התפתחויות בהוראת ביולוגיה

1. התפתחויות בהוראת ביולוגיה ד"ר אילת ברעם-צברי מרץ 2009

2. מה מעניין תלמידים לדעת על מדע?זיהוי תחומי עניין במדע באמצעות שאלות תלמידים

3. מהו עניין? • עניין: נכונות להשקיע אנרגיה במערך אחד של גירויים ולא באחר (Csikszentmihalyi and Hermanson 1995) • עניין הוא סוג של מוטיווציה פנימית, המתייחסת לעשייה של משהו כיון שהוא מהנה בפני עצמו, להבדיל ממוטיווציה חיצונית, המתייחסת לעשייה של משהו כדי לזכות בגמול או להתחמק מעונש (Ryan and Deci 2000) • עניין הוא מניע חזק, השונה מגורמים מוטיווציוניים אחרים בכך שהוא תלוי תוכן (Krapp 2002)

4. ולמה זה מעניין אותנו? • יתרונות קוגנטיביים ללמידה Personal interest correlates positively with higher performance on memory, attention, comprehension, depth of cognitive engagement, and achievement (Pintrich & Schunk, 2002) • להבטיח את הדור הבא של המדענים The need to counter the declining interest that young people have in pursuing scientific careers highlights the need to identify those aspects of science teaching likely to make school science more attractive to pupils (“Before It's Too Late” 2000, Osborne et al. 2003) • קול התלמיד בחינוך Acknowledging and valuing young people's views and opinions (Rudduck and Flutter 2000; Burke and Grosvenor 2003)

5. שיטות למדידת עניין • ברוב המוחץ של המקרים: שאלונים כתובים, תגובה לרשימות נושאים, סימון בסקאלות ליקרט (Dawson, 2000; Qualter, 1993; Sjøberg, 2000 (SAS); Sjøberg & Schreiner, 2002 (ROSE); Stark & Gray, 1999) • במקרים נדירים: קבוצת מיקוד(Osborne & Collins, 2000) סקר שביעות רצון מתוכנית הלימודים(Murray & Reiss, 2003) מגבלה: התלמידים מגיבים לנושאים שהציע מבוגר

6. שימוש בשאלות ספונטניות של תלמידים (self-regulated) • בעיה: תלמידים כמעט ולא שואלים בכיתה שאלות המעידות על סקרנות אינטלקטואלית (Dillon 1988) • פתרון: להשתמש במאגרים מהחינוך המדעי הבלתי פורמלי כדי לברר מי מתעניין במה ומתי

7. Free-choice science learning environments • למידה לא רציפה, שאינה מוערכת ומתרחשת מחוץ לכותלי בית הספר (Dierking & Martin, 1997) • סוג הלמידה שאדם מעורב בה במהלך חייו, דרך מגוון של חוויות והקשרים(Dierking, Falk, Rennie, Anderson, & Ellenbogen, 2003) • מספקת מידע בנוגע לסביבה הטבעית בה אנשים לומדים ללא כפיה, כשהם מכוונים על ידי צרכיהם האישיים ותחומי העניין שלהם (Falk & Dierking, 2002) במחקר זה השתמשנו במאגרי שאלות שנשלחו לאתרי/תוכניות שאל-את-המדען

8. הנחות המחקר I • מספר השאלות שנשלחות לאתרי/תוכניות "שאל-את-המדען" בנוגע לנושאים מדעיים ספציפיים משקף במידה מסויימת את העניין של בנים ובנות באותה קבוצת גיל בנושאים אלו • בסביבה טבעית (להבדיל מבית ספרית) אנשים נוטים לשאול כדי למלא פערי ידע Flammer, 1981)) בתחומים הרלוונטיים להם • התאמה לתוצאות מהספרות שהושגו במדגמים מבוקרים בסביבות פורמליות

9. הנחות המחקר II • נתוני הרקע שבידינו מייצגים גם את הנתונים החסרים (לדוגמא - גיל ומין) • מספרם של הגולשים ששולחים יותר משאלה אחת דומה בקבוצות הגיל השונות

