תפיסות של תלמידי חט"ב בנושא התא החי - מעל עשור שנים לפרסום תכנית הלימודים החדשה

Transcription

1 תפיסות של תלמידי חט"ב בנושא התא החי - מעל עשור שנים לפרסום תכנית הלימודים החדשה רחל כהן וענת ירדן מבוא עולם היצורים החיים מאורגן ברמות ארגון שונות )מולקולות, תאים, רקמות, איברים, אורגניזמים, אוכלוסיות, אקוסיסטמות(. כל רמת ארגון משמשת מרכיב בתוך רמת ארגון ביולוגית גבוהה ממנה. כך תאים הם מרכיב ברקמות, שמשמשות מרכיב באיברים וכו'. תהליכים ביולוגיים מושפעים ממכלול האינטראקציות המתרחשות ברמות הארגון השונות (1997.(Mayr, התא הוא יחידת המבנה והתפקוד הקטנה ביותר של כל היצורים החיים, ומהווה חלק מהמדרג הביולוגי. ניתן להסביר תופעות ביולוגיות רבות המתרחשות ברמת המ קר ו באמצעות תהליכים המתרחשים ברמה התאית. מחקרים בהיסטוריה של הביולוגיה מצביעים על כך שעד המאה ה- 17 נחקרו תופעות ביולוגיות ברמת היצור החי. בעקבות פיתוח מיקרוסקופ האור, גילוי התאים וההתפתחות שחלה בחקר הכימיה בסוף המאה ה- 18, החלו אנשי המדע להסביר תהליכים גם ברמת התא, ולקשרם לתופעות ביולוגיות ברמה המקרוסקופית. תאוריית התא הפכה לתבנית חשיבתית )פרדיגמה( בתחום, והשימוש במאפייניה הפך לגישה מקובלת בפתרון בעיות ביולוגיות 1999( Mazzarello,.)Kapteijn, 1990; כלומר, הסברים לתהליכים המתרחשים במרכיבי המדרג הביולוגי, או רמות הארגון בביולוגיה, ובכללן ברמת התא ומרכיביו, מהווים תשתית להבנת תופעות ביולוגיות רבות. לדוגמה, תופעת הכמישה בצמחים )רמת האורגניזם( היא ביטוי למחסור של מים בתאי הצמח. יחסי הגומלין בין תופעות מקרוסקופיות והסברן ברמה המיקרוסקופית, דהינו יחסי הגומלין בין רמות הארגון הביולוגיות השונות, היוו מאז נושא למחקרים רבים ועניינו מדענים מאותה עת ועד ימינו )1990.)Kapteijn, החוקרת (1990 )Kapteijn הבחינה בין שלוש רמות בהוראת הביולוגיה: רמת המ קר ו )macro( הכוללת את היצור ואת איבריו שגודלם נע בין 1 מילימטר עד 20 מטר. התלמידים יכולים לצפות ישירות באמצעות חושיהם בתופעה ביולוגית ברמה זו. רמת המ יקר ו )micro( הכוללת את הרקמה ואת התא ואברוניו, שגודלם נע בין 1 מילימטר עד 1 מיקרון. לתלמידים אין התנסות ישירה עם תופעות ברמה זו, אולם הם יכולים לצפות בהן באמצעות מכשור מתאים, כמו מיקרוסקופ אור. הרמה המולקולרית )submicro( שסדרי הגודל בה נעים בין 0.1 מיקרון עד 1 ננומטר. תלמידים עשויים לזהות שינויים באמצעות אינדיקטורים שונים, כתוצאה מתגובות ביוכימיות המתרחשות ברמה זו בעת ניסויים שהם מבצעים במעבדה. תלמידים מכירים תופעות ביולוגיות מ קרוסקופיות רבות מניסיונם האישי ומהאינטראקציה שלהם עם העולם. בלימודי הביולוגיה בבית הספר הם לומדים את הרמה המיקרוסקופית ואת הרמה המולקולרית. למידה זו צריכה לסייע להם לרכוש רעיונות ומושגים המקובלים בקהילה המדעית, להבנות את תפיסתם המדעית ואת יכולתם להסביר תופעות טבע. לנוכח ההתקדמות בתחום רחל כהן וד"ר ענת ירדן, המחלקה להוראת המדעים, מכון ויצמן למדע

2 בהשוואה ללימוד מדעים בכלל. 15 הביולוגיה לה אנו עדים גם בתקשורת החדשותית, חשוב כמובן להבין את נושא התא החי ולהכיר בתאים כיחידת מבנה ותפקוד של כל היצורים החיים כתנאי להבנת תופעות ביולוגיות רבות. אכן בתכניות לימודים בעולם קיימת התייחסות להוראת נושא התא החי בגילאים המקבילים לתלמידי חטיבת הביניים בישראל. יתרה מזאת, בחלק מהארצות נושא התא החי נחשב נושא מפתח. לדוגמה, בבריטניה (2002 )DfES מצוינים חמישה רעיונות מפתח מדעיים, שיילמדו בגילאי -11 שנים )3 :)Key Stage תאים, תלות פנימית בין מרכיבים,(interdependence( חלקיקים, כוחות ואנרגיה. ראיית יחסי הגומלין בין רמות הארגון הביולוגיות השונות של היצור הרב-תאי, והיכולת להבחין בהשפעות ההדדיות ובאינטראקציות של מרכיבים שונים בהן וביניהן, הן הכרחיות להבנה ביולוגית משמעותית )2003 Hu,.)Lin & מכאן משתמע כמה חשוב להבין את נושא התא כדי ליצור תשתית רחבה ומתאימה להבנת נושאים ביולוגיים רבים. אולם נראה שתלמידים מגלים קשיים בתפיסת התא כיחידת מבנה ותפקוד של כל היצורים החיים.(Flores et al., 2003; Dreyfus & Jungwirth 1988, 1989,1990( כמו כן לתלמידים יש קשיים ביכולת לקשור בין רמה תאית לרמות ארגון אחרות כדי להסביר תופעות ביולוגיות (Verhoeff, 2003; Knipples, 2002 ;Marbach-Ad & Stavy, 2000; Banet, 1997 Núñez (.כלומר, & למידתם את הנושאים בביולוגיה בכלל, ואת נושא התא בפרט, הנה לרוב לא משמעותית וחסרת ה קשרים. המחקרים התייחסו למקור לקשיי התלמידים וציינו כי הם יכולים לנבוע מהיעדר ה קשרים משמעותיים במהלך למידת נושא התא החי על מבניו ותהליכיו. עם זאת ממחקרים עולה שקישורים בין רמת המיקרו לרמת המקרו עשויים לתרום ללמידה משמעותית, הן בהיבט התאי והן בהיבט המערכתי, כלומר, ברמת היצור החי 2002( Knipples,.)Verhoeff, 2003; בשנת הלימודים תשנ"ו )1996( פרסם משרד החינוך, התרבות והספורט תכנית לימודים למקצוע חדש בשם "מדע וטכנולוגיה". לראשונה קיימת בה הנחייה ללמד את נושא התא כ"ציר אורך" ולשלב בהוראת תכנים בנושא התא הקשרים מתאימים של נושאים ביולוגים שונים במהלך שלוש שנות הלימוד בחטיבת הביניים. נראה כי הנחיה זו הולמת את ההבנייה של קשרי גומלין בין רמות הארגון הביולוגיות השונות. כמו כן גישה זו עשויה לאפשר יצירה משמעותית של ה קשרים בין המבנים והתהליכים בתא החי לבין תופעות ביולוגיות שונות, והיא יכולה להוביל ללמידה משמעותית של כל התכנים בביולוגיה בכלל ובנושא התא בפרט. המחקר הנוכחי בירר את תפיסותיהם של תלמידי חטיבת הביניים )ז'-ט'( בחלוף למעלה מעשר שנים מאז פרסומה של תכנית הלימודים. המחקר בדק את מידת ההבנה של היבטים שונים בנושא התא החי )מבנהו, גודלו ותפקודו(, ובחן את ההבנה של רמות הארגון הביולוגי בקרב התלמידים. הסבריהם של תלמידים לתופעות ביולוגיות מוינו להסברים ברמת המקרו )היצור( ולהסברים ברמת המיקרו )התא(, וכן נבדקה מידת הקישור שיוצרים התלמידים בין רמות הארגון השונות. שיטות אוכלוסיית המדגם המדגם כלל 518 תלמידי כיתות ז'-ט' מחמש חטיבות ביניים מאזורים שונים בארץ, שמוריהם השתתפו בסדנאות להתפתחות מקצועית בנושא התא החי. אי-לזאת מדגם התלמידים הוא מדגם נוחות. המדגם כלל 63 תלמידים מכיתות ז', 252 מכיתות ח' ו- 203 מכיתות ט', שהתבקשו להסביר תופעות ביולוגיות הנלמדות בנושאים "משק מים בגופם של יצורים חיים" ו"רבייה והתפתחות ביצורים חיים". 312 תלמידים מתוכם )21 מכיתות ז', 173 מכיתות ח' ו- 118 מכיתות ט'(, התבקשו בנוסף להסברי התופעות הביולוגיות גם להשיב על שאלות, שמטרתן לברר את תפישותיהם לגבי היבטים שונים בנושא התא החי )רמת המיקרו( ואת עמדותיהם לגבי לימוד נושא התא החי

