תפישה פדגוגית העוסקת בהוראה לקראת הבנה וחשיבה ויישומה בעבודת המפמרי"ם פרופסור ענת זוהר 11.09.06

1. תפישה פדגוגית העוסקת בהוראה לקראת הבנה וחשיבה ויישומה בעבודת המפמרי"ם פרופסור ענת זוהר 11.09.06

2. רקע: העידן בו אנו חיים מתאפיין בדורות קצרים של ידע המתחלף ומתרבה בקצב מהיר. על מנת שבוגר מערכת החינוך הישראלית יוכל להתמודד בהצלחה עם האתגרים התרבותיים, הכלכליים המדעיים והטכנולוגיים של המאה ה- 21 דרוש שינוי בדמות הבוגר של המערכת.

3. בוגר בעל מטען נכבד של ידע בתחומים מגוונים היה בעבר ונותר גם בהווה מטרה חשובה של מערכת החינוך. אולם הבוגרים העתידיים אינם יכולים להסתפק עוד בגוף ידע קבוע ומוגדר מראש אותו ירכשו בבית הספר, אלא זקוקים ליכולות חשיבה גבוהות שיאפשרו להם לרכוש במהלך חייהם ידע חדש תוך הפעלת שיקול דעת, יצירתיות וביקורתיות.

4. הידע הנלמד צריך להיות משמעותי, מובן ורלבנטי גם לחיים שמחוץ לבית הספר. היכולות הנלמדות תסייענה לבוגרים העתידיים לתפקד טוב יותר בעולם המשתנה של המחר ולקבל החלטות שקולות הנחוצות לקיומה של חברה חופשית ודמוקראטית.

5. השינוי המתבקש בדמות הבוגר מחייב התאמה של דרכי הלמידה, ההוראה וההערכה הנהוגות בבית הספר. עיקרו של השינוי כרוך במעבר מלמידה המדגישה שינון של מידע ותרגול של כללים נוקשים לפתרון בעיות, ללמידה המדגישה פיתוח הבנה מעמיקה של התכנים ויכולות למידה וחשיבה. תמיכה נוספת בצורך בשינוי זה באה מתיאוריות עדכניות של למידה הגורסות כי ידע משמעותי נבנה בתהליך בו הלומד הוא שותף פעיל.

6. שאלת המיליון דולר: "איך עושים את זה??????"

7. מהכרותי עם חלק מהמפמרי"ם ועבודתם אני מסיקה שמדובר בקבוצה מאוד הטרוגנית לגבי היכולת לתת תשובה לשאלה זו. חלק עשו כבר כברת דרך ארוכה בכיוון הזה חלק נמצאים בראשיתו של תהליך עבודה חלק לא מתחברים למטרות הללו (ואולי גם לא מעונינים בהן).

8. חלק גדול מהעיסוק המקצועי שלי ב- 20 השנים האחרונות התמקד בניסיונות לפתח תשובות לשאלה "איך עושים את זה??????" . הניסיונות הללו כללו עבודה : כמורה כעומדת בראש פרויקט שפיתח חומרי למידה ועסק בהשתלמויות מורים בכל רחבי הארץ כמדריכת מורי מורים כחוקרת ומפרסמת ספרים ומאמרים בנושא הזה כמרצה באוניברסיטה ובכנסים בינ"ל

9. במהלך המפגש היום ברצוני להציג לפניכם חלק קטן מן העבודה הזו כדוגמא לדרך אפשרית למתן תשובה לשאלה הנ"ל חשוב להדגיש כי זוהי דרך אחת מני רבות ("יש הרבה דרכים שמובילות לרומא"...) המטרה שלי היא לפתוח דיון בשאלה איך מעצימים את הכיוון הזה בעבודת המפמרי"ם ולהזמין את אלה מביניכם שמעונינים בכך להשתתף בקבוצת עבודה שתעסוק בכך במהלך השנה

10. מהי חשיבה מסדר גבוה? רזניק (1987): חשיבה לא-אלגוריתמית, נוטה להיות מורכבת, מסתיימת לעיתים קרובות בפתרונות מרובים, כרוכה בשימוש בקריטריונים מרובים, חוסר ודאות וויסות עצמי

11. ניתן להשתמש במונח חשיבה מסדר גבוה (או תבניות או אסטרטגיות) גם על מנת לבטא פעילויות קוגניטיביות הנמצאות על פי הטקסונומיה של בלום (Bloom, 1954) מעבר לשלב של ידע, הבנה (במשמעות שנתן לה בלום) או יישום ברמה רמה נמוכה.

12. בהתבסס על הטקסונומיה הזו שינון ואיחזור מידע מהוות פעולות חשיבה מסדר נמוך ואילו יישום, אנליזה, סינתזה והערכה מהוות פעולות חשיבה מסדר גבוה.

13. דוגמאות נוספות של פעילויות קוגניטיביות שניתן לסווג אותן כפעילויות חשיבה מסדר גבוה: בניית טיעונים, עריכת השוואות, פתרון בעיות מורכבות שאינן אלגוריתמיות, התמודדות עם חילוקי דעות, קבלת החלטות, זיהוי הנחות חבויות.

