הוראת כימיה

חינוך כימי הוא תחום מחקר משותף לדיסציפלינות הכימיה והחינוך, המתמקד בלימוד ובהוראת הכימיה בבתי ספר, באוניברסיטאות, ובמוסדות אקדמאיים אחרים. האוניברסיטאות והטכניון, כמו גם מכללות להוראה מכשירות מורים להוראת הכימיה והמדעים, לכל הגילאים. חומרי לימוד והעשרה לתלמידי בית הספר התיכון כיתות י'-י"ב, מפתחים בקבוצת הכימיה של המחלקה להוראת המדעים במכון ויצמן למדע ברחובות, ובקבוצת הוראת הכימיה בטכניון בחיפה^[1].

הוראת כימיה בבתי ספר תיכוניים בישראל

הרציונל והחשיבות של הוראת מקצוע הכימיה

מדע הכימיה עוסק בחומרים שמהם בנוי העולם, טבעיים או מלאכותיים אשר מורכבים מאותם יסודות המגיבים ביניהם בתגובות כימיות. ידועים למעלה מ-20 מיליון חומרים כאלו.

הוראת הכימיה עוסקת בחקר תהליכים הגורמים לשינויים בחומרים, למעבר בין מצבי הצבירה ולהיווצרות חומרים חדשים ובתיאוריות השונות המסבירות תהליכים אלו. מושם דגש על הבנת משמעותה של תאוריה מדעית: הסבר תופעות טבע ובחינת יכולת הניבוי שלה לתופעות נוספות ועתידיות. הבנת תהליך החקר המדעי-ניסויי ורכישת מיומנויות חקר תוך הכרה בכך שהניסוי הוא אמפירי וניתן להפרכה^[2].

מבנה הלימודים ב-70 שנים

ד"ר יוסף לוריא, כמנהל מחלקת החינוך של ההסתדרות הציונית, הקים צוות שקבע את מבנה בחינות הבגרות בחינוך היהודי בארץ ישראל בתקופת המנדט, בסוף שנות ה-20. הצוות אימץ את המקובל במרכז אירופה וקבע שני מסלולים לבגרות שבכל אחד מהם שש בחינות חובה ומקצוע בחירה אחד. המגמה ספרותית שבה הושם דגש על לימודי ספרות, לשון, תנך, היסטוריה ואנגלית, מתמטיקה מצומצמת ומקצוע בחירה נוסף. והמגמה הריאלית שבה נלמדו מתמטיקה מוגברת, פיזיקה, תנך היסטוריה ולשון ומקצוע מדעי מוגבר שהיה כימיה. בחינות הבגרות בשנים הללו היו בנויות משאלות פתוחות הדורשות הבנה אבל הרבה מאוד שינון ידע. במהלך השנים הצטרפו לרשימה מגמה חברתית/כלכלית, מגמה ביולוגית שבה בצד הביולוגיה נלמד גם מקצוע הכימיה.

בשנת 1977 פורסם חוזר מיוחד א' (תשל"ז) החטיבה העליונה: עקרונות, לימודים בחינות, חוזר זה שינה את מבנה הבחינות וקבע יחידות לימוד במקום מגמות. מאז אין יותר מגמות אלא מקצועות בחירה – וכל השילובים אפשריים – בתלות בבית הספר. הצימוד שהיה קיים הרבה שנים של שילוב מדעים בין פיזיקה-כימיה, ביולוגיה-כימיה איננו מחייב^[3].

תוכנית הלימודים וספרי הלימוד

המגמה היא לבנות אצל התלמידים בסיס מוצק להבנה מעמיקה ככל האפשר של מדע הכימיה כמדע ניסויי הנמצא בחזית המחקר המדעי. הכימיה כ"צומת מדעים" המקשר בין הביולוגיה לפיזיקה ומקושר גם לתחומים אחרים. בין השנים 1958–1980 היה ד"ר זכריה נצר המפקח על הוראת הכימיה, והוא בלחצם של המורים כתב ספרי לימוד שנלמדו באותן שנים " כימיה כללית" בהוצאת הקיבוץ המאוחד.

