–במערכת החינוך פיסיקה ?פער ניתן לגישור

מה שרואים מכאן לא רואים משם

יוסף שפירא' דר

IIסמינר ב I מחקר 28.1.2013

1

Physics in the education system – an amendable gap?

עריסת ניוטוןNewton’s Cradle

2

–עריסת ניוטון ?2מה אם הכדור גדול פי

3

2m

Newton’s cradle – intuition fools us for a bigger ball.

?האינטואיציה מהתלת בנו ?או הזחיחות

Is our intuition fooling us?

4

על הפרק

אפ-שמרטף או סטרט? או השיטה לתלמיד –התאמת התלמיד לשיטה? מערך ייצור או מרכז פיתוח? רכיבים או מערכת? חידה או חקר? פדגוגיה או מדע? מורה או מנחה? חורשי דרך או חוסמי דרך, פורצי דרך?

5

Issues:

•The system –a babysitter or a start-up lab?

•Should the pupil adapt to the system or the

system to the pupils

•Education system – a production line or a

development center

•Do we teach components or system

•Riddles or research

•Pedagogy or science

•Teacher or mentor

•Breakthrougher, follower or stopper

Cargo Cult Science

13פברואר 10 6

). מטוסי משא( Cargo cult באיי הפסיפיק יש כתבמלחמת העולם ראו מטוסים מביאים מזון

.והם רוצים לשחזר, וסחורותמגדל פיקוח ובו שמאן , מסלול, הם בנו מטוסים

מדליקים משואות ומצפים ,) אנטנה(עם כובע ומוט .כשורה הכלהם עושים . למטוסים

אך , הטקס והפרוצדורה של החקר ללא דופי ). כיצד ומדוע זה עובד(חסרה ההבנה

הפיסיקאי והמורה , פיינמןרד 'ריצכך מכנה ב"לימוד עקר בבתי ספר בארה, הדגול

"because they follow all the apparent precepts and forms of scientific investigation, but they're missing something essential, because the planes don't land”.

R. Feynmann: Schools teach Cargo-Cult Science

?אפ-או חממת סטרט -של המדינה שמרטף Conflict between acquisition of 21st century lasting earning qualifications

and niche-interest topics .18עד 3מגיל –שנה 15במשך מערכת החינוך מחזיקה ילדים

?מה תפקידיה אל תפריעו להורים לעבוד ולשלם מיסים –שמרטף של המדינה •

אותם ולשמור על משמעת לענין, צריך להחזיק אותם•במסים -המדינה מצפה להחזר ההשקעה -אפ -חממת סטרט•

שנות פוריות 45במשך צריך להקנות להם כישורי השתכרות ויצירה•

קונפליקט• אופציה –פיסיקה , מקצועות לבגרות 150• בחינות צפופות הופכות למטרה• לפני לימוד גבוה" מכינה"זקוקים ל – הכלואחרי •

7

21כישורים דרושים לאזרח במאה ה מאושר, מועיל, עצמאי

מרחב המידע אוריינות מצריכים תקשוב המערכת אוריינות טכנולוגיות מידע

אוריינות מידע ותקשורת (ICT)