10. שיקולים בבחירת המתודולוגיה I המדגם אינו מייצג את כלל האוכלוסייה, כיון ששולחי השאלות הם בעלי גישה נוחה יותר לאינטרנט (coverage error) • 87% מבני הנוער בארה"ב (2005) ו 93% בארץ (2006) גולשים באינטרנט • כבר ב 2003 היו כל בתי הספר הציבוריים בארה"ב בעלי גישה לאינטרנט, בישראל ל 60% מבתי האב יש גישה לאינטרנט (2006) • הגישה לאינטרנט מתרחבת, ולכן המתודולוגיה תתאים יותר ויותר למחקר עם חלוף הזמן

11. שיקולים בבחירת המתודולוגיה II המדגם אינו מייצג את כלל האוכלוסייה, כיון ששולחי השאלות הם בעלי מוטיווציה גבוהה יותר ללמוד מדעים • נכון, אבל: • גם בסביבה פורמלית תלמידים בעלי מוטיווציה שואלים יותר ecological validity - תקפות המחקר נתמכת על ידי שימוש במידע שמקורו באוכלוסיה הנחקרת בסביבתה הטבעית, ולא כתוצאה מגירוי מלאכותי • תקפות המחקר נתמכת על ידי השוואה לתוצאות שהתקבלו במחקרים אחרים, שנסמכו על מדגמים מבוקרים (Reid, 2006) ועל ידי השוואה בין תוצאות שהתקבלובמאגרי שאלות שונים • המהימנות נתמכת על ידי שימוש במדגמים גדולים מאוד (Reid, 2006)

12. שיקולים בבחירת המתודולוגיה III • המדגם אינו מייצג כיון ששולחי השאלות מתעניינים יותר בטכנולוגיה מאשר כלל האוכלוסייה • שימוש באינטרנט מאפיין את כלל בני הנוער המערביים, ולא רק חננות-מחשבים • המתודולוגיה אינה מבחינה בין מי שמחפש תשובה לשאלה בוערת ובין מי שהחליט לשאול מתוך גחמה של רגע • גם המתודולוגיה המסורתית של שימוש בשאלונים לא מבחינה בין עניין מתמשך ועניין רגעי • בשאלונים יש בעיה של "טעות מדידה": "מתעניין מאוד" אצל משיב אחד, יכול להיות זהה מבחינת המשמעות ל"מתעניין למדי" של משיב אחר. יש תלמידים שמצהירים כי אינם מתעניינים במדע כלל, אך למעשה מתעניינים בהיבטים מסויימים של המדע בחיי היום יום שלהם

13. שיקולים בבחירת המתודולוגיה IV • המתודולוגיה אינה מבחינה ברמאים • גם המתודולוגיה המסורתית של שימוש בשאלונים לא מבחינה ברמאים, ולכן השאלה היא אם לשואל יש סיבה לזייף את תחומי העניין שלו או את פרטיו קשה יותר לספק מדגם מבוקר לניסויים ברשת מאשר לניסויים בכיתה, אך ניתן להשיג באמצעות סביבה זו מידע שלא קיים בשום מקום אחר ובכמות שלא קיימת בשום מקום אחר

14. מטרות המחקר • לאפיין את העניין של תלמידים במדע וטכנולוגיה • לתאר את הדרך בה מתפתח העניין של תלמידים בביולוגיה • לבחון היבטים מגדריים של עניין במדע וטכנולוגיה בסביבות לא פורמליות • לגלות תבניות ואינטראקציות נוספות בתוך ובין מאגרי השאלות השונים

15. מתודולוגיה: מקורות מידע • תוכניות טלוויזיה • אתרי שאל-את-המדען • כל השאלות, לא רק אלו שפורסמו • כיתות בית ספר