14. רוב אסטרטגיות החקר כגון: שאילת שאלות, העלאת השערות, תכנון, עיבוד נתונים והסקת מסקנות מסווגות אף הן כפעילויות קוגניטיביות ברמה גבוהה.

16. פרויקט חשיבה במדע מאמץ את הגישה המשלבת להוראת החשיבה (Ennis, 1989). על פי גישה זו הוראת אסטרטגיות חשיבה משולבת בנושאים המרכיבים את תכנית הלימודים הרגילה בבית הספר. נושאים אלה נלמדים בהעמקה תוך כדי כך שהתלמידים עוסקים במטלות הדורשות פתרון בעיות, חקר וארגומנטציה בהקשר של חומר הלימוד הספציפיים.

17. הרעיון המרכזי שעומד מאחורי פרויקט חשיבה במדע הוא לגשת להוראת המדעים מתוך שתי נקודות ראות שונות (אך משלימות זו את זו): תוכן וחשיבה על פי רוב מורים מתכננים את ההוראה שלהם תוך התבססות על רשימה של מטרות תוכן. הגישה הנידונה מציעה רשימה נוספת המורכבת ממטרות חשיבה.

19. השוואת ההוראה בפרויקט חשיבה במדע עם הוראה "רגילה" במדעים מעידה של שלושה הבדלים שנראים לכאורה עדינים, אך למעשה יש להם חשיבות רבה: פרויקט חשיבה במדע מגדיל במידה ניכרת את שיעור המטלות הדורשות מתלמידים להפעיל חשיבה מסדר גבוה. פרויקט חשיבה במדע מתייחס למטרות הוראת החשיבה כאל מטרות חינוכיות מובחנות הדורשות דרכי הוראה מיוחדות. מטרות החשיבה נלמדות באופן מפורש, שיטתי ומובנה.

21. פרויקט חשיבה במדע אינו דורש מבתי הספר לזנוח את תכנית הלימודים הרגילה ולהתחייב לתכנית חדשה במקומה אלא: מדובר בהוראת אותם תכנים תוך שימוש בדרכים חלופיות היחידה הבסיסית היא ה"פעילות הלימודית": מטלה הדורשת חשיבה בנושא מדעי ספיציפי הפרויקט כולו מורכב מאוסף של פעילויות לימודיות העומדות לרשות המורים כך שהם יכולים לשלב אותן במהלך ההוראה בכל פעם שהם מגיעים לנושא בו נכתבה פעילות לימודית.

23. The TSC project (Zohar, 2004) does not require schools to abandon the curriculum they are used to and commit themselves to a totally different program. Rather, we offer to teach the same curriculum using alternative means. Our basic unit is the learning activity: a task that requires thinking within a particular science topic. The project consists of a collection of learning activities that teachers may integrate into their regular instruction whenever they get to a topic covered by one of the activities.

24. Varied types of learning activities were designed in order to enhance transfer and to avoid fixed patterns of learning activities, which might eventually train students to deal with them in a merely algorithmic way.

25. The following types of learning activities were designed: Activities that follow lab experiments; Invitations to Inquiry; Critical assessment of newspaper clips; Investigation of microworlds; Argumentation; Open-ended inquiry learning activities An assortment of small–scale, learning activities

26. Another hallmark of the TSC project is the use of metacognition. The TSC project employs a rather specific component of metacognition - Meta-strategic Knowledge (MSK), defined as general, explicit knowledge about the cognitive procedures that are being manipulated

27. MSK consists of the following abilities: making generalizations and drawing rules regarding a thinking strategy, naming the thinking strategy, explaining when, why and how such a thinking strategy should be used, when it should not be used, what are the disadvantages of not using appropriate strategies, and what task characteristics call for the use of the strategy (Kuhn, 1999; 2000a; 2001).

28. AN EXAMPLE OF A TSC LEARNING ACTIVITY The main goal of the unit “Genetic Revolution- Discussions of Moral Dilemmas (GreMoD) is to foster students’ argumentation skills while teaching key concepts in genetics. The GreMoD unit was constructed with attention to three major issues: (1) Biological knowledge: (2) Strategic and MSK regarding Argumentation: (3) Principles of bio-ethics

29. 1. A section of a dilemma related to genetics (CF) • Table 1: concrete examples of the TSC learning activities Cystic Fibrosis (CF) is an autosomal recessive genetic trait. It is one of the most prevalent genetic diseases. In England and the United States one out of 2000 newborns is affected and one out of 20 people is a carrier. Cystic fibrosis causes a deficient functioning of the external secretion glands that is pronounced (among other things) in the production of salty sweat, in digestion disorders, and in the production of large quantities of mucus in the respiratory tracts. The mucus causes recurrent lung infections. Each additional infection adds to the long-term damage to the lungs. The disease is therefore lethal: patients rarely survive past the age of 40.