בשנות ה-60 הותאמו ספרי הלימוד לגישת ה-chemstudy שפותחה בארצות הברית באוניברסיטת ברקלי והשתמשה בסרטים להדגמת ניסויים להוראת הכימיה. התכנית נקראה "כימיה מדע ניסויי" והייתה מבוססת על הרעיון של המושגים המרכזיים של מקצוע הכימיה. לאחר כעשור של ניסיונות, התברר כי התכנית איננה מתאימה למבנה החינוך בישראל – והיא דלה בנושאים הקשורים לתרכובות הפחמן ולתעשייה. לפיכך, בשנות השבעים הוחל בפיתוח תוכנית הלימודים כימיה לבית הספר התיכון חלקים א'-ג' שפותחו במחלקה להוראת המדעים במכון ויצמן למדע ברחובות. הרעיון בבסיסה של התכנית היה לשים דגש על עקרונות הכימיה המודרנית ולהציג בפני התלמיד את הדרכים שבהם עובד הכימאי במעבדה ובתעשייה.

בין השנים 1980–1998 המפקח על הוראת הכימיה היה פרופ' אבי הופשטיין ממכון ויצמן – המחלקה להוראת המדעים. בתקופתו הוכנסה תוכנית מודולרית ללימודי הכימיה:

הרמה הבסיסית של 3 יחידות לימוד (יח"ל): מושגים בסיסיים בכימיה: מבנה האטום, קשר כימי, חומצות ובסיסים, חמצון חיזור, אנרגיה ושיווי משקל כימי. הכימיה של תרכובות הפחמן והשלמה לרמה מוגברת של 5 יח"ל: שכללה 2 פרקי חובה: 1. תאים אלקטרוכימיים ותרמודינמיקה 2. תעשייה כימית – תעשיית הדשנים או תעשיית הברום – פרקים שפותחו בשיתוף עם מדעני התעשייה הכימית בארץ, ו 2 פרקי בחירה מתוך הנושאים: פולימרים, חלבונים, סוכרים, אלקטרוכימיה, אינטראקציה. בשנים אלו יחידת המעבדה האנליטית המעשית שבה תלמידים הכירו שיטות כימיות לזיהוי חמרים ונבחנו במעבדה, הוצאה בהדרגה מתוכנית הלימודים והשימוש במעבדות החל להיעלם^[4].

תוכנית הלימודים החדשה 2000–2020

בסוף המאה העשרים והעשור הראשון של המאה ה-21 חלו שינויים מהותיים עקב התפתחויות בכל העולם. לאור הגידול העצום בכמויות המידע קיימת מגמה להפחית בכמויות הידע לשמו ולהרבות בהקניית מיומנויות למידה ומיומנויות ספציפיות למקצוע הנלמד. מערכת החינוך הישראלית מיטלטלת בין שתי מטרות מנוגדות: שוויון מול מצוינות. מדע לכול או מקצועות מדעיים ברמה מוגברת^[5]. בנוסף, מתנהל ויכוח בין המצדדים בהעמקה בדיסציפלינה מסוימת לבין המצדדים בטיפוח מיומנויות חשיבה ופיתוח סקרנות כדי לאפשר למידה עצמית מאוחר יותר. מסגרת הלימודים מושפעת מכך שמערכת החינוך העל-יסודי מנותבת על ידי בחינות הבגרות, ומוערכת על-פי שיעורי הזכאות לתעודת בגרות. כל הגורמים הללו משפיעים על בניית התכנית והדרישות מהתלמידים^[6]^[2].

בשנים אלו חלה פריחה למקצועות ההייטק – מחשבים ומערכות מידע בעקבות שילוב האינטרנט והמחשבים, וכן נולד מקצוע הביוטכנולוגיה המשלב כימיה וביולוגיה. במערכת החינוך "בוטלה" באופן לא רשמי החובה ללמוד מקצוע מדעי בכיתות י'^[7], דבר שגרם לירידה במספר הבוחרים במקצועות מדעיים שכן ללא החובה התלמידים העדיפו לבחור מקצועות אטרקטיביים ו"קלים" יותר. כתוצאה מכך מספר הבוחרים בלימודי כימיה ירד. בניסיון להתמודד עם ירידה במספרי הלומדים פותחה תוכנית לימודים חדשה – רלוונטית, מעודכנת, אינטגרטיבית – המשלבת דרכי הוראה והערכה חדישות (בהסתמך על פרויקט בגרות 2000)^[8]. הוחזרה המעבדה כחלק מרכזי בשעות הלימוד וגם בהערכה, ופותחו יחידות לימוד שבהן הושם דגש על פיתוח חשיבה ביקורתית של התלמיד להצגת שאלות וביצוע ניסויים אשר יתנו תשובות לשאלותיו^[9].

