מים להשקיה פתרון מן הטבע בהשראת קורי העכביש

Transcription

1 פרויקט פתרון בעיות בטכנולוגיה באמצעות השראה מן הטבע )ביו-מימיקרי( מדריך למורה מים להשקיה פתרון מן הטבע בהשראת קורי העכביש ו כיתה תשע"ה

2 ראש, אוניברסיטת תל-אביב מנהלת תחום מדעים ומפמ"ר מדע וטכנולוגיה, מנהלת מרכז המורים הארצי למדע וטכנולוגיה בבית הספר היסודי )מרכז למדע( יועץ מדעי לסדרה עריכה פדגוגית צוות פיתוח פרופ' רפי נחמיאס גב' שושי כהן ד"ר מירי דרסלר פרופ' דוד מיודוסר ד"ר מירי דרסלר גב' הדס כץ שדה חן גב' גבי בק קראו והעירו ד"ר דליה קילים ד"ר רוחמה ארנברג הוצאה לאור מרכז המורים הארצי למדע וטכנולוגיה לבית הספר היסודי, אוניברסיטת תל-אביב ת.ד: 39040, מיקוד: טלפון: דוא"ל: אתר ברשת: שנה: תשע"ה,

3 מבוא בדגם ההוראה "מים להשקיה פתרון מן הטבע בהשראת קורי העכביש" מוצע מודל להוראה מפורשת של תהליך פתרון בעיות בטכנולוגיה )תהליך התיכון( בהשראת פתרונות מהטבע )ביו- מימיקרי(. פתרון הבעיות משלב חקר מדעי שממצאיו עתידים לשרת את הפתרון הטכנולוגי. בדגם הוראה מוצגת ללומדים תופעת הטבע של הצטברות טיפות מים על גבי קורי עכביש שמשמשת כהשראה לתכנון ובנייה של פתרון טכנולוגי לאיסוף מים מי טל להשקיה. בדגם ההוראה נעשה שימוש בארגז הכלים להוראה מפורשת של "מיומנויות התיכון" שנמצא בתת המדור "פתרון בעיות בטכנולוגיה תהליך התיכון" שבמדור "מיומנויות ותהליכי חשיבה" שבאתר מטר. ההוראה המפורשת של תהליך התיכון מתמקדת בשלוש המשימות המרכזיות הבאות: הגדרת הבעיה, דרישות ואילוצים; העלאת רעיונות ובחירת רעיון מתאים ובניית דגם או אב-טיפוס. התלמידים מתנסים בתהליך אותנטי של תהליך תיכון המבוסס על "פתרון מהטבע" משלב זיהוי הצרכים והגדרת הבעיה, לשלב מימוש הפתרון ועד לשלב של בניית פתרון ממשי מתקן לאיסוף מי טל להשקיה שימו לב: מטעמים אובייקטיביים ההנחיות לתלמידים מוצגות באופן קווי )משימה אחר משימה( אך במציאות התהליך הוא רשתי: אפשר לחזור על כל משימה )או חלקים ממנה כמה פעמים( ולדלג על פעילויות שאינן רלוונטיות לתהליך פתרון הבעיות. הניידות בין ובתוך המשימות תיעשה בעקבות תהליכי החשיבה והעשייה המתפתחים ובהתאם לצרכים שעולים )לדוגמה: שינוי הדרישות מהמוצר, ביצוע הערכה חוזרת, הוספת רעיון ובחינתו(. דגם ההוראה כולל שני חלקים: חלק ראשון: מבוא כללי חלק זה מפרט את ההקשר התוכני של הנושא הלימודי המטופל ביחידה זו לתכנית הלימודים. מוצגים בו תחומי התוכן וציוני הדרך, הידע המוקדם, המטרות הייעודיות, המטרות האופרטיביות )ביצועי הבנה מה על התלמידים לדעת לעשות(, מיומנויות חשיבה ועשייה וערכים. חלק ראשון: תהליכי הוראה-למידה-הערכה בחלק זה מוצג מבנה דגם ההוראה ומפורטים בו ששה פרקים שהמכלול שלהם עוסק בפתרון בעיה שפתרונה הוא מתקן לאיסוף מי טל. לכל פרק ניתנות המלצות דידקטיות. 2

4 בכל 1 פרק התלמידים מתנסים במשימה מרכזית של תהליך התיכון באמצעות פעילויות לימודיות שנועדו לכוון אותם להבנות את מיומנויות החשיבהו/או העשייה כדי להגיע אל תוצרי המשימה. את תוצרי הביניים של המשימה התלמידים מתבקשים לתייק בתלקיט ואת התוצר הסופי של המשימה לתייק בתיק המוצר. חלק ראשון: מבוא כללי הנושא הלימודי דגם ההוראה "מים להשקיה פתרון מן הטבע בהשראת קורי העכביש" מציג דוגמה של יחידת לימוד להוראה מפורשת של פתרון בעיות בטכנולוגיה המבוסס על תכנון פתרון המבוסס על "פתרונות דומים מהטבע" )ביו-מימיקרי(. תהליך פתרון הבעיות משלב תהליכי חקר המדעי שמטרתם לספק מידע מדויק שישרת את התכנון ההנדסי. ניתן ללמד את יחידת הלימוד כנושא לימוד עצמאי בתחום התוכן טכנולוגיה וכן במשולב עם תחום התוכן מדעי החומר כמפורט להלן. דגם ההוראה מיועד לתלמידי כיתה ה-ו. היקף השעות הנדרש לביצוע הפעילויות הוא 12 שעות זמן למידה בכיתה ובנוסף, 8 שעות ללמידה בבית. 2 הקשר לתכנית הלימודים.1.2 תחום התוכן: טכנולוגיה נושא משנה ב: הפתרון הטכנולוגי כנותן מענה לצרכים אנושיים ציוני דרך: תכנון ובניית המוצר: הגדרת צורך וניסוח הבעיה, אפיון דרישות מהמוצר ואילוצים, העלאת פתרונות אפשריים, בחירת פתרון, תהליך תיכון שכולל ייצור אב-טיפוס, הערכתו ושיפורו תוך התחשבות באילוצים ובדרישות מהמוצר, ייצור, שיווק ופרסום. תחום תוכן: מדעי החיים נושא מרכזי 2: מערכות אקולוגיות נושא משנה ד: מעורבות האדם במרכיבי הסביבה והשלכותיה ציוני דרך: דרכים לשמירה על מגוון היצורים ועל הסביבה, פיתוח בר קיימא: פיתוח המתחשב בצורכי היצורים, בסביבתם ובצורכי האדם בדור הנוכחי ובדורות הבאים. חינוך ללקיחת אחריות אישית לשמירה על הסביבה. 3 1 על המשימות המרכזיות של תהליך התיכון קראו בדברי הרקע על תהליך התיכון שמופיע בתת המדור "ארגז הכלים של תהליך התיכון" במדור "מיומנויות ותהליכי חשיבה" שבאתר מטר. 2 מתוך מסמך טיוטת "תכנית הלימודים המעודכנת", כיתות ה-ו.

5 ידע מוקדם מושגי יסוד בתהליך התיכון: צורך אנושי, בעיה טכנולוגית, פתרון טכנולוגי, מוצר טכנולוגי, תהליך התיכון. מושגי יסוד בתהליך החקר המדעי: שאלת חקר, השערת מחקר, ניסוי חקר, בידוד משתנים, בקרה, חזרות, תוצאות ומסקנות. הטכנולוגיה כתחום שעוסק במתן מענה לצרכים אנושיים. המים כצורך קיומי של האדם ושל יצורים חיים. פתרונות טכנולוגיים להגדלת פוטנציאל המים בסביבה. מטרות ייעודיות הבניית מיומנויות של תהליך פתרון בעיות בטכנולוגיה )תיכון(. ביסוס מיומנויות בתהליך החקר המדעי. הבנת קשרי הגומלין בין תהליך החקר המדעי לבין תהליך פתרון הבעיות בטכנולוגיה. הבניית מיומנויות של טיפול במידע )איסוף ועיבוד מידע בדרכים שונות, הערכת מידע(. הבניית מיומנויות ביצוע במדע וטכנולוגיה. מטרות אופרטיביות הלומדים יביאו דוגמאות של פתרונות טכנולוגיים הנשענים על השראה מהטבע. הלומדים יגדירו את הצורך, הבעיה, הדרישות מהמוצר והאילוצים הקשורים לפתרון הבעיה. הלומדים יתכננו ויבצעו תהליכי חקר מדעי לשירות התהליך הטכנולוגי. הלומדים יעלו רעיונות לפתרונות ויבחרו רעיון מתאים לתכנון ולבנייה של מתקן לאיסוף מי טל. הלומדים יתכננו ויבנו דגם של מתקן לאיסוף מי טל. הלומדים יעריכו את תהליכי התכנון והביצוע של בניית המתקן לאיסוף מי טל. מיומנויות וערכים מיומנויות חשיבה ועשייה הגדרת צורך אנושי ובעיה טכנולוגית. ארגון וייצוג נתונים בדרכים מגוונות )טבלאות, כרטיסי אפיון, תרשימים(. העלאת רעיונות לפתרונות ובחירת פתרון מתאים באמצעות תהליך קבלת החלטות. בניית דגם ובניית מערכת לביצוע ניסוי חקר. ביצוע שרטוטים, מדידות, חישובים ושיטות לבניית מוצר. )ניסוי, תצפית(, איסוף נתונים והסקת מסקנות. שאילת שאלות חקר, עריכת חקר מדעי הערכת תהליכי חשיבה ומיומנויות ביצוע. 4

6 ערכים יחס חיובי למשאבי הסביבה )חיים ושאינם חיים(. מתן כבוד בין אישי בתהליכי למידה שיתופית. הערכת פועלו של האדם. היערכות כללית תלקיט: תהליך פתרון בעיות הוא תהליך ארוך ומורכב שכולל שלוש משימות מרכזיות מורכבות )א. הגדרת הבעיה, דרישות ואילוצים; ב. העלאת רעיונות ובחירת רעיון מתאים; ג. תכנון ובניית מתקן לאיסוף מי טל(. לפיכך, חשוב להנחות את הלומדים לתעד את תהליכי הלמידה/עשייה באמצעות תלקיט דינמי ומתפתח. בתלקיט התלמידים יתעדו את תוצרי הביניים ואת התוצרים הסופיים של כל אחת מהמשימות המרכזיות של תהליך פתרון הבעיות. חשוב להסביר לתלמידים את משמעות המושג תלקיט )לקט = אוסף(: אוסף מכוון ומוגדר של עבודות שנועד לתיעוד תהליכי העשייה והלמידה ולשיקוף ההתקדמות בתהליך פתרון הבעיה. את התלקיט יש להכין תוך כדי ההתנסות בתהליך פתרון הבעיות ולהשתמש בתוצרי הביניים לשיקוף תהליכי הלמידה/עשייה לצורך שיפור תוצרי הביניים והתוצרים הסופיים של המשימות. מבנה התלקיט הוא כדלקמן: שער ובו כתובים שם המוצר ושמות המהנדסים והמהנדסות. - תוכן עניינים ובו רשימה של תכולת התלקיט. - פרק א: חוקרים את קורי העכביש. - פרק ב: המשימה - מגדירים הבעיה, דרישות ואילוצים. - פרק ג: המשימה - מעלים רעיונות ובוחרים רעיון מתאים. - פרק ד: המשימה - מתכננים ומייצרים מתקן לאיסוף מי טל. - פרק ה: מעריכים תהליכים ותוצרים - פרק ו: תיק המוצר - חוברת הנחיות לתלמידים: לביצוע הפרויקט הטכנולוגי יש לצייד את התלמידים בחוברת ההנחיות לתלמיד/ה. החוברת מופיעה באתר כקובץ נפרד )חוברת הנחיות לתלמידים פרויקט פתרון בעיות בטכנולוגיה מים להשקיה: פתרון מהטבע בהשראת קורי העכביש(. בחוברת מוצגות לתלמידים הנחיות לביצוע חקירה מקדימה על קורי העכביש )פרק א(, שלוש המשימות המרכזיות של תהליך התיכון )פרקים ב-ג: ב. מגדירים בעיה, דרישות ואילוצים; ג. מעלים רעיונות ובוחרים רעיון מתאים; ד. מתכננים ומייצרים דגם של מתקן לאיסוף מי טל(, הערכת תהליכים ותוצרים )פרק ה( ותיק המוצר )פרק ו(. בכל פרק מצוינים שמות דפי הפעילות שהם מתבקשים לבצע בכל משימה. דפי הפעילות נמצאים בנספח של מדריך זה ויש לספק אותם לתלמידים בהדרגה עם התפתחות תהליכי ההוראה-למידה-הערכה. 5

