מכון ויצמן למדע

ויצמן למצוינות בהוראת המדעים-תכנית רוטשילד

כימיה בהקשר: שילוב הטכניקה החדשנית "ניקוי ת הורא

י"א, כמבנה מארגן של הבכית self -cleaningעצמי"

הנושאים: מבנה וקישור, חומרים הידרופוביים, חומרים

הידרופיליים וחמצון חיזור

חנין בשארה :מגישה

: פרופ' רון בלונדרמנחה

6102י ליותאריך ההגשה:

0

ענייניםתוכן

6 .............................................................................................................................. תקציר

3 ................................................................................................................. תיאורטי רקע. 0

8 ................................................................................................................ המחקר מטרת. 6

8 .............................................................................................................. המחקר שאלות. 3

9 ........................................................................................................................ השערות. 4

00 ............................................................................................................ הפעילות תיאור. 5

08 ............................................................................................................. המחקר שיטות. 2

08 .................................................................................................... היעד אוכלוסיית. 2.0

08 ................................................................................................. והערכה מחקר כלי. 2.6

61 ........................................................................................................... המחקר תוצאות. 7

67 ............................................................................................................... ומסקנות דיון. 8

31 .................................................................................................. רפלקטיבי אישי סיכום. 9

36 ........................................................................................................ להוראה השלכות. 01

36 ............................................................................................. המשיכי למחקר המלצות. 01

33 ........................................................................................................................... מקורות

35 ........................................................................................................................... נספחים

35 ............................................. ולאיורים לסרטונים ומקורות קישורים רשימת -0'מס נספח

37 .....................................וקישור מבנה נושא שמסכם ידע ממבחן שאלות שלוש-6' מס נספח

38 .................................................................................... העצמי הניקוי מצגת-3'מס נספח

49 ....................................................................... מחול החול: הביצוע משימת -4' מס נספח

50 .............................................................................. הביצוע ממטלת תמונות -5'מס נספח

53 .................................................................................. הנחושת לוחות ניסוי -2' מס נספח

55 ......................................................................... הנחושת לניסוי מלווה מצגת-7'מס נספח

52 ..................................................................... הנחושת לוחות ניסוימ תמונות -8'מס נספח

57 ............................................................................................ עמדות שאלון -9' מס נספח

59 ............................................................... תלמידים עם אישי ראיון שאלות -01' מס נספח

6

תקציר

שילוב הטכניקה החדשנית בתיכון באמצעות הוראת כימיה בהקשרבעבודת מחקר זו נחקרה

בכיתת י"א, כמבנה מארגן של הנושאים: מבנה וקישור, חומרים self-cleaning"ניקוי עצמי"

לבדוק כיצד . מטרת העבודה היא הידרופיליים וחמצון חיזור בכימיה הידרופוביים, חומרים

, שמבוססת על ננוטכנולוגיה וקשורה self -cleaningהשימוש בטכניקה החדשנית "ניקוי עצמי"

שיעזור מבנה מארגן .לכמה מושגים בכימיה הנלמדים בתיכון יכולה לשמש כמבנה מארגן

להעמיק את הבנת , דרך כלל כנושאים נפרדיםלקשור בין הנושאים שנלמדים ב לתלמידים

להעלות את המוטיבציה ו לקשור את הנלמד לחיי היומיום, התלמידים בנושאים הנלמדים

.ההמשכית של התלמידים

)מבוססת על ננו חלקיקים( self-cleaningהשימוש בטכניקה החדשנית נבדק האם בעבודה

כמו כן . ים שנלמדים בכימיה כנושאים נפרדיםלקשור בין הנושא יסייע לתלמידים כמבנה מארגן

והאם היא התלמידים לנושאים שנלמדיםשל העמקת ההבנה תעזור לההוראה בהקשר אםה נבדק

תעזור לתלמידים לקשור את הנושאים שנלמדים בכימיה לחיי היומיום ולשימושים ופיתוחים

ם.כית של התלמידיההוראה בהקשר על המוטיבציה ההמש בנוסף נבדקה השפעת .חדשניים

ממבחן ידע במחקר הנוכחי פותחה יחידת התערבות ונעשה שימוש בכלי המחקר הנ"ל: שאלות

שהשימוש בטכניקה מראים נושא מבנה וקישור, שאלון עמדות וראיונות. ממצאי המחקר שמסכם

לתלמידים לקשור בין ל ננו חלקיקים( כמבנה מארגן סייע)מבוססת ע self-cleaningהחדשנית

התלמידים הצליחו להכניס עוד נושאים למבנה ,הנושאים שנלמדים בכימיה כנושאים נפרדים

המארגן דבר שמעיד על קישור טוב מאוד בין הנושאים. ההוראה בהקשר תרמה מאוד להבנת

י הכימיה השלישי התלמידים לנושאים הנלמדים ובחרו להציג את הנושאים האלה בכנס תלמיד

עיר טירה. התלמידים קשרו את מה שנלמד לחיי היומיום וחלק מהם ב 6102שהתקיים במרץ

התחיל לתת הסברים מדעיים לתופעות מדעיות הן להורים שלהם והן לחברים. חדשנות

הטכניקה, הרלוונטיות שלה והיותה נושא מחזית המדע הלהיבה מאוד את התלמידים דבר שגרם

אות להם סרטונים כמו כן חלק גדול הפגינו ואפילו להרלהם לספר לכל מי שמכירים על הטכניקה

על רצון להמשיך בלימודי המדעים דבר שמעיד על מוטיבציה המשכית.

את חשיבות השיטה עבור התלמידים ואת תרומתה הרבה להבנת התלמידים מחזקת עבודה זו

לקשור את , בין הנושאים שנלמדים בכימיה כנושאים נפרדים לנושאים שנלמדים, קישור

ת המוטיבציה אולהעל ם שנלמדים בכימיה לחיי היומיום ולשימושים ופיתוחים חדשנייםהנושאי

ההמשכית של התלמידים.

3

רקע תיאורטי. 1

,Jones, Blonder, Gardnerננוטכנולוגיה מכונה גם "המהפכה התעשייתית" של העדן המודרני )

Albe, Flavo, & Chevrier, 2013הננוטכנולוגיה הביאה (. ההתפתחות המהירה של תחום

להתפתחות יישומים חדשניים ומדהימים במגוון תחומים. בכל שנה הולך וגדל מספר המוצרים

שמבוססי ננו ולכן גם גדל הצורך לחנך וללמד אזרחים ותלמידים לגבי הסיכונים והיתרונות ועל

ר מדינות ההשלכות החברתיות והאתיות הקשורות בננוטכנולוגיה. חשיבות הנושא דחפה מספ

לפתח תכניות לימוד חדשות שמטרתן חינוך הדור הבא של המדענים והאזרחים של היום נושא

מחויבות לוודא שהחינוך יהי זמין יש לנו :Jones et a (2013) אומריםחשוב זה. מתוך צדק חברתי

אלהלסטודנטים נרחבים ממדינות שונות וכי תחום חדש זה של מחקר אינו נחלתם הבלעדית של

כמו הטכנולוגיה המתפתחת יש עניין רחב גם ביישומים הננו . עם משאבים חברתיים וכלכליים

טכנולוגים מאחר ונושאים אלה מרתקים לנוער ולמבוגרים. החידושים וההתקדמות בתחום

המדע מתקדמים במהירות ולכן זה קריטי שמחקרים בתחום חקר החינוך המדעי יעמדו בקצב

(. חשוב לזכור שכאשר Jones , et al., 2013ל לעצב שיטות חינוך יעילות )התקדמות זה כדי שנוכ

נוכחיים ועתידיים, חיקוי יישומיםמדובר על חדשנות ויישומים ננו טכנולוגים זה מכיל בתוכו:

( Sakhnini & Blonder, 2015הטבע )ביומימטיקה( ויתרונות וחסרונות הננו טכנולוגיה .)

שמטרתו הייתה זיהוי יישומים ננוטכנולוגים מומלצים (Sakhnini & Blonder, 2016),מחקרן של

ללימוד בתיכון ויכולתם לשמש להוראה בהקשר להוראת מושגים חיוניים במדע וטכנולוגיה

( ואפליקציות מומלצות להוראה בתיכון. (nanoscale science and technology NSTננומטרים

מלמדים דיסציפלינות ש מורי מדעים בתיכוןהראשונה במחקר התבססו על קהילות של מומחים:

שנים בהוראה 05מדע שונות: כימיה, ביולוגיה, ביוטכנולוגיה ופיסיקה ויש להם ניסיון של לפחות

. מאוניברסיטאות והתעשייה בישראל NSTחוקרי ם, והשנייה ממקורות שוני NSTובעלי רקע ב

קרים מסכימים על חשיבותם של חמשת ממצאי המחקר מצביעים כי גם המורים וגם החו

( ננו 4( תאים פוטו ווולטאיים, )3( ננו אלקטרוניקה, )6( ננו רפואה, )0היישומים הבאים: )

דוגמא של חומר העצמי הואציינו שיישום הניקוי Jones et al (2013) גם ניקוי עצמי.( 5רובוטים, )

הבטחה להשגת עולם יותר יעיל. 'חכם' שנושא

בעבודת המחקר הנוכחית בחרתי להתמקד ביישום הננוטכנולוגי של ניקוי עצמי. להלן כמה לפיכך,

היישום ניקוי חשיבות לימוד ( על Sakhnini & Blonder, 2016ציטוטים מתורגמים מהמחקר )

: עצמי, אשר כתבו מורים וחוקרים

)חוקר(. " מירה על סביבה ירוקהלש חומרים ננוה"זה ממחיש את התועלת של

ה מועילה על השפע יכולים להיות בעלי ששינויים בסקלה הננו מטרית "זה מדגים את העיקרון

)מורה(. " פעילויות יומיומיות

מסחריים; ולכן, לקוחות צריכים לדעת על הכבר קיימים בשווקים ניקוי עצמיה"חומרי

)מורה(. "להםים מאחורי הפעילות הייחודית שהמאפיינים שלהם ולהבין את העקרונות המדעי

4

self -cleaning" ניקוי עצמי"

לפתוח חומרים שימשה השראה ולהישאר נקי הלוטוס לדחות לכלוך עלי היכולת המרהיבה של

. (חיקוי הטבע- )ביומימטיקה self -cleaning"ניקוי עצמי" ניקוי וחיטוי עצמי ת בעלי יכול

חוקרים פיתחו חומרים מלאכותיים בעלי כושר ניקוי עצמי, מקצתם מבוסס על "אפקט ה

(Ragesh, Venkatesan, Nair, & Nair, 2014):ישנם שלוש שיטות של ניקוי עצמי הלוטוס".

