ר נעה לכמן הוראת נושא ננוטכנולוגיה תוך עיסוק בדילמות חברתיות וסוגיות
Download
Report
Transcript ר נעה לכמן הוראת נושא ננוטכנולוגיה תוך עיסוק בדילמות חברתיות וסוגיות
הוראת נושא ננוטכנולוגיה תוך עיסוק
בדילמות חברתיות וסוגיות ננואתיות
תכנית רוטשילד -וייצמן
רונית ברד
בהנחיית ד"ר רון בלונדר וד"ר נעה לכמן
ננוטכנולוגיה
ננוטכנולוגיה הינו תחום אשר פותח אפשרויות יישום חדשות במגוון
בתחומים ,כגון :פיתוח חומרים חדשים ,התקדמות בתחום
האלקטרוניקה ,רפואה ,תעשיית תרופות ,ביוטכנולוגיה ,חקלאות ועוד
).(Roco, 2002
אחד הדיונים המלווים את התחום עוסק בהגדרה של התחום
הננומטרי .ישנן הגדרות שונות וכל אחת מהן מתמקדת במאפיין אחר
של תחום הננו :הגודל הננומטרי ,גבולות התחום הננומטרי ,שינוי
משמעותי של התכונות ,שיטות העבודה בתחום והגדרתו כתחום
אינטרדיסציפלינרי ).(Hingant & Albe, 2010
ננומדע וננוטכנולוגיה במערכות חינוך
אנשי מדע וחינוך במדינות המובילות בתחום תומכים בשילוב לימודי
ננומדע וננוטכנולוגיה במערכת החינוך על מנת:
להכשיר כוח אדם מתאים לעיסוק בתחום זה (Foley & Hersam,
),2006
ועל מנת להפוך את אזרחי העתיד לאורייניים בתחום ננומדע
וננוטכנולוגיה ).(Blonder,2011
מושגי הליבה לתכניות הלימודים ברמות השונות נבחנים וממוינים
בוועדות מתאימות ).(Stevens, Delgado & Krajcik,2009a
במקביל נחקרים גם הקשיים בתפיסת המושגים בסקלה הננומטרית
אצל תלמידים בגילאים שונים ומגובשות גישות הוראה מומלצות ,תוך
שימוש באמצעים מתאימים כמו .(Teretter et.al, 2006) AFM
ננואתיקה
אתיקה מדעית העוסקת בשאלות העולות בעקבות יישום של פיתוחים
מדעיים היא חלק בלתי נפרד מן הפיתוח עצמו והאזרחים חייבים להיות
חשופים ומודעים לה (רבל .)2003
תחום הננוטכנולוגיה הוא תחום חדשני ,מתפתח בקצב מהיר וגורם
לשינויים משמעותיים הראויים לבחינה אתית .רעילות של ננו חלקיקים
עדין לא מוכרת ,יכולת מעקב ואיסוף אינפורמציה שהולכת וגדלה
ומגדילה יחד איתה את יכולת הפגיעה בפרטיותו של האינדיבידואל גם
ללא ידיעתו והאפשרות לשפר יכולות אנושיות ,מוטוריות וקוגניטיביות.
כל אלה מעוררים דיונים בתת תחום האתיקה -ננואתיקה ,ולכן ממשלים
צריכים לפתח אמות מידה מתאימות בעזרתן ניתן יהיה להתמודד עם
דילמות אתיות העולות מפיתוחים ננו טכנולוגיים (Schummer,
).2007
אספקטים חברתיים ואתיים של ננומדע וננוטכנולוגיה צריכים להשתלב
בתכנית הלימודים בבתי הספר התיכוניים ביחד עם הנושא המדעי
עצמו ,ולהיות אחת ממטרות התכנית ).(Hingant & Albe, 2010
מטרת העבודה ושאלות המחקר
לחשוף תלמידים בכיתה י' לנושא הננוטכנולוגיה ולבדוק את היכולת
שלהם להבין ,לשלב ולהתייחס לטיעונים ננואתיים העולים בעקבות
פיתוחים בתחום.
כיצד משפיע שילוב סוגיות חברתיות ודילמות ננואתיות בהוראת מבוא
לננוטכנולוגיה על:
המוטיבציה ההמשכית של התלמידים?
תפיסת הקשר בין כימיה לחיי היום יום?
היכולת להציף היבטים אתיים בהקשר מדעי?
היכולת להתקדם בהבנת המאפיינים של תחום הננוטכנולוגיה?
אוכלוסיית היעד
תלמידי כיתה י בבית הספר .N=88 .כיתה י' מדעית בה לומדים את
כל מקצועות המדעים (כימיה ,פיסיקה ,ביולוגיה) ומתמטיקה ברמה של
4ו 5יח"ל.
