המרכז הישראלי למצוינות בחינוך

"תכניות מדעיות לכיתות" מכון ויצמן

סדנאות מדעיות במעבדות מכון דוידסון
שילוב  של סדנה מדעית וסיור בגן המדע
תחקירנות במדע וטכנולוגיה (פירוט מופיע  באתר בנפרד)
 
סדנאות מדעיות במעבדות מכון דוידסון
מטרת הסדנאות המדעיות הן להלהיב, לרתק ולעניין במדע. כמו  כן  להפגיש את התלמידים  בדרך בלתי אמצעית עם חוקרים בפועל ועם העולם הסובב אותם. ללמד את התלמידים להתבונן בעין בוחנת, למצוא קשר בין תופעות שונות, להבין מהי תכונה, מהו חוק, מהו ניסוי, מהי תיאוריה וחשוב מכל לעודד אותם לתהות, לשאול, לחקור ולחפש תשובה בעצמם.
 
משך הפעילות של סדנאות קצרות הוא שעתיים אקדמיות.
 
משך הפעילות של סדנאות ארוכות הוא ארבע שעות אקדמיות.
 
כל סדנה מדעית מציגה נושא מסוים (ראה רשימת תקצירים בהמשך).
 
המדריכים בסדנאות המדעיות הקצרות הם ברובם תלמידי מחקר במכון ויצמן הלומדים לקראת תואר שני או שלישי או אנשי סגל מכון דוידסון. תלמידי הכתה מופעלים באמצעות שפע של הדגמות, ניסויים, דגמים להפעלה עצמית, בהתאם לפעילות.
 
הסדנאות הארוכות המסומנות ב * מוצעות במתכונת בה המורים משתלבים בהנחיית הסדנה.
המורים עוברים השתלמות ומכינים את התלמידים מראש לקראת ביצוע הניסויים. ביום הפעילות, המורים מדריכים את תלמידיהם במעבדות מכון דוידסון. צוות התכנית דואג להכנת הציוד הנדרש ולהגשת עזרה למורים ולתלמידים בזמן הפעילות.
 
קיימת אפשרות  לשלב סדנה מדעית קצרה באחת משתי האפשרויות  הבאות:
 
1. סדנה מדעית וסיור בגן המדע
משך הפעילות: 4 שעות אקדמיות
 
2. סדנה מדעית והרצאה מודגמת בנושא "ניפוח זכוכית מדעי ואומנותי"
משך הפעילות: 4 שעות אקדמיות
   
מספר המשתתפים: 20-80 תלמידים, עד 24 תלמידים בקבוצה.
אשת הקשר: גב' חיה איציקוביץ
טלפון: 08-9343959
פקס: 08-9344130
כתובת אי-מייל:   Haya.Itsikovich@weizmann.ac.il
אתר אינטרנט:  http://davidson.weizmann.ac.il/class
הערה: בנוסף למתואר לעיל, ניתן לתאם ביקור בבית ויצמן.  
 
פעילות ייחודית במסגרת מועדון מדעי חוקר לכיתות ט':

 

פעילות זו מותנית בהכשרה של מורה מטעם ביה"ס שמזמין את הפעילות.  ההכשרה תהא במכון ביום בו מתקיימת פעילות למשך 4-5 שעות; ההכשרה איננה כרוכה בתשלום; יש לתאם עם המכון את המועד והשעה.

 

תקצירי הסדנאות המדעיות הקצרות:
 
ניתן לבחור אחד מהנושאים הבאים: 

1.  מראה, מראה, מה את מראה? (לכיתות ה'-ו')
 
מהי מראה ומהי דמות? מתי יש אור ואיך נוצר הצל?
התלמידים מגלים את התשובות לשאלות אלה בעזרת הדגמות, משחקי אור ומראות. מסבירים על אופן פעולתם של מכשירים אופטיים שונים כמו פריסקופ, קליידוסקופ וכד'. הפעילות כוללת בניית פריסקופ קטן ע"י כל תלמיד.
 
2. טעם וריח  (לכיתות ה'-ו')
    
האם כולנו מריחים אותם ריחות? האם צבע ורוד מתוק יותר מכחול?
איך הלשון "טועמת" ומדוע האוכל חסר טעם כשאנו מצוננים?
מדוע אנו מעדיפים דברים מתוקים ודוחים אוכל מר?
הפעילות עוסקת בשני החושים, בקשר ביניהם, באופן בו מבחינים בעלי-חיים בריחות    ובטעמים שונים, בשימושים השונים שעושים בעלי-חיים בחוש הריח, כל זאת בעזרת שפע התנסויות.
 