דומה לעלי הלוטוס שמכסות את כל פני שטחו גבשושיות ב משטחים סופר הידרופוביים: .0

הגבשושיותכיסוי מחוספס של גבישי שעווה ננוסקופיים המצפה את מיקרוסקופיות )עם

מכוסים גם משטחים אלה שהם דומים לעלי הלוטוס ומגבירות את אפקט דחית המים(

ספסים מגדילים המחו שטחפני הופני שטחם אינם חלקים, בשכבה הידרופובית דוחה מים

מעלות עם מים. 021ועושות את המשטח סופר הידרופובי עם זווית מגע של שטח הפניםאת

ם הפות הנוצרות על פני השטח מקבלות צורה כדורית ומתגלגלות בקלות תוך כדי כך שיהט

.(6118)פורבס, נושאות איתם את הלכלוך

.45-38ריקן ישראל, גליון דצמבר, חומרים המתנקים מעצמם, מגזין סיינטיפיק אמ(. 6118פורבס, פ. )

זווית המגע בין , םהידרופילייהם פני השטח שלש אלה משטחים משטחים הידרופיליים: .6

משטחים מורידים את הלכלוך תוך כדי כך ולכן ה מעלות 31 –נה מ טיפת המים למשטח קט

פני כל השטח ושכבת המים הזורמים נושאת את , המים נוטים להימרח עלשקושרים מים

.(6118)פורבס, הלכלוך הלאה

Photocatalytic effect): קטליטי-אפקט פוטו -ניקוי מכאני על ידי אור השמש .3

על קטליזה של תגובה כימית בהשפעת אור אפקט הניקוי העצמי שלהם מבוססמשטחים ש

טושייה ו , קזוהיטו השימוטיאקירה פוג'ישימה: שלושה חוקרים יפניים 0991. ב אולטרה סגול

בעובי ננומטרי משפעל TiO2)) סגול המוקרן על שכבות טיטניה -גילו שאור אולטרה וטנבה

(קטליטי-)אפקט פוטו אותן ומאפשר להן לזרז תגובות כימיות של פירוק חומרים אורגניים

. (6118ורבס, )פ ובהם מרכיבי דופן התא של חיידקים, לפחמן דו חמצני ולמים

פוטון של אור קטליטית מפני שהיא חומר מוליך למחצה ו-הטיטניה מפגינה פעילות פוטו

ננומטר גורם לעירור אלקטרונים מרמות האנרגיה 388סגול באורך גל של כ -אולטרה

במינראל, ומעלה אותו אל פס ההולכה הריק שבו יכולים "הערכיותהמלאות של "פס

כתוצאה מכך נוצרים שני נושאי מטען ניידים: וליך זרם חשמליהאלקטרונים לזרום ולה

כאשר מטענים אלה האלקטרון שהוקפץ אל פס ההולכה ו"החור" שנותר בפס הערכיות,

5

הטיטניה המצויות על פני השטח של חופשיים הם יכולים לפעול על מולקולות מים וחמצן

O2 - סופראוקסידים) ייםנחמצ–רדיקליים על יוניםוליצור הידרוקסיליים ורדיקליים (-

OH) ,)6118)פורבס, צורנים אלה מפרקים חומרים אורגניים לפחמן דו חמצני ולמים;

(Ragesh, Venkatesan, Nair, & Nair, 2014).

מוחלט ויוצא הכושר הרטבעם סופר הידרופיליהשימוש בציפויי טיטניה הופך את המשטח ל

קטליטית של -. המשטח אינו מתערפל והפעילות הפוטויםע של אפס מעלות למ, זווית מגןדופ

הטיטניה מוסיפה גם כושר חיטוי והפגת ריח טוב באמצעות כך שמפרקת חומרים אורגנים

והורגת חיידקים. שכבות הטיטניה הננומטריות שקופות ולכן ניתן לצפות בהם גם זכוכית

(.6118)פורבס,

הוראת כימיה בהקשר

הכימיה המדעים בכלל וגם שנה האחרונות הוראת 61בכל העולם ובמשך ה ( 6112על פי גילברט )

;Millar & Osborne, 2000) מתמודדת עם הבעיות הבאות: תוכניות הלימוד מוצפות בתוכן

Rutherford & Ahlgren, 1990)התלמידים לא מצליחים לתת משמעות למה -עובדות מבודדות, ה

ין העובדות המבודדות הדבר שיכול לגרום להשתתפות שהם לומדים ואינם מצליחים לקשור ב

-חוסר העברה(, שכליתמנטלית ) סכמהנמוכה בכיתה, שכיחת את מה שנלמד ואי מסוגלות ליצור

התלמידים יכולים לפתור בעיות שהוצגו בפניהם בדרכים שלמדו אותן ונתקלו בהן ונכשלים

בדרכים שונות וכמעט ואין העברה של בפתרון בעיות באמצעות אותם מושגים כאשר מוצגים להם

הרוב הגדול של התלמידים בוחר לא להמשיך בלימודי הכימיה כי אינם ו מה שנלמד לחיי היומיום

רואים את הרלוונטיות לכך.

שמתייחסת לסביבה ם להתמודד בפני אתגרים אלה היא באמצעות ההוראה בהקשראחת הדרכי

מאופיינת על ידי ההוראה בהקשר .(Gilbert, 2006)החברתית והתרבותית שבה התלמיד נמצא

השימוש בהקשרים חברתיים, טכניים או מדעיים כנקודת מוצא לפיתוח הבנה בכימיה ויצירת

( 6112) גילברט. ,Sakhnini & Blonder)6102) כימיה יותר רלוונטית לחי היומיום של התלמידים

ים בבסיס הניסיונות האחרונים לבצע לאפיין ולהעריך ארבעת דגמים של "ההקשר" העומד ניסה

ניתן ליישם תוכניות הציג תיאוריות שבהן . הוא רפורמה בתכנון של קורסים בחינוך כימאים

לאפשר לתלמידים להיות ,של ההוראה בהקשרה שתפקיד והגיע למסקנה לימוד מבוססי הקשר

ם לומדים הוא מסוגלים לספק משמעות למה שהם לומדים בכימיה ולחוות את החוויה שמה שה

רלוונטי לכמה אספקטים בחייהם.

פותחו מגוון רב של .חינוך המדעבהוראה בהקשר חלו שינויים רבים של כתוצאה מכניסת הגישה

הבנה של רעיונות ומושגים חומרים שמשתמשים בהקשרים ויישומים כנקודה מוצאת ליצירת

(Sakhnini & Blonder, 2016). הספרות עשירה בתיאורים של תוכניות מבוססות הקשר. מדעיים

( נולדה Bennett & Lubben, 2006" כפי שהוצגה במחקרם של )Salters approachגישת סלטר "

מהצורך שבתי הספר למדעים צריכים להיות יותר מעניינים ומושכים, יותר 0981בראשית

תם במגוון רחב וכמו כן צריך לערב או רלוונטיים לאינטרסים של הצעירים ולחייהם היומיומיים

של פעילויות למידה בהם הם יכולים לעסוק באופן פעיל. הגישה נודעה בתור דוגמא מעולה לגישת

2

" והבסיס לקורסים שפותחו בגישה זו הוא להציג רעיונות context- basedההוראה בהקשר "

הרעיונות והמושגים בגישה זו נבחרו ונלמדו בהקשרים מדעיים על בסיס " צריך לדעת".

הם היו צריכים להיות קשורים לחיי היומיום של .שמטרתם הערכת התלמידים לכימיה

הקורס צריכות יחידות . התלמידים ומאפשרים להם הבנה טובה יותר של הסביבה הטבעית שלהם

.ם באופן אישי או באמצעות התקשורתלהתחיל עם היבטים של חיי התלמידים אשר הם חוו אות

(Chemie im Kontext” (ChiK פרויקט שפותח בגרמניה ומטרתו להבין ולשפר הוראת הכימיה "

במסגרת פרויקט זה מתארות את ההקשר שפותחו בתיכון. קורסי ההוראה בהקשר בכימיה

אותנטית שנחשבת רלוונטית לתלמידים עם מתן האפשרות לתלמידים כשאלה או בעיה בכימיה

,Parchmann, Gräsel, Baer ) ההוראה לשלב רעיונות ופעילויות משלהם בשלבים שונים במהלך

Nentwig, Demuth & Ralle, 2006)

מבנה מארגן ולמידה משמעותית

בהתבסס על תיאורית ההטמעה של אוסובל של למידה משמעותית ותורת ההכרה

הקונסטרוקטיביסטית, התאוריה כוללת חמישה אלמנטים: מורה, תלמיד, נושא, הקשר, והערכה,

ת להיות משולב באופן קונסטרוקטיבי כדי להשפיע על רמות גבוהות של למידה כל אחת מהן חייב

האפיגרף שהופיע בראש שתי המהדורות של 78Hanesian, 19 &Novak , .(Ausubelת )משמעותי

צוטט אינסוף פעמים:ו (Ausubel, 1968; Ausubel et al., 1978) ספר הפסיכולוגיה החינוכית שלו

"If I had to reduce all of educational psychology to just one principle, I would say

this: The most important single factor influencing learning is what the learner already

knows. Ascertain this and teach him accordingly .

אחד בלבד, הייתי אומר כך: הגורם את כל הפסיכולוגיה החינוכית לעיקרון סכםהיה עלי ל ול"

זאת ולמדו אותו והאחד החשוב ביותר המשפיע על הלמידה הוא מה שהלומד כבר יודע. ברר

על פי תיאורית הלמידה של אוסובל למידה משמעותית לטווח ארוך מתרחשת כאשר ."בהתאם

הניתנת לייצוג נוצרים קשרים בין ידע קודם לידע חדש וששניהם ביחד מרכיבים מערכת מושגים

ארגון הידע על ידי מבנה מארגן מטפיח הבנה . (Novak & Gowin, 1984) על ידי " מפת מושגים"

מתוך זה בניתי מבנה מארגן כסוג של מפת (.Novak & Gowin, 1984עמוקה ומעודד יצירתיות )

מושגים והחלטתי להשתמש בו.

יש להם קשרים בחינוך המדעי מאחר ו להוראה בהקשרמועמדים טובים הינםישומי ננוטכנולוגיה

וכולם מייצגים סביבה עשירה יש להם היבטים תעשייתיים ,חיי היומיום של התלמידיםלברורים

ות לחינוך ננוטכנולוגיה תוכני .(Sakhnini & Blonder, 2016) המערבת מחקר, חברה, ותעשייה

שהשימוש בתוכניתמראים . המחקרים (Jones, et al., 2013)מקומות רבים בעולם התפתחו ב

עם מושגים )כגון כוחות בין מולקולאריים( שמשלבת מושגי ליבה במדעים Nano Leap הלימוד

הבסיסיים בננוטכנולוגיה כמו כן משפרת את ו מעלה את הבנת התלמידים במושגיםבמדעי הננ

כן הוראת ל .(Greenberg, 2009)ההבנה של מושגי הליבה במדעים ותומכת בלמידה מבוססת חקר

.בכימיה מושגי הליבהל הבנה לפתיחעלולה כגון ניקוי עצמי כימיה בהקשר ליישום ננוטכנולוגי

לימוד נושא יעיל, שימושי ורלוונטי לחיי היומיום מחזית המדע תוך כמו כן עולה ממחקר אחר ש

7

גרם לעליית העניין והמוטיבציה ההמשכית בקרב ימוש בפדגוגיה שבה התלמיד במרכז ש

( מצביע על כך שהוראה בהקשר בביולוגיה 6119אלסטר )(Blonder & Dinur, 2011). ידיםהתלמ

הופכת את התוכן הביולוגי לחווייתי והשימוש בגישה, למידה מבוססת הקשר, משפיע על העניין

והמוטיבציה ההמשכית של התלמידים להמשיך ללמוד מדעים. אותה המסכנה הגיעו אליה לגבי

(.Gilbert, 2006הוראת הכימיה )

על פי המחקרים שהוצגו, יישומי ננוטכנולוגיה מייצגים הקשרים שיכולים לעשות מהמדע יותר

לרלוונטי, מעניין, ומשמעותי לתלמידים ולחיי היומיום שלהם. הוראה בהקשר על ידי השימוש

הלסטודנטים הזדמנות ללמוד איך עובד המדע המודרני ויכול תביישומי ננוטכנולוגיה מספק

(.Jones , et al., 2013לעודד את התלמידים לחשוב על קריירה במדעים )

8

מטרת המחקר. 2

ידע במבנה או מפת הלארגון ו כפי שהוצג בסקירה הספרותית ישנה חשיבות רבה להוראה בהקשר

שיכולה לקשור בין המושגים שנלמדים בכימיה )מבנה מארגן הוא סוג של מפת מושגים( מושגים

, ראינו שהיישומים הננו טכנולוגים שהניקוי העצמי אחד מהן מייצגים הקשרים פרדיםכנושרים נ

. יותר לרלוונטי, מעניין, ומשמעותי לתלמידים ולחיי היומיום שלהםשיכולים לעשות מהמדע

- self מטרת עבודה זו היא לבדוק כיצד השימוש בטכניקה החדשנית "ניקוי עצמי" לפיכך

cleaning, נוטכנולוגיה וקשורה לכמה מושגים בכימיה הנלמדים בתיכון יכולה שמבוססת על נ

מארגן שיעזור לתלמידים: לשמש כמבנה

.לקשור בין הנושאים שנלמדים בדרך כלל כנושאים נפרדים .0

.להעמיק את הבנת התלמידים בנושאים הנלמדים .6

.לקשור את הנלמד לחיי היומיום .3

.להעלות את המוטיבציה ההמשכית של התלמידים .4

שאלות המחקר. 3

)מבוססת על ננו חלקיקים( כמבנה מארגן self-cleaningהאם השימוש בטכניקה החדשנית .0

יסייע לתלמידים לקשור בין הנושאים שנלמדים בכימיה כנושאים נפרדים?