אוכלוסיית המחקר התחלקה לשתי קבוצות :קבוצת ניסויn=59 ,
שכללה שתי קבוצות בהן 32בנות ו 27בנים .קבוצת ביקורתn=29 ,
שכללה כיתה אחת בה 20בנות ו 9בנים.
חומרי הלמידה
השלב
משך הפעילות
קבוצת ניסוי
קבוצת ביקורת
שאלון עמדות מקדים
"ללמוד כימיה זה"...
20דקות
+
+
שאלון ידע מקדים
(ננוטכנולוגיה וננו
רובוטים)
10דקות
+
+
שאלון עמדות מקדים
הקשור בחלוקת
תקציב ורגשות של
מדענים
10דקות
+
+
חשיפה למצגת בנושא
ננוטכנולוגיה
80דקות
+
+
מחשבות שעלו
בעקבות הצגת הנושא
10דקות
+
-
השלב
משך הפעילות
קבוצת ניסוי
קבוצת ביקורת
דיון דילמות
90דקות
+
-
הצגת טיעונים ומיונם
45דקות
+
-
+
+
שאלון ידע פוסט
(ננוטכנולוגיה וננו
רובוטים)
10דקות
+
+
שאלון עמדות פוסט
הקשור בחלוקת
תקציב ורגשות
מדענים
10דקות
+
-
שאלון עמדות פוסט
"כימיה הוא מקצוע
מדעי ש"...
20דקות
+
+
פיתוח ננוטכנולוגי ודיון 135דקות
בוועדת תקציב
דוגמא לפעילות
דילמה : 1נחילים של ננו רובוטים
ננוכימיה ופיתוח של ננוטכנולוגיות יאפשרו למזער רובוטים .ליצור רובוטים קטנים מאד שיוכלו לתקשר
ביניהם ולשתף פעולה באמצעות תקשורת אלחוטית.
היום
על מנת לחקור כוכבים שונים (כמו מאדים) שולחים לחלל רובוט גדול ומרכב ,באמצעות חללית,
ומכוונים אותו לאסוף מידע ממקום הימצאו על הכוכב .במקרה של תקלה או שהרובוט ניזוק במהלך
השיגור נפגע המחקר שמטעמו הוא נשלח.
בעתיד
פיתוח של ננו רובוטים יאפשר לשלוח לחלל (למאדים) הרבה מאד ננו רובוטים המסוגלים לתקשר
ביניהם .הרובוטים יכלו לבצע משימות מגוונות במקומות שונים בכוכב .גם אם יהרסו 30%- 20%
מהרובוטים ,עדיין יישארו מספיק על מנת להמשיך לבצע את משימות המחקר הנדרשות.
היום
בזמן הרס של מבנים מאוישים כתוצאה מאסונות טבע או פיגועים ,נשלחים צוותי חילוץ והצלה על מנת
לאתר ולחלץ ניצולים בעבודה קשה ואיטית.
בעתיד
בזמן הרס של מבנים מאוישים יישלחו נחילי ננו רובוטים שיוכלו להזדחל דרך חורים זעירים ולחפש
ניצולים ,בזמן קצר ,להגדיל את הסיכוי להיחלץ מן ההריסות.
המשימות לתלמידים
משימה אישית
שם התלמיד________________ כיתה____________________
דמיינו ותארו בכתב מצב בו הייתם רוצים לפגוש נחילים של ננו רובוטים.
דמיינו ותארו בכתב מצב בו לא הייתם רוצים לפגוש נחילי ננו רובוטים.
האם את/ה בעד או נגד פיתוח ננו רובוטים? הסבר/י את עמדתך.
משימה קבוצתית
שמות חברי הקבוצה_________________________________________
כיתה___________________________
הציגו את המשימה האישית שביצעתם בפני הקבוצה
דמיינו ותארו שימושים נוספים לנחילי ננו רובוטים.
ציינו יתרונות וחסרונות בפיתוח ובשימוש של נחילי ננו רובוטים.
האם ניתן לאשר פיתוח של נחילים של ננו רובוטים? אם לא ,נמקו את קביעתכם.
אם כן ,האם יש להטיל מגבלות על הפיתוח ,או לאפשר פיתוח חופשי?
במידה ויש להטיל מגבלות :מי לדעתכם אמור להגביל ואיך ניתן לאכוף את ההגבלה?
רשמו את הטיעונים שעלו במהלך הדיון בקבוצה.
בחרו שלושה טיעונים מרכזיים שעלו במהלך הדיון בקבוצה בנושא נחיל ננו רובוטים וציינו אותם בצורה מתומצתת .נמקו את בחירתכם
דוגמאות לנושאי דיון נוספים
רובוטים יכולים לבנות רובוטים אחרים.
ננורובוטים בתוך גופינו.
רובוטים צבאיים.
החייל העתידי.