3 כלי המחקר כדי לבחון באילו רמות ארגון מסבירים תלמידי חטיבות הביניים תופעות ביולוגיות, קיבלו חלק מהם (206=n) שאלון א' שבו הם התבקשו להסביר ארבע תופעות ביולוגיות ללא הכוונה מפורשת לרמת ארגון כלשהי. אחר כך ניתן לכל תופעה הסבר ברמה התאית )נכון או שגוי(, והם נשאלו אם הם מעוניינים לשנות את הסברם המקורי בעקבות חשיפתם להסברים ברמה תאית. על מנת לברר גם את תפיסות התלמידים ברמת התא )המיקרו( בנוסף ליכולתם לקשור בין רמות הארגון השונות, נבנה כלי המחקר השני )שאלון ב'( שכלל שלושה חלקים, והוא חולק לקבוצת התלמידים השנייה )312=n(. השאלון כלל 11 שאלות ברמה המיקרוסקופית )למבנה התא, גודלו ותפקודו, ציור תאים וציון תפקוד אברונים( והסבר של ארבע תופעות ביולוגיות שונות. ארבע תופעות ביולוגיות, הדומות לאלו שהובאו בשאלון א', שהתלמידים התבקשו להסבירן. להלן כמה מן התופעות שהוצגו לתלמידים: עובר אדם הגדל בקצב מהיר; זרעי תירס שהושקו החלו לנבוט ולהצמיח עלים; צמחים בגינה כמשו ביום חם ויבש ובתנאים של אדמה יבשה. תופעות אלו נלמדות בתכני הגרעין בכיתות ז'-ח' והן מוכרות לתלמידים מחיי היום-יום. התלמידים שהשיבו על שאלון ב', בניגוד לאלה שהשיבו על שאלון א', התבקשו לציין אם למדו על התופעות ולהסבירן כמדענים-ביולוגיים אגב שימוש במושג תא. יתרה מזאת, בנוסף להנחיה זו חולקה להם סימנייה עם איור של חוקר המביט מבעד למיקרוסקופ על מנת להדגיש את ההנחיה במהלך מילוי השאלון. השאלונים עברו תיקוף תוכני על ידי חוקרים ומורים מומחים בהוראת המדעים וגם על ידי המורים בהשתלמויות השונות. תגובות התלמידים נותחו בעזרת הבחנה בין רמות הארגון השונות המופיעות בהסברי התלמידים )ההסברים הספונטניים או אלה המכוונים להכללת רמת התא( לגבי התופעות הביולוגיות השונות. להלן דוגמאות להסברים שנתנו תלמידים, ממוינים לפי רמות ארגון: מקרו או מיקרו. לוח 1: קריטריונים לשיפוט הסברים של תלמידים לגבי תופעות ביולוגיות דוגמאות לנימוקי תלמידים ברמת המ קרו )היצור( - האישה מספקת מזון לעובר וכך הוא גדל, הגוף מתפתח. - לאחר קליטת המים על-ידי זרעי התירס, החלו בהם תהליכים )פירוק והרכבה( שגרמו להתפתחות הצמח. - לצמחים לא היו מספיק מים כדי להתפתח ולכן התייבשו. - עז וכבשה הם לא בני אותו מין. דוגמאות לנימוקי תלמידים ברמת המיקרו )התא או אברוניו( - התאים בעובר מתחלקים, ואז הם מתרבים, ואז יחסית נוצר גידול מהיר ביותר. - התאים בזרע קלטו את המים והחלו בגדילה. - המים מפעילים לחץ על חלולית תא הצמח וכך הצמח נשאר יציב. אם אין אספקת מים לחלולית, לא ייווצר לחץ והצמח ייבול. - אין התאמה-הכרה בין תא זרע לתא הביצית. הם שונים. 16

4 כאשר התלמידים קישרו בין רמות הארגון מקרו-מיקרו, הם שילבו בתשובתם התייחסות לשתי רמות הארגון, למשל: האישה מספקת מזון לעובר- התאים בעובר מתחלקים ואז הם מתרבים ואז יחסית נוצר גידול מהיר ביותר שלהם, וכך הוא גדל וגופו מתפתח. תוצאות בתיאור הממצאים נתייחס תחילה לתגובותיהם של התלמידים למאפיינים השונים של התא )רמת המיקרו(, כגון: מבנה, גודל ותפקוד. לאחר מכן נבחן את רמות הארגון בהסבריהם של תלמידים לתופעות שנלמדות בחטיבת הביניים בנושאים "רבייה והתפתחות ביצורים חיים" ו"משק מים בגופם של יצורים חיים". לפיכך נציג תחילה את הידע והתפיסות של התלמידים בנושא התא החי. תפיסות התלמידים את התא החי במטרה לענות על שאלת המחקר הראשונה ולבחון כיצד תופסים תלמידי חטיבת הביניים את התא החי, הם נשאלו מספר שאלות שהתייחסו לתא כיחידת מבנה ותפקוד של היצורים החיים; למאפיינים מבניים ולמודלים תפיסתיים שיש לתלמידי חטיבת הביניים לגבי התא החי. כמו כן ניסינו לברר מי מהאובייקטים הנלמדים בלימודי הביולוגיה בנויים לדעת התלמידים מתאים. בספרות צוין כי תלמידים ידעו שיצור חי בנוי מתאים, אך לא ידעו שהתא הוא הבסיס לתפקודו של היצור החי 2003( al.,,)dreyfus & Jungwirth, 1988, 1989; Flores et והם מתקשים להבחין בין תא לאטום ולמולקולה al.,( Flores et 2003(. לפיכך שאלנו תחילה מהי יחידת המבנה והתפקוד הקטנה ביותר של כל היצורים החיים, והתלמידים התבקשו לבחור את תשובתם מבין המסיחים הבאים: תא, אטום, מולקולה ותרכובת. התפלגות התגובות של התלמידים מוצגת בגרף 1. גרף 1: התפלגות תגובות התלמידים לגבי יחידת המבנה והתפקוד הקטנה ביותר של כל היצורים החיים 70 שכיחות תגובות התלמידים (%) לא ענו תרכובת מולקולה אטום תא כיתה ט'( n=118 ) כיתה ח'( n=173 ) כיתה ז'( n=21 ) 17