האם ההוראה בהקשר תעזור להעמקת ההבנה של התלמידים לנושאים שנלמדים? .6

לקשור את הנושאים שנלמדים בכימיה לחיי האם ההוראה בהקשר תעזור לתלמידים .3

היומיום ולשימושים ופיתוחים חדשניים?

?האם ההוראה בהקשר תשפיע על המוטיבציה ההמשכית של התלמידים .4

9

השערות. 4

שנה 61בכל העולם ובמשך ה : קשור בין הנושאים שנלמדים בכימיה כנושאים נפרדים :1משתנה

-כלל וגם הכימיה מתמודדת עם הבעיה שהעובדות מבודדותהאחרונות הוראת המדעים ב

התלמידים לא מצליחים לתת משמעות למה שהם לומדים ואינם מצליחים לקשור בין העובדות

אחת הדרכים להתמודד בפני אתגר , ולה לגרום להשתתפות נמוכה בכיתההמבודדות. בעיה זו יכ

רתית והתרבותית שבה התלמיד זה הוא באמצעות ההוראה בהקשר שמתייחסת לסביבה החב

על פי תיאורית הלמידה של מבנה מארגן הינו סוג של מפת מושגים, (.Gilbert, 2006נמצא )

אוסובל למידה משמעותית לטווח ארוך מתרחשת כאשר נוצרים קשרים בין ידע קודם לידע חדש

& Novak)וששניהם ביחד מרכיבים מערכת מושגים הניתנת לייצוג על ידי " מפת מושגים"

Gowin, 1984) ארגון הידע על ידי מבנה מארגן מטפיח הבנה עמוקה ומעודד יצירתיות ,כמו כן

(Novak & Gowin, 1984.) השימוש בטכניקה החדשנית ש וצפוי לפי כך נבנה מבנה מארגןself-

cleaning בין הנושאים ר יסייע לתלמידים לקשו סת על ננו חלקיקים( כמבנה מארגן)מבוס

. ים בכימיה כנושאים נפרדיםשנלמד

ננוטכנולוגיה הינם ייישומ :העמקת ההבנה של התלמידים לנושאים שנלמדים :2משתנה

מדעי מאחר ויש להם קשרים ברורים בחיי היומיום המדים טובים להוראה בהקשר בחינוך מוע

ההוראה בהקשר מאופיינת על ידי השימוש, (Sakhnini & Blonder, 2016של התלמידים )

& Sakhnini) בהקשרים חברתיים, טכניים או מדעיים כנקודת מוצא לפיתוח הבנה בכימיה

Blonder, 2016) , המחקרים מראים שהשימוש בתוכניתNano Leap שמשלבת מושגי ליבה

במדעים עם מושגים במדעי הננו מעלה את הבנת התלמידים במושגים הבסיסיים בננוטכנולוגיה

ל מושגי הליבה במדעים ותומכת בלמידה מבוססת חקר כמו כן משפרת את ההבנה ש

(Greenberg, 2009) ניקוי עצמי, הננוטכנולוגי יישוםשהוראת הכימיה בהקשר ל. לפיכך צפוי

.בנה של התלמידים לנושאים שנלמדיםעזור להעמקת ההת

: לחיי היומיום ולשימושים ופיתוחים חדשנייםהנושאים שנלמדים בכימיה קשור :3משתנה

היכולת להעביר ולקשור אתאי ו בעיותהרבה ראת המדעים בכלל וגם הכימיה מתמודדת עם הו

באמצעות היא בעיה זוהדרך לעמוד בפני היא אחת מהבעיות האלה, מה שנלמד לחיי היומיום

,Gilbert) ההוראה בהקשר שמתייחסת לסביבה החברתית והתרבותית שבה התלמיד נמצא

קשר לאפשר לתלמידים להיות מסוגלים לספק משמעות למה תפקידה של ההוראה בה ,(2006

שהם לומדים בכימיה ולחוות את החוויה שמה שהם לומדים הוא רלוונטי לכמה אספקטים

תהוראה בהקשר על ידי השימוש ביישומי ננוטכנולוגיה מספק, (Gilbert, 2006) בחייהם

ודד את התלמידים לחשוב על לע הלסטודנטים הזדמנות ללמוד איך עובד המדע המודרני ויכול

הוא להציג ת סולתרהבסיס לקורסים שפותחו בגיש, (Jones, et al., 2013קריירה במדעים )

רעיונות מדעיים על בסיס " צריך לדעת". הרעיונות והמושגים בגישה זו נבחרו ונלמדו בהקשרים

מיום של שמטרתם הערכת התלמידים לכימיה והם היו צריכים להיות קשורים לחיי היו

תעזור לתלמידים לקשור צפוי שההוראה בהקשר לפיכך .(Bennett & Lubben , 2006 ) התלמידים

.את הנושאים שנלמדים בכימיה לחיי היומיום ולשימושים ופיתוחים חדשניים

01

מוש : צפוי שההוראה בהקשר על ידי השימוטיבציה ההמשכית של התלמידים :4משתנה

המוטיבציה ההמשכית של תעלה את "self-cleaning"ניקוי עצמיטכניקה החדשנית ב

שלימוד נושא יעיל שימושי ורלוונטי לחיי מראה (Blonder & Dinur, 2011מחקן של )התלמידים.

וטיבציה היומיום מחזית המדע תוך שימוש בפדגוגיה שבה התלמיד במרכז גרם לעליית העניין והמ

שפיע על העניין והמוטיבציה ההמשכית של ת הוראה בהקשר, רב התלמידיםההמשכית בק

הוראה בהקשר על ידי השימוש ביישומי , (Gilbert, 2006התלמידים להמשיך ללמוד מדעים )

ננוטכנולוגיה מספקת לסטודנטים הזדמנות ללמוד איך עובד המדע המודרני ויכולה לעודד את

הוראה בהקשר בביולוגיה הופכת , (Jones, et al., 2013התלמידים לחשוב על קריירה במדעים )

את התוכן הביולוגי לחווייתי והשימוש בגישה, למידה מבוססת הקשר, משפיע על העניין

אותה המסכנה , (Elster, 2009) ם להמשיך ללמוד מדעיםוהמוטיבציה ההמשכית של התלמידי

(.Gilbert, 2006הגיעו אליה לגבי הוראת הכימיה )

00

תיאור הפעילות. 5

שמבוססת על ננו חלקיקים כמבנה מארגן self-cleaningטכניקה החדשנית הוראת ההשתמשתי ב

. חמצון חיזורו חומרים הידרופיליים, חומרים הידרופוביים, של הנושאים: מבנה וקישור

והיא נמשכה נושא חמצון חיזור הההתערבות שלי התחילה מסוף הנושא מבנה וקישור ועד סיום

במהלך השליש הראשון ותחילת השליש השני. שבועות 8שבוע במשך בודשיים. שבעה שיעורים חכ

להלן יוצגו השלבים ומטרת כל אחד מהם בלבד. הפעילויות התבצעו בשלבים עם קבוצת הניסוי

. הקישורים (1טבלה מס' )נלמדים בנוסף לתצפיות מהשיעורים לפי רצף ההוראה והנושאים ש

.0ולאיורים ניתן למצוא בנספח מס' והמקורות לסרטונים

ריכוז שלבי הפעילויות ומטרותיהם לפי רצף ההוראה והנושאים שנלמדים. .1 טבלה

מס'

השלב

ותצפיות הערות מטרת השלב השלב

מהשיעורים

1

יםשמראסיפורו של עלה הלוטוס וסרטונים

איך עלה הלוטוס מנקה את עצמו.

טון ראשוןסר

סרטון שני

את הסרטון השני עצרתי לפני שמתחיל

לדבר על יישומים בתעשייה.

לחשוף את

התלמידים ליכולת

המרהיבה של עלה

לדחות הלוטוס

ולנקות את לכלוך

עצמו.

התלמידים התלהבו

מאוד מכל העניין

יוחד אלה שיש במ

להם עלי לוטוס בבית.

2

חיקוי הטבע(:מה זה ביוממטיקה )

היכולת המרהיבה של צמח הלוטוס לדחות

לכלוך שימשה השראה לטכנולוגיות ניקוי

.וחיטוי עצמי

הערה: המשכתי להראות לתלמידים את

הסרטון השני שמופיע בשלב החלק השני של

0מס'

בנוסף לסרטון

Superhydrophobic coating - Repels

almost any liquid!

ו שהתלמידים יכיר

את המושג

ביוממטיקה.

:הכרת המושג

-self"ניקוי עצמי"

cleaning אחד שזה

ם הפיתוחי

המעניינים בנושא

.ננוטכנולוגיה

יישומי הטכניקה

בחיי היומיום

ובתעשייה.

התלמידים הראו

התעניינות רבה בנושא

הננוטכנולוגיה, דבר

די ביטוי שבא לי

בשאלות הרבות

שאלו , הם והמגוונות

ת ולא הרבה שאלו

הייתה להם הסבלנות

לחכות קצת עד

.לקבלת התשובה

שקט מוחלט בכיתה

וריכוז שלא ראיתי

06

התלמידים היו ,כמוהו

עם עיניים פתוחות

וחיוך על הפנים.

התלמידים זיהו

שמדובר במשטחים

הידרופוביים שדוחים

מים.

השארתי את

התלמידים עם

הסקרנות וההתלהבות

לדעת איך עובד הניקוי

י. העצמ

הרבה תלמידים בקשו

לראות את הסרטונים

עוד הפעם.

הרבה יום למחרת

אמרו שהראו את

הסרטונים לבני

משפחותיהם.

3

-self חשיפה למצגת בנושא " ניקוי עצמי"

cleaning :והצגת המבנה המארגן הבא

איור

חשיפה לשלושת

שיטות הניקוי

העצמי

ההתמקדות בשיטה

הראשונה: משטחים

הידרופוביים.

להמחיש לתלמיד

ולתת לו את

האפשרות להבין מה

זה זווית הרטבה

והתרומה של

המשטח הגבשושי

בהקטנת שטח המגע

עם המים והגדלת

זווית ההרטבה עד

מעלות. 051 -כ

לקשור את מה

שנלמד במבנה

הופתעתי שהתלמידים

הבינו מהר את העניין

של זווית ההרטבה

וההבדל בין סוגי

המשטחים: הידרופובי

וסופר הידרופובי.

03

(3)מצגת הניקוי העצמי תופיע בנספח מס'

וקישור לחיי

היומיום ולפיתוחים

ים חדשניים.ויישומ

4

התמקדות במשטחים הסופר הידרופוביים

ובאופן ספציפי על מה זה ננו טכנולוגיה

וסקלת הננו

איור

Powers of Ten- סרטון

לתת לתלמידים

בין עד כמה לה

מימדי הננו קטנים

ותרומתם בהקטנת

שטח הפנים והגדלת

זווית המגע שהופכת

את המשטחים

לסופר

הידרופוביים.

התלמידים שמעו על

המושג ננו טכנולוגיה

בטלוויזיה אך הם לא

הבינו מה זה ועל מה

מדובר, הם לא ידעו

מה זה הגודל ננומטר.

5

החול מחול -משימת ביצוע

(4פח מס' )נס עבודה והתנסות עם

חומר שדוחה מים.

התלמידים התלהבו

מאוד מהחול, קראו

עליו ועל השימושים

שלו באינטרנט.

שמחה גדולה הייתה

כל התלמידים בכיתה,

הפגינו מוטיבציה עבדו

ויצירתיות יוצאת

דופן.

)התמונות ממטלת

הביצוע יופיעו בנספח

(.5מס'

04

תלמיד אמר לי:, איזה

למוד כימיה, כיף ל

היום אני אספר לכולם

על החול הזה ואפילו

אזמין אותו שיהיה לי

בבית וכך אוכל לתת

להורים ולאחים שלי

לשחק אתו.