בין השנים 1998–2011 המפקחת על הוראת הכימיה הייתה ד"ר ניצה ברנע, מורה בתיכון ליאו באק ומרצה בפקולטה לחינוך מדעי וטכנולוגי בטכניון, ובמהלכן חל תהליך הדרגתי של שינוי תוכנית הלימודים ועדכונה. בשנות ה-2000 נכתבה תוכנית לימודים חדשה^[10]^[11] שבנוסף לשינויים תכניים, והחזרת יחידת המעבדה התמקדה בחשיבות הכימיה בחיי היום יום ומרכזיותה בתחומים רבים כגון: רפואה, מזון, חקלאות, טקסטיל, מחשבים ועוד.

הושם דגש על הבנת המעברים בין יצוגי מיקרו-מקרו של הכימיה, ופותחו דרכי הוראה והערכה שבמרכזם:

למידה המשלבת קריאה ביקורתית של מאמרים הקשורים בכימיה ובישומה בתחומים רבים. שילוב מעבדה חוקרת, מעבדה ממוחשבת ומעבדה ממוזערת^[12]^[13]^[14]. שימוש במחשב כאמצעי לקידום הידע, ההבנה וכסימולציה להצגת מודלים להדמיה ממוחשבת ואירועים כימיים אותם לא ניתן לבצע בכיתה^[15]. למידה באמצעות פרויקטים תוך שימוש באינטרנט, כמקור לחיפוש מידע.

במקביל הודגש הצורך לגוון את דרכי ההערכה של הישגי התלמידים בכלי הערכה חלופיים המתאימים לשיטות ההוראה המוצעות, בנוסף למבחנים כתובים לבדיקת הישגי התלמידים עם שאלות פתוחות וסגורות. כגון:הערכת עבודת המעבדה. הערכת קריאה מבוקרת של מאמרים והערכת פרויקטים.^[4]

החל משנת 2011 המפקחת על הוראת הכימיה היא ד"ר דורית טייטלבאום, מורה לשעבר בתיכון שמעון בן צבי, ודואגת להמשך הפעלת המקצוע ולקידומו^[2].

מחקר בהוראת הכימיה

מחקר בהוראת הכימיה בעולם בכלל ובישראל בפרט החל במאה הקודמת וכלל הדגשים על הישגים של הלומדים, שיטות הוראה והמחשה ועוד. בעבר המחקרים היו ברובם כמותיים כגון השוואות בין שיטות הוראה או המחשה, השוואת הישגים בין מדינות וכדומה. כמו כן, היו מחקרים שכללו חקרי מקרה כגון תיעוד המתרחש בכתה אחת או בית ספר אחד. כיום מתמקדים החוקרים גם בדגש על דרכי הוראה ולמידה בסביבה דיגיטלית^[16], שיטות הערכה מגוונות וכן היבט המורה למול היבט התלמיד. כמו כן, שיטות המחקר מגוונות יותר וכוללות שיטות כמותיות, איכותניות ומשולבות לצורך הגדלת התוקף של ממצאי המחקר.

לפירוט ודוגמאות ניתן לקרוא פרסומים של חוקרים מובילים בתחום הוראת הכימיה בישראל:

במכון ויצמן למדע: פרופסור אבי הופשטיין, ד"ר רחל-ממלוק נעמן, פרופ. רון בלונדר,

בטכניון: פרופסור יהודית דורי, ד"ר אורית הרשקוביץ, ד"ר שירלי אברג'יל, ד"ר ניצה ברנע

מחקר בהוראת הכימיה בדגש על הוראה בתיכון מתמקד בבחינה של שילוב תוכניות לימודים חדשות, הטמעת דרכי הוראה והערכה מגוונות ^[17], והשפעתן על מידת העניין, ההבנה והידע בתחום הכימיה ונושאים הקשורים לתחום זה כגון: כימיה של מזון, ביוכימיה, כימיה וסביבה בדגש על קיימות ועוד. מחקרים המתמקדים בתלמידים כוללים:

