חינוך למדע וטכנולוגיה – למה, כמה ואיך?

רוב תוכניות הלימודים העכשוויות התפתחו מתבניות קודמות. תוכניות לימודים אלו נקבעו בעיקר על ידי מדענים שתפסו את לימודי המדעים בבית הספר כהכנה לתואר במדעים – בקיצור, מסלול למדע.
תוכניות לימודים כאלו התמקדו בעיקר בשלושת המדעים – ביולוגיה, כימיה ופיזיקה. עם זאת, מחקרים עדכניים רבים מראים כי לימודים אלו אינם עונים על צורכיהם של רוב התלמידים, הזקוקים לסקירה כללית רחבה של הרעיונות המרכזיים במדע, כיצד הוא יוצר ידע מהימן ומה גבולות הוודאות שלו. בנוסף, גם התוכן וגם שיטות ההוראה המזוהים עם תוכניות הלימודים הללו לא מצליחים למשוך אנשים צעירים ללימודי המשך במדעים.
ע"פ נתוני משרד החינוך, יש מתאם חזק בין העניין שמגלים התלמידים במדע, לבין הישגיהם במבחנים במדעים ונכונותם של התלמידים להמשיך בלימודי מדעים במסגרת אקדמאית.
גישה חדשה בתחום הוראת המדע והטכנולוגיה הינה למידה באמצעות עשייה כאשר הוראת בשיטה זו מבוססת על תפיסת עולם שבה אנו מכוונים לחוויה ישירה שבעזרת עיבוד ושיקוף הופכת לתובנה, למידה, מחדד ערכים ומשפר מיומנויות.
למידה ותובנה המושגות דרך התנסות הן בבסיס הלמידה האנושית, למעשה כל תינוק עושה בה שימוש להתפתחות. כך גם כל אחד מאיתנו השיג את הלמידה המשמעותית בחיינו. לדוגמה - כיצד למדת להפעיל את הטלפון הסלולארי שלנו? קראנו עד הסוף את חוברת ההפעלה ותרגלת כל פרק? התבוננת באחרים שלהם דגם זהה ? סביר להניח שההתנסות הייתה זו שהביאה אותך לשליטה במכשיר. להתאמן פעמיים ושלוש - וזהו , דרך השימוש ודרך ההתנסות.
לימודי מדע וטכנולוגיה שיטה זו משיג מעורבות אמיתית של התלמיד בתהליך הלימוד, תוך יצירת עניין אישי, התנסות ותרגול מעשי במושגים טכנולוגיות ומדעיים מורכבים, אשר לרוב קשים מאוד להבנה מופשטת ללא הדגמה מעשית.
המבקרים המועטים של השיטה הנ"ל אינם תוקפים את יעילותה, אשר הוכחה במספר רב של מחקרים2, אלא טוענים שלצורך יישומה, נדרשת השקעת משאבים רבים, כגון בניית מעבדות, רכש עזרי הוראה מרובים וחומרי גלם אקזוטיים לצורך ביצוע ההוראה.
טענתי היא שאין צורך בהקצאת משאבים מוגזמת לצורך יישום שיטת הוראה זו ומטרת סדרת מאמרים זו הינה הצגת דוגמאות של מושגים ומדעיים אשר ניתנים ללימוד ע"י עשייה ללא צורך מעבדות משוכללות או מכשור מורכב.
כימיה בחיי היומיום: מדוע שמרים מנפחים את הלחם?
תגובות כימיות רבות מתרחשות סביבנו ובתוכנו: כימיה נכנסת למשחק בכל פעם שאנחנו מבשלים ביצה או אופים עוגה, כאשר אנו נושמים, לועסים או מעכלים.
החומרים הנדרשים לפעילות
בקבוק פלסטיק
כוס מים חמים (אין צורך במים רותחים, מי ברז חמים מתאימים)
3 כפויות שמרים
3 כפיות סוכר
בלון
כפית
אופן ביצוע פעילות
1.שים בבקבוק שלוש כפיות שמרים ושלוש כפיות סוכר.
2.מזוג מעליהן לאט את המים החמים.
3.שים את הבלון על צוואר הבקבוק והמתן כחצי שעה.
4. ניתן להבחין כי על פני הנוזל מצטבר קצב והבלון מתנפח.
הסבר לפעילות
שמרים אינם אלא פטריות מיקרוסקופיות, שניזונות מסוכר ומייצרות גז דו תחמוצת הפחמן (פחמו דו חמצני) אשר מבעבע על פני השטח של הנוזל ובשל כך הנוזל הופך לקצפי. לאחר מכן הגז משתחרר באוויר הלכוד בבקבוק ומנפח את הבלון בשל הנפח הרב שהוא תופס.
בתהליך הכנת הלחם השמרים ניזונים מהסוכר שנמצא בקמח ומייצרים את דו תחמוצת הפחמן שמתפיחה את הבצק. במהלך הבישול, כאשר דו תחמוצת הפחמן משתחרר באוויר, הוא יוצר את בועות האופייניות בחלקו הרך של הלחם.
מוסגים מדעיים ועקרונות טכנולוגיים אשר נלמדו
1.שמרים מורכבים מפטריות אשר ניזונות מסוכר ופולטות פחמן דו חמצני.
2.הוספת שמרים ללחם גורמת לטפיחה ע"י בועות פחמן דו חמצני.
3.גם חומרים גזיים הינם בעלי נפח וניתן לעמוד נפח גז הנפלט בתגובה זו ע"ב גודל הבלון אשר התנפח.
4.גז שמשתחרר בלחץ גורם כוח מנוגד לכיוון שחרור הגז – ניתן להדגים עקרון זה ע"י שחרור הבלון מהבקבוק.