5 התברר שהעובדה שהתא הוא יחידת המבנה והתפקוד של כל היצורים החיים צוינה בעיקר על ידי תלמידי כיתה ז' ופחות מכך על ידי תלמידי כיתות ח' וט'. אולם עם העלייה בגיל בחטיבת הביניים עולה שכיחות התלמידים המציינים שהאטום הוא יחידת המבנה והתפקוד הקטנה ביותר של כל היצורים החיים. בנוסף, אחוז קטן של תלמידי ז'-ט' ציינו כי המולקולה היא יחידת המבנה והתפקוד הקטנה של כל היצורים החיים, ומקצת תלמידי כיתות ח'-ט' ייחסו זאת לתרכובת. נראה שככל שעולים בגיל התלמידים שבמדגם, כך נשמעת פחות הטענה שהתא הוא יחידת המבנה והתפקוד הקטנה ביותר של כל היצורים החיים, וכך ניכר הקושי בהבחנה בין תא לאטום בהקשר זה. בחנו גם את תפיסות התלמידים לגבי מרכיבים מבניים של תאים כגון: צורה וגודל והאופן שבו הם מייצגים את התא במודל. ראשית, נציג את תפיסות התלמידים וידיעותיהם לגבי צורת התאים, גודלם, קווי הדמיון והשוני בין תאים, ציון אברוני התא ותפקודם בלוח 2. המודלים של תאים כפי שהתבטאו בציורי התלמידים יוצגו בלוח 3. לוח 2: תגובות התלמידים לגבי צורת תאים, גודלם, שוני ודמיון ביניהם ותפקוד האברונים נושא צורת התאים גודל התאים שוני ודמיון בין סוגי תאים אברוני התא ותפקודם תגובות תלמידים )312=n( - התאים שטוחים )7%( - התאים תלת-מ מדיים )27%( - חלק מהתאים שטוחים וחלק תלת-מ מדיים )56%( - לא ענו )10%( - גודל התאים המרכיבים את עצמותיו של תינוק אינו דומה לגודלם באדם צעיר )51%( - גודל התאים המרכיבים את עצמותיו של תינוק דומה לגודלם באדם צעיר )38%( - לא ענו )11%( - תאים שונים בצורתם ובכך: מותאמים לתפקודם - )59%( אחר: בכך מותאמים לסביבתם/לאיברים שאליהם משתייכים )24%( - לא ענו )17%( - תאים דומים זה לזה: במבנם )57%( בתהליכים המתרחשים בהם )12%( -לא ענו )31%( גרעין )36%(; לדוגמה: "אחראי על העברת תכונות תורשתיות" - 16% "כמו מוח המפקד על המתרחש בתא" - % 13 קרום )35%( לדוגמה : "מחליט מה נכנס ומה יוצא מתא" - 11% "שומר על התא" - 8.2%, "מפריד בין התא לסביבתו" - 7% כלורופלסטים ;)0.8%( לדוגמה:"לפוטוסינתזה" - 0.4% ציטופלסמה )5%(; לדוגמה: "מקשרת בין אברוני התא" - 2.1% ריבוזומים )1.6%(; לדוגמה: "ליצור חלבונים" - 1.4% רשת אנדופלסמטית )1.2%(; לדוגמה: שיום ללא ציון תפקוד - 0.6% דופן )5.6%(; לדוגמה: "שומר על התא" - 1.6% "כמו עצם- נותן לתא צורה" - 1.2% חלולית )0.8%(; לדוגמה: " מחסן לשמירת מזון לתא" - 0.3% מיטוכונדריה )2%(; לדוגמה: "אחראי לנשימת התא" - 1.4% - לא ענו )43%( שאלות סגורות ממחקרם של Flores וחובריו )2003( 18

6 נראה כי התלמידים אמנם ידעו כי התא בונה את גופם של היצורים החיים, אלא שצורות התאים, גודלם ומבנם ותפקוד אברוניהם נהיר להם פחות. נראה כי 7% מהתלמידים מתייחסים לתאים כאל חסרי נפח )שטוחים(, בעוד ש- 56% מהם חושבים שחלקם שטוחים וחלקם תלת-מ מדיים, וכי גודלם משתנה באיבר שבו הם מצויים במהלך החיים.)51%( 51% מתלמידי ח'-ט' ציינו כמתבקש את אברוני התא ותפקודם. לאור העובדה כי התלמידים יכלו לציין מספר אברונים, התקבלו 5 תגובות. בלטה העובדה כי מרבית התלמידים ציינו את גרעין התא וקרום התא )36%, 35% בהתאמה( אך מיעטו לציין את החלולית או את הכלורפלסטים )0.8%(. זאת עוד, כשנשאלו התלמידים במה שונים התאים זה מזה, מרבית התלמידים שהשיבו על השאלה )59%( ציינו כי התאים מותאמים לתפקודם, ולכן הם שונים זה מזה. ברם, כשהתלמידים התבקשו לציין במה התאים דומים זה לזה, מרבית התלמידים שהשיבו )57%( התייחסו למבנה התאים )אברונים, גודל(, אך מיעוטם התייחסו )12%( לדמיון בתהליכים המתרחשים בתאים או למנגנונים דומים המאפשרים לתאים למלא את תפקודם. ניכר כי התלמידים ידעו כי באורגניזם רב-תאי יש תאים שונים המבצעים תפקודים שונים, וכי קיים מגוון רב של צורות ומבנים תאיים המותאמים לתפקודים השונים. ברם, הם התייחסו לאחידות המבנית הקיימת בין תאים שונים ומיעטו להתייחס לאחידות התהליכים המתרחשים בהם. הממצאים שהוצגו בלוח 2 עשויים להצביע כי התלמידים ערים להתמחות תאים לתפקודים שונים )שונות(, אך פחות מתייחסים לעובדה כי התאים הם יחידה תפקודית בהם מתקיימים תהליכי יסוד אופייניים )אחידות(. התלמידים התבקשו גם לצייר שני תאים שמקורם בשני יצורים שונים )למשל, תא צמח, תא בע"ח, תא חיידק או כל תא אחר(, לציין את חלקיהם ולהקיף במעגל חלקים המשותפים לשני התאים. מספר מודלים תפיסתיים לגבי תאים התגלו בקרב התלמידים המשיבים )48%(. ראוי לציין כי כמחצית התלמידים לא ציירו את התא החי על אף ששאלה זו הופיעה באמצע השאלון, והם המשיכו להשיב על שאלות נוספות בהמשכו. ייתכן שהדבר נובע מכך שמודל התא החי אינו משמעותי להם, או מן העובדה שאין הם יודעים כיצד לצייר תאים ואולי מעצלות גרידא. א. מודל תא - מבע חיצוני - )21%( לוח 3: דוגמאות למודלים של תאים בציורי התלמידים (6 =n( ב. מודל תא - מבע פנימי אך ללא שיום אברונים - )21%( 19