בהיבט של דרכי הוראה ולמידה מגוונות נחקרה השפעת הדמיה מולקולרית על הבנה מושגית ותפיסה מרחבית של מבנה ותכונות של חומרים ^[18]
בהיבט של תפיסות תלמידים מושגים ותופעות נחקרו יכולתם לבצע מעברים בין רמות ייצוג שונות: מאקרוסקופי, מיקרוסקופי, סמל ותהליך.
בהיבט הריגושי נבחנו רמת העניין של התלמידים ורצונם להמשיך ללמוד ולבחור קריירה בתחום המדעים בכלל והכימיה בפרט

במחקרים המתמקדים במורים נבחנו סוגי ידע שלהם, שלבים שונים בהתפתחותם המקצועית, הקריירה שלהם והתייחסויותיהם לתוכניות הלימודים, לדרכי הוראה ולדרכי הערכה "ציטוט", וכן מחקרי פעולה של המורים עצמם על כיתתם או במהלך השתלמויות שהשתתפו בהן ^[19]

מחקר בהוראת הכימיה בדגש על הוראה ולמידה בהשכלה הגבוהה התמקד בתחומי הכימיה והנדסה כימית הן בהיבט המרצים והן בהיבט הסטודנטים, כמו גם בחירה בקריירה בכימיה.

שלושת העיתונים הבינלאומיים המפרסמים מחקרים אלו הם:

Chemistry Education Research and Practice – כתב עת המפורסם בידי האגודה המלכותית לכימיה ואשר מתמקד בהוראת הכימיה ברמה אוניברסיטאית. כתב העת רואה אור ארבע פעמים בשנה והוא מופץ בחינם באופן מקוון. כתב העת החליף ואיחד בסוף שנת 2004 את שני כתבי העת University Chemistry Education, אשר הופץ גם הוא בידי האגודה המלכותית לכימיה, ואת Chemistry Education Research and Practice אשר ראה אור בחסות אוניברסיטת איואנינה (Ioannina), יוון.
Education in Chemistry – כתב עת המפורסם בידי האגודה המלכותית לכימיה ואשר מתמקד בהוראת הכימיה ברמה הבית ספרית.
Journal of Chemical Education מוכר גם בראשי התיבות: JCE – המתפרסם בידי המחלקה לחינוך כימי של האגודה האמריקנית לכימיה. ה-JCE הוא ירחון המופץ למנויים בלבד, ואשר נגיש בדפוס ובצורה מקוונת גם יחד. כתב העת מכיל מאמרים קצרים רבים המפרטים ניסויים שונים ושיטות הוראה אחרות להוראת הכימיה. על אף שכתב העת מכסה את הוראת הכימיה בכל רמות החינוך השונות, רבים מהמאמרים בו מתרכזים בהוראת הכימיה לסטודנטים לתואר ראשון.