7 תרשים של תהליך התיכון: בראשית תהליך הלמידה וגם לפני ביצוע של כל משימה מרכזית יש להציג לתלמידים את התרשים השלם של תהליך התיכון. בתרשים מוצגות שלוש המשימות המרכזיות בתהליך וכן פעולות נוספות שיש לבצע בכל משימה )חקירה, ביצוע והערכה(. התרשים מופיע בכל אחד מפרקי המשימות המרכזיות ובכל פעם "המשימה" שמטופלת בפרק מוארת בתרשים בצבע לבן. מוצע להכין כרזה של התרשים ולתלות אותה במקום מרכזי בכיתה. התרשים יכול לסייע בניווט תהליכי ההוראה-למידה-הערכה ולתאר את אבני הדרך של מסע פתרון הבעיות. תרשים יחסי גומלין בין מדע וטכנולוגיה: תוך כדי תהליך פתרון הבעיות עולה צורך לבחון רעיונות בהתאם לתהליך החקר המדעי. את קשרי הגומלין בין תהליך התיכון לתהליך החקר המדעי מוצע להמחיש באמצעות התרשים הבא )קיפרמן ודינוביץ, 2006(: המעגל השמאלי מציג באופן סכמטי את תהליך התיכון מעגל זה מבטא את הצורך לעשות/להנדס. המעגל הימני מציג באופן סכמטי את תהליך החקר מעגל זה מבטא את הצורך לדעת/לחקור. את שני המעגלים מחברים שני חצים: ממעגל התיכון יוצא חץ לכיוון מעגל החקר שעליו כתוב "הצורך לדעת". במעגל הזה חוקרים את שאחת החקר שממצאיה חשובים להינדוס הפתרון. ממצאי החקר חוזרים אל מעגל החקר באמצעות החץ השני שעליו כתוב " הצורך לעשות" )וחוזר חלילה(. חשוב להדגיש שתהליכי החקר נועדו לספק מידע שעתיד לשרת את תהליך פתרון הבעיות. ארגון הכתה: בשל מורכבות התהליך מוצע להציע את תכנון מתקן ההשקיה לאיסוף מי טל כפרויקט כיתתי. חלק מהתלמידים יפתרו שאלות חקר )מעגל החקר( וחלק מהתלמידים יעסקו בתהליך פתרון הבעיות. אפשר לחלק את התלמידים לקבוצות בהתאם לתפקידים: "מדענים ומדעניות" שתפקידים לבצע את תהליכי החקר, מידענים שתפקידים לחפש מידע ממקורות מידע מגוונים, מתכנני דגמים ובוני דגמים וכדומה. חלוקת התפקידים יכולה לתת מענה לשונות לומדים וגם לשקף את עבודת הצוות שמתקיימת במציאות בפרויקטים מעין אלה. על הפרויקט הכיתתי ינצח המורה תוך אינטראקציה מתמדת עם הלומדים ושיקוף במליאה על התקדמות הפרויקט. 6

8 שיתוף הנהלת בית הספר: מוצע לשתף את הנהלת בית הספר במהות הפרויקט )תכנון מתקן לאיסוף מי טל שישמש להשקיית צמחים )למשל בערוגת הירק( בערוגת וכן בשלבי ההקמה והבנייה של הדגם ואב-הטיפוס. השיתוף חשוב מטעמי בטיחות ותמיכה במשאבים )כסף, ידע, ציוד ועוד(. בתום שלב התכנון, התלמידים יגישו את התכנון ההנדסי של המתקן לאיסוף מי טל כולל דגם מוקטן מתפקד של המתקן לאישור הנהלת בית הספר. נספחים נספח 1: חידה 1: מהו סוד השקט של רכבת הקליע היפנית? נספח 2: חידה 2: מהו סוד הניקיון של עלי הלוטוס? נספח 3: חידה 3: מהו הסוד המצמיד אל השממיות? נספח 4: חידה 4: מהו סוד חכמת הנחיל? נספח 5: פעילות 1: ניסוח ראשוני של הבעיה, דרישות ואילוצים נספח 6: פעילות 2: תכנון וביצוע חקירה נספח 7: פעילות 3: אל תיק המוצר: תוצרי המשימה "הגדרת הבעיה, דרישות ואילוצים" נספח 8: פעילות 4: הערכה נספח 9: פעילות 1: מעלים רעיונות ראשוניים נספח 10: פעילות 2: מגדילים את מספר הרעיונות בעזרת חקירה נספח 11: פעילות 3: מגבשים רשימת הרעיונות נספח 12: פעילות 4: מארגנים מידע בטבלת השוואה נספח 13: פעילות 5: מקבלים החלטה נספח 14: פעילות 6: אל תיק המוצר: תוצרי המשימה "העלאת רעיונות ובחירת רעיון מתאים" נספח 15: פעילות 1: תכנון וביצוע פעולות חקירה לאפיון המוצר נספח 16: פעילות 2: תכנון שלבי הבנייה נספח 17: פעילות 3: בונים את המוצר נספח 18: פעילות 4: הערכה ושכלול המוצר נספח 19: פעילות 5: הצגת המוצר נספח 20 מ: חוון להערכת תהליכים ותוצרים 7

9 חלק שני: תהליכי הוראה-למידה והערכה פתיחה: הנחיות כלליות : כך זה התחיל את הפרויקט פתרון בעיות בטכנולוגיה "מים להשקיה פתרון מהטבע בהשראת קורי העכביש" פותח סיפור מעשה שבו מוצג פתרון טכנולוגי שההשראה לבנייתו נעשתה בעקבות תצפיות בתופעת טבע. השראה מהטבע ליצירת פתרונות טכנולוגיים מוכרת בתחום שנקרא "ביו-מימיקרי". 3 תחום הביו-מימיקרי נשען על ההנחה הבסיסית שמרבית מהאתגרים התכנוניים איתם אנו מתמודדים כבר "נפתרו בטבע", על פי רוב בצורה יעילה וחסכונית במשאבי חומר ואנרגיה. לעיתים, תהליך הלמידה מהטבע מסתכם בקבלת השראה בלבד מפתרון טבעי, כאשר הפיתוח ההנדסי שונה במהותו. תהליך זה מזוהה כ"תכנון בהשראת הטבע". לעיתים מבוצע תהליך של חיקוי מלא של פתרונות ביולוגיים עד רמת המודלים ומרכיבי הפתרון. תהליך זה מזוהה כ-" Biomimetics " או כ-."Bionics" במובן הרחב, תחום הביומימיקרי עוסק בלמידה מהטבע, מהשראה ועד העתקה. מגוון המינים מהווה מקור לידע עצום ולפתרונות חדשניים ומקיימים. תהליך תיכון המבוסס על ביו-מימיקרי יכול להתחיל מזיהוי תופעה בטבע המשמשת השראה לפתרון של אתגר אנושי ויכולה להתחיל גם מאתגר הנדסי המניע את החיפוש אחר עקרון ביולוגי אנלוגי. דגם ההוראה מתחיל בהכרת תופעה ייחודית בטבע שנחקרה על ידי מדענים ואשר אותר לה אתגר תכנוני אנלוגי, ומוצעים יישומים אפשריים אנלוגיים לתופעה. תופעת הטבע שנחקרה היא התעבות של אדי מים )טל בוקר( על רשתות של קורי עכביש והיישום שלה הוא בניית רשתות ללכידת מים מערפל. התלמידים נחשפים לתופעה וליישום הטכנולוגי שלה ומתבקשים להעלות רעיונות נוספים לתכנון ולבניית מתקנים לאיסוף מים המבוססים על ההשראה מרשתות קורי העכביש. מן ההיבט הלימודי, דגם ההוראה מזמן שילוב של תהליכי חקר מדעי בתהליך פתרון הבעיות, התנסות באפיון מתקן הנדסי מתפקד ובבנייתו. ביו-מימקרי: להרחבה בנושא פנו למאמרים הבאים בכתב העת אאוריקה, גיליון 38: ביומימיקרי בשדה הפדגוגי הטבע כמורה, מאת יעל הלפמן, 1. מעבדה לרעיונות בגן החיות - ביומימיקרי בספארי, מאת מיכל טופז

10 המלצות דידקטיות: פותחים את דגם ההוראה בהצגת סיפור המעשה "מים לשתייה לומדים מהטבע" )הסיפור נמצא בחוברת ההנחיות לתלמיד/ה(. הסיפור מציג צורך אנושי )אספקת מים לשתייה לתושבי מדבר אטקמה(, את הבעיה )כיצד אפשר לספק מים לשתייה במדבר הצחיח מאוד?(, את תופעות הטבע ששמשו כהשראה לפתרון טכנולוגי )התעבות אדי מים על העלים דמויי הקוצים של הקקטוסים ועל גבי קורי עכביש( ואת הפתרון הטכנולוגי שהומצא בהשראת תופעות טבע אלה )רשתות לעיבוי ערפילי הבוקר(. ביסוס הרעיון של שימוש בתופעות טבע להמצאת פתרונות טכנולוגיים )ביו-מימיקרי( נעשה באמצעות פתרון החידות הבאות: נספח 1: מהו סוד השקט של רכבת הקליע היפנית? נספח 2: מהו סוד הניקיון של עלי הלוטוס? נספח 3: נספח 4: מהו הסוד המצמיד אל השממיות? מהו סוד חכמת הנחיל? לחידות יש מבנה משותף: חלק א בחלק זה מוצגת חידה שבה התלמידים מתבקשים לנסות למצוא את הקשר בין הפתרון הטכנולוגי לבין תופעת הטבע שעליה הוא מבוסס, חלק ב מסע לפתרון החידה שבו מנותחים הצרכים האנושיים והבעיה והפתרון הטכנולוגי שמבוסס על השראה מן הטבע. מוצע לארגן את הלומדים בארבע קבוצות. בשלב הראשון, כל קבוצה תנתח חידה אחת. בשלב הבא, כל קבוצה תציג את החידה לקבוצות האחרות ותסביר את הפתרון הטכנולוגי שעליו מבוסס הפתרון. לסיום יש לערוך המשגה למושג ביו-מימיקרי ולקשור אותו לסיפור המקרה "מים לשתייה פתרון מהטבע" ולארבע החידות. תכנון ובנייה של מתקן ההשקיה לצמחים בהשראת קורי העכביש ייעשה באמצעות תהליך פתרון בעיות טכנולוגיות )תיכון(. עוד לפני שמתחילים בתהליך מציגים לתלמידים את המארגן הגרפי של תהליך התיכון. מבקשים מהתלמידים לפענח את התרשים )מהי מטרתו? אילו משימות מרכזיות יש בתהליך? אילו פעולות נדרשות בכל משימה? מה הקשר בין המשימות?( ומבהירים להם שמהות התהליך תתבהר תוך כדי ההתנסות בפתרון הבעיה. התרשים ילווה את ההתנסות בתהליך פתרון הבעיות במטרה לשקף לתלמידים את ההתקדמות שלהם בתהליך והיכן הם נמצאים זו. בהמשך מנחים את התלמידים כיצד לבנות את התלקיט ואת תיק המוצר שכלול בו )ראו גם מידע בהנחיות הכלליות שנתנו בחלק הראשון של המדריך למורה(. מציגים לתלמידים את חוברת ההנחיות )מבנה החוברת ומה נדרש מהם לבצע בכל משימה( ומבהירים להם שמטרת החוברת היא לסייע להם להתמצא בתהליך הארוך והמורכב. את הפעילויות של כל משימה הם יקבלו מהמורה בהדרגה עם התפתחות תהליך פתרון הבעיה. 9

