slide1 n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
פיזיקה עם חיוך בחטיבת הביניים: פיתוח, הפעלה ומחקר של גישה חדשה ×œ×”×•× PowerPoint Presentation
Download Presentation
פיזיקה עם חיוך בחטיבת הביניים: פיתוח, הפעלה ומחקר של גישה חדשה להו×

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 56

פיזיקה עם חיוך בחטיבת הביניים: פיתוח, הפעלה ומחקר של גישה חדשה ×œ×”×•× - PowerPoint PPT Presentation


  • 164 Views
  • Uploaded on

פיזיקה עם חיוך בחטיבת הביניים: פיתוח, הפעלה ומחקר של גישה חדשה להוראת פיזיקה "איכותית". ד"ר רוני מועלם המחלקה להוראת מדעים מכון ויצמן למדע. נושא קשה ליישום בהוראת הפיזיקה (ומטרה חשובה):. הבנה איכותית של תופעות מחיי היום יום. תופעות מחיי היום יום. מהי הבנה איכותית בפיזיקה?.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'פיזיקה עם חיוך בחטיבת הביניים: פיתוח, הפעלה ומחקר של גישה חדשה להו×' - totie


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1
פיזיקה עם חיוך בחטיבת הביניים: פיתוח, הפעלה ומחקר של גישה חדשה להוראת פיזיקה "איכותית"

ד"ר רוני מועלם

המחלקה להוראת מדעים

מכון ויצמן למדע

slide2

נושא קשה ליישום בהוראת הפיזיקה(ומטרה חשובה):

הבנה איכותית של תופעות מחיי היום יום

slide4
מהי הבנה איכותית בפיזיקה?

לדעת להסביר (ו/או לנבא) תופעות באמצעות מושגים ועקרונות פיזיקליים (שפת הפיזיקה)

slide5

כביש(N)

חיכוך עם הכביש

מכונית

עגלה

כדור הארץ(mg)

הסבר איכותי

אפיון מערכת: מכונית, עגלה, כביש, כדור הארץ, אוויר

מושגים בסיסיים: אינטראקציות, כוחות, חיכוך, תנועה, חוקי ניוטון

הסבר פיזיקלי: דיאגרמת כוחות לגוף נבחר והסברתה

F

f

slide6
האם הוראה מסורתית מקנה הבנה איכותית?

לא

  • תוצאות מבחן FCI
  • הבדלים משמעותיים בהבנה בעקבות הוראה עם שיטות הוראה מבוססת מחקר לעומת שיטות מסורתיות
  • ספרות ענפה בנושא
slide7
דוגמא (מתוך שאלון FCI)

נתונים שני כדורי מתכת בעלי גודל זהה אך האחד שוקל כפליים מהשני. אדם משחרר את שני הכדורים מגג נמוך באותו רגע. הזמן שיידרש מכדורים להגיע לרצפה יהיה:

  • בערך אותו דבר
  • הכדור הכבד יגיע מהר יותר
  • הכדור הקל יגיע מהר יותר
slide8
ביצועי הבנה (רמת יסוד*)
  • היכולת לזהות את מרכיבי המערכת הרלוונטיים בסיטואציה.
  • היכולת לזהות את כל האינטראקציות בסיטואציה.
  • היכולת לזהות את כל הכוחות הפועלים בסיטואציה.
  • היכולת להתמקד בגוף מסוים בסיטואציה ולבנות לו דיאגרמת כוחות.
  • היכולת לנבא שינוי בתנועה של גוף על פי דיאגרמת הכוחות שלו.
  • היכולת לקבוע מאפייני דיאגרמת כוחות על פי מאפייני תנועה.

*על פי פרקינס

slide9
ביצועי הבנה (רמה מתקדמת*)
  • היכולת להסביר סיטואציה מסוימת (לדוגמה: עיוות ו/או שינוי במהירותו של גוף).
  • היכולת לנבא תוצאת ניסוי או תופעה הכוללת אינטראקציות.