16. מתודולוגיה: קידוד השאלות • נושא ותת נושא • מוטיווציה לשאילת השאלה ורמת האוטונומיה • רמת השאלה: רמת וסוג המידע המבוקש • האובייקט המעניין, סדר הגודל שלו והמרחק הפסיכולוגי מהשואל

17. קידוד השאלות: נושא ותת נושא • שבעה נושאים: ביולוגיה, פיסיקה, כימיה, מדעי כדור הארץ, אסטרופיזיקה, מהות המדע (NOS) וטכנולוגיה • 50-60 תתי נושאים דוגמה: שאלות שמוינו לתת הנושא "אנטומיה ופיזיולוגיה" • איך זה שלא מרגישים כשגדלים? (9, ישראל, לוגי) • למה מצמוץ הוא לא רצוני? (תיכוניסטית, ארה"ב, madsci) • למה כששמים מלח על היד ועליו קרח ולוחצים כמה זמן זה משאיר סימן? מה קורה שם? (תלמיד חט"ב, קנדה, madsci)

18. קידוד השאלות: מוטיווציה ואוטונומיה • מוטיווציה להעלאת השאלה • לא ישומי: האם ללויתן יש פופיק? (בת 12, ישראל, ערוץ לוגי) • ישומי: אני רוצה להוסיף צ'ט לאתר שלי, איך לעשות את זה? (בן 15, ישראל, ערוץ לוגי) • רמת האוטונומיה • ספונטני: האם חור שחור מוביל לגלקסיה אחרת? (חט"ב, ארה"ב, Madsci) • בית ספרי: מי כתב את "מוצא החיים"? תענו לי מהר, זאת שאלת בונוס (חט"ב, ארה"ב, Madsci)

19. קידוד השאלות: רמת חשיבה (1) רמת המידע המבוקש • מוין לשלוש רמות: תכונות של משתנה יחיד, השוואה בין שני משתנים, קשר סיבתי בין שני משתנים (Brill & Yarden, 2003; Dillon, 1984 ) • תכונות של משתנה יחיד: האם לאדם הקדמון היו חתולים? (בת 8, ישראל, לוגי) • השוואה בין שני משתנים: האם יש הבדל בין פרומונים שמפרישים הומו וסטרייט? (מבוגר, ישראל, "חדשות המדע") • קשר סיבתי בין שני משתנים: אם נערה מחליקה את שערה מדי יום, מה יקרה לשיער? האם הפן ישפיע על הזקיקים? (תלמידת חט"ב, Madsci)

20. קידוד השאלות: רמת חשיבה (2) סוג המידע המבוקש מוין לעובדה, הסבר, מתודולוגיה, סתירה וניבוי או שאלה פתוחה (בהשראת Bybee 1997) • עובדה: כמה שוקלת נמלה? (תלמידת יסודי, ארה"ב, Madsci) • הסבר: למה צמחים מייצרים חמצן בבוקר, אבל לא בלילה? (בן 12, ישראל, לוגי) • מתודולוגיה: למה מתחילים למדוד תמיד מגובה פני הים? (בת 11, ישראל, לוגי) • ניבוי: אם זוג תאומות זהות ישכבו עם זוג תאומים זהים האם הילדים שלהם יהיו זהים? (תלמידת תיכון, ארה"ב, Ask-A-Genetisist) • שאלה פתוחה: מהי תודעה? האם לכל היצורים החיים יש תודעה? (יסודי, עומן, Madsci)

21. קידוד השאלות: האובייקט שבמרכז השאלה • ביולוגיה של האדם: האם חוסר יכולתנו לסנתז ויטמין C היא פגם מולד במטבוליזם? (תלמידת תיכון, אנגליה, Madsci) • זואולוגיה של בעלי חיים אחרים: האם גם לכלבים יש כפה דומיננטית בה הם מעדיפים להשתמש? (תלמידת חט"ב, ארה"ב, Madsci)