11 פרק א: הנחיות כלליות: חוקרים את קורי העכביש בפרק זה התלמידים חוקרים את קורי העכביש במטרה להכיר מקרוב את התופעה שעליה הם יבססו את הפתרון. חשוב לציין שאמנם הרעיון לפתרון כבר הומצא במדבר אטקמה )צ'לי( ובמקומות נוספים בעולם. אך האתגר במשימה זו הוא להנדס פתרון טכנולוגי חדש )מתקן לאיסוף מי טל( ו/או לשכלל רעיון קיים שמבוססים על תופעת הטבע שמתאימה לתנאי האקלים ולצרכים שלהם. חקירת התופעה נעשית באמצעות פעילות חוץ-כיתתית שבה התלמידים מתבקשים לאתר קורי עכביש ולערוך עליהם תצפיות. יש להקפיד על אמצעי הבטיחות ללמידה חוץ כיתתית כפי שכתוב בחוזר מנכ"ל )ראו באתר מטר וגם באתר הפיקוח למדע וטכנולוגיה(. לפעילות החוץ כיתתית יש להצטייד במתזי מים, במגדלות ובמצלמות. המלצות דידקטיות: 10 חקירת הרשתות של קורי העכביש נעשית באמצעות ארבעת חלקי המשימה. בחלק הראשון מציגים לתלמידים שתי תמונות שמטרתן לעורר פליאה בתמונה הראשונה רואים קורי עכביש ובתמונה השנייה רואים תקריב של הקורים ובו רואים את טיפות מים. בחלק השני התלמידים מוזמנים לחפש רשתות של קורי עכביש בחצר בית הספר ולערוך עליהם תצפית שמטרתה לאפיין את המבנה של הקורים וכן להשוות בין המבנה של מינים שונים של עכבישים )על רשתות קורים של עכבישים ראו בקישור הבא: רשתות עכבישים(. החלק השלישי נועד להציג לתלמידים את התופעה של הצטברות מים על גבי קורי העכביש. את ההצטברות הטבעית של טיפות המים על גבי קורי העכביש אפשר לראות בשעות הבוקר המוקדמות הקרירות בשעות אלה אדי המים שבאוויר מתעבים על גבי הקורים. במשך שעות היום, עם עליית הטמפרטורה, טיפות המים מתאדות, התזה )בעדינות( של מים על גבי הקורים יכולה להמחיש לתלמידים את הצטברותן של טיפות המים על גבי הקורים. ניתן לצפות על הקורים ולהתרשם מהטיפות שהצטברו עליהם באמצעות מגדלת ו/או בינוקולר או כל אמצעי הגדלה אחר. את ההסבר לתופעה של הצטברות מים על גבי הקורים פצח החוקר הסיני ג'יאנג עם הסטודנטים שלו. הם גילו שקורי העכביש עשויים מחלבונים שסופחים אליהם בקלות מולקולות מים. עוד הם גילו שקורי עכביש יבשים בנויים מתפיחות של חוטים דקיקים המופרדות זו מזו במפרקים )אזורים צרים יותר(. על גבי התפיחות מצטברות הטיפות הזעירות הראשוניות. באמצעות מנגנון פיסיקלי מורכב טיפות המים הזעירות נדחפות לכיוון המפרקים ומתלכדות שם לטיפות מים גדולות. חשוב להבהיר לתלמידים שלקורי העכביש יש תפקוד חשוב בלכידת חרקים המשמשים להם כמזון. בסיום הפעילויות מכנסים את התלמידים במליאה ומסכמים יחד תובנות עיקריות: למיני עכבישים רבים יש רשת קורים המשמשת לתפיסת חרקים. הודות למבנה המיוחד של סיבי קורי העכביש טיפות מים יכולות להיקוות על גביהן. תופעת הצטברות המים על גבי רשתות הקורים מהווה מקור השראה ללכידת אדי מים מהאוויר.

12 פרק ב: משימה הנחיות כלליות : - הגדרת הבעיה, הדרישות והאילוצים פרק זה עוסק בהוראה מפורשת של המשימה "הגדרת הבעיה, הדרישות מהמוצר והאילוצים". מודל ההוראה נשען על הכלים למורה ולתלמיד/ה להוראה מפורשת של "מיומנויות התיכון" שנמצא בתת המדור "פתרון בעיות בטכנולוגיה תהליך התיכון" שבמדור "מיומנויות ותהליכי חשיבה" שבאתר מטר. מומלץ מאוד לעיין בכלים שבמדור זה לפני ההוראה המפורשת של המשימה. לביצוע המשימה דרושים החומרים הבאים לתלמידים: פרק ב "מגדירים את הבעיה, הדרישות והאילוצים" בחוברת ההנחיות לתלמידים. החוברת מופיעה כקובץ נפרד באתר. פעילויות לימודיות לביצוע המשימה "מגדירים את הבעיה, הדרישות והאילוצים". הפעילויות מופיעות בנספחים של המדריך למורה. ידע מוקדם: רשתות עכבישים ותפקודן. מעבר חומרים ממצב למצב התאדות והתעבות. צרכים אנושיים, בעיה טכנולוגית, דרישות מהמוצר, אילוצים. מטרות אופרטיביות: התלמידים יתארו את הצורך האנושי שעליו נותן מענה הפתרון. 1. להגדיר את בעיה טכנולוגית, שיסייעו להם פעולות חקירה ויבצעו יתכננו התלמידים 2. את הדרישות מהמוצר ואת האילוצים. התלמידים יעריכו את התהליכים ואת תוצרי המשימה ויסיקו מסקנות. 3. התלמידים ישפרו את ניסוח הבעיה, הדרישות והאילוצים בהתאם לממצאי ההערכה. 4. תוצרי המשימה לתיק המוצר: הגדרת הצורך והבעיה טכנולוגית. רשימה מנומקת של דרישות מהמוצר. רשימה מנומקת של אילוצים. 11

13 המלצות דידקטיות : חלק א: הצגת המודל של פתרון בעיות טכנולוגיות לפני שמתחילים בהוראה מפורשת של המשימה חשוב להציג לתלמידים את המארגן הגרפי השלם של תהליך התיכון ולמקד אותם במשימה הנוכחית ובקשר של המשימה למשימות האחרות. - הגדרת בעיה, דרישות ואילוצים תרשים 1: תהליך התיכון תוצרי המשימה הנוכחית כתובים במרכז המעגל: הגדרת הבעיה, הדרישות והאילוצים. להשגת התוצר יש להנחות את הלומדים להיעזר בשלוש פעולות )ראו גם בתרשים(: חקירה: תכנון פעולות החקירה. ביצוע: ביצוע פעולות החקירה לפי התכנון. הערכה: הערכת את התהליך והתוצרים של המשימה. יש להסב את תשומת לבם של הלומדים של התלמידים לאופייה של המשימה: הגדרת הבעיה, הדרישות והאילוצים מצריכים תהליכים חוזרים ונשנים של חקירה )חיזרור( ותהליכי הערכה. כדי לשפר את הגדרת פעמים אחדות חשוב להבהיר לתלמידים שאפשר לחזור על כל פעולה הבעיה, הדרישות והאילוצים ושסדר הפעולות אינו מחייב תמיד. 12

14 חלק ב: הנחיות במשימה שני שלבים: שלב א: מגדירים צרכים שלב ב: הגדרת הבעיה, הדרישות מהמוצר והאילוצים )נספחים, 8-5 פעילויות 4-1 בהתאמה( שלב א: מגדירים צרכים חוזרים לסיפור המעשה )פרק הפתיחה( ובו מציפים שוב את בסיפור )הצורך במים( ועורכים הקבלה לצרכים דומים בישראל: הצרכים האנושיים שמתוארים מדבר אטקמה צחיח יותר בהשוואה לישראל אך גם בישראל מקורות המים המתוקים מוגבלים. חלקים גדולים משטחה של ישראל הם בעלי אקלים מדברי וערבתי )מעל 60%(. בממוצע יורדים מ"מ בשנה וככל שמדרימים הכמות פוחתת ל מ"מ גשם בשנה. כמות המשקעים השנתית בארץ אינה יציבה, היא משתנה משנה לשנה ולעתים יש שנות בצורת. בישראל קיים מחסור במים מתוקים-טבעיים למגזר הציבורי, למגזר החקלאי והתעשייתי. מוצע לבדוק ידע מוקדם של תלמידים אודות משק המים בישראל ופתרונות טכנולוגיים להגדלת פוטנציאל המים של המדינה )התפלת מים, טיהור שפכים, אגירת מים במאגרים וכן חיסכון במים(. מבהירים לתלמידים שהרעיון לפתרון "בניית מתקן לאיסוף מי טל" לאיסוף מים הוא דוגמה של פתרון טכנולוגי להגדלת פוטנציאל המים. מציגים לתלמידים את עיקרון הביו-מימיקרי שעליו מבוסס הרעיון: תכנון ובניית מתקן לאיסוף מי טל שמבוסס על התופעה של הצטברות טיפות מים על קורי העכביש )זהו תכנון מבוסס פתרון(. מבקשים מהתלמידים לנסח את הצורך האנושי שעליו נותן הפתרון מענה )אספקת מים מים הם צורך קיום בסיסי(. את הצרכים אפשר לארגן באופן היררכי החל מהצורך לגדל צמחים )לנוי, לצל, למזון(, הצורך הכלכלי לחסוך בכסף הדרוש להשקייתם, הצורך לאומי לתרום לאיזון משק המים של המדינה. שלב ב: הגדרת הבעיה, הדרישות והאילוצים לפני שמתחילים בהוראה מפורשת של המשימה מוצע לבקש מהתלמידים לנסח בעצמם את הבעיה למימוש הפתרון, הדרישות מהפתרון והאילוצים )לברור ידע מוקדם(. מכוונים אותם בעזרת שאלות כגון: מהו הצורך שלנו? מהו המצב המצוי? מהו המצב הרצוי? וכדומה. לביצוע חלק זה מחלקים לתלמידים את פעילות 1 "ניסוח ראשוני של בעיה, דרישות ואילוצים" )נספח 5(. במידת הצורך מתרגלים ניסוח בעיה טכנולוגית כפער בין מצב מצוי )הקושי הקיים( לבין מצב רצוי )מתן מענה לצורך באמצעות פתרון טכנולוגי(. דוגמה: מצב מצוי ייבוש גינת בית הספר בגלל הצורך לחסוך במים; מצב רצוי גידול ערוגת ירקות בבית הספר; רעיון לפתרון טכנולוגי בניית מתקן לאיסוף מי טל המבוסס על ההשראה מקורי העכביש; הבעיה כיצד אפשר לממש את הרעיון לפתרון הטכנולוגי. 13

15 שימו לב: כאשר תהליך התיכון הוא מבוסס פתרון הבעיה הטכנולוגית היא באילו דרכים אפשר לממש את הרעיון לפתרון. גם במקרה זה, יש להגדיר את הדרישות מהפתרון ואת האילוצים. מבהירים לתלמידים בעזרת דוגמאות מחיי היום יום את משמעות המושגים: דרישות מהפתרון ואילוצים. דוגמה לדרישות מהפתרון: "כמות המים שנאספת במתקן מספיקה להתפתחות הצמחים", הפתרון ידידותי לסביבה )שימוש חוזר בחומרים, אין פגיעה בנוף(. דוגמה לאילוצים: זמן לתכנון ובנייה, כסף לרכישת ציוד וחומרים וידע אודות שיטות בנייה. מזמינים את התלמידים לנסח דרישות ראשוניות של הפתרון ושל האילוצים )שימוש בידע מוקדם(. יש להניח שבשלב זה של ביצוע המשימה ייחסר לתלמידים מידע/ידע לתיאור המצב המצוי, המצב הרצוי, הדרישות והאילוצים. מחסור בידע ובמידע עתיד להוות גורם מוטיבציוני לביצוע חקירה שמטרתה השגת המידע. לביצוע החקירה מפנים את הלומדים לפעילות 2 "תכנון וביצוע חקירה" )נספח 6(. יש להנחות את התלמידים לשאול שאלות מתאימות ולתכנן את הפעולות המתאימות להשגת המידע )כגון: סקר, חיפוש מידע ברשת, ריאיון של מומחים(. דוגמה פתורה של טבלת תכנון החקירה: הצורך: אספקת מים לגידול צמחים. חקירה מה צריך לחקור? דוגמאות לשאלות ביצוע מה צריך לעשות? לערוך רשימה של מקורות מידע מתאימים. לבדוק במקורות מידע ברשת האינטרנט פתרונות קיימים לאיסוף מי טל. לנתח את הפתרונות הקיימים: כיצד בנוי כל מתקן? מאיזה חומרים בנו אותם? עד כמה המתקנים יעילים לאיסוף מי טל? לסכם חסרונות ויתרונות של כל מתקן. ללמוד מהמתקנים האלה על דרישות להקמתם ועל אילוצים. לבדוק אצל ממנהל/ת בית הספר מהו התקציב שעומד לרשותנו. לבדוק במשתלה אילו צמחים חסכוניים במים כדאי לגדל בערוגה בבית הספר וכמה מים דרושים להם. ועוד במדבר אטקמה של השגת מים כיצד פתרו את הבעיה )צ'ילה( ובמדינות אחרות בדרום אמריקה? ההשראה מקורי עכביש כבר אילו פתרונות המבוססים על מהם היתרונות ומהם החסרונות של כל בעולם? קיימים פתרון. אילו תחליפים בפתרון יכולים להיות לרשתות הקורים של העכביש? אילו סוגי צמחים אפשר לגדל בערוגה ומהי צריכת המים שלהם? האם נוכל להשיג מקורות התקציב שעומד לרשותנו? מהו מימון? אילו סוגי ידע חסרים לנו כדי לבנות את המתקן לאיסוף מי טל? מהו הזמן שעומד לרשותנו לתכנון ובניית המתקן? ועוד מקורות מידע לעיון: מתקני איסוף מים במדבר אטקאמה. כתבות איסוף מים במדבר אטקאמה. סרטון. איסוף מי-ערפל במדבר אטקאמה. סרטון איסוף מים מערפל בנפאל. סרטון פרויקט איסוף מי-ערפל באריטריאה. סרטון 14