6

התמקדות בסוג השני של המשטחים

שעושים ניקוי עצמי: משטחים הידרופיליים

ואופן פעילותם.

הכרת הצמח כובע הנזיר וניסויים להרטיבו.

כרת שיטה שנייה ה

של ניקוי עצמי.

לעמוד על ההבדלים

ברמת המיקרו בין

משטחים

ההידרופיליים

וההידרופוביים.

לקשור בין מה

שנלמד במבנה

וקישור לחיי

היומיום ולפיתוחים

חדשניים.

התחלת הקישור בין

המושגים הידרופובי

והידרופילי .

התלמידים שאלו

.שאלות יותר לעומק

נות בכל התעניי הפגינו

הנושא של ניקוי עצמי

וננוטכנולוגיה.

תלמיד אחד שעובד

בחנות של כלי בית

וריהוט לגן קם ואמר

לי : אתמול שמו

למישהו על הזכוכית

הקדמית של האוטו

חומר ששומר על

הזכוכית נקיה ואז אני

הסברתי להם איך

החומר הזה עוד

וד גאה אוהייתי מ

בעצמי והאנשים

.התלהבו ממני מאוד

7

הכנת משטח -ניסוי לוחות הנחושת+ מצגת

שפעם עושים אותם הידרופילי ולאחר מכן

הופכים אותו להידרופובי

(7והמצגת בנספח מס' 2 נספח מס'הניסוי ב)

להמחיש יותר את

ההבדלים בין

משטחים

הידרופיליים

והידרופוביים ברמת

המיקרו וזווית

ההרטבה

התלמידים התנסו

הכימיה.בקסם

צעקות ההתלהבות

והצחוקים מלאו את

המעבדה.

תמונות מהניסוי

(8)נספח מס'

05

8

קטליזה ברמת ההגדרה-פוטו

הדרישה לנוכחות מים לצורך הניקוי

העצמי תוביל לדבר על השיטה השלישית של

הניקוי העצמי שאינה מחייבת נוכחות מים.

קטליזה. -פוטו

שגלהכיר את המו

לקשור בין הנושאים

שנלמדים.

בהתחלה רק הסברתי

קטליזה -מה זה פוטו

מבלי להיכנס לאיך

עובד הניקוי העצמי

קטליזה וכשאר -בפוטו

התלמידים בקשו

להבין איך השיטה

עובדת הסברתי שבגלל

זה צריכים בהתחלה

ללמוד חמצון חיזור

ורק אחר כך נבין איך

הטכניקה עובדת.

התלמידים התלהבו

למוד את הנושא של ל

חמצון חיזור כי ידעו

שבזכותו הם יבינו את

השיטה.

9

הכרת הנושא בכל חמצון חיזור לפי התוכנית הרגילה

פרקיו ונושאיו

במטרה לענות על

שאלות הבגרות

הקשורות בנושא.

התלמידים הפגינו

הבנה טובה מאוד

לנושא מאחר ולמדו

אותו מתוך "הצורך

לדעת" .

02

11

לעמוד על -רה למצגת ולמבנה המארגןחז

קטליזה ותכונות הטיטניה -שיטת הפוטו

להכיר את המושג

מוליך למחצה.

תיאור מנגנון

קטליזה -הפוטו

בעזרת ציפוי

הטיטניה .

צפיתי שהתלמידים

יתקשו בהבנת עירור

האלקטרונים ויצירת

מטענים ניידים

והופתעתי לטובה.

התלמידים נדהמו

ברים מהאופן שבו הד

מתרחשים.

11

תכונות הטיטניה שמשתנות עם שינוי גודל

החלקיקים לעמוד על התכונות

הבסיסיות של

הטיטניה שמשתנות

עקב השינוי בגודל

החלקיקים לגודל

של ננו

12

הטיטניה שמתנקה מעצמה -גישה מנוגדת

סרטון

(Nano Titanium Dioxide (TiO2

ת תיאור מנגנון עבוד

ציפויי הננו טיטניה .

קישור בין הנושאים

שנלמדים בכימיה

כנושאים נפרדים.

התלמידים התלהבו

מאוד ממנגנון

הפעולה.

07

13

שימושים בחיי היומיום

חשיפה למגוון

הגדול של שימושי

החומר שמתנקה

מעצמו.

14

ריכוז כל המושגים שנלמדו -פעולת סיכום

ה אחת על במהלך כל הפעילויות ברשימ

הלוח ויצירת מפת מושגים.

המחשה למידת

הקישוריות בין

המושגים

והנושאים.

התלמידים התלהבו

הפגינו רמת ידע מאוד ו

העלו וגבוהה מאוד

מושגים שלא חשבתי

שיעלו אותם כמו: חור

ור שטעון חיובית, עיר

אלקטרונים, שמש,

..זווית הרטבה.

תלמיד אחד אמר

שהוא מאוד גאה

דיע ומבין בעצמו שיו

כל כך הרבה מושגים

ונושאים

השתתפות בכנס תלמידי הכימיה השלישי 15

התלמידים הציגו את -שהתקיים בטירה

היישום ניקוי עצמי ופעילות החול

התלמידים נתנו לקהל

הסברים מפורטים

ודברו בשפה מדעית

מאוד גבוהה.

08

שיטות המחקר. 6

אוכלוסיית היעד. 6.1

יימו בבית ספר "בית חינוך ומדעים תיכון ג'לג'וליה " בכפר ג'לג'וליה במסגרת השיעורים התק

המחקר התבסס על שתי קבוצות של שיעורי הכימיה לכיתת י"א ) תלמידי מגמת כימיה(.

00תלמידים ) 65-תלמידים: הראשונה קבוצת הניסוי שאותה אני מלמדת, הקבוצה מורכבת מ

החדשני ביישום הננוטכנולוגי השימוש זו התבצעה על ידי ההוראה בקבוצה ה בנות( 04בנים ו

של הנושאים: מבנה וקישור, חומרים הידרופוביים, כמבנה מארגן self-cleaning "ניקוי עצמי"

חומרים הידרופיליים וחמצון חיזור. הקבוצה השנייה שמשה כקבוצת ביקורת, הקבוצה הזו

ת משרד החינוך ובדרך הרגילה.מלמדת אותה מורה אחרת והיא מלמדת על פי תוכני

מחקר והערכה. כלי 6.2

לצורך הערכת השימוש ביישום ניקוי עצמי כמבנה מארגן ולהוראה בהקשר והשפעתו על

"ללמוד כימיה זה...." , שאלון עמדותמבחן ידעהתלמידים נעשה שימוש בכלי המחקר הבאים:

וראיונות.

ניתנו לשתי שאלות השלוש שלוש שאלות שהוכנסו למבחן סיום נושא מבנה וקישור. מבחן ידע:

איסוף נתוני ידע . מטרת המבחן היא קבוצות התלמידים: קבוצת הניסוי וקבוצת הביקורת

והיישום לתת הסברים ברמת המיקרוומסוגלות התלמידים התחלתיים לגבי רמת שתי הכיתות

(2נספח מ' ש השאלות מופיעות בשלו). )השוואה בין שתי הקבוצות(

ושא חמצון לאחר סיום נ קבוצותההשאלון הועבר לשתי :"ללמוד כימיה זה...." שאלון עמדות

לקטיגוריות הבאות: רלוונטיות, היגדים שמתייחסים 65 כללהשאלון .חיזור )סיום ההתערבות(

בשאלון נדרשו שכית.הבנה, קישור בין נושאים, עניין, כימיה כמקצוע מודרני ומוטיבציה המ

עמדות התלמידים מטרת השאלון היא בדיקת .0-5התלמידים להתייחס להיגדים בדרוג של

השאלון פותח במסגרת קורס סמינר המדע ועבר תיקוף על פי הקטגוריות השונות. ממדיםבמספר

לבדיקת α-cronbachמבחן. כימיהלחינוך מורות ומנחה 7מומחים שנעשה בקבוצה של

681נעשה על סמך ות הקטיגוריות: עניין, רלוונטיות, מוטיבציה, וכימיה כמקצוע מודרני מנימה

ההיגדים שמתייחסים לשתי הקטיגוריות . של שבע מורות עמיתותשאלונים של תלמידים

האחרות שהם הבנה וקישור בין נושאים עברו תיקוף מומחים על ידי המורות העמיתות והמנחה

.ויצמן רוטשילדבתוכנית רת הקורס עבודת גמרפרופ' רון בלונדר במסג

בטבלה יםמופיע α-cronbach, מס ההיגדים ומדדי לדוגמא עבור כל אחת מן הקטיגוריות היגדים

(9)השאלון מופיע בנספח מס' .6מס'

09

α-cronbach שש הקטיגוריות המופיעות בשאלון עמדות, מס ההגדים ונתוני מציגה. 2טבלה

α-cronbach היגדיםמס' לדוגמא היגד קטגוריה

אותי נושאים מלמד רלוונטיות

נושאים , רלוונטים לי

שנוגעים לחיי.

5 1.86

מקדם את העניין שלי עניין

במדע

5 1.86

מעורר רצון להמשיך מוטיבציה המשכית

ללמוד בצורה כזו

5 1.78

ללמוד על גילויים כימיה כמקצוע מודרני

מדעים וחידושים

יםטכנולוגי

4 1.7

גורם לי ליצור קשר קישור בין הנושאים

בין ידע קודם לידע

חדש

5

כולל פעילויות מגוונות הבנה

המסייעות להבנה

4

נבחרו תלמידים מרמות למידה שונות: .מקבוצת הניסויתלמידים 5 רואיינו ראיונות תלמידים:

הראיון היה ראיון סגור לש.חתלמיד אחד בינוניים ו שני תלמידים, מצויניםשני תלמידים

שמטרתו לחזק את הממצאים שהתקבלו משאלון העמדות ולשמע יותר את התלמידים מדברים

(11שאלות הראיון מופיעות בנספח מס' . )ומתבטאים

61

תוצאות המחקר. 7

התוצאות על פי כלי המחקר השונים הלן יוצגול

סרטונים , השל עלה הלוטוסלסיפורו בלבדקבוצת הניסוי תלמידי חשיפת אחרי :מבחן ידע

ולפני הכניסה לגוף יחידת מה זה ביוממטיקהו ים איך עלה הלוטוס מנקה את עצמושמרא

בתיאור הפעילות(. התלמידיםהשלב השני משלבי הפעילויות שהוצגו ההוראה שפותחה )אחרי

מאוד ) .נה וקישורהבאות מתוך מבחן מסכם מבשאלות התבקשו לענות על שלוש נ משתי הקבוצות

קבלו והתלמידיםחשוב לציין שהציון שהתקבל בשלוש השאלות לא נכלל בציון הסופי של המבחן

:י המבחן(אחררק על זה התלמידים ידעו , את הנקודות כבונוס

תנו שלוש דוגמאות לחומרים הידרופיליים ושלוש דוגמאות לחומרים הידרופוביים? .א

כונות הידרופיליות והידרופוביות לחיי היומיום?ב. ציינו שימושים או קשר של הת

עובד( ברמהג. תבחרו שימוש אחד והסבירו אותו או את מנגנון ההפעלה שלו )איך הוא

המיקרוסקופית?

.ניסוי מול ביקורת( של נבדקיםשבודק קבוצות זרות ) tמבחן תשובות התלמידים נותחו לפי

ציוני ערכיע ממוצ מציגה השוואה בין 3טבלה מס' .1מס' איורוב 3בטבלה מס' התוצאות מוצגות

וכן נתונים סטטיסטים המעידים על ,עבור שתי הקבוצות מבחןובהתלמידים בשלוש השאלות

( שלהם. Pהמובהקות )

ורמת עבור שתי הקבוצות בשלוש השאלות ובמבחןציוני התלמידים ערכיממוצע תיאור . 3 טבלה

.המובהקות

Pמובהקות ביקורת ניסוי

0.17 8.2 7.8 ציון מבחן מבנה וקישור

0.06 4 5.2 הידרופילי )רמת ידע(

0.03 3 4.53 הידרופובי )רמת ידע(

1.03E-08 0.52 7.4 הסבר )רמת המיקרו(

3.6E-05 2 7 יישום

1

01ל נורמל בשלוש השאלות ממוצע ערכי הציונים 1

60

.***p<0.05 , p<0.0001 * . ןני התלמידים בשלוש השאלות ובמבחציוערכי שוואת ממוצע ה .1איור

ציון לראות שאין הבדל מובהק בניתן שלעילבטבלה ובגרף שמופיעות t של מבחני פי התוצאותל

דומות. ששתי הקבוצות מבחינת רמת הישגים הםדבר שמעיד על כך בשתי הקבוצות המבחן

. ההבדלים המובהקים הופיעו בשאלות היישום וההסברים ברמת המיקרו

קבוצות לאחר סיום נושא חמצון ההשאלון הועבר לשתי שאלון עמדות "ללמוד כימיה זה....":

את עמדות התלמידים ביחס שבודקים היגדים 65כלל השאלון חיזור )סיום ההתערבות(.