, ידע –" תמונת עולם"מצריכים ואוסף חוויות ולקחים רלוונטיים

המאפשרים התייחסות ואומדן

חשיבה ביקורתית פתרון בעיות

חשיבה יצירתית

כישורים קוגניטיביים

מצריכים פעילות צוותית ואינטראקטיבית

כישורי תקשורת כישורי שיתוף פעולה

תרבותי-כישורי בין כישורי מנהיגות

כישורים חברתיים

אישיים-כישורים בין

מצריכים מטלות אישיות מורכבות

סדר והכוונה עצמיים ניהול משימתי

ניהול עצמי ומשימתי

מצריכות בקורת הדדית של עמיתים ומנחים

יושרה אישית ואזרחית אחריות

אישיות

8

Qualifications required from a graduate to meet the reality in the 21st century

מצבתמונת Status

ויותר 30%המשק זקוק לכ . יחידות פיסיקה 5בוגרים 6%רק

+.50ממוצע גיל . בוגרי פיסיקה 200מתוכם כ , מורי פיסיקה 800רק

)בוגרי מדע או הנדסה 50%, מורים 900: מקור אחר(

שני שלישים מבתי הספר בישראל אינם מציעים לימודי פיסיקה

.הקצאת שעות לא מספקת ולא מנוצלת. פיסיקה מקצוע בחירה בתיכון

OECD -12%ממוצע ). פיסיקה 25%מזה (כ שעות בתיכון הן מדעים "מסה 7%

יחידות מקנה באקדמיה בונוס 5בגרות של – 124 –מתוכם. מקצועות לבגרות151

.ללא הבדל בין בגרות בפיסיקה לבין קוסמטיקה, נקודות 25של

).שלושה מקצועות מדעיים( 5+5+5הטכניון הכריז על בונוס לבוגרי

13פברואר 10 9

מערכת החינוך

10

מפקח

ס"בי

מורה

מורה

מורה

מורה

מורה

מורה

מורה

מורה

מורה

מורה

מורה

מורה

ס"בי

ס"בי

ס"בי

מפקח

, מדע חקר מדעי

הוראת מדעים )פדגוגיה(

The complexity of the education system

2-מערכת החינוך The deucation system -2

11

גדולה כמו מערכת הביטחון –עובדי הוראה 130,000 היררכית, מרכזית

וכל אגף מוציא מערכת הנחיות, רבת אגפים תכנית לימודים רבת פרקים נפרדים פיקוח ובקרה על ידי בחינות תכופות

מערך אינטרסים מורכב ארגוני מורים –פדגוגי –פוליטי

אינרציה עצומה אין פורצי דרך

, חורשי דרך) מעט(יש חוסמי דרך) הרבה(

?או השיטה לתלמיד –התאמת התלמיד לשיטה

משמעת, קוגניציה, לימוד . מהפכת הדפוס – 1456 בנוסחאות, במספרים, באותיות –הידע העולמי נצבר ומתוקשר. פער מכביד. לינאריתתובנה –תרגום החוויה לסמלי כתב –חסר. משמעת, קליטה, קשיי קשב

)מתרחשת( מהפכת המולטימדיה והסייבר> - 2000 מגעי, שמיעתי, חזותי –גישה ישירה למרחב חושי . מעבר מידע ישיר אל התובנה והאינטואיציה . "בסמלים מתמטיים אינה תנאי מקדים" אריזה. צורכי אתגר חושי וסיפוק מידי, תלמידים חסרי סבלנות אלא מנחה החקר, המורה אינו ספק הידע

12

The cyber revolution changed the pupils and we have to change the education methods

?קו ייצור או מעבדת פיתוח הפדגוגיה היא תכנת ההפעלה של מערכת החינוך

הצלחה חינוכית נחקרת ונתפרת למערך הנחיות הפעלה

הם המוצרמדע וכישורי חקר ויצירה

13

מעבדת פיתוחPRODUCT ORIENTED

קוו ייצורPROCEDURE ORIENTED

דגשים

,הצבת יעדים והנחיות כלליות ,חווייתי, לימוד אינטראקטיבי

,העברת האחריות ללומד, אמון, למידה עצמית, עצמית בקרה

תקשורת בלתי , עבודת צוות אמצעית בין המורה לתלמיד

,הנחיות מפורטותפרקים לימוד

,הקנייה,קצובים ,שינון ותרגול

פיקוח ובקרה טכנית

התהליך

טכניקה , ידע שחזור , אוריינות, מיומנויות, יצירת ידע . במקום ההבנה

התוצר הלימודי

הערכת , משוב:ממדית -רב מספרית ומילולית ,עמיתים

ממדית -חד, מספרית

הערכה

Production line or a development lab?

