בניית טיעונים במסגרת הוראת הנושא מבנה וקישור

בניית טיעונים במסגרת הוראת הנושא מבנה וקישור

קצביץ דבורה

מכון ויצמן למדע

מהו טיעון?מהו טיעון?

היא אמירה שניתן להתווכח על (claimטענה) הצדקתה, נכונותה, אמיתותה או תקפותה.

הוא הטענה עם הנימוק או (argument) טיעוןהנימוקים הנלווים לה.

ממצאים , טענהטיעון מבוסס ומנומק כולל שלושה מרכיבים : . הטענה אמורה הסבר מדעי וקשר בין הטענה והממצאים, ועדויות

להתבסס על ממצאים, והסבר המדעי מסביר את הקשר בין הממצאים והטענה ואמור לשכנע אותנו לקבל את הטענה

הטיעון ומרכיביוהטיעון ומרכיביו

ממצאים ועדויות טענה

הסבר מדעי

... מאחר ו

(Toulmin, 1958)

רמה גבוהה יותר של טיעונים כוללת:

)עקרונות מדעיים, תיאוריות( backing להסבר המדעי – ביסוס

יוצאת כנגד הטענה בשל תקפותם של העדויות ו/או ההסבר המדעי.הפרכה

, המכתיב תנאים לתקפותה של הטענה.טיעון מותנה

ביסוס

הפרכה

עדויות טענה

הסבר מדעי

... מאחר ותנאים

מרכיבי הטיעון וסוגי טיעוניםמרכיבי הטיעון וסוגי טיעונים

זיהוי חומרים בעזרת ניסויזיהוי חומרים בעזרת ניסוי

, KIלפניך חמישה מוצקים לבנים: אשלגן יודי - , CaCO3 , סידן פחמתי - KClאשלגן כלורי -

. C20H42, שעוות נר – C12H22O11סוכר –

תכנן ניסוי לזיהוי החומרים........

זהה את החומרים, נמק את קביעתך.

דוגמא לבניית טיעון בניסוי זיהוי נעלמים

דוגמא לבניית טיעון בניסוי זיהוי נעלמים

כי הוא לא הוא שעווה, Eהחומר נמס במים.

כי הוא לא הוא שעווה, Eהחומר נמס במים, אך נמס

מאחר והשעווה בציקלוהקסאן,הינה חומר הידרופובי אשר יכול

להשתלב בקשרי הו.ד.ו. של הממס ההידרופובי.

כי הוא נמס הוא סוכר Dהחומר במים

כי הוא נמס הוא סוכר Dהחומר במים ותמיסתו המימית לא מוליכה

מאחר והסוכר יכול זרם חשמלי,להשתלב עם קשרי המימן של

המים, ובתמיסה לא נוצרים יונים לכן התמיסה לא מוליכה.

מה יותר משכנע )מדעי(?

מרכיבי הטיעוןמרכיבי הטיעון

עדויות, טענהממצאים

argument- טיעון

הסבר מדעי

עמדה, דעה, החלטה, השערה, מסקנה, או פתרון

מסויים לבעיה.תוצאות ניסוי, תוצאות

חישובים, עובדות או פריטי מידע

ההסבר המדעי המקשר בין העדויות והטענה ומבהיר מדוע הטענה

הגיונית

נתונים )עדויות(- data

claimטענה –

הקשרים הבין מולקולריים במים חזקים יותר מאלו הקיימים בין המולקולות של

החומרים האחרים.

הסבר מדעי

דוגמא:דוגמא:

במים קיימים קשרי מימן הנוצרים בין מימן "חשוף" הטעון במטען חלקי חיובי, לבין אטום בעל אלקטרושליליות גבוהה הטעון במטען חלקי שלילי. לעומת זאת

בין שאר המולקולות הבונות את החומרים המופיעים בטבלה, קיימים אינטראקציות מסוג ואן דר ולס בין דו-קטבים רגעיים שנוצרים, ולכן הם חלשים

יותר. לכן ....