7 ג. מודל תא - מבע פנימי עם שיום הגרעין - )8%( ד. מודל תא- מבע פנימי עם שיום אברונים מצומצם )גרעין, קרום וציטופלסמה( - ( )28% ד. מודל תא- מבע פנימי עם שיום אברונים רחב )כולל מיטוכונדריה, חלולית וכו'( - )12%( ה. מודל תא- כאטום - )6% ( ו. מודל תא כחלק מהיצור השלם )4%( - 20

8 נראה כי 4% מהתלמידים ציירו תאים כחלק משלם כלשהו, ובכך הביעו הבנה מרחבית. לעומתם, רוב התלמידים )90%( ציירו תאים כיחידות בדידות המכילים מרכיבים ברמת פירוט שונה ביניהם. 21% מהתלמידים ביטאו מודל המגדיר יחידה במרחב ללא כל התייחסות למרכיביה הפנימיים )מבע חיצוני(, בעוד ש- 12% מהם ביטאו מודל המפרט אברונים רבים ושונים בתא. 29% מהתלמידים שציירו תאים סימנו בהם רק את גרעין התא, אך מרביתם לא ציינו את שמו. המודל השכיח היה ציור של תא וציון הגרעין, ציטופלסמה ומעטפת התא )קרום ו/או דופן(. ניכר בלבול ב- 6% מציורי התלמידים בין תא ואטום. במטרה לבחון את תפיסת התלמידים את התא החי כמרכיב את גופם של יצורים חיים, ביררנו אילו מבין האובייקטים הנלמדים בחטיבות הביניים בנויים לדעתם מתאים. התלמידים התבקשו לסמן זאת ברשימה של עשרים וחמישה אובייקטים שונים הכוללים יצורים חיים )גמל, עכבר, חיידק(, חלקי צמחים )בצל, זרע חומוס(, איברים )אשך, שחלה(, רקמה )עור( וכן אובייקטים דוממים )אבן, מסמר(. נעזרנו בתוכנת sas system וביצענו ניתוח פקטורים analysis( )factor כדי לאתר מקבצים של אובייקטים שיש ביניהם קשר בתגובות התלמידים. בלוח 4 מוצגים מקבצי האובייקטים שנמצא ביניהם קשר בתגובות התלמידים בכיתות ז'-ט'. התצוגה אינה על פי סדר האובייקטים ברשימה המקורית, ואין היא כוללת את האובייקטים הדוממים. לוח 4: מקבצי האובייקטים הבנויים מתאים על פי תגובות התלמידים בכיתות השונות קבוצה 2 קבוצה ז' ח' ט' עכבר ט' ח' גמל ח' ט' ז' דג ט' ח' ז' ז' תלמיד אחוז תגובות התלמידים ט' ח' ז' ט' ח' ז' ט' ח' ז' ט' ח' ז' ט' ח' ז' ט' ח' ז' בצל עלה שורש ורד זרע חומוס דבשת גמל אחוז תגובות התלמידים קבוצה 4 קבוצה ט' ח' ז' שיניים ז' ח' ט' שיער ט' ח' ז' ציפורניים ז' ח' ט' עצם אחוז תגובות התלמידים ח' ט' עין ט' ח' ז' ז' אשך ט' ח' ז' שחלה ח' ט' עור ז' אחוז תגובות התלמידים

9 נמצאו ארבעה מקבצי תגובות של התלמידים לגבי מי מהאובייקטים השונים בנויים תאים. נמצא קשר בין האובייקטים שבאותו מקבץ )כל אחת מקבוצות 4-1(, אך לא נמצא קשר ביניהם לבין האובייקטים במקבצים האחרים. התברר כי התלמידים הגיבו באופן דומה ליצורים אנימליים )תלמיד, דג, גמל ועכבר - קבוצה 1, לוח 4(. דהיינו, תלמידים שציינו כי תלמיד עשוי תאים, ציינו גם את הדג, הגמל והעכבר ככאלה. דפוס זהה נמצא בתגובות התלמידים לאובייקטים צמחיים )בצל, עלה, שורש, ורד, זרע חומוס(. יחד עם זאת, הם ציינו גם את דבשת הגמל האנימלי והיוצא דופן בקבוצה זו )קבוצה 2(. כמו כן נמצאה תגובה דומה של התלמידים לשאלה האם עצם, ציפורניים, שיער ושיניים בנויים תאים )קבוצה 3(. לבסוף נמצאה תגובה דומה לתגובות התלמידים בנושא האובייקטים שהם איברים, כגון: עור, שחלה, אשך ועין )קבוצה 4(. זוהתה תגובה זהה של התלמידים לגבי העובדה שדוממים כסרגל, אבן ומסמר אינם בנויים מתאים. משמע, התלמידים התייחסו לכל היצורים האנימליים כבנויים מתאים ונמצא מתאם גבוה בתגובתם לעכבר, לגמל לדג ולתלמיד. מכל האמור משתמע שהתלמידים ידעו שיצורים אנימליים בנויים תאים וזיהו את כולם ברשימת האובייקטים. דפוס שיוך זהה נמצא בתגובת התלמידים לרקמות )עור, שחלה, אשך, עין(. כלומר, משידעו שרקמות בנויות מתאים, הם סמנו את כולן ברשימת האובייקטים. אך לא נמצא קשר בין תגובת התלמידים ליצורים האנימליים לתגובתם באשר לרקמות. דהיינו, התייחסותם של התלמידים ליצורים אנימליים כאל מי שבנויים מתאים, לא השפיעה על שיוכם של הרקמות ככאלה. בנוסף לא התגלה בתגובת התלמידים קשר לשיוכם של בלוטת זיעה, לב, דם או חיידק, אותם הם לא שייכו לאף אחת מבין הקבוצות 1-4. ניתוח תגובות התלמידים מראה כי הם ציינו את כל האובייקטים )למעט הדוממים( כבנויים מתאים. אולם ניתן לזהות כי התלמידים ממעטים לייחס מבנה תאי לצמחים ולמרכיביהם בהשוואה למבנה התאי שהם מייחסים לבעלי חיים. ראוי לציין, כי לא כל תלמידי כיתה ז' מייחסים מבנה תאי לזרע חומוס, גמל, עכבר ועלה בבואם ללמוד את הנושא "משק מים ביצורים חיים" העוסק בהכרת תופעות באובייקטים אלו. הדבר עלול להקשות על יכולתם להסביר תופעות מקרוסקופיות באמצעות תהליכים תאיים. תפיסות התלמידים באשר להסבר תופעות ביולוגיות )מקרו-מיקרו( במסגרת המחקר העלינו שאלת מחקר נוספת: באילו רמות ארגון מסבירים תלמידי חטיבת הביניים תופעות ביולוגיות, ומה מידת עקביות הקישור בין רמות הארגון השונות בתשובתם? בחנו אם התלמידים מבינים כי תפקוד היצור הרב תאי נובע מקיום תהליכי היסוד המתרחשים בתוך התאים. לשם כך בדקנו את מיומנותם של התלמידים במתן הסבר לתופעות ביולוגיות ברמות ארגון ביולוגיות שונות ואת מידת הקישור שיוצרים תלמידים בין תופעות מקרוסקופיות להסברן התאי )רמה מיקרוסקופית(. דהיינו, בחנו את רמת הארגון הביולוגי בהסבר התלמידים באשר לתופעות שנלמדות בחטיבת הביניים בנושאי רבייה ומשק מים ביצורים חיים. האם ההסבר הוא ברמת המקרו )היצור, האורגניזם(, ברמת המיקרו )התא(, או האם הוא מקשר בין רמות הארגון האלו? כמו כן בדקנו אם קיים דפוס עקבי של הסבר מקרו-מיקרו בתשובותיהם. לא היה הבדל סטטיסטי בין תשובותיהם והסבריהם של התלמידים שהתבקשו להסביר תופעות ביולוגיות ללא כל הכוונה מפורשת לרמה התאית )206=n), לבין אלה שנותבו מפורשות לרמת התאית, הן בהנחיות בשאלון והן באמצעות סימנייה )312=n(. לפיכך שתי קבוצות התלמידים אוגדו לאחת )518=n) במענה לשאלות האלה: באילו רמות ארגון מסבירים תלמידי חטיבת הביניים תופעות ביולוגיות, ומה מידת עקביות הקישור בין רמות הארגון השונות בתשובתם? התפלגות רמות הארגון שהוזכרו בהסברי התלמידים בכל התופעות מוצגת בגרף 2, ופילוח דפוס העקביות של הקישור בין רמות הארגון )מקרו-מיקרו( בהסברי התלמידים מוצג בגרף 3. 22