22. קידוד השאלות: סדר גודל • בהשראת רמות הארגון הביולוגיות • אוכלוסייה: אם דולפינים הם יונקים, איפה השיער שלהם? (בת, ארה"ב, (newton • מאקרוסקופי: מה גורם לנקודות השחורות על הבננה?(תלמיד יסודי, ארה"ב, (newton • מיקרוסקופי: אם באזופילים משחררים היסטמינים שגורמים לדלקת, למה יש לנו אאוזונופילים? הם לא מבטלים אחד את השני?(תלמידת תיכון, ארה"ב, (newton • מולקולרי: איך יודעים אם גן אחד מושפע או נשלט על ידי גן אחר?(תלמיד תיכון, ארה"ב, (newton • נאנומטרי: מה המטרה של אלקטרונים?(תלמיד חט"ב, ארה"ב, (newton

23. קידוד השאלות: מרחק פסיכולוגי בהשראת Bar-Anan, Liberman and Trope 2006

24. מתודולוגיה: זיהוי מין השואל • בשאלות בעברית נעשה זיהוי מין השואל על פי הטיות פעלים ותארים, ובמידת האפשר על פי שם פרטי • בשאלות באנגלית נעשה זיהוי המין על פי שם פרטי, בהסתמך על מאגרי שמות ברשת

25. מה מעניין תלמידים לדעת במדעים?תוצאות ודיון

26. אפיון העניין של תלמידים במדע וטכנולוגיה

27. שאלות חוזרות בקרב תלמידי יסודי וחט"ב: חוסר התאמה מושלם לתוכנית הלימודים בגילאים הרלוונטיים Baram-Tsabari, A. and Yarden, A. (2005). Characterizing children's spontaneous interests in science and technology, International Journal of Science Education, 27(7), 803-826.

28. שאלה של אוטונומיה: הבדל בין תחומי עניין "בית ספריים" לתחומי עניין ספונטניים מדגם: 1,555 שאלות שנשלחו לאתר Madsci על ידי תלמידי כיתות ד'-י"ב במהלך ארבעה חודשים נאספו ונותחו Baram-Tsabari, A., Sethi R. J., Bry L. and Yarden, A. (2006). Using questions sent to an Ask-A-Scientist site to identify children's interests in science, Science Education, 90(6), 1050-1072.

29. נושאים ספונטניים

30. נושאים "בית ספריים"

31. הסמפל שללוגי מה המוטיווציה לשאול שאלות ספונטניות והאם היא משתנה עם הגיל? • מדגם: 1,676 שאלות בנושאי מדע וטכנולוגיה נשלחו למערכת התוכנית "לכו חפשו" בערוץ לוגי במהלך חמשת החודשים הראשונים לקיומה על ידי ילדים ישראלים, שרובם בגילאי 7-14 • תזכורת: מיון לשאלות ישומיות ושאינן ישומיות • לא ישומי: מה יש בפלסטר שמרפא את הפצע? (בת 12) מה הלטאה הכי גדולה בעולם? (בן 11) • ישומי: איזה אוכל לתת לצב? (בן 7) איך לרדת במשקל תוך כמה ימים? (בת 12) • Baram-Tsabari, A. and Yarden, A. (2005). Characterizing children's spontaneous interests in science and technology, International Journal of Science Education, 27(7), 803-826.

32. מוטיווציה גיל 6-15 התלמידים הבוגרים פרקטיים יותר מהצעירים (ובנות פרקטיות יותר מבנים)

33. התפתחות עניין בביולוגיה

34. הסמפל של ABT איך מתפתח העניין בביולוגיה עם הגיל? • שאלות בביולוגיה נאספו משלושה מאגרים שונים: • ילדים: 1,676 שאלות, מתוכן 49.6% בביולוגיה. ילדים ישראלים שרובם בני 7-14, "לכו חפשו", ערוץ לוגי • נוער: 1,555 שאלות, מתוכן 44% בביולוגיה. תלמידי ד'-י"ב, Madsci, אתר שאל-את-המדען בינלאומי • מבוגרים: 622 שאלות, מתוכן 37.9% בביולוגיה. בעיקר מבוגרים ישראלים, "חדשות המדע", ערוץ 8 • 1,751 שאלות ביולוגיות נאספו, וחולקו מחדש לארבע קבוצות גיל: יסודי, חט"ב, תיכון ומבוגרים (מעל גיל 18) • Baram-Tsabari, A. and Yarden, A. Interest in biology: A developmental shift characterized using self-generated questions, The American Biology Teacher, 69(9), 546-554.