החומרoCטמפ' רתיחה

100H2O

-60H2S

-41H2Se

-2H2Te

החומרoCטמפ' רתיחה

100H2O

-60H2S

-41H2Se

-2H2Te

dataנתונים )עדויות(-

claimטענה אחרת–

קשרי מימן חזקים יותר מקשרי . ואן-דר-ואלס

הסבר מדעי

טענה מותנית:קשרי מימן חזקים יותר

מקשרי ואן-דר ואלס בתנאי שמדובר במולקולות שאינן שונות מאוד בגודלן.

מהן עדויות?מהן עדויות?

עדות/עדויותהטענה

אטומים קטנים מאוד יוצרים קשר מסוג דליגת מטען

האלקטרונים באטום הם בעלי רמות אנרגיה מוגדרות בלבד.

מתח הפנים של המים יורד כאשר מעלים את הטמפרטורה שלהם.

החמצן נחוץ לתהליך שריפה.

במהלך תגובה כימית המסה נשמרת.

לפניכם מספר טענות מדעיות. הציעו עדות/עדויות אשר תומכות בטענה

צורך להוסיף לטענות התנייה( יש)האם

החשיבות של בניית טיעוניםהחשיבות של בניית טיעונים

התקדמות המדע מתבססת על בניית טיעוניםוהפרכתם, כך שמאוד הגיוני שהקניית תכנים מדעיים

( יהיו בדרך של בניית NOSומהות התפתחות המדע )טיעונים.

לימודי מדע מקנים בדרך כלל תכנים וטענותשתלמידים צריכים לדעת ולהאמין בהם, ואינם בניית מתמקדים בלמה צריכים להאמין בתכנים אלו.

טיעון עוזרת לתלמיד להבין מדוע הטענות המדעיות , בניגוד לאפשרות בה התלמיד מקבל את נכונות

הטענות כפשוטן.

)Duschl & Osborne, 2002; Hofstein, Kipnis, & Kind, 2007(

...החשיבות של בניית טיעונים...החשיבות של בניית טיעונים

מבחינה קוגניטיבית:

בניית טיעון היא תהליך מחשבתי שבעזרתו מתפתחתהבנת מושגים.

,נימוק מבוסס בניית טיעון מפתחת את מיומנות הנימוקעדויות.

לבניית בניית טיעון תוך כדי שיח קבוצתי היא דוגמא - ללמידה קונסטרוקטיביסטית סוציו-תרבותית.ידע

...החשיבות של בניית טיעונים...החשיבות של בניית טיעונים

מבחינה מטה-קוגניטיבית:

תלמיד צריך להיות מודע לידע שלו, עליו לקשור ביןתיאוריות ועדויות. כמו כן, להעריך את טיעוניו ביחס

לטיעוני חבריו.

רמה גבוהה של מטה-קוגניציה תבוא לידי ביטוי כאשרתלמיד יטען טיעון נגדי או כאשר ישתכנע בצדקת

הטיעונים של חבריו.

)Mason & Santi, 1994(

...החשיבות של בניית טיעונים...החשיבות של בניית טיעונים

מבחינה חברתית:

בניית טיעון תוך כדי שיח קבוצתי, היא דוגמה לתהליךהמדגים קהילה לומדת ונותן דגש להיבט הסוציו-תרבותי

של הלמידה.

חינוך אזרח העתיד

של כלל אוריינות מדעית. יש חשיבות רבה בפיתוח א בניית טיעונים והתייחסות לטיעונים של אזרחי העתיד.

אחרים, היא חלק מאוריינות זו.. לבניית טיעון יש חשיבות רבה בהיבט החברתי, כי ב

פרטהבנה חברתית שללתכנים ומיומנויות, תלמידים רוכשים

לאו דווקא בסוגיות מדעיות.ניהול דיון

)Erduran & Jimenez-Aleixandre, 2008(

...החשיבות של בניית טיעונים...החשיבות של בניית טיעונים

פרט

קבוצה

חברה

נכנסים לכיתהנכנסים לכיתה

האם ניתן להפוך מתכות פשוטת לזהב?האם ניתן להפוך מתכות פשוטת לזהב?