16 פעולות החקירה שבוצעו עתידות לשפר את ניסוח הבעיה, הדרישות והאילוצים. מחלקים לתלמידים את פעילות 3 "תוצרי המשימה" )נספח 7(. בפעילות זו הם נדרשים לתעד את התוצרים הסופיים של המשימה ולתייק בפרק ו: תיק המוצר. דוגמה פתורה לפעילות 3 "תוצרי המשימה". הערה: את הדוגמה יש להתאים לצרכים שהתלמידים יעלו. הגדרת הצורך: מים לגידול צמחי מאכל )ערוגת ירק( בבית הספר. - תיאור המצב המצוי: גידול הצמחים בערוגה דורש שימוש בכמויות מים גדולות. לכן הנהלת - בית הספר לא אשרה את הקמת הערוגה. ערוגה של צמחי מאכל הערוגה תשמש כנוי, תמשוך אליה ציפורים תיאור המצב הרצוי: - וגם נוכל ליהנות מאכילת הצמחים. רעיון לפתרון מהטבע: בניית מתקן לאיסוף מי טל המבוסס על עקרון הצטברות מים על גבי - קורי עכביש. המים שייאספו ישמשו להשקיית הצמחים בערוגה. הגדרת הבעיה: כיצד נוכל לממש את הרעיון לבניית מתקן לאיסוף מי טל? - רשימה מנומקת של דרישות הפתרון: הפתרון ישמש מצע לעיבוי אדי מים )מי הטל( בכמות הנדרשת לגידול הצמחים בערוגה. - לפתרון מראה אסתטי ואינו פוגע בנוף. - הפתרון יהיה עמיד במשך כל זמן הגידול. - הפתרון יציב )עומד בפני רוחות( - הפתרון יהיה בטיחותי. - הפתרון עושה שימוש חוזר בחומרים. - רשימה מנומקת של אילוצים: - תקציב קטן. נימוק: המתקן לאיסוף מי טל צריך להיות בעלות נמוכה מאוד הספר הקציבה לנו 300 ש"ח(. )הנהלת בית - ידע. נימוק: חוסר בידע מעשי לבניית המתקן )נצטרך להיעזר במומחים(. - זמן. חודשיים לאחר קבלת תוצרי המשימה )ניסוח בעיה, דרישות מהמוצר ואילוצים(, חשוב לעורר אצל הלומדים את הצורך ואת ההבנה לביצוע פעולות הערכה לשיפור תוצרי המשימה. את פעולת ההערכה יבצעו התלמידים בעזרת פעילות 4 "הערכה" )נספח 8(. הפעילות כוללת את ההליכים הבאים: הכנת רשימה של קריטריונים להערכה. בדיקה באיזו מידה עונים תוצרי המשימה על כל אחד מהקריטריונים. הסקת מסקנה על איכות תוצרי המשימה. 15

17 ושוב מעריכים ומשפרים עד כתיבת המלצות לשיפור תוצרי המשימה. לאחר ביצוע פעולת ההערכה משפרים את תוצרי המשימה לקבלת תוצרים שעונים באופן מיטבי על מטרות המשימה. את התוצרים הסופיים יתייקו התלמידים בפרק ו: תיק המוצר. פרק ג: המשימה הנחיות כלליות: - מעלים רעיונות ובוחרים רעיון מתאים פרק זה עוסק בהוראה מפורשת של המשימה "העלאת רעיונות ובחירת רעיון מתאים". מודל ההוראה נשען על הכלים למורה ולתלמיד/ה שמופיעים בתת המדור בדגם ההוראה נעשה שימוש בארגז הכלים להוראה מפורשת של "מיומנויות התיכון" שנמצא בתת המדור "פתרון בעיות בטכנולוגיה תהליך התיכון" שבמדור "מיומנויות ותהליכי חשיבה" שבאתר מטר. מומלץ מאוד לעיין בכלים שבמדור זה לפני ההוראה המפורשת של המשימה. לביצוע המשימה דרושים החומרים הבאים לתלמידים: פרק ג "מעלים רעיונות ובוחרים רעיון מתאים" בחוברת ההנחיות לתלמידים. החוברת מופיעה כקובץ נפרד באתר. פעילויות לימודיות לביצוע המשימה "מעלים רעיונות ובוחרים רעיון מתאים". הפעילויות מופיעות בנספחים של המדריך למורה. שימו לב: יש להבדיל בין רעיון "האב" לאיסוף מי הטל בהשראת קורי העכביש. לבין הרעיונות הראשוניים שעל התלמידים להעלות. גם לרעיון ראשוני אפשר להעלות רעיונות נוספים )רעיונות משניים וכך הלאה עד אשר בוחרים את הרעיון המסוים שאותו רוצים להנדס. מטרות אופרטיביות: התלמידים יעלו רעיונות ראשוניים לפתרון הבעיה הטכנולוגית )כיצד נבנה בניית מתקן לאיסוף מי טל?(. התלמידים ינסחו שאלות להגדלת מספר הרעיונות. התלמידים יתכננו ויבצעו תהליכי חקר מדעיים לבחינת הרעיונות. התלמידים יגבשו רשימת רעיונות ויציגו אותם בכרטיסי רעיונות. התלמידים ישוו בין הרעיונות בטבלה השוואה ויקבלו החלטה על הרעיון המתאים ביותר. התלמידים יתארו את הרעיון הנבחר בדרכים מגוונות וינמקו את בחירתם. התלמידים יעריכו את המגבלות של הרעיון ויציעו דרכים להתגבר עליהן. 16

18 המלצות דידקטיות : חלק א: הצגת התרשים של תהליך התיכון לפני שמתחילים בהוראה מפורשת שלב משימה חשוב להציג לתלמידים את המארגן הגרפי השלם של תהליך התיכון ולמקד אותם במשימה הנוכחית ובקשר של המשימה למשימות האחרות. תרשים 2: המשימה העלאת רעיונות ובחירת רעיון מתאים תוצרי המשימה הנוכחית כתובים במרכז המעגל: העלאת רעיונות ובחירת רעיון מתאים. להשגת התוצרים יש להנחות את הלומדים להיעזר בשלוש פעולות )ראו גם בתרשים(: חקירה: תכנון פעולות החקירה הדרושות להעלאת רעיונות ולבחירת רעיון מתאים.. ביצוע: ביצוע פעולות החקירה לפי התכנון. הערכה: הערכת את התהליך והתוצרים של המשימה )הרעיונות שעלו והרעיון שנבחר( יש להסב את תשומת לבם של הלומדים של התלמידים לאופייה של המשימה - העלאת רעיונות ובחירת רעיון מתאים - המצריכים תהליכים חוזרים ונשנים של חקירה )חיזרור( ותהליכי הערכה. חשוב להבהיר לתלמידים שאפשר לחזור על כל פעולה פעמים אחדות כדי לשפר את העלאת הרעיונות והרעיון הנבחר ושסדר הפעולות אינו מחייב תמיד. 17

19 חלק ב: הנחיות תהליך העלאת הרעיונות ובחירת רעיון מתאים משלב שני סוגי חשיבה: שלב א: חשיבה יצירתית מסתעפת להעלאת הרעיונות )נספחים 11-9, פעילויות 3-1(. שלב ב: חשיבה ביקורתית מתכנסת לבחירת הרעיון המתאים )נספחים 14-12, פעילויות 6-4(. שלב א: חשיבה יצירתית מסתעפת להעלאת הרעיונות. בשלב זה התלמידים מעלים רעיונות ראשוניים מבלי לשפוט אותם. בשלב זה שלוש פעולות: 1. העלאת רעיונות ראשוניים: מזמינים את התלמידים לערוך סיעור מוחות לפתרונות אפשריים לרעיון האב )בניית מתקן לאיסוף מי טל המבוסס על השראת העכביש( במטרה להניב רעיונות רבים ככל האפשר משלהם. סיעור המוחות נעשה באמצעות פעילות 1 "מעלים רעיונות ראשוניים" )נספח 9(. במידת הצורך מספקים לתלמידים כלים שיכולים לסייע להם להעלות רעיונות רבים. לדוגמה: שימוש באנלוגיות ובמטאפורות, התבוננות מנקודות מבט שונות, הפעלת דמיון )למשל: אילו הייתי עכביש הייתי..., רשתות עכביש הן כמו..., אילו היינו אדי מים על אילו עצמים בסביבה היינו מעדיפים להתעבות(. כדי לעודד שיתופיות, מומלץ לבקש מכל תלמיד/ה לתרום למאגר הקבוצתי/כיתתי לפחות רעיון אחד משלו/ה ולנמק מדוע הוא מציע אותו. ככל שמספר השותפים להעלאת הרעיונות גדול יותר מספר הרעיונות המגוונים יכול להיות גדול יותר בשל השונות הטבעית הקיימת בין בני האדם. בשלב זה, מוצע לא להיות שיפוטיים ולא לדחות על הסף רעיונות שהתלמידים העלו עד לשלב הבשלתם. התנהגות שיפוטית עלולה לחסום תלמידים מסוימים מלקחת חלק בתהליך. התוצר בשלב זה הוא רשימת רעיונות ראשוניים שעלו בקבוצה. דוגמה לרעיונות לבניית מתקן לאיסוף מי טל: 1. להעמיד רשתות פלסטיק גבוהות )3-4 מטר(. טיפות המים שיצטברו על גבי הרשתות יזלגו כלפי מטה לתעלה שתנקז את המים למתקן איסוף. 2. להקים מבנה דמוי שריג של גביש )להגדלת שטח פנים(. החלק התחתון של המבנה יהיה בעל צורה קונית. המים שיצטברו על גבי הרשת יזלגו כלפי מטה לכיוון הקצה הקוני ומשם ישירות למתקן איסוף מים. הגדלת מספר הרעיונות: מזמינים את התלמידים להגדיל את מספר הרעיונות לסוגי מתקני איסוף מי טל באמצעות פעולות חקירה. מחלקים לתלמידים את פעילות 2 "מגדילים את מספר הרעיונות בעזרת חקירה" )נספח 10(. לביצוע החקירה יש להנחות את התלמידים לשאול שאלות מתאימות על הרעיונות שהעלו ולתכנן את הפעולות המתאימות להשגת המידע )כגון: ניסויים, תצפית, חיפוש מידע ברשת, ריאיון של מומחים(. לתכנון החקירה מוצע להשתמש בטבלת החקירה המופיעה בפעילות..2 18

20 שימו לב: חשוב להתאים את כלי החקירה לסוג השאלה. בהתאם לשאלות יש לכוון את התלמידים לכלי החקר המדעיים )ראו במדור תהליך החקר המדעי( ולכלי חקירה מידעניים )ראו במדור מיומנויות חשיבה מסדר גבוה(. דוגמה פתורה של טבלת תכנון החקירה: מה צריך לדעת? חקירה מה צריך לבצע ביצוע מה צריך לדעת כדי להעלות רעיונות לפתרונות? שאלות לדוגמה: אילו סוגים של מבנים הנדסיים יכולים להתאים לבניית מתקן שיאסוף מים בכמות מרבית? )צורת גליל, צורת פירמידה וכדומה(. האם יש קשר בין סוג החומר ממנו עשויה הרשת לבין כמות המים המצטברת במתקן לאיסוף המים? האם יש קשר בין צפיפות החורים ברשת לבין כמות המים שאפשר לאסוף באמצעותה? מהו הידע הדרוש לתכנון ובנייה של כל אחד מרעיונות? מהי עלות המימוש של כל רעיון? האם יש לנו מגבלות פיסיות בביצוע הרעיון? ואם כן, כיצד נוכל להתגבר עליהם. מהם תנאי הלחות והטמפרטורה המיטביים לאיסוף מי הטל. רשמו כאן את הדרכים והכלים שיכולים לסייע לכם לחפש ולאתר מידע אודות רעיונות. דוגמאות: לחפש מידע ברשת אודות בעיות דומות. לערוך סקר לראיין מומחים לערוך תצפיות על הבעיה לבצע חקר מדעי לבדיקה ראשונית של הרעיון..3 גיבוש רשימת הרעיונות: פעולת החקירה )שכוללת גם ניסויי חקר( עתידה לסייע לתלמידים להגדיל את מספר הרעיונות ולשדרג את ניסוח הרעיונות הראשוניים. לפני שעוברים לשלב ב של המשימה )בחירת רעיון מתאים( חשוב לגבש רשימה של רעיונות בעלי פוטנציאל למימוש שאותם יעריכו בשלב הבא. מחלקים לתלמידים את פעילות 3 "מגבשים רשימת רעיונות" )נספח 11(. גיבוש הרשימה כולל פעולות כגון: מיון הרעיונות, מחיקת רעיונות דומים, שיפור ניסוח ועוד. מוצע להכין לכל רעיון כרטיס רעיון שכולל פרטים ראשוניים כגון: שם הרעיון, הבעיה שלפתרונה מתאים הרעיון, תיאור קצר של הרעיון, יתרונותיו וחסרונותיו, התאמתו לדרישות ולאילוצים. 19