כלי מחקר והערכה
כלי המחקר
התאמה לשאלת חקר
הערות
שאלון עמדות מקדים "ללמוד כימיה זה ".שאלה )1מוטיבציה ללימודי המשך קבוצות הניסוי וקבוצת הביקורת.
ושאלון עמדות פוסט " כימיה הוא מקצוע שאלה )2הקשר בין הכימיה לחיי היום
מדעי ש"...
יום
שאלון ידע (ננוטכנולוגיה וננו רובוטים)
שאלה )4היכולת להתקדם בהבנת
מכיל נתוני פרי ופוסט.
המאפיינים של תחום הננוטכנולוגיה
שאלון עמדות הקשור בחלוקת תקציב
שאלה )2האופן שבו תלמידים תופסים
המדינה מכיל נתוני פרי ופוסט.
את הקשר בין כימיה וחיי יום יום.
איסוף תוצרי הלמידה של התלמידים:
שאלה )3היכולת להציף טיעונים אתיים .קבוצות הניסוי בלבד.
מתוך המחשבות שעלו בזמן הצגת
המצגת והטיעונים במשימות הדילמות.
ומשאלת בעד ונגד פיתוחים ננו
טכנולוגיים.
קבוצות הניסוי וקבוצת הביקורת.
קבוצות הניסוי בלבד.
ממצאים -שאלון עמדות
השוואה בין נתוני הפרי בין קבוצת הניסוי והביקורת
4.5
4
3.5
3
2.5
נתוני פרי לקבוצת הניסוי
2
נתוני פרי לקבוצת הביקורת
1.5
1
0.5
0
מוטיבציה
מיומנויות קוגניטיביות
התלמיד במרכז
עיניין
רלוונטיות
ההבדלים בין קבוצות הניסוי והביקורת אינם מובהקים פרט לקטגוריה מיומנויות
קוגניטיביות
השוואה בין השינוי בין נתוני הפרי לפוסט בקבוצת הניסוי
והביקורת
0.35
0.3
0.25
0.2
השינוי בין נתוני הפרי לפוסט בקבוצת הניסוי
0.15
השינוי בין נתוני הפרי לפוסט בקבוצת הביקורת
0.1
0.05
0
כימיה מודרנית
מוטיבציה
מיומנויות
קוגניטיביות
התלמיד במרכז
עיניין
רלוונטיות
תוצאות שאלון ידע בננוטכנולוגיה וננורובוטים
תוצאות רמת הידע של התלמידים בננוטכנולוגיה
נתוני פרי
p
נתוני פוסט
p
השינוי (פוסט -פרי)
ביקורת
1.2941
1.8182
0.5241
ניסוי
1.4906
2.0169
0.5263
שינוי (ניסוי – ביקורת)
-0.1964
0.708
-0.1988
0.2133
תוצאות רמת הידע של התלמידים בננורובוטים
נתוני פרי
p
נתוני פוסט
p
השינוי (פוסט -פרי)
ביקורת
1.4848
1.5161
0.0313
ניסוי
1.7308
1.8814
0.1506
שינוי (ניסוי – ביקורת)
-0.2459
0.0451
-0.3652
0.0032
האם צריך לדעת כימיה על מנת לקבל החלטה על חלוקת
תקציב המדינה? הסבירו את קביעתכם".
נתוני פרי \
קשור
לא קשור
סה"כ
פוסט
נתוני פרי \
חשוב
לא חשוב
סה"כ
פוסט
קשור
24
0
24
חשוב
25
0
25
לא קשור
12
7
19
לא חשוב
11
10
21
סה"כ
36
סה"כ
36
היכולת להציף טיעונים אתיים
פרי\
0
פוסט
טיעונים
טיעון 1
2
3
טיעונים
טיעונים
סה"כ
עבור
מספר
הטיעונים
התלמידים
התלמידים
התלמידים
האתיים
שתמכו
שהתנגדו
שתמכו
בפיתוחים
לפיתוחים
בפיתוח
ננוטכנולוגים
ננוטכנולוגים
מוגבל של
שעלו בתם
תלמידים
0
מספר
מספר
מספר
מספר
הפעילות
9
16
6
0
טיעונים
טיעון 1
2
15
4
2
23
2
0
1
1
0
2
1
טיעונים
3
0
0
1
ננוטכנולוגיה
31
0
0
סה"כ
1
10
22
0
0
1
12
11
34
2
4
2
7
13
3
1
1
0
2
טיעונים
סה"כ
11
32
12
2
57
סה"כ
37
3
20
60
מסקנות
כיצד משפיע שילוב סוגיות חברתיות ודילמות ננואתיות בהוראת מבוא
לננוטכנולוגיה על המוטיבציה ללימודי המשך בכימיה?