לקטיגוריות הבאות: רלוונטיות, הבנה, קישור בין נושאים, עניין, כימיה כמקצוע מודרני

. ניתוח 0-5שאלון נדרשו התלמידים להתייחס להיגדים בדרוג של ומוטיבציה המשכית. ב

תוצאות ה שבודק קבוצות זרות )ניסוי מול ביקורת( של נבדקים. tלפי מבחן התוצאות נעשה

מציגה השוואה בין נתוני קבוצת הניסוי 4טבלה מס' .2ובאיור מס' 4בטבלה מס' מופיעות

טיסטים המעידים על המובהקות שלהם.והביקורת בשש הקטיגוריות, וכן נתונים סט

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

ציון מבחן מבנה וקישור

רמת )הידרופילי (ידע

רמת )הידרופובי (ידע

רמת )הסבר (המיקרו

יישום

וןצי

ניסוי

ביקורת

*** ***

66

ורמת המובהקות.ערכי עמדות התלמידים בקטיגוריות השונות, ממוצע .4טבלה

P מובהקות ביקורת ניסוי קטגוריה

1.12E-10 2.98 4.38 רלוונטיות

2.26E-10 3.06 4.28 הבנה

1.02E-11 2.64 3.83 קישור בין הנושאים

0.0236 3.51 3.85 עניין

1.83E-23 1.59 4.62 כימיה כמקצוע מודרני

2.35E-10 3.11 4.34 המשכיתמוטיבציה

*** p<0.05 ,* p<0.0001 השוואת ממוצעי עמדות התלמידים בקטיגוריות השונות.. 2איור

ובהק לגבי מציגות הבדל מ t,ולפי מבחני תוצאות המחקר שהתקבלו באמצעות שאלון העמדות

שהשימוש בטכניקה יתן לדחות את השערת האפס ולהגידנ .כלומר*** ( p<0.0001הקטיגוריות )

לקשור בין הנושאים שנלמדים :כמבנה מארגן אכן סייעה לתלמידים self-cleaningהחדשנית

לקשור את הנושאים שנלמדים , להעמיק הבנתם לנושאים שנלמדים, בכימיה כנושאים נפרדים

שפיעה את המוטיבציה ההמשכית . כמו כן המיום ולשימושים ופיתוחים חדשנייםלחיי היו בכימיה

של התלמידים.

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

קישור בין הבנה רלוונטיות הנושאים

כימיה ענייןכמקצוע מודרני

מוטיבציה המשיכית

עצמו

מ

קטגוריה

ניסוי

ביקורת

* *** *** ***

*** ***

63

שני תלמידים, : שני תלמידים מצויניםמקבוצת הניסויתלמידים 5 רואיינו ראיונות תלמידים:

שמטרתו לחזק את הממצאים שהתקבלו הראיון היה ראיון סגור חלש.תלמיד אחד בינוניים ו

הראיונות נותחו באופן . ע יותר את התלמידים מדברים ומתבטאיםוון העמדות ולשממשאל

שמציגה 5בטבלה מס' תוצאות הראיונות מוצגותלפי מטרות המחקר. איכותי וכמותי ) אחוזים(

התלמידים ואחוז התלמידים תשובות נבחרים מתוך אל מול ציטוטים מטרות המחקר את

. גההמרואיינים שלגביהם המטרה הוש

ואחוז התלמידים. מתשובות התלמידים םמטרות המחקר אל מול ציטוטים נבחרי .5 טבלה

התלמידיםפר מס ציטוטים מטרות המחקר

)אחוזים(

העמקת הבנת התלמידים

נושאים הנלמדיםל

"אם אני מסתכל עכשיו על החומר שלמדנו

אני מרגיש שאני הכי מבין את הנושאים :

והידרופילי. אני חמצון חיזור, הידרופובי

הסברתי לכל מי שאני מכיר על הטכניקה

שולט בנושא מבין והזו אני מרגיש כל כך

קלות ונוחותויכול להסביר אותו ב

תלמיד בינוני שנהג לישון ) "ובביטחון עצמי

.(בשיעורים

איך שלמדנו עם המצגת של הניקוי העצמי "

וקשור אלינו ולחיים וגרם היה מאוד אמתי

. טוב יותרם הנלמדים הנושאיאת בין לי לה

עכשיו כשאני לומדת לקראת הבגרות אני

(.מצוינתתלמידה ) מרגישה את זה יותר"

נושא בכימיה להעבירפעם אצטרךאם "

הנושאים שהיו קשורים אחד באני אבחר

, כי אותם אני הכי מבין" בניקוי העצמי

.תלמיד מצוין()

אני לפני הבגרות אני לא מרגישה ש"עכשיו ו

לחזור על הנושאים הידרופובי צריכה

חמצוןוהידרופילי אני אחזור ממש מעט על

.כי אני מבינה אותם טוב מאוד חיזור וזהו

בחיים לא אשכח את הנושאים אני

הקשורים לניקוי העצמי, זה היה מאוד

.(חלשה" ) תלמידה מרתק

5/5 (011%)

64

זה שונה ם,"הנושא קשור לחיי היומיו היומיוםקישור לחיי

כיומטריה שאני לא ויסט למשל מנושא

"שה וחשה אותו בכלל ולא נתקלת בומרגי

(.מצוינת התלמיד)

"זה לא סתם עוד נושא. זה אמתי, מה

אני להגיד לך פעם שנאתי כימיה והיום

מרתק ,ממש רואה בזה נושא מעניין

וקשור לחיים" )תלמידה חלשה(.מודרני

מיה "כל הזמן בבית אני מדברת כי

ומסבירה לכולם דברים. אימא שלי ערבבה

שמן במים ואז אני הסברתי לה למה זה לא

מתערבב במונחים של מבנה וקישור. פעם

אמרתי לאימא שלי זה לא עושה קשרי

מימן גרשה אותי מהמטבח" )תלמידה

(.בינונית

זה הנושא היחיד שקשר הכי הרבה בין "

לוח ה במחברות ועלמה שלומדים בכיתה

האמתיים" )תלמיד מצוין(החיים ביןל

הכימיה היא לא רק במחברת ובתיאוריה "

.(" )תלמידה חלשהזה גם בחיים

"אני עובד בחנות שמוכרת מוצרים לבית

זמין את ולגן, בקשתי מבעל העסק שי

עכשיו יש לנו החומר שעושה ניקוי עצמי,

את החומר בחנות וכאשר האנשים באים

החומר ונותן לחנות אני מראה להם את

על מנגנון העבודה שלו להם הסברים

זה נותן לי הרגשה , במונחים מדעיים

כי בעל העסק מסתכל עליי מעולה

בהתלהבות") תלמיד בינוני(.

5/5 (011%)

65

"הנושאים מאוד קשורים ומחוברים, אני קישור בין נושאים

כל הזמן הרגשתי שאנחנו לומדים משהו

שא וכותרת חדשה, נבחנים בו ועוברים לנו

נם הכל קשור אבל עכשיו אני מרגישאמ

שית . את הקשר בין הנושאים מבחינה מע

תלמיד " )זה יותר אמתי ויותר מורגש

בינוני(.

"היה לי מוזר שאנחנו לומדים על הניקוי

העצמי כי לא תיארתי לעצמי שזה קשור

לכימיה, בסוף גיליתי שאפשר לקחת יישום

" ה שנלמד בכימיהולקשור אותו לכל מזה

)תלמידה חלשה(.

מאוד הייתי רוצה שנלמד את הנושאים "

גם בשיטה זו שמקשרת בין האחרים

על ידי מבנה מארגן ומשתמשת הנושאים

יישומים אולי יש עוד , ביישומים מהחיים

" )תלמיד ?להשתמש בהםטכנולוגים שנוכל

.מצוין(

נושא "ניתן להוסיף למבנה המארגן את

ומן" )תלמידה חלשה(.חומצות ש

נושא את למבנה המארגן אפשר להכניס "

" )תלמיד מצוין(.האנרגיה

"הטכניקה של הניקוי העצמי גרמה לי

להבין שהכל קשור, היא קושרת: חמצון,

חיזור, אנרגיה, שמש, אלקטרונים,

מטענים, הידרופובי, הידרופילי וקשרי

" )תלמידה בינונית(.דברים מימן ועוד מלא

5/5 (011%)

"השיטה הזו גרמה לי להתרכז בכלל בכל מוטיבציה המשכית

הפסקתי לישון .הנושאים שלמדנו אחר כך

יל להיות כיף ללמוד בשיעורים כי מתח

העצמי יישום הניקוי .ופחות משעמם

מעניין ומעלה את המוטיבציה לדעת יותר

(.תלמיד בינוניויותר" )

5/5 (011%)

62

הוראת כימיה בהקשר ליישם הננוטכנולוגי ו על פי הטבלה ניתן לראות שיחידת ההוראה שפותחה

מהתלמידים שרואינו ראו 011%לה, השיגה את המטרות שהוצבו self-cleaning"ניקוי העצמי"

לקשור בין הנושאים עזר להםכמבנה מארגן אכן ,self-cleaningימוש בטכניקה החדשנית שהש

את הנושאים . ההוראה בהקשר עזרה לתלמידים לקשורשנלמדים בכימיה כנושאים נפרדים

הבנתם לנושאים הוהעמיק מיום ולשימושים ופיתוחים חדשנייםלחיי היו שנלמדים בכימיה

השפיעה את המוטיבציה ההמשכית של התלמידים.ה מהטכניקההתלהבות שנלמדים.

"אני כל הזמן מסבירה להם בבית על

הנושאים הקשורים בניקוי העצמי. הרבה

פעמים הם לא מבינים כלום אך לא אכפת

ר. אמא שלי ילי אני ממשיכה להסב

אומרת שמאוד רוצה להכיר את המורה

(. מצוינת" )תלמידה לכימיה

היישוםאני מאוד הייתי רוצה להציג את "

" )תלמיד מצוין(.בפני אנשים

מדברת כימיה כל הזמן בבית אני"

, את הסרטונים ומסבירה לכולם דברים

" )תלמידה הראיתי לכל מי שאני מכירה

.חלשה(

67

דיון ומסקנות. 8

self-cleaningהאם השימוש בטכניקה החדשנית מחקר זה התמקד בארבע שאלות עיקריות:

)מבוססת על ננו חלקיקים( כמבנה מארגן יסייע לתלמידים לקשור בין הנושאים שנלמדים בכימיה

ה בהקשר תעזור להעמקת ההבנה של התלמידים לנושאים האם ההורא כנושאים נפרדים?

האם ההוראה בהקשר תעזור לתלמידים לקשור את הנושאים שנלמדים בכימיה לחיי שנלמדים?

האם ההוראה בהקשר תשפיע על המוטיבציה היומיום ולשימושים ופיתוחים חדשניים?

על חקר השונים, נענהוצאות שהתקבלו מכלי המ. בפרק זה נדון בתההמשכית של התלמידים?