21 דוגמה פתורה של כרטיס רעיון: כרטיס רעיון שם הרעיון: מתיחת רשתות לגובה מחומר פלסטי שימצא כמתאים. הבעיה: כיצד נוכל לממש את הרעיון לבניית מתקן לאיסוף מי טל? תיאור קצר של הרעיון: מתיחת רשתות מחומר פלסטי לגובה של 2-3 מטר לאורך הגינה )בשוליים( וניקוז המים למיכל איסוף מים שישמש להשקיית הצמחים. היתרונות של הרעיון: שימוש חוזר ברשתות חקלאיות, עלות יחסית נמוכה, שיטת הקמה יחסית פשוטה. התאמת הפתרון לדרישות מהמוצר. הפתרון עומד בכל הדרישות מנחים את התלמידים לתעד את הפעילויות שבצעו בתהליך העלאת הרעיונות וגיבושם העלאת רעיונות ובחירת רעיון מתאים. בפרק ג:.4.1 שלב ב: חשיבה ביקורתית מתכנסת לבחירת הרעיון המתאים. בשלב זה התלמידים מפעילים את מיומנות החשיבה קבלת החלטות. ידע מוקדם הדרוש להבניית מיומנות החשיבה קבלת החלטות הוא השוואה )מהי השוואה? מתי עורכים השוואה? כיצד עורכים השוואה?(. בשלב זה שתי פעולות: עריכת חקר מדעי לבחינת הרעיונות: לפתרון הבעיה יש צורך בקיום מחקר מדעי לצורך בחינת הרעיונות והשוואתם. דוגמאות לשאלות חקר: מה הקשר בין שטח הפנים של המתקן לבין כמות במים שניתן לאסוף באמצעותו? מה הקשר בין סוג החומר שממנו עשויה הרשת לבין כמות המים שניתן לאסוף באמצעותה? מה הקשר בין צפיפות הרשת לבין כמות המים שניתן לאסוף באמצעותה? מה הקשר בין גובה המתקן לבין כמות המים שניתן לאסוף באמצעותו? באיזו טמפרטורה ומידת לחות אוויר כמות המים שנאספת היא המרבית ביותר? באילו שעות במשך היממה יש התעבות של מי טל על הרשת? מומלץ לארגן את התלמידים בקבוצות חקר. כל קבוצה תתכנן ותבצע ניסוי לבדיקת שאלת החקר ותדווח על הממצאים בכיתה. חשוב להדגיש שתהליכי החקר נועדו במקרה זה לספק מידע לתהליך פתרון הבעיות. 20

22 דוגמה פתורה של תהליך חקר לשאלת החקר הבאה: מה הקשר בין צפיפות הרשת לבין כמות המים שניתן לאסוף באמצעותה? בתהליך החקר בשני שלבים מרכזיים: שלב א: תכנון תהליך החקר ניתוח השאלה: - - מהו הגורם המשפיע? תשובה: צפיפות החורים ברשת. מהו הגורם המושפע? תשובה: כמות המים שתיאסף בכלי האיסוף. טיפולים ומדידות: כיצד תשנו את הגורם המשפיע? תשובה: נשתמש בשלושה סוגים של רשתות הצללה שעשויים מאותו חומר פלסטי )30%, 60%, 90%( מה נמדוד בגורם המושפע? תשובה: כמות מים שזולגת מהרשת. כיצד נמדוד את הגורם המושפע? תשובה: במשורה. באילו יחידות מידה נשתמש? תשובה: סמ"ק כיצד נארגן את תוצאות הניסוי/תצפית? תשובה: בטבלה לארגון נתונים )ראו דוגמה( מדידה 3 כמות המים שנאספה בסמ"ק טבלה לארגון נתונים מדידה 1 מדידה 2 ממוצע צפיפות הרשת 30% 60% כמה חזרות נעשה? תשובה: שלוש חזרות עבור כל סוג רשת וחישוב ממוצע. כיצד נבצע את החזרות? תשובה: נחזור על כל המדידות באותם תנאים: סוג החומר, לחות האוויר, טמפרטורת החדר במהלך הבדיקה, מדידת כמות המים בזמנים זהים בכל החזרות % בקרה וקבוצות ניסוי: - האם נעמיד קבוצת בקרה? תשובה: עקרונית מדובר בבקרה פנימית שבה משווים את ההשפעה של רשתות הצללה מסוגים שונים. - כמה קבוצות נבדוק? תשובה: שלוש קבוצות הנבדלות ביניהן בצפיפות הרשת. - אילו גורמים קבועים יהיו בכל הקבוצות? תשובה: החומר שממנו עשויה הרשת, טמפרטורת הסביבה, לחות האוויר, מבנה המתקן. - איזה גורם יהיה שונה בין הקבוצות? תשובה: צפיפות הרשת 21

23 כלים וחומרים: - - באילו כלים נשתמש )סוג, כמות(? תשובה: מכשיר אדים, מד טמפרטורה, חיישן לחות, גיגית לאיסוף מים, משורות )100 סמ"ק(. באילו חומרים נשתמש )סוג, כמות(? תשובה: 3 רשתות צל שעשויות מחוטי פוליאתילן השזורים בשלוש צפיפויות )30%, 60% ו- 90% (. רוחב כל יריעה 1.30 מטר ואורכה 1.50 מטר. שלב ב: תכנון מהלך הניסוי שאלת החקר: מה הקשר בין צפיפות הרשת לבין כמות המים שניתן לאסוף באמצעותה? שלבי העבודה.1 תיאור הפעולות כלים וחומרים שיטות מקפלים כל רשת לצורת גליל )כמו צינור( גובה הצינור הוא מטר וקוטרו כ- 40 ס"מ. הגלילים צריכים להיות דומים במבנה שלב ובגובה. א מעמידים את שלושת המתקנים בחדר סגור ממוזג )20 מעלות צלסיוס(. הטמפרטורה חשובה לעיבוי אדי המים. 3 יריעות שונות של רשת הצללה בעלות הצפיפויות הבאות: 30%, 60% ו- 90%. ממדים: 1.50 מטר לגובה, 1.30 מטר להיקף הבסיס מפעילים בחדר סגור מכשיר שלב אדים כדי להעשרת את החדר ב באדי מים. לבדיקת לחות האוויר מוצע להשתמש בחיישן לחות. מעמידים את שלושת המתקנים בתוך גיגית מים יבשה שהקוטר שלה לפחות 50 ס"מ. כעבור 30 דקות, מודדים את כמות המים שהצטברה בגיגית. חוזרים על שלבים א-ב לפחות שלוש פעמים. מחשבים ממוצע של כמות המים שהצטברה בכל גיגית. מסיקים מסקנות: באיזו צפיפות רשת התקבלה כמות המים הגדולה ביותר. הערה: הכתוב כאן הוא רעיון. אפשר לשנות את המידות של יריעות הרשת. אפשר גם לגלגל את היריעות ולהכניסן לתוך דלי כל זאת, בתנאי שנשמרים כל התנאים המבוקרים של הניסוי. 22

24 ארגון מידע בטבלת השוואה: 23 לאחר חקירת הרעיונות השונים מגיעים לשלב בו צריכים לבחור את הרעיון המתאים ביותר בתהליך של קבלת החלטות. לפני שעורכים הוראה מפורשת של מיומנות החשיבה קבלת החלטות חשוב להביא את התלמידים לצורך להשתמש במיומנות זו בשלב זה של המשימה. לדוגמה: כל הרעיונות נראים לנו טובים אך, כיצד נוכל לדעת איזה מבין הרעיונות הוא הטוב ביותר? יש להוביל את התלמידים לצורך בהשוואת הרעיונות. וכאן עולה השאלה: לפי מה נוכל להשוות בין הרעיונות? מה יהיו הקריטריונים? יש להוביל את התלמידים להבנה שהדרישות מהפתרון והאילוצים הם הקריטריונים שבאמצעותם יש להשוות בין הרעיונות. הממצאים של ניסויי החקר יכולים לספק מידע חשוב לקבלת החלטות )החומר ממנו עשויה הרשת, צפיפות הרשת, מבנה המתקן ועוד(. מחלקים לתלמידים את פעילות 4 "מארגנים מידע בטבלת השוואה" )נספח 12(. מנחים את התלמידים לבנות את טבלת ההשוואה )ראו במשימה זו בתיק המוצר( ולהסב את תשומת לבם למבנה הטבלה )את מה משווים? מה כותבים בכותרות של השורות? מה כותבים בכותרות של העמודות?(. מארגנים את הדרישות מהמוצר מהדרישה החשובה ביותר )שאי אפשר לוותר עליה( ועד לדרישה הכי פחות חשובה )שניתן לוותר עליה מבלי לפגוע במתן מענה לצורך(. מסמנים בטבלה את הדרישות ההכרחיות ואת הדרישות הלא הכרחיות. מארגנים את האילוצים מהאילוץ המגביל ביותר )שבגללו אי אפשר לממש את הרעיון( ועד לאילוץ הפחות מגביל שניתן להתגבר עליו. קבלת החלטות מחלקים לתלמידים את פעילות 5 "מקבלים החלטה" )נספח 13(. מנחים את התלמידים להיעזר בכרטיסי הרעיונות שהכינו בשלב הקודם ולהעריך כל רעיון אל מול הדרישות מהמוצר והאילוצים על פי סולם הערכה שיקבע בשיתוף פעולה. לדוגמה: 0 אינו עונה כלל; 1 עונה במידה מועטה; 2 עונה במידה בינונית; 3 עונה במידה רבה ביותר. לאחר השלמת המידע בטבלה עובדים בגישת האלימינציה: בגישה זו מחסירים )מורידים( מרשימה את מי שאינו עונה על הקריטריונים. לדוגמה: אילו מבין הרעיונות אי אפשר לבצע בגלל אילוצים מגבילים שאי אפשר לפתור אותם. מחסירים/מוחקים את הרעיונות מהטבלה. אילו מבין הרעיונות אי אפשר לבצע בגלל העדר התאמה לדרישות ההכרחיות מהמוצר. סירים/מוחקים את הרעיונות מהטבלה. בוחנים את הרעיונות שנותרו ברשימה ובוחרים אל אלה שנותנים את המענה הטוב ביותר לדרישות מהמוצר ההכרחיות )ובמידת האפשר גם הלא הכרחיות( ושניתן לממש אותם באילוצים הקיימים )או להתגבר על האילוצים(. אפשרות נוספת היא חישוב סך הנקודות שקבל כל רעיון על העמידה בדרישות מהמוצר ועל האילוצים..2.3

25 דוגמה לטבלת קבלת החלטות: כיצד נוכל לממש את הרעיון לבניית מתקן לאיסוף מי טל? רעיונות כלליים רעיון 1: בניית מתקן דמוי מסך מרשת הצללה בצפיפות 60% דרישות ואילוצים דרישות הכרחיות דרישות רצויות כמות המים הנאספת היא הגדולה ביותר עמיד לאורך זמן בטיחותי בפעולה ובהקמה מבנה יציב בעל מראה אסתטי שימוש חוזר בחומרים )רשתות חקלאיות( רעיון 2: בניית מתקן דמוי שריג גבישי מרשת הצללה : רעיון 3 אחר בניית מתקן מרשת דמוי מנהרה שתכסה את הצמחים סכמו: סך הכול ניקוד לכל רעיון אילוצים עמידה בלוח זמנים עמידה בתקציב ידע טכנולוגי לבניית הפתרון סכמו: סך הכול ניקוד לכל רעיון לאחר בחירת הרעיון המתאים מבקשים מהתלמידים לתאר אותו ולהצדיק מדוע רעיון זה נבחר מבין כל יתר הרעיונות. מנחים את התלמידים להשלים את התוצר הסופי של המשימה )פעילות 6, נספח 14( בה עליהם להציג את הרעיון הנבחר בציור ובכתב, להציג נימוקים לבחירת הרעיון וכן רשימה של מגבלות הרעיון ודרכים להתגבר עליהם. שימו לב: מוצע לבנות טבלת השוואה כיתתית. ייתכן שבתהליך קבלת ההחלטות יתגלעו אי הסכמות. במקרה זה, ייתכן מצב שקבוצות שונות של לומדים יחליטו לממש את הרעיון לפתרון שנראה להם. חשוב להבהיר שלבעיה טכנולוגית יכולים להיות מספר פתרונות מתאימים. 24