*על פי פרקינס

slide10
השלבים לפתרון השאלה

נתונים שני כדורי מתכת בעלי גודל זהה אך האחד שוקל כפליים מהשני. אדם משחרר את שני הכדורים מגג נמוך באותו רגע. הזמן שיידרש מכדורים להגיע לרצפה יהיה:

  • בערך אותו דבר
  • הכדור הכבד יגיע קודם
  • הכדור הקל יגיע קודם
slide11
מה דרוש לפתרון הבעיה?
  • ביצועי הבנה
  • אסטרטגיה להפעלת ביצועי ההבנה
slide12

ידע קודם נאיבי

אסטרטגיה לפתרון בעיות

הסבר וחיזוי של תופעות יומיומיות

פתרון מהספרות (Reif, Van-Heuvelen):

מסגרת תפיסתית

slide13
אתגר:

פתוח אסטרטגיה איכותית לחטיבת הביניים

כאשר

שימוש באסטרטגיות כמותיות אינו אפשרי

slide14
סקירת ההרצאה
  • מחקר מקדים- ההבנה האיכותית במכניקה של תלמידים ומורים בישראל
  • פיתוח גישת הוראה
  • מחקר
slide15
מחקר מקדים

מטרות:

  • אפיון קשיי המשגה וההבנה האיכותית של תלמידים ומורים למדים בחט"ב בתחום הנלמד (מכניקה)
  • בחינת תרומתה של יחידת לימוד "אינטראקציה, כוחות ותנועה" שנכתבה על מנת לשפר את ההבנה האיכותית במכניקה של תלמידי חט"ב
  • בעיות שעולות בהוראת הפיזיקה בחט"ב תוך התייחסות לביצועי הבנה
slide16
מהלך המחקר (הדיאגנוסטי-מקדים)
  • בניית שאלון דיאגנוסטי (שאלון 1) הבא לבדוק הבנה איכותית (כולל 7 שאלון FCI) והעברתו לפני ואחרי הוראה עם היחידה "אינטראקציה, כוחות ותנועה".
  • העברת השאלון לקבוצות שונות (מתמחים, פרחי הוראה ומורים למדעים בחט"ב)
  • ראיונות עם מורים שהפעילו את היחידה "אינטראקציה, כוחות ותנועה"
slide17

ידע קודם נאיבי (אינטואיטיבי)

(כולל תפיסות שגויות)

מסגרת תפיסתית

שימוש בידע נרכש להסביר ולחזות תופעות מחיי היום יום

תוצאות המחקר המקדים:

slide18
מטרות העבודה

א. פיתוח אסטרטגיה לפתרון בעיות (כלי חשיבה) וגישת הוראה

לפתח אסטרטגיה לפתרון בעיות איכותית הנלוות ליחידת הלימוד "אינטראקציה, כוחות ותנועה" ודרכים להפעלתה תוך שילוב הערכה מעצבת

ב. מחקר

slide19

אפיון מערכת

א. ציירו מלבנים המתארים את הגופים המשתתפים בהתרחשות

ב. רשמו בטבלה את כל האינטראקציות בהן מעורב כל גוף בהתרחשות

מאינטראקציות

לכוחות

א. הוסיפו את כל הכוחות המופיעים בכל האינטראקציות לציור המלבניםב. התמקדו בגוף מסוים וציירו מלבן המייצג אותו בנפרד עם כל הכוחות הפועלים עליו

כוחות ותנועה

התאימו את גודל הכוחות הפועלים על הגוף הנבחר בהתאם למאפייני התנועה שלו

אסטרטגיה לפתרון בעיות:

slide20

אפיון מערכת:

א. ציירו מלבנים המתארים את הגופים המשתתפים בהתרחשות

ב. רשמו בטבלה את כל האינטראקציות בהן מעורב כל גוף בהתרחשות

slide21

כלב

רצועה

ילד

רצפה

כדור הארץ

אפיון מערכת:

מלבנים המתארים את הגופים המשתתפים בהתרחשות:

כל האינטראקציות בהן

מעורב כל גוף בהתרחשות:

slide22

א. הוסיפו את כל הכוחות המופיעים בכל האינטראקציות לציור המלבניםב. התמקדו בגוף מסוים וציירו מלבן המייצג אותו בנפרד עם כל הכוחות הפועלים עליו

מאינטראקציות לכוחות:

slide23

כלב

רצועה

ילד

רצפה

כדור הארץ

רצפה

רצועה

חיכוך

כלב

כדור הארץ

כל הכוחות המופיעים בכל האינטראקציות בציור המלבנים:

מיקוד בגוף מסוים ומלבן המייצג אותו בנפרד עם כל הכוחות הפועלים עליו:

slide24
התאימו את גודל הכוחות הפועלים על הגוף הנבחר בהתאם למאפייני התנועה שלו

כוחות ותנועה

slide25

רצפה

רצועה

חיכוךעם הרצפה

כלב

כדור הארץ

נתון: הכלב אינו משנה את מהירותו

slide26
מטרות המחקר

תלמידים:

  • לבדוק את תרומת גישת ההוראה (יחידת לימוד ואסטרטגיה) להשגת "ביצועי הבנה" (תהליכים ותוצרים) ואת הקשיים העולים במהלך לימוד הגישה
  • להעריך את מידת שביעות הרצון של התלמידים מגישת ההוראה

מורים:

  • לבדוק את תפיסת הידע העצמי של המורים במכניקה ואת ביטחונם העצמי ללמד את המקצוע, ולהעריך את מידת שביעות הרצון של המורים מגישת ההוראה (כולל קשיים)
  • לבדוק את הקשיים העולים מהפעלת הגישה בכיתתם
slide27
שיטת המחקר

1. איסוף נתונים בקנה מידה רחב

  • תלמידי חט"ב
  • תלמידי תיכון מתמחים (כיתות י"א ו-י"ב)
  • מורי מדעים בחט"ב ופרחי הוראה
  • תלמידי מכללות בארה"ב

2. הערכת הגישה

  • רמה אופטימלית: קבוצה נבחרת וכיתות הטרוגניות
  • מורים חסרי רקע
  • מי "מרוויח" יותר: תלמידים חלשים או חזקים?

3. מעקב אחר תהליכים

  • בעיות בהוראת הגישה
  • שינויים בשיח האישי בעקבות חשיפה לגישה
  • שימוש באסטרטגיה כפיגום
slide28

הפעלת הגישה

הפעלת הגישה

PRE

PRE

POST

POST

תהליכים

מערך המחקר
  • השוואה בין מועדים (קנה מידה רחב)
  • השוואה בין קבוצות (POST)
  • מעקב מפורט אחר קבוצה קטנה של תלמידים
slide29
אוכלוסיית המחקר

קבוצות המחקר

  • כיתות ט' הטרוגניות (N=225)
  • מורי מדעים בחט"ב המשתלמים בגישה (180=N)

קבוצות השוואה

  • כיתות ט' הטרוגניות (191=N)
  • תלמידי י"א ו-י"ב מתמחים (98=N)
  • תלמידי י"ב בשאלת בגרות העוסקת בחוק השלישי של ניוטון (1115=N)
  • מורי מדעים בחט"ב (12=N)
  • פרחי הוראה (20=N)
  • תלמידי מכללות בארה"ב (6542=N)
slide30
כלי המחקר
  • שאלון ידע 1: שאלות מהספרות PRE-POST זהים (כוללות 7 שאלות FCI)
  • שאלון ידע 2: שאלות הבאות להעריך את ביצועי ההבנה PRE-POST זהים (כוללות 3 שאלות FCI)
  • ראיונות עם תלמידים בשלבים שונים של ההוראה
  • תצפיות בכיתה
  • שאלוני עמדות (מורים ותלמידים)
  • שאלון בנושא הביטחון העצמי של מורים בהוראת פיזיקה
  • ראיונות עם מורים המשתלמים בגישה
slide31
שיטות ניתוח ועיבוד הנתונים
  • שאלוני תוכן כמותיים: מחושבים ממוצעים, סטיות תקן, קורלציות בין משתנים ומובהקות.
  • ראיונות התוכן: מבוצע שיקלוט והערכה על פי מחוון, קביעת קטגוריות וניתוח ממפה ממוקד.
slide32