10 גרף 2: התפלגות סוגי רמות הארגון כפי שבאו לידי ביטוי בהסברי התלמידים )1266=n( מקרו 69% מיקרו 20% קישור מקרו-מיקרו 11% כל הסברי התלמידים )518=n( נאספו ונמצאו 1266 הסברים רלוונטיים לתופעות ביולוגיות לאחר שנופו תשובותיהם של תלמידים שלא סיפקו הסבר והשיבו "איני יודע\ת כיצד להסביר, איני זוכר\ת, לא למדנו". נראה כי החלק הארי של התלמידים )69%( הסביר את התופעות הביולוגיות ברמת המקרו )בכיתה ז'- 79%, בכיתה ח' - 70%, כיתה ט' - 67%(. בנוסף לכך, 20% מהסברי התלמידים לתופעות הביולוגיות היו ברמת מיקרו )כיתה ז' - 17%, בכיתה ח' - 19%, כיתה ט' - 22%(, ורק 11% מהתלמידים כללו קישורים בין רמות ארגון שונות וכללו הסבר תאי לתופעה ביולוגית מקרוסקופית מוכרת )בכיתה ז'- 4%, בכיתה ח'- 12%, כיתה ט' - 11%(. הבדל מובהק 0.01) < p )x 2 2 = , נמצא ברמות הארגון שבאמצעותן הסבירו התלמידים את התופעות בנושאים השונים: "משק מים בגופם של יצורים חיים" בהשוואה לנושא "רבייה ביצורים חיים". נמצא כי נעשה יותר קישור בין רמות הארגון השונות בנושא "רבייה ביצורים חיים" בהשוואה לנושא "משק מים ביצורים חיים" )13% לעומת 8% בהתאמה(, ואילו רמת התא הופיעה ב 30% מהסברי התלמידים בנושא "רבייה ביצורים חיים" בהשוואה ל- 10% מהם בנושא "משק מים ביצורים חיים". התגלה הבדל מובהק 0.01) < p )x 2 2= , בין ההסברים של תופעות הקשורות לצמחים בהשוואה להסברים של תופעות הקשורות לבעלי חיים, כאשר קישור בין רמות הארגון השונות נעשה יותר בבעלי חיים בהשוואה לצמחים )16% לעומת 7% בהתאמה(. כל התלמידים התבקשו להסביר ארבע תופעות ביולוגיות שונות. ביררנו מה מידת עקביות הקישור בין רמות הארגון השונות בתשובות התלמידים? אם קיים דפוס של קישור בין מקרו-מיקרו בהסברי התלמידים, מה מידת עקביות הקישור? דהיינו, האם תלמידים שהסבירו תופעה ברמת המיקרו היו עקביים בדפוס זה גם בשלוש התופעות האחרות? לשם כך חישבנו את אחוז התופעות שההסבר אודותן כרוך ברמת המקרו-מיקרו בתגובות כל אחד מהתלמידים שהשיבו )439=n), לאחר שגרענו את אלה שציינו שאינם יודעים להסביר ו/או לא ענו )79=n(. 23

11 גרף 3: אחוז התלמידים שהסבירו את התופעות בדפוס עקבי אגב קישור מקרו כיתה ז' כיתה ח' כיתה ט' כולם יחד (439=n) 25% 50% 75% אחוז העקביות במספר השאלות שבתשובתן יש קישור מקרו-מיקרו (n=49) (n=210) (n=180) אחוז תלמידים בהסברים לשלוש מתוך ארבע תופעות )75% מהשאלות(, נמצא כי אחוז התלמידים שקישרו בעקביות בין רמות הארגון השונות הוא נמוך ביותר ועומד על 0.5% מכלל התלמידים )439=n). 22 תלמידים ( 5%( ענו בעקביות על שתי שאלות )50%( וצירפו שתי רמות ארגון בהסברם. 84 תלמידים )19%( כרכו את התא בהסבר לתופעה ביולוגית באחת מתוך ארבע שאלות. החלק הארי של התלמידים )79%( ענה בעזרת רמת ארגון אחת )מקרו או מיקרו(, באופן הבא: ענו תוך שימוש ברמת ארגון אחת על ארבע שאלות )109=n(, על שלוש שאלות )84=n(, על שתי שאלות )69=n(, על שאלה אחת )69=n(. אי העקביות בדפוס ההסברים ומיעוט הקישור בין רמות הארגון בתגובות התלמידים נמצאו בכיתות ז-ט'. דהיינו, אין שינוי בדפוס של תגובת התלמידים באשר לקישור מקרו-מיקרו בביולוגיה עם עליית הגיל. אי העקביות בדפוס ההסברים ומיעוט הקישור בין רמות הארגון בתגובות התלמידים - הן בקרב אלה שנותבו להשתמש בהסבר תאי והן בקרב אלה שנבחנו על הספונטניות של השימוש בתא - מצביעים על כך שהתא החי נותר ממודר בדפוס המחשבה של התלמידים ואינו נקשר להסבר תופעות. דיון היות שהתא החי הוא יחידת המבנה והתפקוד הבסיסית של כל יצור חי, יש חשיבות מרכזית להכרת המבנה של תאים ודרכי פעולתם, לשם הבנת כל התהליכים המתרחשים ביצורים חיים. הבנה זו חיונית ללימוד מושכל של כל תחום בביולוגיה. לפיכך נמצא נכון וראוי ללמד את הנושא במסגרת לימודי מדע וטכנולוגיה בחטיבת הביניים )משרד החינוך, התרבות והספורט, 1996(. למעלה מעשור לאחר פרסום תכנית הלימודים, ביררנו במחקרנו את תפיסותיהם של תלמידי חטיבת הביניים לגבי היבטים שונים בנושא התא החי )רמת מיקרו( ואת יכולתם להסביר תופעות ביולוגיות אגב קישור בין רמות ארגון שונות )מקרו-מיקרו(. ממצאי המחקר מלמדים על בעיות ייחודיות בהבנת מבנה ותפקוד של תאים ועל קשיים הקשורים לתהליכים המתרחשים ביצורים חיים. התא ומאפייניו התלמידים מתייחסים לתא כיחידת מבנה שממנה עשויים יצורים חיים. ממצאים אלו עולים בקנה אחד עם ממצאיהם 24