3.  ממטבחו של ד"ר ויצמן  (לכיתות ה'-ו')
 
פעילות בעלת אופי משעשע שמטרתה להביא בפני התלמידים את ההיבט המדעי שבהכנת מאכלים שונים.
התלמידים מסייעים בבניית תפריט לארוחה מלאה ובריאה עפ"י כללי התזונה הנכונה, כל מנה טומנת בתוכה תופעה מדעית שתובהר במהלך הכנתה. הפעילות מתרחשת במעין "מטבח" מעבדתי, במהלך התוכנית ילמדו התלמידים על שימושים בכרוב למטרות מדעיות, מהו הסוד הטמון בביצה, ויקנחו בגלידה מהירה ללא שימוש במקרר.
 
4.  כמעט הכל על הקול  (לכיתות ה'-ז')
 
איך נוצרים קולות? כיצד הם מגיעים לאוזננו? איך ניתן לראות בעין את ההבדל בין קולות שונים? 
על כל אלה נלמד באופן חוויתי ומרתק, תוך תצפית בניסויים מיוחדים  כגון פעמון בואקום, חליל שאת צליליו רואים באש, ועוד.


5.   מה רואה העין? (לכיתות ו'-ח')
 
מי רואה - העין או המוח?
התוכנית מתייחסת למנגנון הראייה, החל מקליטת התמונה דרך האישון על הרשתית ועד לעיבודה במוח. מנגנון ראיית צבע אצל האדם ועיוורון צבעים. האם בעלי חיים שונים רואים את הצבעים באופן דומה לאדם. לשם מה נחוצות שתי עיניים - ראיית עומק.
הפעילות מלווה בניסויים המבוצעים ע"י התלמידים.
 
6. חשמל ומגנטיות  (לכיתות ז'-ח')
 
איך יכול בלון לסמר את שערותיה של ברבי?
איך מוריד מר ואן דה גראף המנומס את כובעו בפני התלמידים? מתי נוצר ברק? ואיך אפשר לאבד את הצפון? בתוכנית זו נענה על שאלות אלה ועוד רבות אחרות, נכיר את מסתרי החשמל הסטטי, נבין מהו גוף בעל מטען חיובי ושלילי,  כיצד אפשר באמצעות מכשיר פשוט לבדוק הימצאותם של מטענים, ומה הקשר בין חשמל ומגנטיות.
הפעילות מלווה בהדגמות בהשתתפות התלמידים. 
  
7.  מצבי צבירה (לכיתות ז'-ח')
 
האם כל החומרים בנויים מחלקיקים? מדוע רק חלקם מוצקים?
איך הכוחות הפועלים בין החלקיקים מאפשרים לנוזל לזרום ולגז להתפשט?
האם כל מוצק הופך לנוזל. מה הם קרח יבש וחנקן נוזלי?
הפעילות מיועדת לכיתות שלמדו או שילמדו את הנושא במסגרת בית הספר ומהוה השלמה והעשרה בנושא. מורים המעוניינים בכך, יכולים לקבל את רשימת הניסויים מראש, וזאת כדי למנוע כפילות עם הנעשה בבית הספר.
 
8. למה זה עף? (לכיתות ז'-ח')
 
איך עפות הציפורים? מדוע העפיפון זקוק לרוח?
ומהם הכוחות הפועלים על מטוס?
ההיסטוריה של התעופה, מהעפיפון ועד לטיסה לירח מוצגת בדרך מרתקת בה נלמד על כוח הכובד, על כוחות העילוי  וחוק ברנולי, ללא נוסחאות  מסובכות, ונמחיש זאת בעזרת דגמים ובנייה עצמית.
 
9. קסמים מתמטיים  (לכיתות ז'-ט')
 
מופע קסמים בהם הקסמים מבוססים על עקרונות מתמטיים. בתחילה הקסמים מבוצעים ואחר כך ניתן ההסבר המתמטי. בין הנושאים המתמטיים: תורת המשחקים, טופולוגיה, הסתברות  ותורת המספרים.
 
10. ניסויים בטופולוגיה  (לכיתות ז'-ט')
 
הכרת המושג טופולוגיה תוך כדי ביצוע  ניסויים מתמטיים על ידי התלמידים. נכיר רצועות מוביוס ותכונותיהן. נלמד על משפחת הפלקסגונים, איך לסווג אותם והקשר בינם לבין רצועות מוביוס. כמו כן, נלמד על הטופולוגיה של קשרים וחבלים.
 
11. אור  וצבע - מושגי יסוד בתורת האור (לכיתות ז'-ט')
 
מהם שלושת צבעי היסוד?
האם יש צבעים הנסתרים מעין האדם?
חוקי האופטיקה, הנלמדים בבית הספר בכיתות הגבוהות יותר, מוצגים בתוכנית זו באופן חוויתי בלבד, ללא שימוש בנוסחאות, אבל עם הבנת העקרונות הפיזיקאליים העומדים מאחוריהם.
 