P

N

<g>

קבוצה

0.001 p<

0.003>p

106

35

0.49

0.53

הוראה בהתאם לגישה-שאלון 1

ישראל

כיתה ט' (הטרוגנית)

כיתה ט' (שליש עליון)

2084

4458

0.23

0.48

הוראה מסורתית

הוראה פעילה (מבוססת מחקר)

ארה"ב

תוצאות

(g>* = (posttest score – pretest score)/(100 – pretest score>

*מידת ההתקדמות מובעת ב- <g>, על פי Hake (1998)

slide34

n.s.

(מקדים)

ט' הטרוגני

מושגים (אחר)

ט' מצטיינים

מושגים + אסטרטגיה

מורי מדעים

slide36

נימקו נכון (באחוזים)

ענו נכון (באחוזים)

N

קבוצה

40

47

360

כיתות ט' הטרוגניות

31

42

1115

כיתות מתמחים בגרות

שאלה ממבחן בגרות בפיזיקה 5 יח"ל תשס"ג:

משקולת תלויה על חוט המחובר לתקרה. התלמיד טוען ש- Tו- mgהם זוג כוחות של פעולה ותגובה. האם טענתו נכונה? נמקו

2 g posttest score pretest score 100 pretest score
תוצאות שאלון 2: ביצועי הבנהg> = (posttest score – pretest score)/(100 – pretest score)>

ביצועי הבנה:

A- זיהוי כל הגופים במערכת

B- זיהוי כל האינטראקציות במערכת

C- זיהוי כל הכוחות במערכת

E- חיזוי שינוי במהירותו של גוף בהסתמך על דיאגרמת הכוחות שלו

F- בניית דיאגרמת כוחות לגוף על סמך מאפייני התנועה שלו

G- מתן הסבר לתופעה תוך שימוש בשפה פיזיקלית נכונה

H- חיזוי מה עומד להתרחש בסיטואציה מסויימת

N=100

slide39
דוגמאות מראיונות

קטע ראיון עם עומרי (תלמיד ברמה מעל הממוצע)

מ: אני רוצה דיאגרמת כוחות לבקבוק..

ת: [מצייר חיצי כוח] כדור הארץ למטה..ספר למעלה..

מ: אתה יכול להתייחס לאורך של החיצים האלה?

ת: הם שווים..הוא נשאר במקום..אם הספר היה דוחף אותו יותר מאשר כוח המשיכה אז הבקבוק היה עולה למעלה או הפוך

מ: ודיאגרמת כוחות לספר..

ת: שוב..כדור הארץ למטה..אבל הפעם גם הבקבוק דוחף אותו למטה..והשולחן למעלה

מ: ואורכי החיצים?

ת: שוב, הם שווים [התלמיד מדייק]

more learning goals
More Learning Goals:

The student understands that some objects can exert forces without being in contact with the object on which they are exerting the force.

Students can identify the gravitational force exerted between the earth and another object.

slide42
ראיון עם שחר- רקטה בלונית

מראיין: לאיזה כיוון הבלון ינוע?

ש (תלמיד): לשם {בביטחון} {התלמיד צודק}

מ: צייר לי דיאגראמת כוחות לבלון.

ש: {מצייר מלבנים- השלב הראשון באסטרטגיה}

מ: אתה חושב שהמלבנים עוזרים לך?

ש: כן..אבל אני יכול לדלג על השלב הזה.. זה תלוי בהבנה.

מ: אתה יודע מה, בא נדלג על השלב הזה.. צייר את הדיאגראמה..