ברקע המדעי קרושנס בתחום שאלות המחקר ונקשור את התוצאות לספרות ולמחקרים קודמים

.של העבודה

מסקנות יוצגו בהתאם לשאלות המחקר:הדיון בתוצאות וה

)מבוססת על ננו חלקיקים( כמבנה מארגן self-cleaningהאם השימוש בטכניקה החדשנית

בין הנושאים שנלמדים בכימיה כנושאים נפרדים?יסייע לתלמידים לקשור

שהשימוש למודניתן לומשאלון העמדות מראיונות התלמידים תוצאות המחקר שהתקבלומ

לתלמידים סייעה )מבוססת על ננו חלקיקים( כמבנה מארגן self-cleaningבטכניקה החדשנית

אות שאלון העמדותם. ניתוח תוצים שנלמדים בכימיה כנושאים נפרדילקשור בין הנושא

מראה הבדל מובהק בין קבוצת הניסוי ,tלפי מבחן 6ובאיור מס' 4שמופיעות בטבלה מס'

ת התקבלו . תוצאות דומו***( p<0.0001) והביקורת לגבי קטגורית הקישור בין הנושאים

הנושאים והמושגים ( ראו את הקשר ההדוק בין 011%כל התלמידים שרואינו )מהראיונות:

מהתלמידים הפגינו יכולות 41% ,את המושג מבנה מארגן הזכירומהתלמידים 21% ,שנלמדו

קישור גבוהות והציעו להרחיב את המבנה המקשר על ידי הוספת עוד נושאים כמו אנרגיה

(5בלה מס' )ראו ציטוטים בטוחומצות שומן, דבר שמעיד על הבנה עמוקה ויצירתיות.

)מבוססת על self-cleaningשהשימוש בטכניקה החדשנית מהממצאים שנזכרו לעיל, ניתן להסיק

ננו חלקיקים( כמבנה מארגן שהוא סוג של מפת מושגים ייצר למידה משמעותית וסייע לתלמידים

ה תיאורית הלמידלמסקנה זו תואמת ם. ם שנלמדים בכימיה כנושאים נפרדילקשור בין הנושאי

הלמידה של אוסובל למידה משמעותית לטווח על פי תיאורית : של נובק של אוסובל ומסקנותיו

ארוך מתרחשת כאשר נוצרים קשרים בין ידע קודם לידע חדש וששניהם ביחד מרכיבים מערכת

(. ארגון הידע על ידי Novak & Gowin, 1984מושגים הניתנת לייצוג על ידי " מפת מושגים" )

בכל כמו כן, (.Novak & Gowin, 1984מבנה מארגן מטפיח הבנה עמוקה ומעודד יצירתיות )

הבעיה שנה האחרונות הוראת המדעים בכלל וגם הכימיה מתמודדת עם 61העולם ובמשך ה

התלמידים לא מצליחים לתת משמעות למה שהם לומדים ואינם מצליחים -העובדות מבודדותש

ם אחת הדרכיו לגרום להשתתפות נמוכה בכיתה בעיה זו יכולה .לקשור בין העובדות המבודדות

באמצעות ההוראה בהקשר שמתייחסת לסביבה החברתית הוא זהלהתמודד בפני אתגר

(.Gilbert, 2006והתרבותית שבה התלמיד נמצא )

68

האם ההוראה בהקשר תעזור להעמקת ההבנה של התלמידים לנושאים שנלמדים?

שההוראה משאלון העמדות ניתן ללמודו מראיונות התלמידיםהמחקר שהתקבלו מתוצאות

. ניתוח תוצאות שאלון העמדות עזרה להעמקת הבנת התלמידים לנושאים שנלמדואכן הקשרב

, מראה הבדל מובהק בין קבוצת הניסוי tלפי מבחן 6ובאיור מס' 4שמופיעות בטבלה מס'

כל : תוצאות דומות התקבלו מהראיונות ***(. p<0.0001) ההבנהוהביקורת לגבי קטגורית

על תשובותיהם של התלמידים גינו הבנה עמוקה לנושאים שנלמדו, הפ (011%התלמידים שרואינו )

שהם הכי מבינים את הנושאים: התלמידים ציינוהיו נכונות, שאלות הידע וההבנה בראיון

תלמידה אחת הזכירה . הידרופובי, הידרופילי וחמצון חיזור ושהם יכולים לתת הסברים לאחרים

הניקוי העצמי קשורה לחיים זה גרם להם להבין את טכניקת וציינה במילים שלה, שהיות ו

המופיעים בטבלה מס' מצאי מבחן הידע מ (.5)ראו ציטוטים בטבלה מס' הנושאים הנלמדים יותר

הבדל מובהק בין קבוצת הניסוי והביקורת מראים ,tנותחו לפי מבחן גם הם ש 0ובאיור מס' 3

. ניתן ***( p<0.0001) ענות על שאלת יישוםלגבי יכולת התלמידים לתת הסברים ברמת המיקרו ול

תרמה לשיפור וקשור לחיים, מעניין, מרתק שאפילו חשיפה ראשונית ליישום חדשניללמוד מזה

ת הבנה גבוהה.ובביצוע התלמידים בשאלות שדורשות רמ

של ההבנההעמקת לאה בהקשר עזרה ממצאי המחקר שהוזכרו לעיל ניתן להסיק שההורעל פי

ההוראה בהקשר מאופיינת על (Sakhnini & Blonder, 2016לנושאים שנלמדו. על פי ) התלמידים

כנקודת מוצא לפיתוח הבנה בכימיה.ידי השימוש בהקשרים חברתיים, טכניים או מדעיים

שמשלבת מושגי ליבה במדעים עם מושגים Nano Leapהמחקרים מראים שהשימוש בתוכנית

דים במושגים הבסיסיים בננוטכנולוגיה כמו כן משפרת את במדעי הננו מעלה את הבנת התלמי

(. אכן Greenberg, 2009ההבנה של מושגי הליבה במדעים ותומכת בלמידה מבוססת חקר )

הוראת הכימיה בהקשר ליישום הננוטכנולוגי ניקוי עצמי, עזרה בהעמקת הבנת התלמידים

לנושאים שנלמדו.

ר את הנושאים שנלמדים בכימיה לחיי היומיום האם ההוראה בהקשר תעזור לתלמידים לקשו

ולשימושים ופיתוחים חדשניים?

שההוראה ללמוד המחקר שהתקבלו מראיונות התלמידים ומשאלון העמדות ניתן מתוצאות

לחיי היומיום ולשימושים בכימיה ולתלמידים לקשור את הנושאים שנלמד בהקשר אכן עזרה

לפי 6ובאיור מס' 4ון העמדות שמופיעות בטבלה מס' ניתוח תוצאות שאל. ופיתוחים חדשניים

הרלוונטיות וקטיגורית , מראה הבדל מובהק בין קבוצת הניסוי והביקורת לגבי קטגורית tמבחן

011%ממצאי הראיונות תמכו בממצאי שאלון העמדות, ***(. p<0.0001) כימיה כמקצוע מודרניה

שטכניקת בראיון , היו תלמידים שציינווםמהתלמידים קשרו את הנושאים שלמדו לחיי היומי

.(5טבלה מס' ציטוטים בראו ) מהכימיה מקצוע מודרני הניקוי העצמי החדשנית עושה

ממצאי המחקר ניתן להסיק שההוראה בהקשר עזרה לתלמידים לקשור את הנושאים על פי

יעו אליההג אותה המסקנה .םומיום ולשימושים ופיתוחים חדשניישנלמדים בכימיה לחיי הי

ההוראה בהקשר מאופיינת על ידי השימוש בהקשרים חברתיים, טכניים : (6102בלונדר וסח'ניני )

או מדעיים כנקודת מוצא לפיתוח הבנה בכימיה ויצירת כימיה יותר רלוונטית לחי היומיום של

הוראת המדעים בכלל וגם הכימיה מתמודדת עם הרבה בעיות( 6112על פי גילברט ) התלמידים.

69

אלה, הדרך לעמוד ואי היכולת להעביר ולקשור את מה שנלמד לחיי היומיום היא אחת מהבעיות ה

רתית והתרבותית שבה באמצעות ההוראה בהקשר שמתייחסת לסביבה החבהיא בפני בעיה זו

לך ההתערבות וידעו להעבירו הלאה,השתמשו בידע שרכשו במה התלמידיםד נמצא. התלמי

בעבודה )אלה ללקוחות ועמיתים וגם לחברים שלהם, להורים מית הסבירו תופעות בשפה כי

הגיע למסקנה שתפקידה של ההוראה גילברט(, 6112תואם למסקנתו של גילברט ) . זהשעובדים(

בהקשר לאפשר לתלמידים להיות מסוגלים לספק משמעות למה שהם לומדים בכימיה ולחוות את

עניין הלכלוך מאוד קשור אספקטים בחייהם.החוויה שמה שהם לומדים הוא רלוונטי לכמה

,נקי מעסיק המון אנשים ובניהם התלמידים יהיהלסביבה שאנו בני האדם חיים בה, הרצון שהכל

שאלו שאלות ורצו לדעת עוד ועוד... זה הזמןהתלמידים מאוד התעניינו בנושא הניקוי העצמי וכל

ות להציג רעיונזו, בגישת סוטר צריכים לגישת סולטר ולקורסים שפותחו על בסיס גישה מתאים

הרעיונות והמושגים בגישה זו נבחרו ונלמדו בהקשרים שמטרתם צריך לדעת".מדעיים על בסיס "

הערכת התלמידים לכימיה והם היו צריכים להיות קשורים לחיי היומיום של התלמידים )

Bennett & Lubben , 2006.)

יה ההמשכית של התלמידים?האם ההוראה בהקשר תשפיע על המוטיבצ

מתוצאות המחקר שהתקבלו מראיונות התלמידים ומשאלון העמדות ניתן ללמוד שההוראה

ניתוח תוצאות שאלון העמדות השפיעה על המוטיבציה ההמשכית של התלמידים. בהקשר

, מראה הבדל מובהק בין קבוצת הניסוי tלפי מבחן 6ובאיור מס' 4שמופיעות בטבלה מס'

תוצאות (.* p<0.05והעניין ) ***( p<0.0001) המוטיבציה ההמשכית ת לגבי קטגורית והביקור

הראו מוטיבציה המשכית, עניין שרואינו מהתלמידים 011%התקבלו מהראיונות, דומות

שאמרו שהם רוצים להציג את טכניקת הניקוי תלמידיםהיו .והתלהבות מטכניקת הניקוי העצמי

תלמידיבכל המנגנונים שלה בכנס שבחרו בטכניקה והציגו אותהכאלה העצמי בפני אנשים, היו

השלישי שהתקיים בטירה, חלק מהתלמידים ספרו לכל מי שהם מכירים על הטכניקה הכימיה

(. כל העובדות האלה מצביעות על 5והראו להם את הסרטונים )ראו ציטוטים בטבלה מס'

מוטיבציה המשכית.

ן להסיק שההוראה בהקשר ליישום רלוונטי לתלמידים ומעניין שהוזכרו לעיל ניתם ממצאימה

אותם השפיעה ועודדה התפתחות של מוטיבציה המשכית בקרב התלמידים. מסקנה זו נתמכת על

ידי מסקנות רבות שהגיעו אליהם חוקרים ממחקרים אחרים: הוראה בהקשר על ידי השימוש

למוד איך עובד המדע המודרני ויכול לעודד ביישומי ננוטכנולוגיה מספקת לסטודנטים הזדמנות ל

(, הוראה בהקשר תשפיע על הענייןJones, et al., 2013את התלמידים לחשוב על קריירה במדעים )

( 6119אלסטר ), (Gilbert, 2006והמוטיבציה ההמשכית של התלמידים להמשיך ללמוד מדעים )

ביולוגי לחווייתי והשימוש בגישה, מצביע על כך שהוראה בהקשר בביולוגיה הופכת את התוכן ה

של התלמידים להמשיך ללמוד למידה מבוססת הקשר, משפיע על העניין והמוטיבציה ההמשכית

פי מחקרם של על (.Gilbert, 2006אותה המסכנה הגיעו אליה לגבי הוראת הכימיה ), מדעים

(Blonder & Dinor, 2011) מיום מחזית המדע תוך לימוד נושא יעיל, שימושי ורלוונטי לחיי היו

שימוש בפדגוגיה שבה התלמיד במרכז גרם לעליית העניין והמוטיבציה ההמשכית בקרב

נושא יעיל, . במחקר הנוכחי לא נעשה שימוש בפדגוגיה שבה התלמיד במרכז אך נלמד התלמידים

והוא העלה את העניין והשפיע על המוטיבציה שימושי ורלוונטי לחיי היומיום מחזית המדע

ההמשכית בקרב התלמידים.