12. הפיזיקה של היו-יו (לכיתות ז'-ט')
 
כיצד המדען עובד? איך מפריכים תיאוריה מדעית? איך יתנהג היו-יו בחלל.
ננסה להבין את התהליך המדעי דרך ניסויים וחקר המשחק ביו-יו.
התלמידים ילמדו לשחק ביו-יו מודרני ויבצעו  ניסויים עם סוגים שונים של יו-יו בקבוצות תוצאות הניסויים יושוו לאימות תיאוריות שיעלו. נראה סרט של NASAעל המשחק ביו-יו בחלל. בין המושגים שיבחנו: חיכוך, תנע, אנרגיה, תנע זוויתי, יציבות ג'ירוסקופית ועוד.
 
13. טיול במערכת השמש וסביבתה (לכיתות ז'-ט')
 
במהלך הפעילות נקיים "סיור" במערכת השמש, תוך התמקדות בממצאי חלליות מחקר שביקרו בפלנטות השונות. נלמד מושגי יסוד באסטרונומיה, נכיר את מבנה מערכת השמש על מרכיביה השונים ונצפה בהדגמות שונות שיוסיפו להבנת תהליכים המתרחשים בכוכבי הלכת (ניבוי "הר געש", גייזר של חנקן נוזלי ועוד) במהלך התוכנית תשולב הדרכה בפלנטריום מתנפח.
 
 
14. טילים, רקטות וחקר החלל   (לכיתות ז'-ט')
 
תוכנית זו מציגה בפני התלמידים נושאים שונים הקשורים בחקר החלל וטיסות בחלל כגון: חוקי התנועה, מסלולי לוויינים, דלקים רקטיים, חליפות חלל ומזון של אסטרונאוטים. במהלך התוכנית יודגמו דלקים רקטיים ומנוע רקטי. התלמידים ישתתפו בהפעלת "רקטות" המונעות בתגובה של קרח יבש ומים - ויצפו בשיגור רקטה
לגובה של כ- 300 מטר. ייתכנו שינויים בשל מזג האויר.
 
15. אנרגיה וחום     (לכיתות ח'-ט')
 
מדוע אנרגיה "הולכת לאיבוד"?  מה בין אנרגיה לחום? ומה בין חום לטמפרטורה?
בתקופה של שימוש רחב היקף באנרגיה, תוך ניצול חלק ממקורותיה עד תום וסכנות נלוות רבות, חשוב להכיר ולהבין היכן הבעיות ומה הם הפתרונות העתידיים.
התלמידים יכירו את חוק שימור האנרגיה, יקבלו סקירה על מקורות שונים של אנרגיה והדרכים להפקתה, יבינו את הקשר שבין אנרגית חום לבין תנועה מולקולארית אקראית ועוד.  
 
16. צילום (לכיתות ט')
 
פעילויות בצילום כמיישמות עקרונות באופטיקה וגלים.
ניתן לבחור פעילויות מתוך הפעילויות הבאות:
בניית מצלמות בשיטת "קמרה אובסקורה", בניית מצלמות עם עדשות. או צילום תהליכים מהירים (כגון פיצוץ בלון), מדידת מהירות הקול וניתוח צילומי תנועה.
 
17. טרנספורמציה: העברת המטען הגנטי לתאים חיים (לכיתות ח'-ט')
 
מהו דנ"א? מהו המטען הגנטי הצבור בתאים חיים?
הפעילות עוסקת ביחידת התורשה הבסיסית, "גן", תוך הדגמת המושג בבעלי חיים שונים (החל מפרה, דרך קלמארי ועד לחיידקים).
במסגרת התוכנית נתנסה באחד מכלי העבודה החשובים בביולוגיה מולקולרית: הטרנספורמציה. הניסוי יכלול העברה של פיסת דנ"א לתוך תאים חיים, גידול התאים על צלחת פטרי עד לקבלת תוצאה וויזואלית שתמחיש את הגן החדש.
  
18.  גבישים, תמיסות ומשקעים (לכיתות ח'-ט')
 
מהם גבישים? אילו תכונות מיוחדות יש להם?
בפעילות זו נלמד על חומרים גבישיים, תהליכי היווצרות הגביש והקשר בין גבישים לתמיסות.
ניצור ונהרוס גבישים שונים. נבחין בין גבישים לחומרים שאינם גבישים באמצעות דגימות סלעים מהארץ ומהעולם. נגדל "גן גבישים" ונדבר על הקשר בינו לבין הניסויים שבוצעו ע"י אילן רמון ז"ל במעבורת החלל קולומביה. כמו כן נעסוק בתהליכי יצירת משקע שאינו גבישי  ובתגובות המסה ושיקוע.
 