ש: {מצייר ומסביר בצורה נכונה}

מ: אני רוצה להבין למה הבלון זז?

ש: כי הבלון מלא אוויר שיוצא ממנו ודוחף אותו לשם..

מ: נסה לדבר באינטראקציות..

ש: יש אינטראקציה בין האוויר לבלון, יש שני כוחות באינטראקציה

מ: תרגם את האינטראקציה לשפת כוחות.. מאין הגיע החץ (הכוח) שדוחף את הבלון..?

ש: האוויר שהיה בבלון יוצא החוצה.. ושהוא יוצא... {התלמיד נתקע}

מ: בא ניקח מקרה אחר {המראיין מתאר ילד היושב על כסא גלגלים ומשליך תיק כבד} מה קורה פה?

ש: אתה תזוז אחורה.. התיק מפעיל עליך כוח בחזרה..הכוח שאתה מפעיל על התיק.. הוא מחזיר לך את אותו כוח בחזרה..

מ: איך קוראים למקרה כזה של הפעלת כוחות הדדיים?

ש: אינטראקציה..

מ: אם אני רוצה לבודד אותי.. כאשר אני כולל את הכסא.. איך זה יראה?

ש: {מצייר נכון ומסביר היטב}

מ: טוב, עכשיו בו נחזור לבלון..

slide43
ניתוח על פי מחוון

אפיון התשובה

מלאה

מלאה

אין שימוש במושגים רלוונטיים

אין שימוש במושגים רלוונטיים ולא מוזכרים כל הכוחות במערכת

שימוש חלקי בלבד במושגים רלוונטיים

מלאה

מלאה

מלאה

מלאה

ציון

10

15

6

4

8

10

10

10

10

83

רקטה בלונית:

  • לאיזה כיוון ינוע הבלון (10%)

2. ציור דיאגראמת כוחות (15%)

3 . הסבר ראשוני לתנועת הבלון (10%)

4. הסבר מעמיק לתנועת הבלון (15%)

ילד על כיסא:ילד יושב על כיסא גלגלים ומשליך תיק כבד- מקרה מגשר (Bridging Analogy)

5. הסבר מילולי: מדוע נע הילד? (%10)

6. ציור דיאגראמת כוחות (10%)

רקטה בלונית- רמה מתקדמת

7. הסבר מעמיק לתנועת הבלון (10%)

8. חיכוך: מדוע לא נע בלון במצבי ניפוח חלקיים (10%)

9. חיכוך: ציור דיאגראמת כוחות למצבים שונים של ניפוח הבלון (10%)

ציון סופי:

slide44
קטע ראיון עם דון (תלמיד בקבוצה ברמה נמוכה)

לפני ההוראה

מ: אתה יושב על כסא גלגלים שיכול לזוז, אני נותן לך כדור כבד ומבקש ממך לזרוק את הכדור. מה אתה חושב שיכול להתרחש?

ת: אני קצת אדחף אחורה עם הכסא..

מ: למה?

ת: כי יש התנגדות ו..

מ: התנגדות של מי?

ת: לא התנגדות.. כאילו..אני דוחף קיר...לא יודע להסביר את זה..

slide45
קטע ראיון עם דון, לאחר שני שיעורים

מ: יש לך סקייטבורד ואתה נמצא עליו עם כדור כבד.. אתה מוסר לי אותו בכל הכוח.. מה יקרה..

ת: אני אעוף אחורה.. קצת..

מ: מי דוחף אותך..

ת: כאילו גם הכדור דוחף אותך..

slide46
ראיון עם דון, חצי שנה לאחר ההוראה

מ: סיטואציית הכסא. מה יקרה לך?

ת: אני נדחף אחורה..

מ: בוא נעשה דיאגרמת כוחות לך.. אתה מחובר לכסא..

ת: האבטיח דוחף אותי אחורה.. הרצפה למעלה וכדור הארץ למטה.. והחיכוך לצד השני

מ: האבטיח יותר גדול מהחיכוך? אם אתה כן זז..

ת: לא..

