היכרות עם דגם ההוראה "מסבירים במדע" תמי יחיאלי באר שבע ה' חשוון תשס"ט 3.11.08

1. היכרות עם דגם ההוראה "מסבירים במדע" תמי יחיאלי באר שבע ה' חשוון תשס"ט 3.11.08

2. משימת פתיחה לפניכם שאלה העוסקת בנושא "מכוחות לתנועה" אדם מושך כלב והכלב אינו מתחיל לנוע ממקומו. מדוע? אנא דונו בינכם וכיתבו, כיצד יענה עליה תלמיד "חלש" בכיתתכם וכיצד יענה עליה תלמיד "חזק" באר שבע, ה' חשוון תשס"ט 3.11.08

3. תשובות יומיומיות אופייניות: • האיש אינו מושך מספיק חזק. • הכלב מתנגד. • מהן המגבלות של התשובות היומיומיות? • הן אינן משתמשות במושגים פיזיקליים ואינן נשענות על תיאוריות וחוקים פיזיקליים. • הן אינן מאפשרות לענות לשאלה, למשל: כמה חזק צריך למשוך האיש כדי שהכלב יתחיל לזוז ממקומו?. אדם מושך כלב והכלב אינו מתחיל לנוע ממקומו. מדוע? באר שבע, ה' חשוון תשס"ט 3.11.08

4. מהו הסבר מדעי "רצוי"? • הסבר העושה שימוש במושגים מדעיים, עקרונות מדעיים, חוקים מדעיים ותיאוריות מדעיות (מושך מספיק, מתנגד). • ההסבר מוסף לנו ידע נוסף על מה שאנחנו כבר יודעים ( הכלב לא נע ממקומו כי הוא לא זז) • הסבר המאפשר לנו לנבא תופעות נוספות (אם האדם ימשוך מספיק חזק) באר שבע, ה' חשוון תשס"ט 3.11.08

5. מהם הקשיים של תמידים בבניית הסבר מדעי "רצוי"? • בעייה תכנית - הסבר לא מדעי או הסבר מדעי שאינו נכון הכוח שהאדם מפעיל על הכלב גדול מהכוח שהכלב מפעיל על האדם האדם לא מושך מספיק חזק 2. בעייה מבנית - הסבר לא שלם הכלב לא ינוע ממקומו כי שקול הכוחות עליו הוא 0 באר שבע, ה' חשוון תשס"ט 3.11.08

6. תשובה פיזיקלית (הסבר "נכון" ושלם) לשאלת האדם והכלב • צריכה לכלול (מבנה ההסבר): • טענה - מה קורה? • הנמקה:- מהם הכוחות הפועלים על הכלב ומהם היחסים ביניהם )כי אנחנו עוסקים בנושא של תנועה ובפיזיקה מסבירים תנועה בעזרת כוחות) • הצדקה המקשרת בין הטענה והנתונים תוך שימוש בעיקרון מדעי (במקרה זה : חוקי ניוטון). באר שבע, ה' חשוון תשס"ט 3.11.08

7. כדי לבנות את ההנמקה בתשובה הפיזיקלית לשאלת האדם והכלב - יש להתייחס להיבטים הבאים: • אלו גופים משתתפים בסיטואציה ובאלו אינטראקציות הם משתתפים? • על איזה גוף נעשה את תרשים האינטראקציות והכוחות? • מהו תרשים הכוחות הפועלים על הכלב? (את התשובות לכל השאלות הללו נמצא בעזרת האסטרטגיה שפותחה ע"י ד"ר רוני מועלם) • מה הקשר בין הכוחות הפועלים על הכלב לבין תנועתו? באר שבע, ה' חשוון תשס"ט 3.11.08

8. בניית ההנמקה בתשובה הפיזיקלית לשאלת האדם והכלב מהו תרשים הכוחות הפועלים על הכלב? הכוח שמפעילה הרצפה כלפי מעלה הכוח שמפעיל האדם המושך כוח החיכוך עם הרצפה כוח המשיכה שמפעיל כדור הארץ כלפי מטה באר שבע, ה' חשוון תשס"ט 3.11.08

9. שאלה: אדם מושך כלב והכלב אינו מתחיל לנוע ממקומו. מדוע? תשובה נכונה ושלימה (הצדקה המקשרת בין הטענה והנתונים) במישור האופקי - הכוח שמפעיל האדם על הכלב ימינה, שווה בגודלו והפוך בכיוונו לכוח החיכוך שמפעילה עליו הרצפה שמאלה. במישור האנכי - כוח המשיכה שמפעיל כדור הארץ על הכלב כלפי מטה שווה בגודלו והפוך בכיוונו לכוח שהרצפה מפעילה על הכלב כלפי מעלה. שקול הכוחות הפועלים על הכלב בכיוון האופקי הוא 0, וגם שקול הכוחות הפועלים על הכלב בכיוון האנכי הוא 0. שקול הכוחות הכללי על הכלב הוא 0 ולכן לפי חוקי ניוטון הכלב לא יתחיל לנוע ממקומו. באר שבע, ה' חשוון תשס"ט 3.11.08

10. אדם מושך כלב והכלב אינו מתחיל לנוע ממקומו. מדוע? במקרה זה, האם הטענה ידועה לנו או הנימוקים? באר שבע, ה' חשוון תשס"ט 3.11.08