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא הוראת כימיה בוויקישיתוף

הערות שוליים

^ חזן, א., הרשקוביץ, א. דורי, י., תכנית מבטים בטכניון להכשרת מורים לכימיה בדגש על "הפנים לעתיד" (עמ' 13-21), באתר https://chemcenter.weizmann.ac.il/_Uploads/dbsArticles/2033.pdf, עיתון עלכימיה, גליון 26, ‏2015
^ ^2.0 ^2.1 ^2.2 מזכירות פדגוגית, פיקוח על הוראת הכימיה, שולחן המפמ"ר, באתר https://edu.gov.il/mazhap/chemistry/supervisor-words/Pages/supervisors-hp.aspx, ‏2015
^ שמואל אבואב, עברה ועתידה של מערכת החינוך הישראלית, חינוך בצומת, חינוך בצומת – סיעור מוחות על עתיד החינוך בישראל, מכון ברנקו וייס, 2020, עמ' 133-144
^ ^4.0 ^4.1 קצביץ,ד.אקונס, ש., [https://chemcenter.weizmann.ac.il/_Uploads/foto-in/File/Nitza.pdf? ספירת מלאי 12 שנים של יוזמות, שינויים, הצלחות, תסכולים ותוכניות לעתיד טוב יותר של הוראת הכימיה בישראל], עלכימיה 18, 2011, עמ' 2-5
^ רבקה גלוברמן ויעקב עירם, עורכים, התפתחותה של ההוראה במוסדות החינוך בישראל, אוניברסיטת תל-אביב: הוצאת רמות, 1999
^ חוזר מנכ"ל משרד החינוך, התוכנית הלאומית ללמידה משמעותית – החטיבה העליונה: ארגון הלימודים ותעודות הסיום- עדכון, ‏9.2019
^ כתיבה: רועי גולדשמידט אישור: שרון סופר, ראש צוות, החינוך למדעים ולטכנולוגיה מוגש לוועדת המדע והטכנולוגיה, 2010, עמ' 2
^ ניצה ברנע צביה קברמן יהודית דורי, ממבחנים ארציים סטנדרטיים להערכה חלופית שזורה בלמידה בפרויקט "בגרות 2000" – עמדות מנהלים, מורים ותלמידים
^ דורית טייטלבאום רחל ממלוק-נעמן, [https://chemcenter.weizmann.ac.il/_Uploads/dbsArticles/d53-58.pdf התפתחויות בהוראת המדעים ובהוראת הכימיה בישראל], עלכימיה גיליון 36, 2020, עמ' 53-56
^ תכנית הלימודים החדשה בכימיה, ‏2011
^ ניצה ברנע, החזרת הכימיה למעבדה, עלכימיה 4, עמ' 5-10
^ רוזנברג, א., תוכנית הלימודים החדשה בכימיה, יחידת המעבדה, ירושלים: משרד החינוך המזכירות הפדגוגית, פיקוח על הוראת כימיה, 2007
^ הרשקוביץ,א. קברמן, צ. ששון ע., דורי, י., מעבדות חקר ממוחשבות והדמיה מולקולרית בכימיה, חיפה: הטכניון, מטה מל"מ משרד החינוך, 2002
^ ליבנה, מ. ליבנה, ז. פרסקי, ר., מעבדות ממוזערות בכימיה, האגף לפיתוח תכניות לימודים, מל"מ אוניברסיטת בר אילן, 2002
^ ברק, מ. חוסן פראג',ר. דורי,י., [https://chemcenter.weizmann.ac.il/_Uploads/dbsArticles/672.pdf ביוכימיה—הכימיה של חלבונים וחומצות גרעין* יחידת לימוד ברמה של חמש יחידות], עלכימיה 11, עמ' 32-38
^ שלי ראפ, [http://chemcenter.weizmann.ac.il/_Uploads/dbsAttachedFiles/29-19.pdf אינטראקציות כימיות בעידן הטכנולוגי שימוש ברשתות חברתיות להוראה וללמידה של כימיה], על כימיה 29, 2017, עמ' 19-22
^ ניצה ברנע, הערכה של הבנת הנושא " מבנה וקישור כימי"באמצעות שאלון המבוסס על מאמר מדעי, על כימיה 2, 2002, עמ' 40-51
^ ניצה ברנע, יהודית דורי, שילוב הדמיה מולקולרית בהוראת הכימיה בכיתה י', עיונים בחינוך 2, 1997, עמ' 121-147
^ רות ולדמן, רון בלונדר, [https://trump.org.il/wp-content/uploads/2019/09/ולדמן-ובלונדר_-נחיצות-והשפעה-של-קהילות-הכימיה.docx.pdf קהילות מורי הכימיה: מענה לצורכי המורים וההשפעה על ההתפתחות המקצועית שלהם*], 2019

הערך באדיבות ויקיפדיה העברית, קרדיט,
רשימת התורמים
רישיון cc-by-sa 3.0

הוראת כימיה32648020Q1069229

[1] חזן, א., הרשקוביץ, א. דורי, י., תכנית מבטים בטכניון להכשרת מורים לכימיה בדגש על "הפנים לעתיד" (עמ' 13-21), באתר https://chemcenter.weizmann.ac.il/_Uploads/dbsArticles/2033.pdf, עיתון עלכימיה, גליון 26, ‏2015

[:1-2] 2.0 ^2.1 ^2.2 מזכירות פדגוגית, פיקוח על הוראת הכימיה, שולחן המפמ"ר, באתר https://edu.gov.il/mazhap/chemistry/supervisor-words/Pages/supervisors-hp.aspx, ‏2015

