יחידת מעבדות החקר הממוחשבות מתאפיינת בגישה הרווחת בהוראה בכלל ובהוראת המדעים בפרט, והיא פיתוח תוכניות לימודים המעודדות טיפוח כישורי חשיבה גבוהים והדגשת הקשר בין מדע חברה וטכנולוגיה, במטרה להכין את התלמידים לחיים בחברה עתירת מידע וטכנולוגיות. במסגרת לימוד התוכנית מתנסים התלמידים בביצוע ניסויי חקר ממוחשבים בהם נעשה שימוש בטכנולוגיית MBL (הכוללת אוגר נתונים וחיישנים המחוברים למחשב). ייחודה של סביבת הלמידה הוא השילוב של ניסויי חקר ממוחשבים עם חקר אירועים.
בתוכנית מוצגים לתלמיד, באמצעות חקרי אירוע הרלוונטים לעולמו, נושאי חקר שונים בהתאם לנושאי הלימוד בכימיה בהיקף של 3 ו- 5 יחידות לימוד. התלמיד מעמיק את ידיעותיו בנושא ומבצע תהליכי חקר הכוללים שאילת שאלת חקר, תכנון ניסוי ממוחשב, ביצועו והסקת מסקנות. גישת החקר מאפיינת גם את הפעילויות הממוחשבות בהדמיה מולקולרית, בהן התלמיד מתנסה בדרכי ייצוג מגוונות של מולקולות להן שימושים שונים בחיי היום יום.
הספר מכיל חמש מעבדות ממוחשבות, פעילות בהדמיה מולקולרית והצעות למבדק עצמי לתלמיד. המעבדות הממוחשבות מכילות 13 ניסויי חקר ממוחשבים בנושאים: תכונות נוזלים ותמיסות, שיקוע מלחים, חומצות ובסיסים, אנרגיה כימית ותהליכי דיפוזיה ואוסמוזה. בכל מעבדה גם שני חקרי אירוע רלוונטיים לנושא המעבדה והנחיות לחקר פתוח.
הפעילות בהדמיה כוללת תשעה חקרי אירוע בהם משולבות בניה וחקר בהדמיה מולקולרית של מולקולות מחיי היום-יום.
בשנה הקרובה יצא לאור ספר מעודכן של מעבדות החקר הממוחשבות, עם עדכונים לסילבוס החדש ליחידת המעבדה בכימיה וכן ניסויי חקר נוספים.
גישות הוראה/למידה במעבדות הממוחשבות
במעבדות מיושמות שתי גישות מתקדמות בהוראת מדעים: חקר אירועים וגישת החקר המדעי. הוראה/למידה מבוססת אירועים מאפשרת לערב את הלומד בתהליך הלמידה, לפתח בו מיומנויות חשיבה גבוהות ולהדגיש הבנה של תהליכים ויישומם בבעיות יום-יומיות.
ביצוע ניסויי מעבדה בגישת החקר המדעי והגילוי המודרך מאפשר לתלמיד לנסח שאלה מדעית, לתכנן ולבצע ניסוי שמטרתו לענות על שאלתו, לנתח נתונים שנאספו בניסוי ולאחר מכן להשתמש בתוצאות כדי להעלות שאלת חקר נוספת המתבססת על מסקנות תהליכי החקר הראשון.
מבנה המעבדות
כל מעבדה מכילה מספר ניסויים ממוחשבים ופעילויות נלוות. המעבדות מהוות יחידות לימוד עצמאיות הקשורות לנושאי הלימוד השונים ב- 3 ו- 5 י”ל תוך הרחבתם והן מלוות בהנחיות מפורטות לתלמידים, למורים וללבורנטית. ההנחיות מרוכזות בחוברת פעילויות לתלמיד ובמדריך מפורט למורה.
פותחו חמש מעבדות ממוחשבות הכוללות 13 ניסויי חקר משולבי חיישנים. המעבדות הנן בלתי תלויות אחת בשניה וכל אחת מהווה מכלול של פעילויות משולבות בניסויים ברמות חקר שונות הקשורות לאחד מנושאי הלימוד בכימיה. ההנחיות למורה ולתלמיד מרוכזות בחוברת פעילויות לתלמיד ומדריך מפורט למורה.
נושאי המעבדות: תכונות של נוזלים ותמיסות, שיקוע מלחים, חומצות ובסיסים, אנרגיה כימית, דיפוזיה ואוסמוזה.
יחידת מעבדה כוללת:
חלק א’ – פעילות פתיחה – פעילות הכנה לקראת המעבדה הכוללת חקר אירוע ופעילות מלווה.
חלק ב’ – ניסויי חקר – סדרת ניסויים הכוללים הנחיות בגישת חקר: ניסוח שאלה/ות חקר, העלאת השערות, הגדרת משתנים וגורמי בקרה, תכנון מהלך ניסוי ואיסוף נתונים המתבצע באופן רציף באמצעות חיישנים המחוברים למחשב, המאפשר את הצגתם בתצורה גרפית. בעקבות הניסויים, ניתוחם והסקת המסקנות, מובאות הנחיות כלליות לחקר פתוח הקשור לנושא המעבדה.
חלק ג’ – הרחבה – חקר אירוע ופעילות מלווה, המאפשרים הרחבה והעמקה נוספת לסיכום המעבדה.
דפי מידע – מכילים מושגים בסיסיים הקשורים לנושאים בהם עוסקת יחידת המעבדה.