26 פרק ד: המשימה הנחיות כלליות : מתכננים ומייצרים מתקן לאיסוף מי טל פרק זה עוסק בהוראה מפורשת של תכנון ובניית דגם של מתקן לאיסוף מי טל. מודל ההוראה נשען על הכלים למורה ולתלמיד/ה להוראה מפורשת של "מיומנויות התיכון" שנמצא בתת המדור "פתרון בעיות בטכנולוגיה תהליך התיכון" שבמדור "מיומנויות ותהליכי חשיבה" שבאתר מטר. מומלץ מאוד לעיין בכלים שבמדור זה לפני ההוראה המפורשת של המשימה. לביצוע המשימה דרושים החומרים הבאים לתלמידים: פרק ד "מתכננים ומייצרים מופיעה כקובץ נפרד באתר. פעילויות לימודיות לביצוע המשימה "מתכננים ומייצרים מופיעות בנספחים של המדריך למורה. מתקן לאיסוף מי טל" בחוברת ההנחיות לתלמידים. החוברת מתקן לאיסוף מי טל". הפעילויות שימו לב: התוצר המצופה מהתלמידים בשלב זה הוא תכנון ובניית דגם ולא אב-טיפוס. את הדגם ואת האפיון ההנדסי של המתקן עליהם להציג להנהלת בית הספר. מטעמי בטיחות )וייתכן גם מיומנויות ביצוע( התכנון הנדסי ובניית האב-טיפוס ייעשו בעזרת מבוגרים לאחר אישור הנהלת בית הספר. לומדים מושגים דגם: כאשר בניית המוצר מורכבת ומסובכת ו/או כאשר קיימים אילוצים שבגללם אי אפשר לבנות את המוצר בונים דגם. בעזרת הדגם אפשר להסביר את מבנה המוצר ואת תפקודו. לדגם אין את המאפיינים האמתיים של המוצר במציאות )דוגמה: גודל, משקל, סוגי החומרים, מנגנוני פעולה( אך הדגם צריך להציג את התפקוד של המוצר. אב-טיפוס: הוא מוצר ראשוני שיש לו את כל המאפיינים של המוצר במציאות. בונים אב-טיפוס )1:1( כדי לבדוק את מידת התאמתו לדרישות מהפתרון. לאחר הבדיקות משפרים את האב- טיפוס עד לקבלת המוצר המוגמר. מטרות אופרטיביות : התלמידים יערכו אפיון הנדסי למתקן של איסוף מי טל. התלמידים ישרטטו את המבנה ההנדסי של המתקן. התלמידים יבנו דגם מתפקד של המתקן על פי התכנון. התלמידים יעריכו את המתקן וישפרו אותו בהתאם לממצאי ההערכה. התלמידים יציגו את הדגם לבעלי עניין )למשל, להנהלת בית הספר(

27 המלצות דידקטיות : חלק א: הצגת המודל של פתרון בעיות טכנולוגיות לפני שמתחילים במשימה חשוב להראות לתלמידים את המארגן הגרפי השלם של תהליך התיכון ולמקד אותם במשימה הנוכחית ובקשר של המשימה למשימות האחרות. תרשים 3: תהליך התיכון - תכנון ובניית דגם או אב טיפוס תוצר המשימה הנוכחית כתוב במרכז המעגל: בניית דגם או אב-טיפוס. להשגת התוצר יש להנחות את הלומדים להיעזר בשלוש פעולות )ראו גם בתרשים(: חקירה: תכנון פעולות החקירה. ביצוע: ביצוע פעולות החקירה לפי התכנון. הערכה: הערכת את התהליך והתוצרים של המשימה. יש להסב את תשומת לבם של התלמידים לאופייה של המשימה "מתכננים ומייצרים דגם או אב- טיפוס". המשימה מצריכה תהליכים חוזרים ונשנים בכל שלב לבדיקה ולפתרון בעיות חדשות שעולות )חיזרור(. במידת הצורך חוזרים למשימות המרכזיות האחרות ומשפרים את ניסוח הבעיה, הדרישות והאילוצים ו/או משכללים את הרעיון לפתרון. 26

28 חלק ב: הנחיות תהליך התכנון ובניית הפתרון הטכנולוגי כולל חמישה שלבים: שלב א: אפיון הנדסי של המוצר )נספח 15, פעילות 1(. שלב ב: בניית תכנית עבודה לבניית המוצר )נספח 16, פעילות 2( שלב ג: בניית המוצר )הדגם או אב הטיפוס( )נספח 17, פעילות 3( שלב ד: הערכה ושכלול המוצר )נספח 18, פעילות 4( שלב ה: הצגת המוצר )נספח 19, פעילות 5( שלב א: אפיון הנדסי של המוצר/מתקן עוד לפני שמתחילים בהוראה מפורשת של המשימה מוצע לבקש מהתלמידים לנסח בעצמם את המאפיינים של המתקן לאיסוף מי טל )לבירור ידע מוקדם(. להבנת משמעות המושג אפיון הנדסי של פתרון טכנולוגי מוצע להציג לתלמידים דוגמאות של מוצרים מוכרים מחיי היומיום שלהם ולבקש לאפיין אותם בעזרת קריטריונים כגון: מבנה, אופן השימוש או הפעלה, תיאור המוצר, התאמת המוצר למשתמשים, בטיחות בשימוש ועיצוב המוצר. שימו לב: אפיון הפתרון הטכנולוגי צריך להיות בזיקה לדרישות המוצר ולאילוצים. לאחר הבהרת המושג אפיון הנדסי של פתרון טכנולוגי וחשיבותו לתכנון מדויק של המוצר. מחלקים לתלמידים את פעילות 1 "תכנון וביצוע פעולות החקירה לאפיון המוצר" )נספח 15(. מבקשים מהתלמידים לאפיין את הרעיון לפתרון הטכנולוגי שבחרו. יש להניח שבשלב זה של ביצוע המשימה ייחסר לתלמידים מידע/ידע לאפיון הנדסי של הפתרון. מחסור בידע ובמידע עתיד להוות גורם הנעתי לביצוע חקירה שמטרתה השגת המידע. לביצוע החקירה יש להנחות את התלמידים להיעזר ברשימת השאלות המופיעות בחלק ב של הפעילות. כדי לענות על השאלות על התלמידים להיעזר בדרכים שונות להשגת המידע )כגון: ניסוי מדעי, תצפיות, סקר, חיפוש מידע ברשת, ריאיון של מומחים(. את האפיון ההנדסי של הפתרון הטכנולוגי התלמידים עורכים בעזרת ההנחיות שמופיעות בחלק ב של פעילות 1 )סעיפים 6-1( ומתעדים את המאפיינים בכרטיס אפיון הנדסי של הפתרון הטכנולוגי )ראו שם(. 27

29 דוגמה לתבחינים שבעזרתם אפשר לערוך אפיון הנדסי של המתקן. תיאור תמציתי תפקודי המוצר תיאור תמציתי של המתקן ועקרון פעולתו ועוד תיאור מפורט של מנגנון איסוף המים. ועוד.1.2 בטיחות התאמת המוצר למשתמש עצוב המוצר תיאור האופן שבו המתקן עונה על תקני בטיחות )יציבות, עמידות(. ועוד פעולות הדרושות להפעלה שוטפת של המתקן. ועוד מבנה המוצר: תיאור מילולי התאמת מבנה המתקן וצורתו לנוף הסביבתי. ועוד תיאור כללי של מבנה המתקן ממדי של המתקן )גובה, נפח המתקן, שטח יריעות הרשת( הרכיבים במתקן ותפקודם: צפיפות הרשת. החומרים מהם עשויים הרכיבים במתקן השיטות לבניית המוצר: ועוד חלק בלתי נפרד של תהליך האפיון ההנדסי של המוצר הוא שרטוט המוצר. שרטוט המוצר מתאר באופן חזותי את המוצר השלם ואת רכיביו. השרטוט מאפשר חשיבה רפלקטיבית על מבנה המוצר ולעתים תוך כדי השרטוט עולים על קשיים שמחייבים עדכון של האפיון ההנדסי. כמו כן, לשרטוט יש תפקיד חשוב בתהליך בניית המוצר בעזרתו אפשר לבנות את המוצר מדויק בהתאם לדרישות מהמוצר. שרטוט המוצר ורכיביו מחייב יישום של חשיבה מתמטית וגיאומטרית: יחידות אורך, יחידות נפח, צורות הנדסיות )ריבוע, מלבן, טרפז...(, גופים הנדסיים )גליל, תיבה, קובייה...(, קנה מידה ועוד. כמו כן נדרשות מיומנויות בשימוש בכלי שרטוט כדוגמת סרגל, מד זווית מחוגה. אפשר לשרטט את התרשימים בעזרת כלי שרטוט אך אפשר להיעזר בכלים גרפיים ממוחשבים. התרשימים המוצגים חייבים להיות מובנים למתבוננים בהם ולייצג במדויק את המודל כפי שקיים במחשבתם של הממציאים. בשלב זה יש להנחות את התלמידים לשרטט את הדגם תוך הקפדה על קנה מידה. לקראת הבנייה של אב-הטיפוס, התלמידים יצטרכו לשכלל את האפיון ההנדסי ולהתאימו לאב-טיפוס שאותו ירצו לבנות. בשרטוט של האב-טיפוס יש צורך לעשות התאמה של קנה המידה. 28

30 שלב ב: בניית תכנית עבודה לבניית הדגם לאחר שמאפיינים את מוצר ומשרטטים אותו שואלים "מה צריך לעשות כעת כדי לבנות את הדגם"? יש כאלה שירצו לגשת ישר לבניית המוצר ללא תכנית עבודה. חשוב לשקף לתלמידים את החשיבות של בניית תכנית עבודה. מחלקים לתלמידים את פעילות 2 "תכנון שלבי הבנייה" )נספח 16(. בניית תכנית עבודה מסייעת להתמקד בפעולות שחשוב לעשות אותן ובסדר עשייתן בניית המוצר על פי תכנון מוקדם עתידה להביא לבנייה מדויקת יותר ולעתים גם לחיסכון בזמן ובמשאבים. כתיבת התכנית מאפשרת לתעד את המחשבה ולאפשר התבוננות נוספת בתהליך. חשוב להבהיר לתלמידים שלכל תכנית יש מטרה/מטרות. בתכנית העבודה מתארים את סדרת הפעולות שיש לבצע כדי להשיג את המטרה/מטרות. במשימה זו, המטרה היא לבנות דגם מתפקד )ולא דגם(. תהליך התכנון כולל שתי פעולות מרכזיות: הכנת סביבת העבודה: כאשר רוצים לאפות עוגה, מכינים מראש את כל הרכיבים ואת סביבת העבודה. באופן דומה, לפני שמתחילים בבנייה צריך להכין מראש את כל החומרים, הרכיבים, כלי עבודה, אמצעי בטיחות, משטחי עבודה מתאימים, לבוש מתאים ועוד. תכנון סדרת הפעולות: מתכננים את הפעולות שצריך לבצע - מהפעולה הראשונה ועד לפעולה האחרונה. לכל פעולה יש לפרט את תוצר הביניים שמתקבל, את הציוד והחומרים, את הזמן דרוש וכן מי מבצעים את הפעולה. יש להנחות את הלומדים לכתוב את תכנית העבודה בטבלה שלבי הבנייה של הדגם )ראו במשימה לתלמיד/ה(. מסיימים את השלב הזה בתהליכי הערכה שכוללים התבוננות על תכנית העבודה לפי סדרת הקריטריונים שמופיעה במשימה לתלמיד/ה. חשוב להבהיר את החשיבות שיש לביצוע מתמיד של תהליכי הערכה )מציאת תקלות ופתרונן(. חשוב להקפיד לאשר את תכניות העבודה לתלמידים לפני המעבר לשלב הבנייה. האישור חשוב לצורך הכוונה והן מטעמי בטיחות. שלב ג: בניית המוצר/דגם זהו השלב שאליו מייחלים המתכננים. מחלקים לתלמידים את פעילות 3 "בונים את המוצר" )נספח 17(. לפני תחילת הבנייה חשוב לבדוק שבסביבת העבודה נמצא כל מה שדרוש לתהליך הבנייה )השרטוט של המוצר, תכנית העבודה, חומרים, רכיבים, כלי עבודה ועוד(. דואגים לכל אמצעי 4 הבטיחות הנדרשים. יש לאפשר לתלמידים את תחילת הבנייה רק לאחר אישור המורה. מנחים את התלמידים לבנות את המוצר בעזרת השרטוט ולפי סדר הפעולות שכתובות בתכנית העבודה. חשוב לצלם את תוצרי הביניים של כל פעולה. חשוב להדגיש לתלמידים שאפשר )ואפילו חשוב( לחזור על כל פעולה וכן להעלות רעיונות לשיפור תוך כדי ביצוע. בגמר הבנייה יש לצלם את המתקן לאיסוף מי-טל בטיחות: יש להקפיד על כל כללי הבטיחות בחדר המקצוע מדע וטכנולוגיה שפורסמו בחוזר מנכ"ל. מסמכי בטיחות מעודכנים נמצאים באתר מטר ובאתר של הפיקוח.