12 משתקפת גישת הא נ ט ר ופ ומ ור פ יז ם או חשיבה אנתרופומורפית )הנטייה לייחס מאפייני התנהגות כשאיפה, החלטה( שהם מייחסים לתאים. לדוגמה, חלק מהתלמידים מסבירים את פעילותם של גרעין התא ושל קרום התא ומקנים להם תכונות של היצור הרב-תאי, המסוגל להחליט, ויש לו רצונות והעדפות, לדוגמה "מחליט מה נכנס ומה יוצא מתא". חלק מהתלמידים מסבירים תהליכים בתא כתהליך הפועל לפי צורך ומטרה )תכליתיות(, לדוגמה:"שומר על התא" או "כמו מוח המפקד על המתרחש בתא". אמנם ליצור השלם תכונות שונות מהתכונות של יחידות היסוד שלו )התאים(, אף על פי שפעילותו הכוללת של היצור מבוססת לחלוטין על פעילות התאים המרכיבים אותו. אך נמצא אצל תלמידים רבים מגוון של תפיסות המצביעות על אי הבנת ההבדלים המהותיים בין תכונותיהן של יחידות היסוד התפקודיות ובין תכונותיו של היצור השלם. חוקרים שונים התייחסו לעובדה כי ללשון ההוראה ולשימוש באמצעי הוראה שונים יש השפעה על התלמידים. לדוגמה, שימוש בשפה )1991 Longden,,)Seymour & שימוש בהסברים טלאולוגיים 2001(,(Southerland,Abrams, Cummints & Anzelmo או שימוש באנלוגיות )1990 Jungwirth,,)Dreyfus & עלולים ליצור תפיסות אלטרנטיביות בקרב התלמידים. לפיכך ייתכן ששיטות הוראה המשתמשות ב"האנשה" ובאנלוגיות, יצרו אצל חלק מהתלמידים את התפיסות שנזכרו לעיל. החוקר (2003( Verhoeff כיוון ליצירת אנלוגיות משוות בין אברוני התא ליצור רב-תאי באופן מפורש. מנגד הוא טען כי יש לבצע הבחנה ברורה בין האנלוגיה למציאות. במחקרו נמצא כי דרך זו מנעה בעיות תפיסתיות הקשורות לאיזומורפיות בין התא ובין היצור הרב-תאי כמתואר בספרות אצל החוקרים Flores וחובריו )2003( ו-.Dreyfus & Jungwirth התלמידים יודעים כי כל היצורים החיים בנויים מתאים, ועל כן התא החי הוא יחידת המבנה הבסיסית של כל יצור חי. אולם אין להם תפיסה מגובשת לגבי תפקוד התאים ולגבי העובדה שהתא החי הוא גם יחידת התפקוד הבסיסית של של al., 2003.Dreyfus & Jungwirth, 1988,1989; Flores et אולם עם העלייה בגיל, עולה שכיחות התגובה השגויה שגורסת שהאטום הוא יחידת המבנה והתפקוד הקטנה ביותר של כל היצורים החיים, ופוחתת ההתייחסות הנכונה לעובדה שהתא הוא למעשה יחידת המבנה והתפקוד הקטנה ביותר. נראה כי לתלמידים קשיים להבין את ההבדל בין תא לאטום ולמולקולה בהקשר זה כפי שעולה ממחקרם של Flores וחובריו )2003(. ייתכן שחשיפתם הגוברת של התלמידים לתכנים כימיים-פיזקליים במהלך לימודיהם בצד הקושי להבחין בין ייחודה וסגולותיה של יחידת היסוד בתחום הביולוגיה )תא( לבין יחידת היסוד בתחום הכימיה-פיזיקה )אטום(, עשויים להסביר את תגובותיהם. התלמידים מגלים גם קשיים בהבנת המבנה הפנימי של תאים, צורתם וגודלם. החוקר Flores וחובריו )2003( ציינו כי התלמידים יודעים את שמות אברוני התא אך לא את תפקודם; במחקר זה ניכר כי מרבית התלמידים שנקבו בשמותיהם של אברוני התא, ציינו גם את תפקודם. אולם לרוב הם ציינו את גרעין התא, את קרום התא ואת תפקודם ומיעטו לעשות זאת באברוני התא האחרים )כלורופלסטים, דופן תא ועוד(. נמצא שרק כשליש מהתלמידים התייחסו לתאים כתלת- ממדיים. כמו כן ניכר כי לתלמידים תפיסות שונות לגבי מודל התא, כפי שניתן ללמוד מציורי התלמידים. ייתכן וקשיים אלו נובעים מאמצעי ההמחשה שהם נחשפים אליהם בכיתותיהם, כגון: התבוננות מיקרוסקופית, תמונות ודגמי תא שטוחים. לאור ממצאים אלה נראה כי יש צורך לחדד את ההבחנה בין המודל למציאות. מרבית התלמידים התייחסו לגודל התא כמשתנה המתעצב בהתאם לגודל איבר שאליו הוא משתייך. נראה כי תלמידים אלה נוטים לבצע העברה )transfer( מהשינוי המקרוסקופי לרמה המיקרוסקופית ומבטאים בכך איזומורפיזם )העברת/העתקת מאפיינים מגדירים מאובייקט אחד אל האחר(. התייחסות דומה נמצאה גם במחקרים קודמים בתחום כגון: 1992; Penso, Flores et al., 2003; Lazarowitz & Jungwirth,1989,1990.Dreyfus & בחלק מתגובות התלמידים 25

