איך לחנך את הצעירים לחשיבה מדעית?
כדי לחנך את הדור הצעיר לחשוב בצורה מדעית יש לעודד תהליך לימוד בדרך של התנסות טבעית ומשחק, ממש כמו במעבדה. לקראת 'ליל המדענים' שיערך בשבוע הבא, ד"ר אלי רז מציע כמה עקרונות חשובים להקניית תפיסה מדעית
בימים בהם חופי סיני היוו מקור משיכה למטיילים ישראלים, ישבנו על החול באחד החופים באזור שארם א-שייח' והחלפנו רעיונות בנושאים כלליים עם נופשי המקום. הים היה שקט ורגוע, בצבע כחול עז שאינו מרמז במאומה על שונית האלמוגים המקסימה הנמצאת מתחתיו.
הצענו לזוג חברים להרחיק מעט מהחוף אל המצוק ולצפות בשונית האלמוגים בעזרת משקפות המים בהן הצטיידנו. קשה לי לומר שהם גילו התלהבות מהעניין, אולם לאחר מאמצי שכנוע שנמשכו דקות ארוכות הם הסכימו. הלכנו יחדיו אל המצוק, וצפינו בעזרת משקפות בשונית האלמוגים. המחזה הנגלה למי שמכניס את ראשו למים וצופה בה מרהיב ביופיו: שלל של דגים בצבעים שונים משייטים בין האלמוגים וצורבים בזכרון מחזה בלתי נשכח.
אני מספר על אירוע זה כמטאפורה להנאה שיש בעיסוק המדעי, שלצערי לא לכל אחד יוצא להתנסות בו. מעל לפני השטח, העיסוק במדע נראה לאדם מן היישוב עניין רוטיני, המורכב מחישובים ומפעולות טכניות שאין כל הנאה בצידם. אולם, כדי לגלות את היופי המרהיב ולהנות מהחוויה שבעיסוק המדעי, יש להעמיק ראות.
עבור המדען, העמקת ראות מהווה מרכיב עיקרי הן בהשגת תוצאות המקדמות את האנושות והן בהנאה חווייתית מהעיסוק המדעי. העמקת ראות היא ההתבוננות לעומק בתופעה: ככל שמעמיקים, מתמקדים בתחום צר יותר של התופעה, ורק כך ניתן לעמוד על הרעיונות והעקרונות שעליהן היא מושתתת.
איך חושבים מדעית?
החינוך לחשיבה מדעית מתחיל מגיל אפס. חלק ניכר מההכשרה ויצירת התשתית לפיתוח כישורי חשיבה מוטל על ההורים. כל ילד נולד סקרן ולומד במהרה את העולם הסובב אותו. הגירויים סביב הרך הנולד בונים את עולמו האינטלקטואלי והרגשי והחיזוקים אותם הוא מקבל מהוריו מעודדים בניה ופיתוח של כישורים.
המטלות והאתגרים צריכים להיות הדרגתיים ותואמים את יכולת ההפשטה של הילד. ככל שחושבים יותר, יוצרים קשרים נוספים במוח המאפשרים הבזקה של רעיונות חדשים
אופן מהיר יותר. החשיבה אינה באה במקום משחק אלא היא יכולה להיות חלק מהמשחק ולהשתלב במשחק עצמו.
מאידך, צפיה פסיבית במרקע הטלויזיה בגיל צעיר מידי (מתחת ל-3 או 4 שנים) היא הרסנית להתפתחותו של הילד. הטלוויזיה מציגה בפני הילד תרחישים לא מציאותיים העומדים בסתירה לחוקי הטבע. המבוגר מבצע את הסינון המתאים אך הילד בונה עולם בעל מבנה לוגי לקוי.
החינוך הממוסד מתחיל בגיל טרום גן חובה וממשיך עד לרכישת השכלה אקדמית. אחת הבעיות בבתי הספר היא הלימוד ע"י שינון: מדובר באחת מאבני הנגף של החינוך המדעי. לימוד ע"י שינון עובדות אינו יעיל בשום תחום ואף הרסני בתחומי החינוך המדעי.
לימוד משפטים במתמטיקה ללא הוכחה או לימוד חוקים פיזיקאליים ללא דיון מגבילים את יכולת ההתמודדות של התלמיד עם הרעיונות ומצמצמים את הלמידה למסגרת טכנית של הצבה בנוסחאות. מצב כזה לא נקרא למידה ובוודאי שאינו יכול לגרום הנאה לתלמיד.
לעומת לימוד ע"י שינון, לימוד דרך התנסות הינו תהליך טבעי והוא יעיל מכל שיטת לימוד אחרת. לימוד זה לא רק שמניב תוצאה טובה יותר לטווח הארוך, אלא מקנה לתלמיד תחושת שליטה טובה יותר בתכנים. בחינוך לחשיבה יש להרבות בשאלות המעודדות את התלמיד להתגבר על מכשולים לוגיים בדרך לפיתרון. ההתמודדות עם המכשולים חשובה יותר מהפתרון עצמו.