31 שלב ד: הערכה ושכלול המוצר/דגם זהו אחד מרגעי ההתרגשות של המתכננים שנובע מהציפייה להפוך חשיבה לדגם מתפקד. הפעולה הראשונה המתבקשת היא לבדוק את התפקוד של המוצר. אולם נוסף לכך, דרושה הערכה מקיפה המתייחסת לכל הדרישות מהמוצר. מחלקים לתלמידים את פעילות 4 "הערכה ושכלול המוצר" )נספח 18(. את תהליך ההערכה התלמידים יבצעו בעזרת מחוון שכולל תבחינים )הם הדרישות מהמוצר( וסולם הערכה בן שלוש דרגות )ראו במשימה לתלמיד/ה(. מוצע להדגים לתלמידים כיצד עובדים עם המחוון. לאחר הערכת המוצר, מתארים אילו קשיים/תקלות התגלו ומנסים לשער מה גרם לכך. בהתאם לממצאי ההערכה "חוזרים אחורה" ו"שוב קדימה" עד לקבלת המוצר המוגמר. שימו לב: לעתים יש צורך לעדכן את דרישות מהמוצר, להחליף רעיון, לשרטט מחדש את המוצר, לערוך ניסויים וכדומה שלב ה: הצגת המוצר/דגם כל בסיום התהליך, מזמינים את התלמידים להציג את תיק המוצר )זהו התיק בו תעדו את התהליך( וכן את המוצר )דגם או אב-טיפוס(. מחלקים לתלמידים את פעילות 5 "הצגת המוצר" )נספח 19(. למוצר יש לצרף את המידע הבא: שם המוצר שמות המהנדסים/מהנדסות כיתה, בית ספר הצורך האנושי והבעיה הטכנולוגית. הדרישות מהמוצר ואילוצים. כרטיס אפיון הנדסי של המוצר. שרטוט המוצר ורכיביו. אופן הפעלת המוצר )או השימוש בו(. מומלץ לערוך הערכה בעזרת מחוון שיוכן יחד עם התלמידים. דוגמאות לתבחינים להערכה: - המוצר עונה על הצורך ועל הדרישות מהמוצר. המוצר נוח לשימוש/תפעול. המוצר מתאים למשתמש )בגודל, בצורה(. המוצר בטוח בשימוש. לאחר תהליכי ההערכה, מקיימים שיח בכיתה אודות היתרונות והחסרונות של המוצרים שהוערכו ומציעים רעיונות לשיפור. 30

32 פרק ה: מעריכים תהליכים ותוצרים תהליך פתרון הבעיות חשוב שיהיה מלווה בתהליכי ההערכה תמידיים לצורך ניטור תהליכי החשיבה והעשייה. הערכת התהליך חשוב שתתבצע תוך כדי התהליך )הערכה תהליכית( וכן בסופו )הערכה מסכמת(. הערכת תהליכים של פתרון בעיות נחשבת בגישה של חלופות בהערכה כמטלת ביצוע. להרחבה על חשיבות תהליך ההערכה ומהותה פנו לתת המדור "ארגז כלים - מיומנויות התיכון" שבאתר מטר. להלן הנחיות לביצוע תהליכי ההערכה. התהליכים, תוצרי הביניים והתוצר הסופי הם דוגמאות למושאי הערכה. את תהליך ההערכה מבצעים בעזרת מחוון אנליטי )ראו מחוון להערכת תהליכים ותוצרים בנספח 20(. יש להתאים את הממדים ואת התבחינים שבדוגמה למאפייני הבעיה ולצרכים של התלמידים. חשוב לשתף את התלמידים בתפקיד המחוון כלי לצורך הערכה מדויקת שלתהליכים ותוצרים לצורך שיפורם. המחוון יכול גם לכוון את התלמידים בתהליכי החשיבה ובעשייה. על המחוון לשקף את דרישות המטלה הן מבחינת התהליכים והן מבחינת התוצרים המצופים. במידת האפשר חשוב לשתף את התלמידים בתכנון ובניית המחוון )ממדי ההערכה, תבחינים, ניקוד לכל ממד ותבחין( ולטעת בהם את התחושה של שותפות בתהליכי הערכה. המחוון מיועד לשימוש לאורך כל תהליך פתרון הבעיות והוא משמש כחלק בלתי נפרד של תהליכי הלמידה. בסיום כל משימה מרכזית חשוב להעריך את הביצוע של התלמידים לפי הסולם "הגיע אל היעד" ועד ל"בראשית הדרך". מוצע להוסיף הערות מילוליות כדי להבהיר ללומדים את הקשיים שעלו ומה צריך לשפר. בעקבות ממצאי ההערכה על התלמידים לשפר את התהליכים והתוצרים של המשימה הרלוונטית. ומה הלאה? מגישים את הדגם ואת האפיון ההנדסי של המתקן להנהלת בית הספר לקבלת אישור. בהתאם להערות צריך יהיה לשפר את הדגם. לאחר אישור סופי מתכננים את האב-טיפוס: מכינים כרטיס אפיון הנדסי ושרטוט מוקטן של המתקן. 31

33 נספחים 32

34 נספחים לפתיחה: כך זה התחיל... נספח 1: מה סוד ה ש ק ט של רכבת ה"קליע" היפנית? חלק א: מה קשר? בתמונה שלפניכם מוצגת רכבת ה"קליע" היפנית. מהנדסים בנו את הרכבת בהשראת השלדג הגמדי. צילום: אלון קירה שלדג גמדי מה הקשר בין רכבת ה"קליע" היפנית לבין השלדג הגמדי? 33

35 חלק ב: מסע לפתרון החידה שלב א: כך זה התחיל... קראו את סיפור המעשה הבא והשיבו על השאלות: סיפור המעשה: מה "קול" הרעש? בשנת 1964 מהנדסים ביפן פתחו את הרכבת המהירה ביותר בעולם. מהירותה הייתה 320 קמ"ש. המהנדסים היו מרוצים מאוד מההצלחה של בניית הרכבת המהירה. אך השמחה התחלפה באכזבה גדולה כשהתברר שביציאה של הרכבת ממנהרה נוצר רעש מחריש אוזניים )בום חזק( שנשמע במרחק של קילומטרים רבים מהמנהרה. הרעש לא עמד בתקני הרעש המקובלים. 34

36 שאלות 1. מה היה הקושי שהתגלה לאחר בניית הרכבת? 2. מה היה הצורך החדש שעלה אצל המהנדסים? 3. הגדירו את המצב הרצוי ואת המצב המצוי. נסחו את הבעיה החדשה שעלתה למהנדסים שימו לב! בהגדרת הבעיה מתייחסים לפער שנוצר בין המצב המצוי למצב הרצוי. מנסחים את הבעיה כשאלה: כיצד...?.4 35

37 שלב ב: כך זה המשיך קראו את סיפור המעשה הבא והשיבו על השאלות שבסופו. 5 סיפור מעשה: השראה מהטבע אחד המהנדסים של הרכבת המהירה שהיה חובב ציפורים הבחין באחד מטיוליו בשלדג גמדי הצולל אל תוך המים כדי לצוד דגים. מים. הוא שם שלב שהשלדג מצליח לעבור מסביבת האוויר לסביבת המים באופן שקט בלי לייצר רעש והתזות צפו בסרטונים הבאים ושימו לב להתנהגות השלדג הגמדי. סרטון א: ניסיון השלדג Experience) (Kingfisher הקליקו כאן סרטון ב: Kingfisher( )Indigo-banded הקליקו כאן הערה: אם הקישורים לא פועלים כתבו בגוגל את מלות המפתח... אתרו סרטונים מתאימים בעצמכם. המהנדס ראה דמיון בין הרכבת לבין התנהגות השלדג וצורת המקור שלו. בדומה לשלדג, גם הרכבת המהירה עוברת בשתי סביבות: מסביבת המנהרה אל הסביבה שמחוץ למנהרה. למהנדס עלה רעיון לבנות את הקטר של הרכבת בדומה לצורת המקור של השלדג. בעקבות ההשראה שקבל המהנדס מהשלדג הגמדי נבנתה רכבת הקליע train).(bullet כך הצליחו המהנדסים להפחית באופן משמעותי את עוצמת הרעש. רכבת ה"קליע" היא הרכבת המהירה בעולם. הרכבת מגיעה למהירות של 320 קמ"ש. מקור התמונה: ויקיפדיה 36 השראה: רעיון שבא מהתבוננות במשהו אחר 5

38 שאלות 1. מה הפתיע את המהנדס כאשר צפה בשלדג הגמדי? 2. מה הזכירה למהנדס ההתנהגות הזו של השלדג? איזה פתרון טכנולוגי נבנה בעקבות ההשראה שקבל המהנדס מההתנהגות ומבנה המקור של השלדג הגמדי? מהו השכלול שבוצע ברכבת בעקבות השראה זו?.3 4. חיזרו לחלק א של המשימה ופתרו את החידה. 37

39 נספח 2: מה סוד הניקיון של עלי הלוטוס? חלק א: מה הקשר בתמונות שלפניכם מוצגים עלים של צמח הלוטוס. מקור התמונה מקור התמונה מהנדסים בנו מכשיר ניקוי בהשראת עלי הלוטוס מקור התמונה מהו הקשר בין מכשיר הניקוי לבין העלים של צמח הלוטוס? 38

40 חלק ב: מסע לפתרון החידה שלב א: כך זה התחיל... קראו את סיפור המעשה הבא והשיבו על השאלות: נקי אך רעיל יום אחד ישב מהנדס בביתו וצפה במשחק כדורגל מותח. אשתו ניקתה את המטבח וריח חריף התפשט בכל הבית. המהנדס החל להשתעל. הוא ניגש לאשתו ושאל אותה ממה הריח הזה? היא הראתה לו בגאווה את חומר הניקוי החדשני שבו השתמשה. חומרי הניקוי האלה מכילים חומרים רעילים, אמר המהנדס. חייבים למצוא להם תחליף שאינו רעיל. שאלות 1. מה היה הקושי שהתגלה בשימוש בחומרי הניקוי הקיימים? 2. מה הצורך החדש שעלה אצל המהנדס? 3. הגדירו מהו המצב המצוי ומהו המצב הרצוי. 4. נסחו את הבעיה החדשה שעלתה למהנדס. שימו לב: בהגדרת הבעיה מתייחסים לפער שנוצר בין המצב המצוי למצב הרצוי. הבעיה מנוסחת כשאלה: כיצד...? 39

41 שלב ב: כך זה המשיך... קראו את המשך סיפור המעשה והשיבו על השאלות: אפקט הלוטוס יום אחד המהנדס וחברו הבוטנאי יצאו לטייל בגן בוטני. החבר הראה לו את צמח הלוטוס והסביר בהתפעלות רבה שהצמח גדל בדרך כלל בביצות ובמים רדודים ולמרות המים הבוציים והמלוכלכים הוא תמיד נראה נקי. המהנדס הופתע מאוד וביקש מחברו לספר לו כיצד מצליח צמח הלוטוס לנקות את עצמו. " ללוטוס יש מנגנון של ניקוי עצמי הגורם לחלקיקי לכלוך להתנתק מעליו" אמר והחבר. אבל איך זה קורה? שאל המהנדס את חברו הבוטנאי. עלי הלוטוס מכוסים בגבשושיות שדוחות מים. טיפות מים נופלות על העלה, מחליקות ומסתחררות בין הגבשושיות. טיפות המים שמסתחררות קולטות את חלקיקי הלכלוך וכך הצמח מתנקה. לזה קוראים "אפקט הלוטוס". אני המצאתי את השם הזה אמר החבר בהתלהבות. המהנדס קפץ משמחה ואמר: "אם הטבע מצא פתרון כיצד להתנקות - גם אנחנו יכולים!" המהנדס ראה דמיון בין עלה הלוטוס לבין תכשירי הניקוי עליהם חלם. אפקט הלוטוס משמש השראה לפיתוח מוצרים בעלי יכולת ניקוי עצמית, שאינה תלויה בשימוש בחומרי סבון. הרעיון של אפקט הלוטוס יושם בפיתוח חומרים חדשים כמו בדים, עץ וזכוכית שמתנקים מעצמם. 40

42 שאלות 1. מה הפתיע את המהנדס כאשר שמע את הסיפור על עלי הלוטוס? 2. איזו בעיה טכנולוגית הזכירה לו התופעה הייחודית בעלי הלוטוס? איזה פתרון טכנולוגי נבנה בעקבות ההשראה שקבל המהנדס ממבנה העלה של צמח הלוטוס?.3 4. חזרו לחלק א של המשימה ופתרו את החידה. 41

43 נספח 3: מה הסוד המצמיד של השממית? חלק א: מה הקשר? בתמונה שלפניכם מוצג אדם שנתלה על רצועה שהודבקה בדבק מסוג GeckoTape מקור התמונה מהנדסים ייצרו את הדבק המדהים הזה בהשראת הלטאה שממית. מה הקשר בין הדבק GeckoTape לבין השממית? 42