13 כל יצור חי. כמה מהממצאים עולים בקנה אחד עם מחקרים קודמים Jungwirth,1988,( Flores et al., 2003; Dreyfus & 1989,1990(. נמצא כי התלמידים הכירו בעובדה כי קיים מגוון רב של צורות ומבנים תאיים המתאימים לתפקודים השונים )שיניון(. ברם, מבחינת עקרון האחידות בתאים התייחסו התלמידים לאחידות המבנית הקיימת ביניהם ומיעטו להתייחס לאחידות התהליכים המתרחשים בהם. אמנם אפשר לצפות בתאים מסוימים נעים, אפשר להבחין באמצעים פשוטים בנוכחות גרעין ואברונים אחרים, אבל אי-אפשר לצפות ישירות בתהליכי היסוד של התא (Dreyfus Jungwirth,1989,1990 &(. ייתכן שאי ההתייחסות לתהליכים בתאים נובעת מכך שהם נותרו מופשטים לתלמידים, אך מנגד אפשר שבהוראת הנושא הודגשו מבנה התאים ופחות תהליכיהם. התא הוא מושג מופשט שאינו קשור לניסיונם היום-יומי של התלמידים, והבנתו מצריכה מהתלמידים יכולת הפשטה. למידה מתרחשת במידה שהתלמידים מסוגלים לתת משמעות לידע חדש המוצג להם. לשם כך הלמידה צריכה להיות משמעותית. למידה משמעותית )על פי al., Ausubel. et 1978( מתרחשת כאשר מושגים חדשים נקשרים למערכת של מושגים המעוגנת בדפוס המחשבה של הלומדים. אולם אם הידע אינו זמין או נבנה באופן שגוי, הדבר עלול לגרום ללמידה מכנית ושטחית. ייתכן שעובדה זו הודגמה הן כאשר תלמידי כיתה ח' השיבו בנושא יחידת המבנה והתפקוד הקטנה ביותר של היצורים החיים מעט טוב יותר מאשר תלמידי כיתה ט', והן בתגובת התלמידים בשאלות המתייחסות למרכיבי התא. יחסי מקרו-מיקרו נמצא שתלמידים רבים אינם משתמשים בתא )מבנה ותהליכים( לצורך הסבר תופעות הקשורות ביצור ואינם משנים את תפיסתם גם לאחר שלמדו את הנושא. ניכר כי התלמידים מתקשים במעבר מרמת ארגון אחת לאחרת. התלמידים רואים את התא כפיסת מידע הנלמדת בבית הספר ללא קשר לחיי היום יום וללא קשר לתופעות ביולוגיות הסובבות את עולמם. גם תלמידים שנותבו מפורשות להשתמש בהסבריהם במושג "תא", מיעטו לעשות זאת כמו עמיתיהם שעשו שימוש ספונטני במושג זה בעת שהתבקשו להסביר. עובדה זו מלמדת כי לתלמידים קשיים ביכולת לקשור בין רמה תאית לרמות ארגון אחרות כדי להסביר תופעות ביולוגיות. משמע שלמידתם אינה משמעותית, והיא חסרת ה קשרים. מחקר זה מצטרף למחקרים קודמים בתחום (כגון של: Verhoeff, 2003; Knipples, 2002 ;Marbach-Ad & Stavy, 2000.)Núñez & Banet, 1997 כדי להבין את היחסים בין מערכות מיקרו לבין מערכות מקרו, נדרשות חשיבה מופשטת ורמה גבוהה של חשיבה פורמלית 1992( Penso,.(Dreyfus & Jungwirth,1990; Lazarowitz & קשיים בהבנת היחסים בין מקרו למיקרו יכולים להוות מכשול בניסיון להבין את מנגנוני הפעולה והתהליכים המתרחשים במערכות ביולוגיות שונות. לעומת זאת תלמידי כיתה ז' שלומדים כימיה, נדרשים לקשור יחסי מקרו-מיקרו בנושא "חומרים, מבנה ותהליכים". בלימודי הכימיה בחטיבת הביניים מנסים לבסס את הוראתן של תופעות נצפות )תהליכי המקרו( על ידע ברמת ה"מיקרו", למרות הקשיים הידועים בקישור בין תופעות מקרו-מיקרו בכימיה גם בקרב תלמידי תיכון.)Johnstone, 1991; Robinson, 2003( קשיי התלמידים ביצירת קשרי מקרו-מיקרו בביולוגיה יכולים לנבוע מהיעדר ה קשרים משמעותיים במהלך ההוראה ומחוסר קישור ישיר בין התהליך הנלמד ברמת המערכת ובין המנגנון שבו הוא מבוצע בפועל, המנגנון התאי. לעתים נמנעת מהתלמידים ההזדמנות לקשור פיסות ידע ממודרות לראייה הוליסטית המבטאת את קשרי הגומלין המפורשים בין הנושאים. מתכונת ההוראה אינה מאפשרת להם ליצור ה קשרים בין נושאים שונים ברמות ארגון שונות, בשל העובדה שרמות הארגון השונות באותו נושא נלמדו בפרקי זמן שונים ובטווח של חודשים ואף של שנים אלה 26

14 הצעות לקישור בין מקרו-מיקרו 1. מוצע להציג היבט תאי )המיקרו( לתופעות ביולוגיות הנלמדות במקרו, כך שהלומדים יוכלו לקשר ישירות בין התהליך הנלמד ברמת המערכת ובין המנגנון שבו הוא מבוצע בפועל, המנגנון התאי. לדוגמה, הפריה תתרחש בין יצורים בני אותו מין בעקבות היכרות בין תאי המין, המתרחשת על פי זיהוי ותגובה בין מבנים חלבוניים מיוחדים )קולטנים( בקרומי התאים. בכל פעילות ראוי שייעשה קישור מתמיד בין רמות הארגון השונות: מהיצור השלם, דרך המערכות, האיברים, הרקמות, התאים, האברונים והמולקולות וחזרה אל היצור השלם. אסטרטגיית הוראה זו דומה לזו שפיתחה החוקרת (2002(, Knipples שכינתה אותה בשם."YO-YO" מטרתה של אסטרטגיה זו ליצור אינטגרציה מכוונת ומפורשת בין רמות הארגון השונות בתחום הגנטיקה. התלמידים נחשפו לבעיה ברמת היצור )רמה מקרוסקופית( ובאמצעות שאלות מעוררות מוטיבציה, הם כוונו להסבר התופעה ברמה התאית, כאשר כל שלב ביניים בתהליך ההוראה למידה והירידה ברמות הארגון הביולוגיות מקושרים תדירות לרמת היצור כבמשחק."YO-YO" מומלץ לפתוח בידע המוכר לתלמידים, כלומר להתחיל מהתופעה המקרוסקופית מחיי היום יום ואחר כך לקשור את הנלמד לרמה התאית (Flores et al., 2003; Knipples, 2002 ;Marbach-Ad & Stavy, 2000;.(Kapteijn, 1990 רמות הארגון הללו - מומלץ שיודגמו בעזרת איור, אשר מטרתו לארגן את הידע ולקשר בין התופעות הנלמדות ובין ההיבטים התאיים שלהם. כל פעילות תתחיל ברמת המקרו, רמת היצור )מבנה ותהליכים(, ותעבור למתרחש ברמת התא, רמת המיקרו )מבנה ותהליכים( )תרשים 4(. מאלה 1989( Jungwirth,.(Núñez & Banet, 1997; Dreyfus & ייתכן גם שבנושאים ביולוגיים הנלמדים בבית הספר מדגישים יותר היבטים תיאוריים של תופעות ופחות מנגנונים וההסברים מכניסטיים )קישור מקרו-מיקרו(. ייתכן גם שהתלמידים מתקשים בשל החשיבה הפורמלית הנדרשת לכך. ראוי לבחון את הסיבות לכך שתלמידים רבים אינם משתמשים בתא )מבנה והתהליכים( לצורך הסבר תופעות הקשורות ביצור גם עשר שנים לאחר פרסום תכנית הלימודים החדשה שמאופיינת בגישה חדשנית לדרך הוראת נושא התא החי. הגישה מסייעת להבנות הבנה משמעותית על ידי קישור בין רמות ארגון שונות, להגביר את יכולתם של התלמידים להסביר תופעות בו זמנית ולהבין את תפקוד הגוף כתמונה כוללת של קשרים בין מרכיביו. הצעות להוראת רמת התא )מיקרו( 1. להרבות בהמחשת תאים מסוגים שונים באמצעות תכשירים מיקרוסקופיים ותצלומים. מומלץ ביחידת המבוא להוראת נושא התא החי, להמחיש ולאפיין סוגי תאים שיילמדו בתופעות ביולוגיות שונות במהלך שלוש השנים )לא רק תאי בצל, תא זרע ותא ביצית(. 2. אם התלמידים נדרשים לבנות מודלים של תא, ראוי לבקש מודל תלת-מ מדי ולא דו-מ מדי, ולהתייחס ליתרונותיו וחסרונותיו של המודל ולהבחנה בינו לבין המציאות. 3. להשתמש באנלוגיות באופן זהיר )למשל, "קרום התא כמסננת"( ולהסביר את המושג אנלוגיה )השוואה בין שני דברים מתחומים שונים כאשר הם מתנהגים בצורה דומה(. כלומר, השוואת המציאות למערכות מוכרות יותר, אבל גם חיפוש נקודת אי התאמה של המערכת המוכרת לתופעות ביולוגיות שונות. 27