מ: יכול להיות מצב שבו החיכוך שווה לגודל של האבטיח ואתה עדיין תגדיל את המהירות שלך?

ת: לא, לא יכול להיות.. החיכוך יותר קטן..

slide47
ניתוח איכותי של הראיונות
  • מידת השימוש בדוגמאות ואנלוגיות כדי לספק הסבר

שימוש בדוגמאות

ראיון 1

ראיון 2

ראיון 3

slide48
ניתוח איכותי של הראיונות
  • מידת השימוש בשפת מומחים כדי לספק הסבר

שימוש בשפה

מפעיל כוח

דוחף

מעיף

התנגדות

ראיון 1

ראיון 2

ראיון 3

slide49
ניתוח איכותי של הראיונות
  • מידת התקדמות ב- FACETS

התקדמות ב- Facets

Learning Goal

Facet #

Facet 80

ראיון 1

ראיון 2

ראיון 3

slide50
מחקר על מורים
  • הידע האיכותי של המורים במכניקה, ודעותיהם על הידע הזה ועל יכולתם ללמד אותו
  • ביטחונם העצמי של המורים בהוראת מכניקה לתלמידים ולמורים אחרים
  • יעילותה של ההשתלמות "מי מפחד מפיזיקה" בהתייחס לידע וביטחונם של המורים ללמד מכניקה
slide51

P<0.01

P<0.03

P<0.03

n.s.

n.s.

n.s

Initial views:

Post-workshop views:

slide52
מתאם ספירמן בין אספקטים של דעות המורים לאחר ההשתלמות (n=28)
slide53
סיכום (כמותי)
  • תוצאות מבחני ה- PRE-POSTמראים שקבוצות המחקר התקדמו באופן משמעותי
  • קבוצות המחקר השיגו תוצאות טובות יותר מתלמידי י"א ו- י"ב המתמחים בפיזיקה (5 יח"ל)
  • קבוצות המחקר השיגו תוצאות טובות יותר ממורי מדעים בחט"ב ומפרחי הוראה
  • תוצאות תת המבחן FCI היו טובות יותר מאשר תלמידי מכללות בארה"ב (Hake, 1998)
slide54
סיכום (איכותי)
  • הפנמה: מהראיונות עולה כי תלמידים המאומנים בגישה מצליחים לצייר דיאגרמת כוחות למרבית הגופים באופן מיידי וללא מעבר דרך שלבי האסטרטגיה
  • פיגום: לעיתים נדירות, ובמקרה של סיטואציות מסובכות, יש תלמידים המבצעים את כל שלבי האסטרטגיה על מנת להשיג דיאגרמת כוחות רצויה
  • תהליכים: התלמידים החלו משתמשים במרבית מושגי היסוד שנלמדו (כוחות, חיכוך), אם כי השימוש במושג האינטראקציה הינו מועט.
slide55
סיכום (רפלקציה)
  • רובם המוחלט של התלמידים שלמדו את הגישה העידו כי הם נהנו ללמוד והיו רוצים ללמוד גם מקצועות אחרים באופן דומה
  • חלק מהתלמידים העידו כי הם שינו את דעתם על מקצוע הפיזיקה לחיוב. לאחרים לא היתה דעה ראשונית.
  • רוב המורים שהשתלמו בגישה הביעו שביעות רצון מהתכנים ודרך הוראת הנושא. חלקם, בדרך כלל מורים לפיזיקה מחטיבה עליונה, הביעו צער על צמצום החלק הכמותי בגישה והטילו ספקות ביעילותה
  • "מחסום הפחד" של חלק ממורי מדעים בחט"ב כלפי הוראת מקצוע הפיזיקה נסדק. המורים ישלבו את הגישה בהוראת הפיזיקה בכיתותיהם
slide56
כיוונים עתידיים
  • פיתוח אסטרטגיה וגישת הוראה איכותית בנושא חשמל
  • פיתוח אסטרטגיה וגישת הוראה איכותית בנושא אנרגיה