31

סיכום אישי רפלקטיבי. 9

self-cleaningנחקרה הוראת הכימיה בהקשר ליישום הננוטכנולוגי "ניקוי עצמי" במחקר הנוכחי

שומי ננוטכנולוגיה הינם יי , רלוונטי ויש לו קשר ברור לחיי היומיום.מחזית המדע שנחשב ליישום

חיי היומיום של דעי מאחר ויש להם קשרים ברורים להממועמדים טובים להוראה בהקשר בחינוך

התלמידים, יש להם היבטים תעשייתיים וכולם מייצגים סביבה עשירה המערבת מחקר, חברה,

(.Sakhnini & Blonder, 2016ותעשייה )

לאור ממצאי המחקר ניתן ללמוד עד כמה הוראת כימיה בהקשר ליישום ננוטכנולי מעניין, מרתק,

נה אישית מבחילחיי היומיום של התלמידים יכול להשפיע לטובה על התלמידים ורלוונטי

בהתחלה מאוד פחדתי מהתהליך, החומר לבגרות מאוד גדול ואין לי כל כך הרבה זמן ומעשית.

נושאים שהם יחסית כבדים כמו: זווית היחידה שפתחתי מכילהלדבר על נושאים אחרים. כמו כן,

ולהפך במקום חששתי שהתלמידים לא יבינו אותםקטליזה ולכן -הרטבה, חלקיקי ננו ופוטו

מצגת הניקוי העצמי והמבנה המארגן את .לעשות להם טוב אז אני מעמיסה עליהם עוד מושגים

עם עוד שתי מורות עמיתות בקורס ננוטכנולוגיה בהנחיתה של פרופ' יחד שהשתמשתי בהם בניתי

סיכוי ראיתי את הברק בעיני התלמידים, הבנתי שאין ביום הראשון של ההפעלה וכש רון בלונדר.

ולהבין של התלמידים בנושא והרצון לדעת יותרהרב עניין ה תערבות הזו משהוא רע.שיצא מהה

גבר מיום ליום, הם חיכו לשיעורי הכימיה, התלמידים העייפים עכשיו מגיעים לכיתה הלך ו לעומק

ולחברים ההתלהבות והעניין עבר למשפחות , רנטבאינט תעניינו בחומר וקראו עליויו שבמרץ, ה

את הסרטונים לחברים ולהורים, ילד אחד מרוב שהתעניין בחומר הזמין אותו והביא הם הראו

את כל הנושאים אותו לכיתה . ההתלהבות הזו והעניין הרב גרם לתלמידים להבין ומבלי להרגיש

ביום האחרון של ההפעלה בקשתי משיך. הרגשתי הנאה, הנעה, עניין ואתגר לה שקשורים ביישום.

מהתלמידים שירשמו כל אחד בדף משלו את כל המושגים שלמד מתחילת ההתערבות ועד סיומה,

את המושגים רכזנו על הלוח ומהם בנינו מפת מושגם, התלמידים הזכירו המון מושגים והפגינו

כך הרבה לשאני יודעת כ לי:" אני לא מאמינהתלמידה אחת אמרה יכולת קישור מדהימה בניהם.

יצאתי מהכיתה מלאת גאווה וסיפוק והרגשתי מושגים!!! אני ממש גאה בעצמי, כל הכבוד לי".

את תלמידיםשניתי ל. בזכות ההתערבות להוביל את התלמידים למקום אחר לגמרי שהצלחתי

לגרום להם חתיבינו לבין חיי היומיום קשר, הצלאין ישן ש לגבי הכימיה שהיא נושאתפיסותיהם

ד והיו מאו הדימוי העצמי שלהם עלהביניהם, לראות את הקשר להבין את הנושאים שנלמדו ו

יודעים המון דברים שהםאמרו לי שמיועד לתלמידי י"ב( )ובכנס התלמידים גאים בעצמם

לא יודעים.שהם בכיתות י"ב שתלמידים אחירם

על התלמידים שליעית. למדתי המון ברמה האישית והמקצו למדתי המון על עצמימההתערבות

, הרבה תלמידים הפתיעו אותי לטובה במיוחד אלה שנתפסו אצלי כתלמידים שאני גאה בהם

"חלשים" ופתאום מראים יצירתיות והבנה עמוקה )למשל התלמידה החלשה שהציעה לי להרחיב

חשבה והשאלה דבר שנותן לי חומר למ את המבנה המארגן על ידי הוספת נושא חומצות השומן(

הכימיה הם כמו קסם ואנחנו בכלל ובמיוחד המדעהחשובה: האם באמת אלה תלמידים חלשים?.

30

המורים אלה שמחזיקים במקל הקסמים וכל העניין הוא לדעת להשתמש במקל הזה על מנת

עניין ואנחנו המורים להשפיע לטובה על תלמידינו, בני האדם נולדים ובאים לעולם מלאי סקרנות ו

במטרה לחנך וללמד את הדור הבא של המדענים הזו יכים לעורר את העניין והסקרנותצר

והאזרחים.

הנחיתה והכוונתה של המנחה שלי פרופ' רון בלונדר שלה אני מקדישה את מלוא בזכות הכל

התודות וההערכה.

א הי עקב אילוצי מערכת בית הספר, הבעיה היחידה שנתקלתי בה במחקר זה בעיית המחקר:

שאחת זו אני והשנייה שונות שתי מורות עםהניסוי והביקורת( למדו ) ששתי קבוצות המחקר

.בבית הספרמורה אחרת לכימיה

36

השלכות להוראה. 11

self-cleaningההוראה בהקשר ליישום הננוטכנולוגי "ניקוי עצמי" ממצאי המחקר מוכיחים ש

ובחום ליישם את ההתערבות שתוארה אני מאוד ממליצה השיגה את המטרות שהוצבו לה.

הייתי מציעה להכניס למבנה המארגן את שני הנושאים שהתלמידים שדה החינוכי, במחקר זה ב

המבנה המארגן שהציעו אותו התלמידים מוצג .הציעו שהם שומנים )חומצות שומן( ואנרגיה

.3באיור מס'

המלצות למחקר המשיכי. 11

בכימיה נושאיםת ויישומים אחרים שמבוססים על ננוטכנולוגיה וקשורים לכמה לקחת אפליקציו

לבנות מבנה מארגן ולבדוק האם יישומים אחרים משיגים . Nanobots כמו ,נלמדים בתיכוןש

את אותם המטרות.

המבנה המארגן שהוצע על ידי התלמידיםמציג את .3איור מס

33

מקורות

Ausubel, D.P. (1968). Educational psychology: A cognitive view. New York: Holt,

Rinehart & Winston.

Ausubel, D.P., Novak, J.D., & Hanesian, H. (1978). Educational psychology: A

cognitive view (2nd ed.). New York: Holt, Rinehart & Winston.

Bennett, J., & Lubben , F. (2006). Context-based Chemistry: The Salters approach.

International Journal of Science Education, 28, pp. 999–1015.

Blonder, R., & Dinur, M. (2011). Teaching Nanotechnology Using Student-Centered

Pedagogy for Increasing Students’ Continuing Motivation. Journal of Nano

Education, 3, pp. 51-61.

Elster, D. (2009). Biology in context: Teachers’ professional development in learning

communities. Journal of Biological Education, 43, pp. 53-61.

Gilbert, J. K. (2006). On the Nature of “Context” in Chemical Educatio. International

Journal of Science Education, 9, pp. 957-976.

Greenberg, A. (6119). Integrating nanoscience into the classroom: Perspectives on

nanoscience education projects. ACS Nano, 3(4), pp. 762-769.

Jones , G., Blonder, R., Gardner, G., Albe, V., Falvo, M., & Chevrier, J. (2013).

Nanotechnology and Nanoscale Science: Educational challenges. International

Journal of Science Education, 5, pp. 1490-1512.

Millar, R., & Osborne, J. (2000). Beyond 2000: Science education for the future.

London, UK: School of Education, King’s College London.

Novak, J. D., & Gowin, B. D. (1984). Learning how to learn. Cambridg University

Press.

Parchmann, I., Gräsel, C., Baer, A., Nentwig, P., Demuth, R., & Ralle, B. (2006).

“Chemie im Kontext”: A symbiotic implementation of a context-based

teaching and learning approach. International Journal of Science Education, 28,

pp. 1041–1062.

Ragesh, P., Venkatesan, A., Nair, S., & Nair, A. (2014). A review on ‘self-cleaning and

multifunctional materials. Journal of Materials Chemistry A, 2, pp. 14773-

14797.

34

Rutherford, F., & Ahlgren, A. (1990). Science for All Americans. New York: Oxford

University Press.

Sakhnini, S., & Blonder, R. (2015). Essential Concepts of Nanoscale Science and

Technology for High School Students Based on a Delphi Study by the Expert

Community. International Journal of Science Education, 37, pp. 1699-1738.

Sakhnini, S., & Blonder, R. (2016). Nanotechnology applications as a context for

teaching the essential concepts of NST. International Journal of Science

Education, 38, pp. 521-538.

.38-45, עמ' סיינטיפיק אמריקאן ישראל(. חומרים המתנקים מעצמם. 6118)דצמבר פורבס, פ'.

35

נספחים

רשימת קישורים ומקורות לסרטונים ולאיורים -1נספח מס'

מס'

השלב

קישורים ומקורת השלב

סרטונים על עלה 1

הלוטוס

סרטון ראשון

https://www.youtube.com/watch?v=sCjmpyQlHYM

סרטון שני

https://www.youtube.com/watch?v=EeJz7iPPy1Y

לתמונה

https://www.google.co.il/search?q=%D7%A2%D7%9C

%D7%98%D7%95%D7%A1+%D7%94+%D7%9C%D7%95

%D7%AA%D7%9E%D7%95%D7%A0%D7%95%D7%AA

&espv=2&biw=1280&bih=923&tbm=isch&tbo=u&source

=univ&sa=X&ved=0ahUKEwig7ZHm3OnNAhXIuRQK

-Hf54BP8QsAQIGQ&dpr=1#imgrc=K3YbtX

8DT5DQM%3A

ביוממטיקה 2

וניקוי עצמי

לסרטון

Superhydrophobic coating - Repels almost any liquid!

https://www.youtube.com/watch?v=BvTkefJHfC0

מצגת ניקוי עצמי 3

וזווית ההרטבה

3המצגת תופיע בנספח מס'

איורל

(. חומרים המתנקים מעצמם, מגזין סיינטיפיק 6118פורבס, פ. )

. 45-38ל, גליון דצמבר, אמריקן ישרא

32

משטחים סופר 4

הידרופוביים

לאיור

(. חומרים המתנקים מעצמם, מגזין סיינטיפיק 6118פורבס, פ. )

. 45-38אמריקן ישראל, גליון דצמבר,

לסרטון

KBhvDjuy0https://www.youtube.com/watch?v=0f

משטחים 6

הידרופיליים

לאיור

-http://zixilai.en.alibaba.com/product/1286787364

_Nano_Hydrophilic_Self_Cleaning_Coati213895536/Super

ng_Building_Glass_Curtain_Wall.html

לתמונה

https://www.google.co.il/search?q=%D7%9B%D7%95%D

7%91%D7%A2+%D7%94%D7%A0%D7%96%D7%99%D7

%A8&espv=2&biw=1280&bih=923&source=lnms&tbm=isc

h&sa=X&ved=0ahUKEwignLeK4OnNAhVJIcAKHf4HAJ

MQ_AUIBigB

קטליזה -פוטו 11

ותכונות

הטיטניה

לאיור

http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2014/mh/c4m

h00031e/unauth#!divAbstract

-גישה מנוגדת 12

הטיטניה

שמתנקה

מעצמה

לאיור

מרים המתנקים מעצמם, מגזין סיינטיפיק (. חו6118פורבס, פ. )