פיסיקה של היומיום

14

ח צוות מומחים בינלאומי"דו 2020על המדע לקראת

פיסיקה של סביבת החייםPhysics taught should be day-to-day physics

15

הפיסיקה בבית הספר צריכה להיות הפיסיקה של הסביבה בה חי

.התלמיד ובה הוא צובר תובנות

, ניתוח, סינון, הפיסיקה היא פלטפורמה להקניית ערכי חיפוש

אומדן ויצירה

תמונת "היא צריכה להקיף את כל מרכיבי הסביבה כדי ליצור לו

.אומדן והערכה, המאפשרת הבנת הקשרים" עולם

–כיוון שהפיזיקה אינה שלמה : פיינמן"כיצד פועלת המכונה" עדיין איננו יודעים

ההיקש , המודל אינו נקודת המוצא אלא תוצאת התצפית .קודמים מימצאיםוהבחינה מול

של הטבע reverse engineeringהפיסיקה היא

13פברואר 10 16

IBLדרך חקר לימוד לימוד החוקים )מופשט( מודל

תרגול מצבי מודל

תרחיש/ בעיה תצפית ומדידה -חקר בחינה ואימות ,ניתוח קונקרטי מודל

בחינת המודל דוגמאות קונקרטיות אך אינו מותיר דבר לחידה הבאה, פתרון חידות מחדד את המחשבה

חקר פיסיקלי נבנה על נדבכי ידע קודמים ומזין את הבאים ויוצר מומחיות

Feynmann: Physics is reverse engineering of nature. Need to learn IBL (Inquiry-Based)

חקר כתהליך לימודשום רוח לא תעזור אם אינך יודע לאיזה נמל

שלום רוזנפלדאתה רוצה להגיע הוא תהליך חיפוש יצירתי. חקר אינו פרוצדורה התפתחות כישורי החקר חשובה יותר מהתוצאה יש שיתוף . באווירת יצירה אין אדנות–

בין תלמידים ובינם למורה המורה חשוף לבלתי נודע יחד עם התלמידים

המזל מאיר פנים לאלה המוכנים לקראתו אבי הפיסיקה הגרעינית, רתרפורדלורד

17

)?על רגל אחת או על שתיים( ? מי מנתר גבוה יותר: בעיית חקר

Research as a learning method

שכטמן הוא אמנם חתן ": מתוך פורום דיון באתר מורי פיסיקה–אבל הוא אינו מומחה בהכרח בתחום , פרס נובל לכימיה

"הפדגוגיה

אלא השתלמויות בפתרון תרגילים , בניסויים, מורים אינם מעוניינים בדיון בדוגמאות–

) 2010ח לועדת החינוך בכנסת "מתוך דו(. וברעיונות להוראה דרוש גשר אל עולם המחקר והפיתוח אליו נקלטים הבוגרים

מורים צריכים להיות הגשר ולהוביל את התלמידים

את החומה הזו צריך לפרוץ

13פברואר 10 18

דגש מורים ופיתוח קהילת מחקר תרבות פדגוגיה הנדסה/ מדע

התחדשות אקראית, מעטה מתמדת חשיפה מעטה )לבקורתהעמדה ( מהות קונקרטי פיסיקלי נסיון מועט מהותי

The great barrier between the teachers’ culture and the active science culture

הסכין והחמאה "אלף"באתר , דיאלוג בין תלמיד למורה

:יש לי שאלה בקשר לחוק שלישי של ניוטון: תלמידנניח שנמצאת סכין בידי ואני מחליט לחתוך חתיכת חמאה בכוח

ניוטון המוחזרים 200האם להב הסכין תרגיש . ניוטון 200 של" מוגזם" .הרי זה סותר את האינטואיציה? י החמאה"אליה ע

...שאלה מקסימה: 'מורה א ניוטון 200להפעיל על חתיכת חמאה כוח בן אתה לא יכול

פשוט לא ניתן להפעיל על חמאה כוח מוגזם: 'מורה ב

...אף אחד לא קם. השיח מובא בפורום דיון באתר מורי פיסיקה

13פברואר 10 19

Examples of teachers misunderstanding the problem (3 slides)