11. תבנית לבניית הסברים מדעיים (שאלת הסבר) בנושא "מכוחות לתנועה" בהקשר לבעית האדם והכלב הכלב אינו מתחיל לנוע ממקומו. הכוח שמפעיל האדם על הכלב ימינה שווה בגודלו והפוך בכיוונו לכוח החיכוך שמפעילה עליו הרצפה שמאלה. כוח המשיכה שמפעיל כדור הארץ על הכלב כלפי מטה שווה בגודלו והפוך בכיוונו לכוח שהרצפה מפעילה על הכלב כלפי מעלה. שקול הכוחות הפועלים על הכלב הוא 0, ולכן לפי חוקי ניוטון הוא לא יתחיל לנוע ממקומו. באר שבע, ה' חשוון תשס"ט 3.11.08

12. נניח שידוע לנו תרשים הכוחות הפועלים על הכלב ואנו שואלים: האם הכלב יתחיל לנוע ממקומו? במקרה זה, הנימוקים ידועים וצריך למצוא את הטענה ואת ההצדקה הכוח שמפעילה הרצפה כלפי מעלה הכוח שמפעיל האדם המושך כוח החיכוך עם הרצפה כוח המשיכה שמפעיל כדור הארץ כלפי מטה באר שבע, ה' חשוון תשס"ט 3.11.08

13. תבנית לבניית הסברים מדעיים (שאלת ניבוי) בנושא "מכוחות לתנועה" בהקשר לבעית האדם והכלב הכלב אינו מתחיל לנוע ממקומו. הכוח שמפעיל האדם על הכלב ימינה שווה בגודלו והפוך בכיוונו לכוח החיכוך שמפעילה עליו הרצפה שמאלה. כוח המשיכה שמפעיל כדור הארץ על הכלב כלפי מטה שווה בגודלו והפוך בכיוונו לכוח שהרצפה מפעילה על הכלב כלפי מעלה. שקול הכוחות הפועלים על הכלב הוא 0, ולכן לפי חוקי ניוטון הוא לא יתחיל לנוע ממקומו. באר שבע, ה' חשוון תשס"ט 3.11.08

14. תרגול התבנית באמצעות דפי עבודה מתוך נספחים 1-2 באר שבע, ה' חשוון תשס"ט 3.11.08

15. תבנית מאוחדת לבניית הסברים מדעיים (שאלת הסבר וניבוי) בנושא "מכוחות לתנועה" באר שבע, ה' חשוון תשס"ט 3.11.08

16. אלו שאלות ניתן לשאול בהקשר לסיטואציה זו בנושא של "מכוחות לתנועה"?

17. מדוע תתחיל העגלה לנוע שמאלה? באר שבע, ה' חשוון תשס"ט 3.11.08

18. תרגול התבנית באמצעות דפי עבודה מתוך נספח 3 באר שבע, ה' חשוון תשס"ט 3.11.08

19. ניסוח הסברים נכונים ושלמים אדם הצמיד פומפה לקיר. מדוע הפומפה אינה נופלת? באר שבע, ה' חשוון תשס"ט 3.11.08

20. מדוע הפומפה אינה נופלת? הכוח שהאוויר מפעיל עליה במישור האופקי שווה בגודלו והפוך בכיוונו לכוח שהקיר + האוויר הכלוא מפעילים עליה. כוח המשיכה שמפעיל כדור הארץ על הפומפה שווה בגודלו והפוך בכיוונו לכוח החיכוך שהקיר מפעיל על הפומפה כלפי מעלה שקול הכוחות הפועלים על הפומפה הוא 0 ולכן, על פי חוקי ניוטון, הפומפה לא תנוע ממקומו. באר שבע, ה' חשוון תשס"ט 3.11.08

21. יישום והרחבה של המיומנות בתוכן שונה באותו תחום דעת אדם דופק בפטיש על מסמר. האם הכוח שהפטיש מפעיל על המסמר הוא גדול/קטן/שווה לכוח שהמסמר מפעיל על הפטיש? באר שבע, ה' חשוון תשס"ט 3.11.08

22. התשובה ב"פרוזה" הכוח שהפטיש מפעיל על המסמר שווה לכוח שהמסמר מפעיל על הפטיש (טענה), היות שהפטיש והמסמר נמצאים באינטראקציה. על פי החוק השלישי של ניוטון, הכוחות המופעלים באינטראקציה שווים בגודלם ומנוגדים בכיוונם (נימוק). באר שבע, ה' חשוון תשס"ט 3.11.08

23. תרגול התבנית באמצעות דפי עבודה מתוך נספח 4 באר שבע, ה' חשוון תשס"ט 3.11.08

24. בניית הסברים באמצעות תבנית ההסבר בתחומי תוכן אחרים מדוע ניתן לדחוס גז? תשובה סטנדרטית: ניתן לדחוס גז משום שבין חלקיקי הגז יש ריק ועל ידי דחיסה גורמים לחלקיקי הגז להתקרב זה לזה "על חשבון" הריק. תשובה באמצעות תבנית ההסבר טענה - ניתן לדחוס גז נימוק - משום שעל פי המודל החלקיקי של החומר – בין חלקיקי הגז יש ריק ועל ידי דחיסה גורמים לחלקיקי הגז להתקרב זה לזה "על חשבון" הריק. באר שבע, ה' חשוון תשס"ט 3.11.08

25. דיון מטה אסטרטגי • מדוע חשוב לדעת לבנות הסברים, להציג הסברים, להעריך הסברים ? • מתי נתקלתם בצורך להסביר סיטואציות / תופעות? • מהם הקשיים בכתיבת הסברים? • מדוע חשוב שהסבר יכלול הנמקה? • מהי החשיבות של מיומנות ההסבר המדעי בלמידת מדע ובעשיית מדע? • האם התבנית עוזרת לכתיבת ההסבר או מסרבלת את הכתיבה? • האם התבנית עוזרת להפנמת הנושא של "מכוחות לתנועה"? • האם הרצף שהוצג מתאים להוראה בכיתה? באר שבע, ה' חשוון תשס"ט 3.11.08