. 45-38אמריקן ישראל, גליון דצמבר,

לסרטון

https://www.youtube.com/watch?v=UKft_KFtJAM

37

מסכם נושא מבנה וקישורש ידע מבחןמשלוש שאלות -2נספח מס'

דוגמאות לחומרים הידרופיליים ושלוש דוגמאות לחומרים הידרופוביים?תנו שלוש . 0

. ציינו שימושים או קשר של התכונות הידרופיליות והידרופוביות לחיי היומיום?6

. תבחרו שימוש אחד והסבירו אותו או את מנגנון ההפעלה שלו )איך הוא עובד( ברמה 3

המיקרוסקופית?

i. (؟هيدروفوبيه) للماء كارهه مواد وثالثة( هيدروفيليه) اءللم محبه مواد ثالثة اذكر

ii. ؟اليومية بحياتنا والهيدروفوبيه الهيدروفيليه استعمال للصفات اذكر

iii. ؟الميكروسكوبي بالمستوى( يعمل )كيف عمله الية واشرح واحد استعمال اختار

38

מצגת הניקוי העצמי-3נספח מס'

ברות במסגרת הקורס ננוטכנולוגיה בהנחית פרופ' רון בלונדר את המצגת בניתי עם עוד שתי ח

39

41

40

46

43

44

45

42

47

48

49

משימת הביצוע: החול מחול -4נספח מס'

מחול החול

טל הוא אלוף ישראל בבניית ארמונות בחול, מאז

היותו ילד התמחה בבניית ארמונות והשתתף בכל

התחרויות בארץ. בעקבות הודעה שפורסמה בעיתון

נסע לתחרות בניית ארמונות באוסטרליה. כשהגיע

שיש שני למקום התחרות על שפת הים, הסתבר לו

מסלולי תחרות. טל בחר במסלול האתגרי! ונתקל

בבעיה קשה. עליה הוא התגבר בזכות הידע שלו

בכימיה.

משימה:

.ומיוחד רגיל חול :חול של סוגים שני לנו סיפק טל

ניסה כאשר ראה טל מה לראות כדי חול של סוג לכל מים של טיפות כמה הוסיפו

.באוסטרליה בחול לבנות ארמון

חומרים אוו/ כליםל זקוקים אתם האם .המיוחד מהחול חול ארמון לבנות נסו. 1

?נוספים

. תכננו מהלך/דרך/שיטה כך שתוכלו בשיעור הבא לבנות את הארמון. 2

החול לתעלומתנסחו בצורה בהירה ועניינית השערה מתאימה . 3

"העקשני"

.להרטיבו אפשר שאי

.שביקשתם וחומרים הכלים בעזרת החול ותכונותיו של התנהגותו את חקרו .1

Engage

Explore

51

?אותו מלהרטיב יםהממ המונעים" המיוחד" החול של המאפיינים מהם: הסבירו. 2

הציעו הסבר כימי להתנהגות החול המיוחד.. 3

.ברמת המיקרו רגיל חול של השטח פני את המייצג מודל עלה הסתכלו.4

?רגיל מרטיבים חול שמים העובדה את סבירכיצד ניתן לה

Credits:http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Schematic_silica_gel_surface.png

הפתרון המוצע בלווי התוצר )מודל( , תדאגו בפני הכיתה את להצגה הכינו. 5

למוצר

אסטתי ויצירתי.

התופעה. של( המיקרו רמת)יקיתהחלק שלבו את הרמה. 6

הציגו מספר ישומים ושימושים אפשריים בחי היומיום )על ידי סרטון או . 7

מצגת או פוסטר או תמונה(.

היעזרו באתר

http://www.sealsand.co.il/sealsand.php?actions=show&id=14

ופוריה נעימה עבודה

Evaluat

Explain

50

הביצועתמונות ממטלת -5נספח מס'

56

53

ניסוי לוחות הנחושת -6נספח מס'

יום פעילות במכון ויצמן

לוחית נחושת בעלת תכונות הידרופוביותהכנת

הוראות כלליות:

יש לקרוא ולהבין בברור את הוראות הניסוי.

ום לעבודה.חובה על כל חברי הקבוצה להשתתף ולתר –הפעילות היא קבוצתית

רצוי לערוך חלוקת תפקידים בין חברי הקבוצה. –במידת הצורך

יש להשתמש בשפה מדעית, רהוטה ומדויקת משך כל תהליך החקר.

יש לבדוק מראש שעומדים לרשותכם כל הציוד והחומרים הדרושים לביצוע הניסוי.

יש להקפיד על סביבת עבודה נקייה ומסודרת.

יב משקפי מגן ולהשתמש בכפפות.במהלך הניסוי עליכם להרכ

חומרים

(cm x 1 cm0 )בגודל ריבועי נחושת 3 -0 )יש לעבוד עם כפפות( K2S2O8 0.1Mעם NaOH 2Mתמיסת -6 מים לשטיפה -3 (1נייר שיוף עדין )מס' -4 , באתנול5mMdodadeiood edod תמיסת -5 אצטון לשטיפה -2

וכלים ציוד

)נמצא בחדר למקרה הצורך( פלטת חימום -0 טפי -6 ינצטהפ -3 צלחת פטרי עם מכסה מזכוכית -4

מהלך הניסוי

ניסוי ובקרה:

שלבים. כדי שנוכל להפריד את ההשפעה של כל אחד מן השלבים על התכונות של לוחית 3לניסוי

הנחושת )הפרדת משתנים( נדאג ללוחית בקרה בכל שלב:

לוחית ללא התהליכים פרט לשיוף .א )כולל( 3לוחית עד סעיף .ב כל התהליכיםלוחית שעברה את .ג

54

:ראשוןשלב

שייפו היטב את לוחיות הנחושת עם נייר השיוף. שיטפו ונגבו את הלוחיות המשוייפות. .0

61למשך (כפפות עם לעבוד יש) K2S2O8 0.1M עם NaOH 2Mלהשרות את הלוחיות בתמיסת .6

דקות.

דקות. 61צלמו את הלוחיות לפני הוספת התמיסה ולאחר שיעברו -

ותיכם במשך פרק הזמן הזה.רשמו את תצפי -

מזוקקים במים הנחושת לוחיות את היטב ולשטוף הלוחיות את להוציא דקות 61 אחר .3

.באוויר בשםיולי

דקות 61למשך , באתנול5mMdodadeiood edod תמיסת -ב הנחושת לוחיות את טבלו .4

דקות. 61צלמו את הלוחיות לפני הוספת התמיסה ולאחר שיעברו -

תצפיותיכם במשך פרק הזמן הזה. רשמו את -

, ורשמו אותה במחברת.dodadeiood edodחפשו באינטרנט את נוסחת המבנה של החומר -

.מלא ייבוש עד ולהניח אצטון עם הלוחיות את לשטוף יש דקות 61 לאחר .5

.מים טיפת על כל אחת מהן ולהניח השנייה ליד אחת הלוחיות 3 את הניחו .2

מונחת עליהן טיפה צלמו את הלוחיות כאשר -

העבירו את התמונה למחשב, ומדדו את הזווית שיוצרת טיפת המים עם המשטח. -

הלוחיות. 3נסו להסביר את ההבדלים שקיבלתם בזווית המגע של טיפת המים עם -

55

מצגת מלווה לניסוי הנחושת-7נספח מס'

52

הנחושתתמונות מניסוי לוחות -8נספח מס'

57

שאלון עמדות -9נספח מס'

שאלון עמדות

אנא מלא/י את הפרטים הבאים:

שם המורה_______________ שם התלמיד____________________

שם בית הספר____________________ כיתה___________________

)סמן/י בעיגול( בן/בת

עמדות. שאלון זה איננו מבחן וכל תשובה שתתן/י היא נכונה. בראש העמוד מופיע לפניך שאלון

נושא, לאורך העמוד ומשני צדדיו נמצאים זוגות של מילים )או אמירות( המתארות את הנושא.

הינך מתבקש/ת שתי המילים בכל זוג הפוכות במשמעותן, בין שתי המילים יש חמישה ריבועים.

שבכותרת. לנושא, המביע את עמדתך כלפי המילים, בקשר לבחור ריבוע אחד ברצף

לדוגמה: הבעת עמדה כלפי סרט שראית:

מעניי

ן

משעמם 5 4 3 6 0

(. אם הסרט 0במשבצת הקרובה ביותר למילה מעניין ) Xאם לדעתך הסרט מאוד מעניין סמן/י

ות מהוות דרגות (. יתר המשבצ5במשבצת הקרובה ביותר למילה משעמם ) Xמאוד משעמם סמן/י

נות למילים הרשומות בקצות השורה.ביניים שו

58

ללמוד כימיה זה

תודה רבה על שיתוף הפעולה!!

1 2 3 4 5

בשבילי חשוב בשבילי לא חשוב 1

ברור לא ברור 2

לא מהנה מהנה 3

מעודד אותי לבחור בכימיה בהמשך 4

לימודי

ללמוד כימיה בהמשך לאמשכנע אותי

מעניין משעמם 5

ללמוד על מודלים ישנים להתעדכן בחידושים במדע 6

ללמוד מושגים מנותקים שאין 7

ביניהם קשר

ללמוד מושגים שקשורים אחד לשני

קל להבנה קשה להבנה 8

מעודד אותי לחלוק את הרעיונות 9

שלי עם חברים ומשפחה

משהו שאני מדבר עליו מחוץ לבית לא

הספר

מוריד את העניין שלי במדע מקדם את העניין שלי במדע 11

גורם לי ליצור קשר בין ידע קודם 11

לידע חדש

לא גורם לי ליצור קשר בין ידע קודם

לידע חדש

גורם לי לדלג על כתבות בנושאים 12

הכימיים בעיתון ובטלוויזי

מושך אותי לקרוא ולראות כתבות

ים בעיתון ובטלוויזיהבנושאים מדעי

לא שימושי ללימודים שלי שימושי ללימודים שלי 13

- מלמד אותי נושאים רלוונטים לי 14

נושאים שנוגעים לחיי.

עבורי םמלמד נושאים שאינם רלוונטיי

חשיבה מאורגנת חשיבה לא מאורגנת 15

כולל פעילויות מגוונות המסייעות 16

להבנה

נעשית באותה דרך בכל למידה ה

השיעורים

לא מלמד כיצד לארגן את הידע שלי מלמד כיצד לארגן את הידע שלי 17

לא משפיע על הרחבת האופקים שלי מרחיב את האופקים שלי 18

בכימיה ישןמלמד אותי ידע חושף אותי למחקר שקורה עכשיו 19

לא מספק תשובות לשאלות 21

ינות אותישמעני

מספק הזדמנויות לקבל תשובות לשאלות

שלי

מעורר רצון להמשיך ללמוד בצורה 21

כזו

הייתי רוצה ללמוד כימיה בצורה אחרת

מאתגר פשוט מידי 22

מדעים וחידושים גילוייםללמוד על מזמןללמוד על דברים שגילו 23

טכנולוגיים

מיושן חדשני 24

כולל פעילויות המסייעות לי להבנה 25

ולקישור

הלמידה נעשית בדרך שאינה תומכת בי

לקשר בין נושאים שונים

59

שאלות ראיון אישי עם תלמידים -11נספח מס'

האם ידעת קודם על החומרים שמתנקים מעצמם? .0

מה מאפיין עלי הלוטוס? .6

ניקוי עצמי ואיך זה עובד? ספר לי על .3

האם איך שאנחנו לומדים עכשיו באמת שונה מאיך שהיינו לומדים קודם? מה ההבדלים? .4

תעשה השוואה? תן דוגמא?

מה הקשר בין הנושאים )חמצון חיזור, הידרופובי והידרופילי(?אם כן, אז תן הסבר? .5

כאשר למדנו את הנושא? מה הקשיים שנתקלת בהם .2

מה הדברים הטובים שהיו לך או שהרגשת שהם ממש עזרו לך להבנת הנושאים שנלמדו? .7

באיזה מידה לוחות הנחושת שעבדנו איתם במעבדה דומות לעלי הלוטוס? ומה ההבדל? .8

מה הקשר בין החול היבש לחומרים שמתנקים מעצמם? .9