האלכימיה"... מדעבניסיון עוסק העתיק

, החכמים אבן את לייצרבעל אגדי חומר

. מדהימות- פלא יכולותכל להפוך מסוגלת האבן

. כן כמו טהור לזהב מתכתסם את מפרישה היא

להפוך, שמסוגל החייםלבן אותו ששותה מי את

אלמוות....".

מתוך הארי פוטר / ג'יי קיי רולינג

שהאלכימיה" הסיבה זאת " . כדי", הנער אמר קיימת

את יחפש אחד שכלהעופרת ... שלו האוצרעד תפקידה את תמלאלעולם יהיה לא שכבר

, תצטרך ואז בעופרת צורךעצמה להפוך העופרת

מתוך האלכימאי / פאבלו קואלולזהב."

... האם ניתן להפוך מתכות פשוטת לזהב?

... האם ניתן להפוך מתכות פשוטת לזהב?

[ כי זהב הוא יסוד אחד ומתכות טענהלא אי אפשר ][ . ויסוד הוא חומר עדויותאחרות הן יסודות אחרים ]

[.הסבר מדעיבסיסי שלא ניתן להמרה ליסוד אחר ][ כי זהב הוא יסוד עם טענהכן אפשר ,]פרוטונים 79

וכדי להפוך יסוד אחד לזהב צריך לשנות בו את מספר [ ניתן לשנות את מספר הפרוטונים עדויותהפרוטונים ]

ע"י תגובות גרעיניות בהן מפגיזים את אטומי המתכת [. בדומה לייצור הסבר מדעיבחלקיקים מואצים ]

[.דוגמה לביסוס ההסברפלוטוניום מאורניום ]

... האם ניתן להפוך מתכות פשוטת לזהב?

... האם ניתן להפוך מתכות פשוטת לזהב?

בניית טיעונים, כיצד?בניית טיעונים, כיצד?

שיעור בעל מבנה קלסי הינו מטיפוסIRE - Initiation Respond Evaluation המורה שואל שאלות, מצפה ,

לתשובה מסוימת, ומעריך מייד את תשובת התלמיד.

השימוש בטיעונים הוא הבסיס לשפה המדעית, ולכן ישלספק לתלמידים את הסביבה המתאימה כדי שיוכלו

(.Lemke, 1990 )"לדבר מדע"

הנחשפות למטלות מתאימות, קבוצות קטנותעבודה ב ,מספקת קרקע מתאימה לתלמידים להשתתפות בדיון,

לתמיכה בטענות או לדחייה שלהן. תוך כדי השיח הקבוצתי, נבנה הידע המשותף של הקבוצה והידע של

הפרט בקבוצה.

הכנסת שאלות מעודדות בניית טיעונים לתרבות השיח.

בניית תשובות במבנה של טיעון, תוך מודעות למרכיבים.

זיהוי מרכיבי הטיעון.

הפרכה או הצדקה של טענות )טיעונים( שהועלו בצורה יזומה או תוך כדי דיון.

.POEנבא, צפה הסבר –

דילמות בעלות אופי סוציו-מדעי.

דיונים במהלך ניסויי חקר ובמהלך כתיבת דוח הניסוי.

פעילויות המקנות את המיומנות של בניית טיעון

פעילויות המקנות את המיומנות של בניית טיעון

שאלות המעודדות בניית טיעונים :שאלות המעודדות בניית טיעונים :

?למה אתה חושב כך

על מה אתה מתבסס? מהן העדויות עליהן אתה מתבסס?

?מה הנימוק לטענה שלך

?האם אתה יכול להציע הסבר אחר לתופעה

תוך בניית תשובות במבנה של טיעון,מודעות למרכיבים

תוך בניית תשובות במבנה של טיעון,מודעות למרכיבים

לכלור רדיוס קצר יותר, כי לשני האטומים מספר שווה של רמות אנרגיה, אך לכלור מטען גרעיני יותר גדול. וככל שמטען הגרעיני

גדול יותר כוחות המשיכה החשמליים חזקים יותר )חוק קולון( זאת בתנאי שמדובר באלקטרונים ערכיים בעלי אותה רמת אנרגיה.