35. העניין בביולוגיה של האדם עולה עם הגיל והעניין בזואולוגיה מצטמצם p<0.0001

36. עניין בנושאים ביולוגיים • אנטומיה ופיזיולוגיה • מחלות ורפואה • אקולוגיה • בוטניקה • תזונה • גנטיקה ורביה • התנהגות • נוירולוגיה ותודעה • יחסי אדם-חיה • ביולוגיה של התא • מיקרוביולוגיה ווירולוגיה • אבולוציה • חיות נכחדות • ביוטכנולוגיה • היסטוריה של הביולוגיה פופולריות גבוהה פופולריות נמוכה

37. העניין בנושאים ביולוגיים שונה בקרב קבוצות גיל שונות האם לזבוב יש לב? • אנטומיה ופיזיולוגיה יסודי • מחלות ורפואה מבוגרים • אקולוגיה • בוטניקה • תזונה • גנטיקה ורביה • התנהגות יסודי • נוירולוגיה ותודעה חטיבת ביניים • יחסי אדם-חיה יסודי • ביולוגיה של התא • מיקרוביולוגיה ווירולוגיה • אבולוציה • חיות נכחדות • ביוטכנולוגיה • היסטוריה של הביולוגיה האם חלב נאקות מועיל לטיפול במחלות אוטואימוניות? כשפרה עושה "מו", האם היא מדברת עם חברות או מגנה על הטריטוריה? למי משני המינים יש זיכרון טוב יותר? למה אני לא יכול לגדל אריה בבית ולאלף אותו להיות צמחוני?

38. משהו מה JBE איך מתפתח העניין בביולוגיה עם הגיל? • 79,000 שאלות שנשלחו לאתר Madsci במהלך העשור האחרון על ידי תלמידים ומורים • מתוכן 28,484 שאלות בביולוגיה (37.7%) • הגולש מיין את שאלתו לאחד מהנושאים הבאים (בסדר פופולריות יורד): ביוכימיה, ביולוגיה כללית, זואולוגיה, בוטניקה, אנטומיה, ביולוגיה של התא, אקולוגיה וסביבה, רפואה, גנטיקה, מיקרוביולוגיה, נוירוביולוגיה, מדעי החקלאות, אבולוציה, ביולוגיה מולקולרית, התפתחות, וירולוגיה, אימונולוגיה, ביופיזיקה • Baram-Tsabari, A., Sethi R. J., Bry L. and Yarden, A. (Submitted). Identifying students' interests in biology using a decade of self-generated questions.

39. העניין ברפואה עולה,העניין בזואולוגיה יורד עם הגיל בקרב בני שני המינים

40. העניין בגנטיקה עולה עם הגיל - בעיקר בקרב בנות,העניין באבולוציה עולה עם הגיל בקרב בנים

41. העניין בביולוגיה של התא מגיע לשיאו בתקופת התיכון - תלוי תוכנית לימודים

42. היבטים מגדריים של עניין במדע וטכנולוגיה בסביבות לא פורמליות

43. האם הרשת היא סביבה שוויונית ללמידת מדעים? • מחקרים רבים טוענים כי בנים מתענייניםבמדע יותר מאשר בנות (Gardner, 1998; Miller et al 2006) • הפער הולך ומתרחב עם הגיל (Friedler & Tamir, 1990; Shemesh, 1990; Shakeshaft, 1995; Mullis et al, 2000) • בנות נוטות פחות מאשר בנים להשתמש במקורות למידת מדעים בלתי פורמליים (NSF, 2004; Nisbet et al., 2002) • בנות נוטות פחות מאשר בניםלהשתתף בפעילויות מדע שאינן כלולות בתוכנית הלימודים (Greenfield, 1998)