הסקת מסקנות
המחקר המדעי אינו מצטמצם לתיעוד תצפיתי של תופעות. החשיבה המדעית מבצעת ניתוח של התצפיות ומשתמשת בכלי חשיבה לפיתוח מודלים ולהסקת מסקנות.
בתהליך הלמידה והחינוך המדעי התלמיד נדרש לבצע היקשים, דהיינו להסיק מסקנות מהמידע שברשותו. במקרים רבים תהליך זה דורש פיתוח מודל ומתברר כי בנקודה זו תלמידים וסטודנטים נתקלים בקושי רב. הקושי לא נובע מהיעדר יכולת להסיק את המסקנות הנכונות, אלא מהסקה של מסקנות שגויות. לפיכך יש לתת את הדעת בתהליך החינוך להסקת מסקנות ממידע נתון. יש לבחון את ההנחות ולהעמידן במבחן המציאות.
ניסויי מעבדה מהווים חלק אינטגראלי של החינוך המדעי: מטרתם היא להקנות היכרות עם תופעות וגם לחנך את התלמידים לתת את הדעת על "תופעות לוואי" – מקרים בהן הפעלת התיאוריה מעוררת אי נחת.
דוגמה מעניינת לכך היא מחקרו של לודווינג מוסבאואר אשר במסגרת לימודי הדוקטורט שלו צפה באפקט משני של הנושא אותו חקר בתחום קרינת גאמא. במקום להתעלם מהאפקט, הוא העמיק וחקר את הנושא ואף מצא לו הסבר. כיום האפקט נקרא על שמו ובשל חשיבותו במדידות מדויקות של רמות אנרגיה הוא זכה בפרס נובל בשנת 1961.
הרגלים ותגילים
"סיימתי את שעורי הבית ואני הולך לחברים". אמרה זו שגורה בפי תלמידים רבים בשיחות החולין עם הוריהם. ואכן רוב המטלות הניתנות לתלמידים אינן דורשות השקעה של חשיבה ארוכת טווח. הבעיות המאתגרות יותר לעומת זאת אינן נפתרות רק במאמץ טכני אלא דורשות פתרון מקורי ויצירתיות. תלמידים טובים אוהבים אותן, ויודעים שהזמן שיש להקצות להן לא נמדד בשעה-שעתיים אלא בשבועות.
קיימת חשיבות רבה בהקניית הרגלים לעבודה מאומצת וארוכת טווח, שכן המחקר המדעי דורש נחישות והתמדה. ללא תכונות אלה, לא היינו מגיעים להישגים מדעיים רבים.
כדוגמה ניתן להציג את ההוכחה של המשפט הגדול של פרמה לו הקדיש אנדרו ויילס יותר מעשר שנים, ואשר פתרונו תרם לקידום המתמטיקה (משפט פרמה טוען כי אין מספרים שלמים המקיימים את המשוואה עבור . המשפט העסיק מתמטיקאים במשך יותר משלוש מאות שנים ורק בסוף המאה העשרים נמצא לו פתרון).
ליל המדענים
ביום חמישי הבא, ה-22 בספטמבר, יערך ברחבי הארץ "ליל המדענים" הישראלי". מדובר בערב של אירועים ופעילויות מדעיות מגוונות, המתאימים לכל המשפחה, במסגרתו פותחים המוסדות להשכלה גבוהה והמוזיאונים למדע את שעריהם לקהל הרחב ללא תשלום. בין היתר יתקיימו מפגשים עם מדענים, סיורים ליליים בנושאי מדע וטבע, הדגמות וסדנאות.
במכללה האקדמית להנדסה אורט בראודה בכרמיאל, כמו במקומות נוספים בארץ, בתי ספר, מורים ותלמידים ישתתפו בתחרויות מדעיות מרתקות. המטרה היא לעודד את אותם ילדים להתנסות בחוויה מדעית טובה ובהירה, בהתאם לעקרונות שהצגתי.
במכללה שלנו, מדענים וסטודנטים יפתחו את המעבדות המיוחדות לרובוטיקה, ביוטכנולוגיה, תאי אנרגיה, עיבוד תמונה ועוד. צעירים ומשפחות מוזמנים לבוא, לסייר במעבדות ולשמוע הסברים על מחקרים ייחודיים המתבצעים במקום.
חשוב לעורר עניין בדור הצעיר, לחדד תחרותיות בריאה, להשקיע בחינוך המדעי ולשים אותו במרכז תשומת הלב הפוליטית והחברתית. 'ליל המדענים' הינו דרך לקידום רעיונות חשובים אלו.
ד"ר אלי רז הינו ראש היחידה לפיזיקה והנדסה אופטית במכללה האקדמית להנדסה אורט בראודה, ועומד בראש מפעל האולימפיאדה לפיזיקה לנוער בארץ מזה 16 שנים.
לפנייה לכתב/ת 