כי לשני האטומים מספר שווה של רמות ]טענה[,לכלור רדיוס קצר יותר . וככל שמטען הגרעיני גדול ]עדויות[אנרגיה, אך לכלור מטען גרעיני יותר גדול

יותר כוחות המשיכה החשמליים חזקים יותר )חוק קולון( זאת בתנאי שמדובר , ולכן הרדיוס קצר יותר ]הסבר[באלקטרונים ערכיים בעלי אותה רמת אנרגיה

]טענה חוזרת[.

הפרכה או הצדקה של טענות )טיעונים( שהועלו בצורה יזומה

הפרכה או הצדקה של טענות )טיעונים( שהועלו בצורה יזומה

הצגת שאלה

התמודדות יחידנית עם השאלה

הפרכה או הצדקה של טיעונים כדיון קבוצתי

כתיבת תשובה קבוצתית במתכונת של טיעוןבעקבות הדיון הקבוצתי.

למי אנרגיית קשר גדולה יותר?למי אנרגיית קשר גדולה יותר?

חלק א'H2ו- H2נתונות המולקולות הבאות:

+ .

ביצירה של איזו מולקולה, מבין השתיים, נפלטת יותר אנרגיה? נמק את קביעתך.

________________________________________________________________________________

__________________________________

דנית

יחי עבודה

חלק ב'

להלן טיעונים שטענו מספר תלמידים כתשובה לשאלה:

שירה: האנרגיה הנפלטת ביצירת המולקולהH2+ גדולה יותר כי במולקולה יש רק אלקטרון אחד שנמשך לשני הגרעינים ולכן לא קיימים כוחות דחייה בין

אלקטרונים.

טל: האנרגיה הנפלטת ביצירת המולקולהH2+ גדולה יותר כי שני גרעיני מימן מושכים אלקטרון בודד. במילים אחרות האלקטרון הבודד נמשך בו זמנית על ידי שני גרעינים כלומר מתקבל קשר קצר יותר, ועל כן אנרגיה הנפלטת בהיווצרותו

גבוהה יותר?

עמית: האנרגיה הנפלטת ביצירת המולקולהH2 יותר גדולה, כי לדעתי כוחות חלשים יותר, כי על פי חוק קולון ככל שיש פחות כוחות +H2המשיכה במולקולה

משיכה חשמליים בין מטענים מנוגדים )יש רק אלקטרון אחד(, סכום כל כוחות המשיכה קטן יותר ולכן גם הקשר שנוצר צריך להיות אורך יותר. כתוצאה מכך

.+ H2נפלטת פחות אנרגיה ביצירת הקשר במולקולה

זיו: האנרגיה הנפלטת ביצירת המולקולהH2 יותר גדולה, כי זו המולקולה שקיימת בפועל, סימן שביצירתה נפלטת יותר אנרגיה.

קראו את טיעוני התלמידים וחוו את דעתכם לגבי נכונותם או אי נכונותם. תנו 1.דעתכם גם

לסוגיה: האם הטוען התייחס למכלול הגורמים שעשויים להשפיע? גבשו בקבוצתכם טענה מבוססת לגבי השאלה המוצגת בתחילת הפעילות.2.

בקבוצות עבודה

חלק ג'

לפניכם נתונים לגבי אנרגיית הקשר ואורך הקשר של H2ו- H2המולקולות

. לאור הנתונים, דונו מחדש בטענות + לשאלה. מבוססתהתלמידים, כמו כן, גבשו מחדש טענה

H2ו- H2בטבלה הבאה נתונים לגבי אנרגיית הקשר ואורך הקשר של המולקולות +:

H2+H2

257436אנרגיית הקשר

KJ/mol

1.060.74אורך הקשראנגסטרם

בקבוצות עבודה

צ'יפס כבקשתךצ'יפס כבקשתך

, ' תפוחי רצועות בתוכו שמים דקות מספר שמן מחממים יפס צ להכין כדי ' . להבחין, ניתן יפס הצ של הטיגון במהלך דקות מספר ומטגנים אדמה

, : ניתן השמן עם במגע באות האדמה תפוחי רצועות כאשר תצפיות במספר , אלו תופעות חזקים בעבוע קולות ונשמעים הרצועות סביב בבועות להבחין