19. מולקולות גדולות  (לכיתות ח'-ט')


מהי "מולקולה גדולה" ועד כמה היא גדולה?
במה היא שונה מ"מולקולה קטנה"?
מה זה חומר פלסטי, ואיך השתנה העולם ב"עידן הפלסטיק" ובמה?
התוכנית מציגה בפני התלמידים את עולם הפולימרים בעזרת הדגמות ועבודה עצמית תוך הבנת המבנה של חומרים פלסטיים שונים ויצירתם.
 
20. חומרים בחיי יום יום- קוסמטיקה (לכיתות ח'-ט')
 
כיצד שמן ומים יכולים להתערבב?  מהו תחליב? 
בפעילות זו התלמידים יכירו את העקרונות המדעיים והטכנולוגיים שמאחורי הכנת קרם ידיים ויכינו בעצמם קרם  ידיים.

 

21. חומרים בחיי יום יום-  סיבים  וצבעים  (לכיתות ח'-ט')
 
מהו סיב אופטי? מה הקשר בין סיבים תזונתיים לחיתולים?
בפעילות זו התלמידים יכירו סוגי סיבים שונים, יכירו  דרכים לזיהוי סיבים, ילמדו מהו צבע וממה הוא מורכב,  ויכינו צבעים  לשימושים שונים.
 
22. תרופות (לכיתות ח-ט')
 
מהי טבלייה?  ומהי כמוסה?
בפעילות העשרה זו התלמידים ילמדו על תהליך הכנת תרופות ובדיקתן.  הם יתנסו בהפקת חומר פעיל מצמח, יכינו כמוסות, יבדקו זמן התפרקות של תרופות, ישוו בין תרופות נוגדות צרבת שונות וילמדו על שימושים רפואיים בחנקן נוזלי.
 
 
תקצירי הסדנאות הארוכות
 
משך הפעילות 4 שעות אקדמאיות. בהנחיה משולבת של מורה ואיש סגל.
מיועד  למורים שעברו השתלמות בנושא הפעילות או מוכנים לעבור השתלמות כזו.
 
23. מנפלאות החומר* (לכיתות ח'-ט') 
 
מהו מוצק  אמורפי? מהו בין זכוכית לכדור גומי?
הרצאה מודגמת בניפוח זכוכית ופעילות מעבדה הכוללת: ניסויי הדגמה בחנקן נוזלי וניסויי תלמידים עם קרח יבש,תוך דגש על פיתוח מיומנויות חקר.
 
24. העקרונות המדעיים בזיהוי פלילי* (לכיתות ט') 
 
בפעילות חקר זו  התלמידים משמשים כחוקרי זיהוי פלילי, ומתבקשים לאסוף ממצאים מזירת פשע ולגלות מיהו הפושע באמצעות סדרת בדיקות המשלבות כימיה וביולוגיה.
פתרון התעלומה מפגיש את התלמידים עם בדיקות דגימות  DNA  על ידי חיתוך עם אנזימי הגבלה והרצה בג'ל אלקטרופורזה,  זיהוי סיבים, זיהוי אבקה לבנה, זיהוי טביעות אצבעות או זיהוי מקור מים
 
25. קיימות: מיחזור חומרים* (לכיתות ז'-ט')
 
הפעילות כוללת הרצאה כללית בנושא מיחזור,ניסוי חקר לזיהוי חומרים פלסטיים למטרות מיחזור והתנסות במיחזור נייר תוך התמקדות במיומנויות חקר.
 
26.  קיימות: חוקרים מים*  (לכיתותז'-ט')
 
במסגרת הפעילות התלמידים משמשים כחוקרים במעבדה ומטרתם לגלות מהם מקורות המים אותם הם בודקים. החוקרים בודקים את איכות המים תוך שימוש בטכנולוגיות מתקדמות כגון ערכות מיוחדות, חיישנים ממוחשבים וספקטרופוטומטר.
בניסויי חקר נוסף התלמידים יכולים לבדוק השפעת גורמים שונים על ריכוז החמצן המומס במים, מכירים ולהתנסות בשיטות לטיהור מים.
 
27.  קיימות: אפקט החממה והתחממות כדור הארץ*  (לכיתות ז'-ט') 
 
הפעילות כוללת הרצאה מדעית בנושא התחממות כדור הארץ ואפקט החממה וניסויי הממחיש את אפקט החממה (שימוש בחיישנים ממוחשבים  וניסויים הממחישים את הקשר בין האטמוספרה לביוספרה: פוטוסינטזה- האור כמקור אנרגיה (שימוש בספקרטרופוטומטר).