מוסר השכל

. החוק השלישי של ניוטון ? יש ספק

.קפוץ למים ממקפצה גבוהה וספר אם כאב – . מורים בקיאים בחוקים• אינם נדרשים למשמעותם בתרחישים קונקרטיים•

.אין תחושת גדלים פיסיקליים. יש הרואים דרך הנוסחא•

20

הוכחת האלסטיות בין גופים )דיון בפורום אתר המורים(

)ידנית(מחשבונים נדחפים על ידי מגב התרחקותם מוצגת כהוכחה לאלסטיות של המחשבונים

13פברואר 10 21

2-מחשבונים אלסטיים

22

?מישהו חשב להקפיץ מחשבונים מול הקיר ?זה עושה שכל? הם היו מנתרים

)?חיכוך. (הוקלא רק חוק . בתרחיש מציאותי חבוי תמהיל של חוקים

.ואינטואיציה נצברת –דרושה היכרות עם גדלים ותכונות

. המודל הוא אות בשפת הטבע התרחיש הוא משפט

FA B

קיר

So What? פורצי דרך

מסייעים לפרט להתגבר על קשיי הלימוד והתנדבותיים פילנטרופייםמיזמים . או לטפח את האחוזון העליון

וגשם איין –עננים ורוח דרוש שינוי

.ילד שיודע לזרוק כדור יודע לצפות לאן יגיע !!! בגן ? מתי להתחיל

יכולת אומדן מושגת דרך הצטברות . חוויה קודמת לניסוח המתמטי ?כיצד .דיון ופרויקטים, התנסויות

גרפים,סימולציות, המחשות לימודי המתמטיקה עם נושאי הלימוד הפיסיקלי סינכרון

23

Teaching science in Kindergarten

בהסבר על כוכבים במערכת השמש, פיסיקאי, צליחיוסי

24

"רובופיסיקה" פיסיקה באמצעות פרויקטים ברובוטים

.עופר דנינו –יזם

נבחן לתפוצה רחבה –' ס עירוני ה"בי –ס נופים חיפה "בי' כתה ו

PBL – Project-Based Learning לימוד דרך פרויקטים

'הישגים של כתה י, התלהבות, ענין

פיתוח חשיבה ותפיסת מערכת, מתמטיקה, שילוב פיסיקה

25

Teaching physics with robots

26

"ת"אחר"מרכז אחוות חוקרים רב תרבותית

חקר בפיסיקה-מרכז מורי

רכז אקדמי דר עמוס כהן. ניזום ומנוהל על ידי משה רייך

2006פועל מ

.מדענים ומהנדסים מתנדבים שותפים. מורים עוסקים בחקר יחד עם התלמידים

מורים מקבוצת בתי הספר במרכז מתכנסים כל שבוע לסדנת מנחים

.ולהשתלמות בפיסיקה

אסיסטנטים ומתנדבים חדשים מקבלים כל שנה הכשרה להנחיית , מורים 8-10

.עבודות חקר ופרויקטים בפיזיקה

27

Inquiry-based learning community of teachers and their achievements (3 slides)

הישגים )כברי-במנור 25%, ממוצע במרכז 20%(תלמידים לומדים פיזיקה 350

, )פרונטלייחידות לימוד 5בנוסף ל (יחידות 5עבודות חקר 37%מתוכם יחידות 2חקר ) 63%(היתר ). ממוצע ארצי 2%(

.95 –ג "ע. 85גבוה מ ) פרט לעבודת גמר(ממוצע בגרות בפיסיקה

28

מגנוסמנהרת רוח בחקר אפקט

מערבולת בחקר טורנדו

"ת"אחר"בתי הספר בקבוצת אורט שלומי, אזורי הגליל המערבי, השלום, אופק, כברי-מנור –בגליל המערבי כפר וורדים, סאסא, תרשיחא-מעלות, סמיע-כסרא -במרכז הגליל

תל חי -בגליל העליון המזרחי עמק המעיינות -בעפולה

שדה בוקר, ירוחם –בנגב

: להשקה לקראת השנה הבאה –בתהליך בתי ספר בחיפה

29

?פדגוגיה חדשה

מעבר מהקניית ידע להקניית מיומנויות חשיבה

מורי המכללות שכנעו את עצמם שמה שתלמידיהם זקוקים לו הוא תורות "