15 תרשים 4: תצוגה סכמתית של מבנה דף עבודה להסבר תופעה ביולוגית ברמת המ קר ו באמצעות תהליכים המתרחשים ברמה התאית התופעה (רמת המקרו): ההסבר המדעי לתופעה (רמה תאית) תצוגה סכמתית זו פותחת בתיאור תופעה מקרוסקופית, איור המיקרוסקופ מכוון לרמת התא, המהווה את ההסבר המדעי לתופעה המקרוסקופי, והחץ מרמז על הצורך לחבר בהסבר את שתי רמות הארגון האלו לצורך ניסוח הסבר כולל המבטא יצירת קשרי מקרו-מיקרו. לדעת החוקרים קישורים בין רמת המיקרו לרמת המקרו בתהליכי הוראה-למידה המחייבים מעבר לסירוגין בין רמות הארגון הביולוגיות באופן מכוון ומפורש, מגבירים את הבנת התלמידים ועשויים לתרום ללמידה משמעותית, הן של ההיבט התאי והן של המערכת ברמת היצור (Knipples,.)2002; Verhoeff, להקפיד בזמן ההוראה להשתמש במושגי המיקרו/מקרו הנכונים. דהיינו, כאשר דנים בתופעה, יש לציין כי מדובר ברמת המקרו, ואילו בהתייחסות להסבר התאי לציין כי עוסקים ברמת המיקרו. לדוגמה, תופעות תורשתיות ברמת האורגניזם )תכונות או פנוטיפ, רמת המקרו( הן ביטוי לתהליכים המתרחשים בתאים )רמת המיקרו(, כמו סינתזת חלבונים מסוימים. 3. להשתמש בכלים לארגון הידע וקישור מקרו-מיקרו, כגון: מפות מושגים ו/או התרשים שבתרשים 4. ביבליוגרפיה משרד החינוך התרבות והספורט )תשנ"ו, 1996 (. תכנית לימודי מדע וטכנולוגיה בחטיבת הביניים למקצוע מדע וטכנולוגיה בכיתות ז'-ט' בבית הספר הממלכתי-דתי, משרד החינוך התרבות והספורט, האגף לתכניות לימודים, אגף בכיר למדע וטכנולוגיה. ירושלים: תל. Ausubel, D., Novak, J.,& Hanesian, H. (1978).Educational Psychology: A Cognitive View (2nd Ed.). New York, Rinehart & Winston. DfES (Department for Education) (2002). Key Stage 3 National Strategy Framework for Teaching Science: Year 7,8 and 9. Retrieved 0ctober 19, from the World Wide Web: science/?view=get and respub/scienceframework/science_at_ks3/5_ideas/ Dreyfus, A., & Jungwirth, E. (1988). The cell concept of 10th graders: Curricular expectations and reality. International Journal of Science Education, 10(2), Dreyfus, A., & Jungwirth, E. (1989). The pupil and the cell: A taxonomy of dysfunctional ideas about an abstract idea. Journal of Biological Education, 23(1), Dreyfus, A., & Jungwirth, E. (1990). Macro and micro about 28

16 Science Education, 25(12), Marbach-Ad, G. & Stavy, R. (2000). Students' cellular and molecular explanations of genetic phenomena. Journal of Biological Education, 34 (4), Mazzarello, P. (1999). A unifying concept: The history of the cell theory. Nature Cell Biology, 1, E13-E15. Mayr, E.(1997). This is biology: The science of living world, Cambridge, MA, The Belknap Press of Harvard Universe. Mesarovic, M., Sreenath, S.& Keen, J. (2004) Search for organsing principle: Understanding in systems biology. Systems Biology, 1 NO 1 pp Núñez, F. & Banet, E. (1997). Students' conceptual patterns of human nutrition. International Journal of Science Education,19 (5), Robinson, W. (2003). Chemistry problem-solving: Symbol, macro, micro, and process aspects. Journal of Chemical Education, 80, Seymour, J. & Longden, B. (1991) Respiration- that's breathing isn't it? Journal of Biological Education, 25 (3), Southerland, S.A, Abrams, E., Cummins, C.L & Anzelmo, J. (2001). Understanding students' explanations of biological phenomena: Conceptual frameworks or p-prims? Science Education 85, Verhoeff, R. P. (2003). Towards systems thinking in cell biology education. PhD Dissertation, Proefschrift Universiteit Utrecht. Retrieved July , from the World Wide Web: inhoud.htm the cell: Which explains what? In: Lijnse,P.L., Licht, P., De Vos, W.& Waarlo, A.J. (eds) Relating macroscopic phenomena to microscopic particles: A central problem in secondary science education. Seminar proceedings (pp ). Utrecht, CD-B Press. Flores, F., Tovar, M.E. & Gallegos, L. (2003). Representation of the cell and its processes in high school students: an integrated view. International Journal of Science Education, 25 (2), Johnstone, A. H. (1991). Why is science difficult to learn? Things are seldom what they seem. Journal of Computer Assisted Learning, 7, Kapteijn, M. (1990). The functions of organisational levels in biology for describing and planning biology education. In: Lijnse,P.L., Licht, P., De Vos, W.& Waarlo, A.J. (eds). Relating macroscopic phenomena to microscopic particles: A central problem in secondary science education: proceedings of seminar. Utrecht: CD-B Press, Knippels, M. C. P. J. (2002). Coping with the abstract and complex nature of genetics in biology education. The yo-yo learning and teaching strategy. PhD Dissertation, Proefschrift Universiteit Utrecht. Retrieved July , from the World Wide Web: /inhoud.htm Lazarowitz, R. & Penso, S. (1992). High school students' difficulties in learning biology concepts. Journal of Biological Education, 26 (3), Lin, C. & Hu, R. (2003). Students' understanding of energy flow and matter cycling in the context of food chain, photosynthesis, and respiration. International Journal of 29