. צבע בהדרגה מקבלות האדמה תפוחי רצועות ארוכות דקות ממשיכות , תפוח, עשוי ממנו המרכיבים אחד העמילן של תגובה תוצר שהוא חום

האדמה. . פירוש הצע האדמה תפוחי רצועות סביב בועות הופעת היא התצפיות אחת

. זו לתצפית__________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_

דניתיחי עבודה

נתונים רלוונטיים לגבי שמן ומיםנתונים רלוונטיים לגבי שמן ומים

טמפרטורת רתיחה של שמן משתנה משמן לשמן ונעה בין מ"צ. 250-350

מ"צ.100טמפרטורת רתיחה של מים

:הרכב תפוחי האדמה

גר' תפוחי אדמה:100 ל-

גר' פחמימות19

גר' חלבון2

גר' שומנים0.1

גר' מים75

והשאר מינרלים וויטמינים.

הטענההעדויותההסבר

תפוחי רצועות פני על היה האווירהאדמה.

הן הבועותאוויר בועות

עדי

השמן הוא חומר הידרופובי - לא קוטבי, הקשרים הבין מולקולריים בין

המולקולות שלו הם מסוג ואן דר-ולס, שהם קשרים חלשים יחסית, ולכן הוא

רותח בקלות ואנחנו צופים בבועות הנוצרות ברתיחה שלו.

הוא השמןחומר

הידרופובי מידע) – עובדות(

תוצר הן הבועותשל רתיחה

השמן

בני מימן קשרי יש המים מולקולות בין. - ולס דר ואן מקשרי יותר חזקים שהם

לא יכול להיות שהמים הם אלו

שרותחים... לדעתי אני צודק

והשמן רותח ולא המים)הפרכה(

הטענההעדויותההסברמהרתיחה כתוצאה נוצרות הבועות

תפוחי מהרכב חלק שהם מים שלהשמן. של הטמפרטורה האדמה

טמפרטורת מעל היא החם . כאשר ולכן המים של הרתיחהלשמן האדמה תפוחי מוכנסים - בתפוחי, שמצויים המים החם

. רותחים- האדמה

תפוח מכיל האדמה

פרט בתוכוגם לעמילן

מידע. ) - מיםעובדות(

דווקא אנישמדובר חושבת

של ברתיחהמים

רונית אם היה מדובר באוויר ספוח לתפוחי

האדמה, הבעבוע היה מפסיק, אבל הוא ממשיך לאורך זמן.

)תצפיות(

אינן הבועותטענה ) אוויר

מרומזת, הפרכה(

נבא, צפה, הסבר.POEפעילות בסגנון

גר'5 גר' וסרט מגנזיום שמסתו 5לפניכם ברזלית שמסתה

עבודה יחידנית:. 1מה יקרה לדעתכם למסה ש כל אחד מהחומרים

במהלך תגובת השריפה? נמקו עמדתכם. המסה תגדל כי....•המסה תקטן כי....•המסה לא תשתנה כי..... •

. דונו בתשובתכם עם חבריכם לקבוצה. 2נסו לשכנע חבריכם בצדקת הניבוי שלכם.•גבשו כקבוצה ניבוי מנומק המוסכם עליכם.•

בשריפת סליל הברזלית נוצר מוצק אדמדם )דומה לחלודה(. מסת המוצק גדולה

גרם. 5משמעותית מ-

בשריפת סרט המגנזיום נוצר מוצק לבן ופריך. • גרם.5מסת המוצק גדולה משמעותית מ-

האם הצלחתכם לנבא נכונה את תוצאות •הניסוי?

תוצאות:

במה טעינו? מדוע?•

במה צדקנו? מדוע?•

סוגיות בהקשרים סוציו מדעיםסוגיות בהקשרים סוציו מדעים

בניית תחנות כוח גרעיניות•פעילות האדם כגורם להתחממות כדור הארץ.•שימוש בביו-דיזל•מים מינרלים או מי-ברז?•אנטי-אוקסידאנטים כתוספי מזון•הפלרה של מי השתייה.•הדברה ודישון•מה עדיף חמאה או מרגרינה?•חומצות שומן רוויות/ בלתי רוויות מה בריא יותר!•

!תודה!תודה