....ומתמטיקה גבוהה מצד שני, חינוכיות ופילוסופיה של החינוך מצד אחד

יודעת היטב שתלמידיה זקוקים ' מורה בכיתה א, ה'פיאזהניסיון מראה שגם בלי

דווקא מומחי החינוך הם אלה , למעשה. לדוגמאות מוחשיות וקונקרטיות

"ששוכחים זאת לפעמים

)יום עיון הוראת המתמטיקה( הטכניון , רון אהרוני' פרופ

30

New pedagogy?

!פדגוגיה חדשה

31

החיים להוויתקשור ומעניןחווייתי

דוגמאות מציאותיות עם גדלים אמיתיים קונקרטי

בהם המורה שותף, דיון וחקר בצוותים שיתופי

"יצירת סיפור"ידע הוא נסמך על תובנות קודמות

כך נבנה מדעןבונה יכולת אומדן

נדרשת הכשרת מורים בפענוח דוגמאות קונקרטיות

ובחקר עם תלמידים, נדרשת התנסות בחקר

מורים חוקריםיש להכשיר

הרמת הרף

גשר תרבות אל קהילת המחקר והפיתוח –העצמת מעמד מורה חוקר

הכשרת מורים לחקר אקטיבי•

להכנסת דוגמאות ודיון קונקרטי –שינוי ספרי הלימוד •

בקרת מדענים פעילים על ספרי הלימוד ועל תכנית הלימוד•

מורים על בסיס הישגי חקר עם תלמידים ופרסומם תיגמול•

בפורומים משותפים ולתעשיהקישור לאקדמיה •

32

Lifting the bar ( expectations from teachers, and rewards)

מורים חוקרים מרצה אינם גדולים בתחילת הדרך/ מהנדס או מורה/ פערי שכר מורה

הם גדלים לאורך הזמן כיוון שהמהנדס מגדיל את ערכו על ידי התחדשות . מורה חוקר מגדיל יכולות יצירה דרך עבודות החקר

ישמור אותו מעודכן לתעשיהקישור יצירתית ויוזמת לתעשיהמורה כזה הוא בעל ערך

.טק-ניידות היא מפתח להתפתחות תוססת של הימניעה , להוראת חקר –ושל מהנדס , לתעשיהשל מורה –אפשרות הניידות

.אנשים מוכשרים

לשקול תגמול בהתאם לתוצר המחקרי –תגמול

33

How to develop research teachers

התעשיהתרומת זקוקה לבוגרים היטק תעשית

תורמת תמריץ לתלמידים על ידי הרצאות על הישגיה בבתי הספר לא מספיק לנהירת תלמידים, טוב להורים

אוהדי כדורגל אוהבים משחק טוב ?האם זה הופך אותם לשחקנים

תעשיה ואקדמיה צריכות לתרום אקטיבית לחינוך לפרויקטים ולחקר להשתתף בהנחיה להכשיר מורי חקר למורי חקר מילגותלתת לאפשר ניידות בין הנדסה להוראת חקר לשקלל בונוס נוסף לתיקי חקר איכותיים 34

Role of the industry

קריאה לבוגרי טכניון

, הנזקקים לבוגרי תיכון, אנו נושאי הפיתוח המדעי והטכנולוגי

.צריכים לקחת יוזמה, למהנדסים ולטכנאים

לייעוץ ולהנחית מורים , התנדבות לדיאלוג: מעורבות אישית

ותלמידים בחשיבה פיסיקלית בפרויקטי חקר

ותרומה כספית לעידוד , תרומת ציוד וסדנאות: מעורבות תעשייתית

.חקר בבתי ספר

13פברואר 10 35

Call for Technion alumni to volunteer

תודה על הקשבתכם

שפיראיוסף ' דרD D D D D D D D D D D D DDD

054 6607088 jshapira@netvision.net.il

sens.com-and-www.comm

36