תוצאות המחקר מלמדות ששילוב סוגיות ננואתיות משפרת את
המוטיבציה ההמשכית ללימודי כימיה אצל תלמידים .תוצאות שנאספו
באמצעות שאלון העמדות שהועבר בשלב הפרי והפוסט.
השוואה בין השינוי בין נתוני הפרי לפוסט בקבוצת הניסוי
והביקורת
0.35
0.3
0.25
0.2
השינוי בין נתוני הפרי לפוסט בקבוצת הניסוי
0.15
השינוי בין נתוני הפרי לפוסט בקבוצת הביקורת
0.1
0.05
0
כימיה מודרנית
מוטיבציה
מיומנויות
קוגניטיביות
התלמיד במרכז
עיניין
רלוונטיות
מסקנות
כיצד משפיע שילוב סוגיות חברתיות ודילמות ננואתיות בהוראת מבוא
לננוטכנולוגיה על האופן שבו תלמידים תופסים את הקשר בין כימיה
לחיי היום יום?
ניתן להסיק שסוגיות חברתיות ודילמות ננואתיות משפרות את האופן
שבו התלמידים תופסים את הכימיה כדיסציפלינה הקשורה בחיי היום
יום.
האם צריך לדעת כימיה על מנת לקבל החלטה על חלוקת
תקציב המדינה? הסבירו את קביעתכם".
נתוני פרי \
קשור
לא קשור
סה"כ
פוסט
נתוני פרי \
חשוב
לא חשוב
סה"כ
פוסט
קשור
24
0
24
חשוב
25
0
25
לא קשור
12
7
19
לא חשוב
11
10
21
סה"כ
36
סה"כ
36
מסקנות
כיצד משפיע שילוב סוגיות חברתיות ודילמות ננואתיות בהוראת מבוא
לננוטכנולוגיה על היכולת להציף היבטים אתיים בהקשר מדעי?
העיסוק באספקטים חברתיים ואתיים הקשורים בתחום הננוטכנולוגיה
משפר את יכולתם של תלמידים להציף היבטים אתיים בהקשר מדעי
ולקבל החלטה בנושא.
מספר הטיעונים האתיים הממוצע לתלמיד עלה בעקבות
ההתערבות הלימודית המתוארת בעבודה .בשלב הפרי הממוצע
הוא 0.256ובשלב הפוסט .1.087
מסקנות
כיצד משפיע שילוב סוגיות חברתיות ודילמות ננואתיות בהוראת מבוא
לננוטכנולוגיה על היכולת להתקדם בהבנת המאפיינים של תחום
הננוטכנולוגיה?
ניתן לקדם ולשפר את הידע של תלמידי כיתה י' בתחום הננוטכנולוגיה,
למרות שבסיס הידע המדעי שלהם בכימיה הוא מצומצם.
תוצאות שאלון ידע בננוטכנולוגיה וננורובוטים
תוצאות רמת הידע של התלמידים בננוטכנולוגיה
נתוני פרי
p
נתוני פוסט
p
השינוי (פוסט -פרי)
ביקורת
1.2941
1.8182
0.5241
ניסוי
1.4906
2.0169
0.5263
שינוי (ניסוי – ביקורת)
-0.1964
0.708
-0.1988
0.2133
תוצאות רמת הידע של התלמידים בננורובוטים
נתוני פרי
p
נתוני פוסט
p
השינוי (פוסט -פרי)
ביקורת
1.4848
1.5161
0.0313
ניסוי
1.7308
1.8814
0.1506
שינוי (ניסוי – ביקורת)
-0.2459
0.0451
-0.3652
0.0032
המלצות להמשך וליישום
התערבות לימודית הכוללת תכנים מחוץ לתכנית הלימודים ושילוב
פעילויות שבהם התלמידים פעילים בעשייה ,במהלך שנת הלימודים.
בחירת נושאים שהם בחזית המדע וההתפתחות וקשורים בקשר הדוק
עם חיי היום יום בתחומים רבים כמו ננוטכנולוגיה.
הפניית מבטם של התלמידים לסוגיות חברתיות ואתיות בתחום
הנבחר.
כווני בדיקה נוספים
לבדוק לעומק את היכולת של התלמידים להציף דילמות אתיות
ולהתמודד איתן .בדיקה תוך השוואה בין קבוצת ניסוי לקבוצת ביקורת
ואפיון של סוגי הדילמות ,סוג הטיעונים ורמת הטיעונים.
בדיקה מעמיקה יותר של הידע הננוטכנולוגי בעקבות פעילויות מהסוג
הזה ,תוך שימוש בכלי מחקר מורכבים יותר המאפיינים את רמת הידע
בפרמטרים שונים.
לבדוק באילו מהפרמטרים קל יותר לשפר ידע בתחום הננוטכנולוגיה,
ובאילו פרמטרים קשה יותר לתלמידים צעירים להבין ולהתקדם.