[3] שמואל אבואב, עברה ועתידה של מערכת החינוך הישראלית, חינוך בצומת, חינוך בצומת – סיעור מוחות על עתיד החינוך בישראל, מכון ברנקו וייס, 2020, עמ' 133-144

[:0-4] 4.0 ^4.1 קצביץ,ד.אקונס, ש., [https://chemcenter.weizmann.ac.il/_Uploads/foto-in/File/Nitza.pdf? ספירת מלאי 12 שנים של יוזמות, שינויים, הצלחות, תסכולים ותוכניות לעתיד טוב יותר של הוראת הכימיה בישראל], עלכימיה 18, 2011, עמ' 2-5

[5] רבקה גלוברמן ויעקב עירם, עורכים, התפתחותה של ההוראה במוסדות החינוך בישראל, אוניברסיטת תל-אביב: הוצאת רמות, 1999

[6] חוזר מנכ"ל משרד החינוך, התוכנית הלאומית ללמידה משמעותית – החטיבה העליונה: ארגון הלימודים ותעודות הסיום- עדכון, ‏9.2019

[7] כתיבה: רועי גולדשמידט אישור: שרון סופר, ראש צוות, החינוך למדעים ולטכנולוגיה מוגש לוועדת המדע והטכנולוגיה, 2010, עמ' 2

[8] ניצה ברנע צביה קברמן יהודית דורי, ממבחנים ארציים סטנדרטיים להערכה חלופית שזורה בלמידה בפרויקט "בגרות 2000" – עמדות מנהלים, מורים ותלמידים

[9] דורית טייטלבאום רחל ממלוק-נעמן, [https://chemcenter.weizmann.ac.il/_Uploads/dbsArticles/d53-58.pdf התפתחויות בהוראת המדעים ובהוראת הכימיה בישראל], עלכימיה גיליון 36, 2020, עמ' 53-56

[10] תכנית הלימודים החדשה בכימיה, ‏2011

[11] ניצה ברנע, החזרת הכימיה למעבדה, עלכימיה 4, עמ' 5-10

[12] רוזנברג, א., תוכנית הלימודים החדשה בכימיה, יחידת המעבדה, ירושלים: משרד החינוך המזכירות הפדגוגית, פיקוח על הוראת כימיה, 2007

[13] הרשקוביץ,א. קברמן, צ. ששון ע., דורי, י., מעבדות חקר ממוחשבות והדמיה מולקולרית בכימיה, חיפה: הטכניון, מטה מל"מ משרד החינוך, 2002

[14] ליבנה, מ. ליבנה, ז. פרסקי, ר., מעבדות ממוזערות בכימיה, האגף לפיתוח תכניות לימודים, מל"מ אוניברסיטת בר אילן, 2002

[15] ברק, מ. חוסן פראג',ר. דורי,י., [https://chemcenter.weizmann.ac.il/_Uploads/dbsArticles/672.pdf ביוכימיה—הכימיה של חלבונים וחומצות גרעין* יחידת לימוד ברמה של חמש יחידות], עלכימיה 11, עמ' 32-38

[16] שלי ראפ, [http://chemcenter.weizmann.ac.il/_Uploads/dbsAttachedFiles/29-19.pdf אינטראקציות כימיות בעידן הטכנולוגי שימוש ברשתות חברתיות להוראה וללמידה של כימיה], על כימיה 29, 2017, עמ' 19-22

[17] ניצה ברנע, הערכה של הבנת הנושא " מבנה וקישור כימי"באמצעות שאלון המבוסס על מאמר מדעי, על כימיה 2, 2002, עמ' 40-51

[18] ניצה ברנע, יהודית דורי, שילוב הדמיה מולקולרית בהוראת הכימיה בכיתה י', עיונים בחינוך 2, 1997, עמ' 121-147

[19] רות ולדמן, רון בלונדר, [https://trump.org.il/wp-content/uploads/2019/09/ולדמן-ובלונדר_-נחיצות-והשפעה-של-קהילות-הכימיה.docx.pdf קהילות מורי הכימיה: מענה לצורכי המורים וההשפעה על ההתפתחות המקצועית שלהם*], 2019

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

הוראת כימיה

תוכן עניינים