30. The gene responsible for CF has been located. Scientists from laboratories in several countries are now working on methods for genetic therapy. One idea was to substitute a healthy gene for the deformed one in the lung tissue. However, the complex branching of the lungs makes it impossible to remove the Epithelium cells and then return them after the gene substitution. In 1992 one group of researchers succeeded in inserting the gene into the Epithelium of a rat’s lung where it continued to function for 6 weeks. Another research direction focuses on the development of a spray consisting of normal genes attached to transporters whose role will be to insert the genes into the cells. The idea is that patients will inhale the spray from time to time (with the hope that the normal genes will be able to function in the cells). Despite all these efforts, it is still a long way before genetic treatment of CF can become practical. Meanwhile, patients keep suffering.

31. Dilemma: a. Rebecca and Joseph both have brothers whom are sick with CF (an autosomal recessive trait). Rebecca and Joseph got married and Rebecca is now pregnant. Should they abort the embryo? Explain! B. Genetic tests showed that both Rebecca and Joseph are carriers of CF and that the embryo is homozygous for CF. Rebecca and Joseph contemplate whether or not they should have an abortion. b1 What is the moral problem under consideration? b2. Do you think they should perform an abortion? Offer reasons for your position! b3. Your friend disagrees with you. Define his/her position. Offer reasons for that position (what will your friend say to convince you that s/he is right?) 4. What will you answer your friend? Explain!

32. 2. A section of a unit regarding MSK In order to argue well, it is important to study several basic concepts relating to argumentation. A discussion is a conversation in which the participants strive to convince each other in their positions. Participants present their beliefs by using arguments. During a discussion, an argument is an effort to convince someone to change his/her mind. It consists of two main components: 1. The conclusion, which is the main position a person would like to present; and, 2. One or more justifications that support the conclusion…..

33. What is a good argument? A good argument is one in which the conclusion is well supported. The argument is supported by numerous and varied justifications and by general rules. A good argument also responses to positions that contradict it. The justifications in a good argument must be: a. True; b. Relevant to the conclusion; c. Refer to a large variety of aspect

34. Zohar, A. and Nemet, F. (2002). Fostering students’ knowledge and argumentation skills through dilemmas in human genetics. Journal of Research in Science Teaching, 39, pp. 35-62.

35. Table 4. Performance of experimental and comparison students on the critical thinking tests Experimental group N SD Comparison group N SD *p<0.001

36. Table 6. Comparison between pre-test and post-test #1 in the experimental group

37. “The thinking project is great. You know what the problem is? It’s the curriculum. If we are going to spend so much time on developing students’ thinking, how will they ever learn all that they are supposed to know?” (From a teacher who participated in a TSC teacher workshop)

38. Table 3. Comparison between knowledge scores in the experimental and comparison groups in two of the TSC units

39. “Some kids simply can’t do it ....You cannot ignore the variability among children”. “I had a beautiful lesson with students who did just that. I enjoyed them a lot. They drew conclusions and planned the experiment and made hypotheses, practically all by themselves. But this is a very strong class with excellent students. I don’t think it can work with all students”.

40. Figure 1. Longitudinal analysis- frequency of Distinguishing Consistently (DC), Not- Distinguishing Consistently (NDC) and Inconsistent (INC) teachers

41. Zohar, A., Vaaknin, E., & Degani, A. (2001). Teachers’ beliefs about low achieving students and higher order thinking. Teaching and Teachers’ Education, 17, 469-485.

42. Table 7. Students of different academic levels: scores of genetic argumentation test Pre-test SD Post-test SD

43. Table 8. Students of different academic levels: scores of genetic transfer tests (relating to everyday dilemmas) Pre-test SD Post-test SD *P<0.05; **P<0.01; ***P<0.001

44. Table 9. Students’ scores in the GCT tests distributed according to their biology grade. The grades range between 4 (poor) and 10 (excellent).

45. Biology grade N Pre-test score Post-test score Gain Comparison group 4 4 30.4 32.7 2.3 5 14 45.9 37.2 8.7- 6 34 39.3 43.9 4.6 7 51 39.4 40.9 1.5 8 64 38.6 45.6 7.0 9 56 40.8 52.1 11.3 10 36 49.2 55.4 6.2 Table 9. Students’ scores in the GCT tests distributed according to their biology grade. The grades range between 4 (poor) and 10 (excellent).

46. METACOGNITION STUDY Research design: Equal numbers of LA and HA students were randomly assigned into two treatment groups: experimental and control. We thus had a total of four experimental sub-groups in a 2X2 design: LA experimental sub-group, LA control sub-group, HA experimental sub-group and HA control sub-group.

47. Strategic knowledge: mean scores of experimental and controlgroups in practice sessions

48. Strategic knowledge regardingthe 4 sub-groups: mean scores of HA and LA students in practice sessions.

49. Meta Strategicknowledge: means of experimental and control groups in practice sessions.

50. Meta Strategic knowledge regarding the 4 sub-groups: mean scores of HA and LA students in practice sessions