלבד, והתלמיד חוזר אל הסיטואציה מספר פעמים עד שמסיים לבצע את כל השלבים. תהליך זה מאפשר לתלמיד  להשיג למידה משמעותית גם אם לא הצליח להתמיד ולסיים את כל השלבים באסטרטגיה.

המחקר בחן את תרומת הגישה לשיפור בביצועי ההבנה ובשינויים שחלו בשפה בה משתמש התלמיד לניתוח הסיטואציות.