44. האם הרשת היא סביבה שוויונית ללמידת מדעים? • מדגם: 79,000 שאלות שנשלחו לאתר Madsci במהלך העשור האחרון על ידי תלמידים ומורים • השאלות נותחו על פי גיל, מין, ארץ מוצא ונושא • Baram-Tsabari, A., Sethi R. J., Bry L. and Yarden, A. (Submitted). Asking scientists: A decade of questions analyzed by age, gender, country and time.

45. דומיננטיות נשית בקרב שאלות שנשלחו על ידי גולשים בגילאי בית ספר • מתוך כלל השאלות שזוהו על פי מין (n = 48,360): 51.6% בנים, 48.4% בנות • רוב נשי בקרב גילאי בית ספר (n = 32,834): 55.4% בנות • דומיננטיות נשית חזקה נמצאה גם בקרב השואלים באתר "שאל-את-הגנטיקאי" (72% מקרב 1,641 שואלים) ו"שאל-את-המדען" (%60 מקרב 2,026 שואלים) האמריקאים ו"בשער" הישראלי • דומיננטיות גברית נמצאה במדגמים הישראליים של "לוגי" ו"חדשות המדע", אך מקורם בתוכניות טלוויזיה ולא ברשת • אטמוספרה מגוננת, אנונימיות, עזרה בשיעורי בית

46. התפלגות מגדרית במדינות שונות: אין קשר בין רמת השוויון במדינהלאחוז השואלות 119 99 110 12 14 6 1

47. אחוז הבנות השואלות צונח עם העלייה בגיל

48. האם תחומי העניין הסטריאוטיפיים מתבטאים גם בסביבות לא פורמליות? • אינספור מחקרים, שנערכו בסביבה בית ספרית, הראו כי בנות מתעניינות בביולוגיה יותר מאשר בנים, וכי בנים מתעניינים בפיזיקה יותר מאשר בנות • יש המסבירים את מצב עניינים זה בהבדלים ביולוגיים (Baron-Cohen, 2003), אך המחקר אינו תומך בהם (Spelke, 2005; Waber et al., 2007) • ההסברים החברתיים נחלקים לתלויי בית ספר, עמדות וחיברות (Kelly 1978). בית הספר נתפס כשחקן מרכזי בהדרת בנות ממקצועות פיזיקליים (Stadler, Duit, & Benke, 2000; Zohar, 2003) • מחקר שנערך בגרמניה מצא כי תלמידים משני המינים מגיעים לבית הספר עם רמת עניין גבוהה בפיזיקה, אך הבנות מאבדות עניין במקצוע בעקבות לימודיהן (Haussler & Hoffmann, 2002)

49. בנות הבנות לא מפתחות עניין בפיזיקה עם הגיל ואילו הבנים כןn = )46,463) בנים

50. אותה תוצאה חוזרת גם במאגרים אחרים שאלות ספונטניות בביולוגיה ובפיזיקה נאספו משלושה מאגרים שונים: • ילדים: 1,676 שאלות. ילדים ישראלים שרובם בני 7-14, "לכו חפשו", ערוץ לוגי • נוער: 1,555 שאלות. תלמידי ד'-י"ב, Madsci, אתר שאל-את-המדען בינלאומי • מבוגרים: 622 שאלות. בעיקר מבוגרים ישראלים, "חדשות המדע", ערוץ 8 • 1,088 השאלות בביולוגיה ובפיזיקה נאספו, וחולקו מחדש לארבע קבוצות גיל: יסודי, חט"ב, תיכון ומבוגרים (מעל גיל 18) • Baram-Tsabari, A. and Yarden, A. (2008).Girls' biology, boys' physics: Evidence from free-choice science learning settings, Research in Science and Technological Education, 26(1).