44 חלק ב: מסע לפתרון החידה שלב א:כך זה התחיל... קראו את סיפור המעשה והשיבו על השאלות. הדבק הטוב ביותר דבק הוא חומר המאפשר להצמיד גופים מוצקים זה לזה. יש כיום סוגי דבקים רבים. אבל רוב הדבקים פולטים חומרים רעילים לסביבה ובכך מזהמים אותה. לאור זאת, יש צורך בפיתוח דבקים המשלבים חומרים ידידותיים לסביבה ולמשתמשים בהם. יחד עם זאת, חשוב שהדבקים יהיו חזקים, עמידים בתנאים שונים, יעילים לאורך זמן, ידידותיים לסביבה וניתנים להסרה בקלות. שאלות.1 מה הקושי הקיים בשימוש בסוגי הדבקים הקיימים היום בשוק? 2. מה הצורך החדש שעולה אצל המשתמשים? 3. הגדירו מהו המצב המצוי ומהו המצב הרצוי. 4. נסחו את הבעיה החדשה שעלתה למהנדסים. שימו לב: בהגדרת הבעיה מתייחסים לפער שנוצר בין המצב המצוי למצב הרצוי. את השאלה יש לנסח כשאלה. כיצד...? 43

45 שלב ב: כך זה המשיך... קראו את סיפור המעשה הבא והשיבו על השאלות: השממית הדביקה אחד המהנדסים, חובב זוחלים, הבחין באחד מטיוליו בשממית שתלויה על זכוכית באמצעות אצבע אחת. הוא ראה שהשממית מסוגלת להידבק למשטחים חלקים ותלולים ולנתק את רגלה מהמשטח בשבריר שנייה בלי להפעיל כוח. הוא הופתע מיכולתה להיצמד למשטחים והחל לחקור את רגלי השממית. שממית היא לטאה. שמה באנגלית הוא גקו.)Gecko) משכנן של השממיות במערות, בבתים, מתחת לאבנים ומתחת לקליפות עצים. כשבדק המהנדס את קצות אצבעותיה של השממית הבחין במעין "כריות הדבקה" שבאמצעותן היא נצמדת למצע שעליו היא מטפסת בקלות. בעזרת המיקרוסקופ הוא גילה שעל כריות ההדבקה יש מיליוני שערות זעירות שמתפצלות בקצוות לזיפים זעירים שמסוגלים להתכופף ולחדור לשקעים הזעירים הנמצאים על פני השטח של המצע. כדאי לדעת: מתוך 6.5 מיליון השערות שבכף רגל השממית רק 2,500 שערות דרושות להחזקת גוף השממית במאונך. אם כל 6.5 מיליון השערות שברגלה היו מחוברות בו-זמנית, הן היו יכולות לשאת משקל של 130 ק"ג!!! בהשראת מנגנון ההצמדה של השממית פותח חומר הצמדה שנקרא באנגלית.GeckoTape החומר עשוי משערות המחקות במבנה שלהן את השערות המצויות בכריות ההדבקה של השממית. חומר הצמדה זה ניתן לשימוש חוזר, אינו פולט רעלים ואינו משאיר סימני הדבקה. לחומר הצמדה זה שימושים רבים כמו, למשל, בצמיגים של מכוניות לאחיזה טובה יותר בכביש וברובוטים המהלכים על קירות. 44

46 שאלות 5. מה הפתיע את המהנדס כאשר צפה בשממית? 6. איזו בעיה הזכירה לו ההיצמדות של השממית לתקרה? איזה פתרון טכנולוגי נבנה בעקבות ההשראה שקבל המהנדס מההתנהגות וממבנה רגליה של השממית?.7 8. חזרו לחלק א של המשימה ופתרו את החידה. 45

47 נספח 6 4: מהו סוד חכמת הנחיל חלק א: מה הקשר? בתמונה שלפניכם מוצגת מערכת תנועה בעיר פויינטן באנגליה. מהנדסים תכננו ובנו את מערכת התנועה הזו בהשראת שיירות נמלים. מקור: שואהנה יאסר. מתוך אתר פיקיוויקי מה הקשר בין נמלים לפתרון בעיית פקקי התנועה? 46 1 נחיל להקה של בעלי-חיים המונה פריטם רבים

48 חלק ב: מסע לפתרון החידה שלב א:כך זה התחיל... קראו את סיפור המעשה והשיבו על השאלות. בעיר "פוינטון" (Poynton) שבאנגליה הייתה תנועת מכוניות צפופה. נהגים רבים השתמשו בצופר כדי לסמן לנהגים אחרים, ורעש רב ליווה את תנועת המכוניות. התנועה הייתה עמוסה במשך שעות היום ותאונות רבות נגרמו בעיר. על מנת להקל על עומס התנועה מהנדסי התנועה הרחיבו את נתיבי התנועה, הוסיפו רמזורים ותמרורים. למרות זאת, עומסי התנועה והתאונות לא הפסיקו. תושבי העיר התקשו לחצות את נתיבי התנועה הרחבים, וצד אחד של העיר "נותק" מצידה האחר. שאלות 1. מה היה הקושי בעיר פויינטון? עומס תנועה 2. מה היה הצורך שעלה אצל האנשים? 3. מה היה המצב המצוי ומה היה המצב הרצוי? 4. נסחו את הבעיה החדשה שעלתה למהנדסים. שימו לב: בהגדרת הבעיה מתייחסים לפער שנוצר בין המצב המצוי למצב הרצוי. 47

49 שלב ב: כך זה המשיך... קראו את המשך סיפור המעשה והשיבו על השאלות. נמלה בתנועה "לך אל נמלה עצל ראה דרכיה וחכם" )משלי ו'( במסע החיפוש לפתרון בעיית עומס התנועה הבחין אחד המהנדסים כי נחילי נמלים נעים במהירות וביעילות מבלי ליצור "פקקי תנועה". הן נעות מבלי להתנגש זו בזו וללא נמלה שתכוון את תנועתן. הוא הבחין כי הנמלים שומרות על מספר כללים פשוטים: הליכה בנתיב קבוע שסומן על ידי הורמון ריח )פרומון( ובמהירות קבועה. המהנדס תהה: האם תנועת הנמלים יכולה להוות השראה לתכנון מערכות תחבורה מתקדמות? ואכן, תנועת הנמלים שימשה השראה למערכת תחבורה חדשה שנחנכה בעיר פוינטון בשנת המערכת התבססה על העיקרון של תנועת הנחיל: תנועת כלי הרכב תמיד באותו צד ובמהירות קבועה. בוטלו רמזורים, תמרורים ונתיבי תנועה רבים. השאירו רק נתיב אחד בכל צד. שאלות 1. מה הפתיע את המהנדס כאשר צפה בשיירות הנמלים? 2. איזו בעיה הזכירה לו תופעת תנועת הנמלים בשיירה? איזה פתרון טכנולוגי נבנה בעקבות ההשראה שקבל המהנדס מההתנהגות של שיירות הנמלים?.3 4. חיזרו לחלק א של המשימה ופתרו את החידה. 48

50 נספחים לפרק ב: המשימה הגדרת הבעיה, הדרישות והאילוצים נספח 5: פעילות - 1 ניסוח ראשוני של הבעיה, דרישות ואילוצים חלק א: ניסוח ראשוני של הבעיה 1. ברצונכם לתכנן מתקן לאיסוף מי טל. תארו את המצב המצוי. זהו המצב הקיים שמעלה קושי. 2. מהו הצורך האנושי שאותו אתם רוצים לספק באמצעות המתקן? נמקו מדוע חשוב לכם לתת מענה לצורך הזה? תארו את המצב הרצוי )מה הייתם רוצים זהו המצב שבו כבר לא קיים הקושי. שיקרה בעקבות בניית המתקן לאיסוף מי טל?(.3 נסחו את הבעיה שעולה מהפער בין המצב המצוי )כעת( למצב הרצוי )בעקבות בניית המתקן( בעזרת מפת חשיבה של ניסוח בעיה טכנולוגית..4 מפת חשיבה לניסוח בעיה טכנולוגית המצב המצוי: המצב הרצוי: הבעיה:

51 חלק ב: הגדרת דרישות ואילוצים ערכו רשימה של הדרישות מהמוצר. ערכו רשימה של אילוצים. חלק ג: הערכה רגע לפני שממשיכים בודקים 1. האם היה לכם מספיק מידע לתיאור הצורך? האם היה לכם מספיק מידע לתיאור המצב המצוי? האם אתם בטוחים ברשימת הדרישות שכתבתם? האם אתם בטוחים ברשימת האילוצים שכתבתם? האם ניסוח הבעיה מספק אתכם?

52 - תכנון נספח 6: פעילות 2 וביצוע חקירה מטרת החקירה היא להשיג מידע שיוכל לסייע לכם בהגדרה טובה יותר של מהמוצר ושל האילוצים. שלב ראשון בחקירה הוא תכנון שאלות. של הבעיה, הדרישות חלק א:תכנון החקירה נסחו את השאלות שעליהן אתם מעוניינים לקבל תשובות כדי שתוכלו לבנות מתקן לאיסוף מי טל בהשראת קורי העכביש. לניסוח השאלות, היעזרו בדוגמאות שבעמודה הימנית שבטבלה הבאה. תכננו את הדרכים שבאמצעותן תוכלו לקבל תשובות לשאלות. לתכנון דרכי החקירה, היעזרו בדוגמאות שבעמודה השמאלית שבטבלה הבאה. הכינו טבלה דומה ורשמו בה את השאלות שניסחתם ואת דרכי הפעולה שתכננתם. דוגמה: טבלה לתכנון החקירה חקירה דרכי פעולה: מה צריך לבצע? רשמו כאן את הדרכים והכלים שיכולים לסייע לכם לחפש ולאתר מידע. דוגמאות: לחפש מידע ברשת לערוך סקר לערוך ריאיון אישי לערוך תצפיות לבצע חקר מדעי אחר שאלות: מה צריך לדעת? האם כבר קיים פתרון לבעיה? רשמו כאן את השאלות שהתשובות שלהן יעזרו לכם להגדיר את: הצורך המצב המצוי המצב הרצוי הבעיה הדרישות מהמוצר האילוצים לניסוח השאלות השתמשו במילות שאלה כגון: כיצד? איך? כמה? מה הקשר? באילו מקרים? מתי? ועוד. 51

53 חלק ב: ביצוע החקירה בצעו את החקירה והשיבו על השאלות שניסחתם: 1. השאלה: התשובה: מקור המידע/או הכלי לאיסוף המידע:.2 השאלה: התשובה: מקורות המידע/או הכלי לאיסוף המידע:.3 השאלה: התשובה: מקורות המידע/או הכלי לאיסוף המידע: 52

54 חלק ג: מה למדנו מהחקירה? עיינו בתשובות שכתבתם והשיבו: 1. האם כבר קיים פתרון המבוסס על ההשראה מהטבע? א אם כן, האם לדעתכם צריך לשכלל את הפתרון? או לבנות פתרון אחר המבוסס על ההשראה הזו מהטבע? 2. מה עוד למדתם על הפתרון מן הטבע בעקבות החקירה שערכתם? 3. איזה מידע מצאתם שיכול לסייע לכם להגדיר טוב יותר את הדרישות מהמוצר )מתקן לאיסוף מי טל(? 4. איזה מידע מצאתם שיכול לסייע לכם להגדיר טוב יותר את האילוצים? 53

55 נספח 7: פעילות 3 אל תיק המוצר: תוצרי המשימה: "הגדרת הבעיה, דרישות ואילוצים" בעקבות החקירה שבצעתם שפרו את: 1. הגדרת הצורך: תיאור המצב המצוי: תיאור המצב הרצוי )הפתרון שאתם שואפים אליו(: הגדרת הפתרון מן הטבע: ניסוח הבעיה: ערכו רשימה מנומקת של דרישות מהמוצר שלכם: נימוק: נימוק: נימוק: נימוק: ערכו רשימה מנומקת של אילוצים: נימוק:.7 נימוק: נימוק: הכניסו את התוצר לפרק ו: תיק המוצר נספח 8: פעילות - 4 הערכה רגע לפני שממשיכים שוב בודקים ומשפרים האם ניסוח הבעיה מתאים לצורך? 1. באיזו מידה הדרישות מהמוצר מתאימות לצורך? 2. באיזו מידה האילוצים יכולים להקשות על הפתרון? 3. הסיקו מסקנה על איכות תוצרי המשימה

56 5. שפרו את תוצרי המשימה במידת הצורך. נספחים לפרק ג: המשימה העלאת רעיונות ובחירת רעיון מתאים נספח 9: פעילות - 1 מעלים רעיונות ראשוניים 1. ערכו סיעור מוחות והעלו באופן חופשי רעיונות רבים ככל האפשר לפתרון הבעיה הטכנולוגית שלכם: בניית מתקן לאיסוף מי טל למטרות השקיה. דאגו שכל חבר/ה בקבוצה יעלה/תעלה לפחות רעיון אחד לפתרון. במידת הצורך השתמשו בכלי חשיבה להעלאת רעיונות שתקבלו מהמורה. ערכו רשימה של הרעיונות שעלו בסיעור המוחות הם: שימו לב: בשלב זה אין פוסלים רעיונות. חשוב לכבד ולקבל רעיונות של אחרים. 55