�ניסויי חקר בביולוגיה�

עריכה: ליאורה

מה מאפיין את תהליך החקר?�

​

​

זהו תהליך שיטתי ומאורגן המתבסס על

​

• תצפיות
• העלאת שאלת חקר
• השערות באשר לשאלת החקר
• תיכנון ניסוי לבדיקת ההשערה/ות
• עריכת מדידות ואיסוף הנתונים
• סיכום המידע שנאסף
• הסקת מסקנות
• ומתן סברים מדעיים. � �

במה ניתן להיעזר כדי ללמוד על תהליך החקר?

ב- "תלקיט חקר"

למידה באמצעות החקר המדעי כיתה ט'

ניתן למצוא את הקובץ באתר מדעים של בית הספר ובאתר אשכול הפיס

�

תרשים תהליך החקר המדעי

לפניכם תרשים המתאר את שלבי התהליך ואת הקשר למבנה התלקיט.

​

�

תהליך החקר

א. שאלות והשערות חקר

• הצגת התופעה/הבעיה + רקע עיוני קצר

​

• שאילת שאלות על התופעה/ בעיה

​

• זיהוי הגורמים המשתנים והקשר ביניהם

​

• בחירת הגורמים שייחקרו והגדרת מטרת החקר

​

• ניסוח שאלת חקר (מדעית או טכנולוגית)

​

• מיפוי ידע אישי על הגורמים ושאלת החקר

​

• ניסוח השערות חקר וביסוסן באופן מדעי

​

�כאשר תופעה מעוררת בנו סקרנות, אנו יכולים להעלות שאלות רבות ושונות�

����מיון השאלות - מיינו את השאלות לשני סוגים:��שאלות לאיסוף מידע - ניתן להשיב עליהן באמצעות עובדות פשוטות שתמצאו במקורות המידע.�לדוגמא: שאלות שמתחילות במילות שאלה כמו: מתי, היכן, כמה, וכד'.��שאלות המובילות לחקר מעשי – שאלות שניתן להשיב עליהם באמצעות ביצוע מדידות, תצפיות וניסויים. לדוגמא: מה יקרה אם, כיצד משפיע, מה הקשר, וכד'����

הרחבת הידע האישי על התופעה /בעיה ורכיביה

1. איסוף מקורות מידע: בשלב זה, חשוב להרחיב את הידע וללמוד יותר על ההיבטים השונים של התופעה או הבעיה ועל הקשר בין הרכיבים שאנו מזהים. אפשר לעשות זאת בעזרת קטעי מידע שמקבלים לדוגמא מהמורה, או בעזרת מקורות מידע שמוצאים על ידי חיפוש עצמי בספריה או ברשת האינטרנט. �

2. סיכום המידע הרלוונטי: מתוך מקורות המידע שנאספו, יש לסכם את המידע

​

3. שאלות חדשות: תוך כדי קריאה, יתכן שתתעוררנה שאלות חדשות שיכולות להוביל לחקר מעשי. יש להוסיף אותן לרשימה.

​

4. רישום מקורות מידע: יש להכין של כל מקורות המידע בהם נעזרנו להרחבת הידע.� רישום מקורות המידע צריך להיעשות על פי כללי הרישום המקובלים. �* פירוט על דרך כתיבת המידע במבוא ראו בסוף המצגת, בהצעות לכתיבת העבודה�

משתנה בלתי תלוי –הוא הגורם המשפיע, הגורם אותו בוחר החוקר לשנות והוא שמשפיע על התופעה.

​

משתנה תלוי- שהוא התופעה (או התהליך) התלויה בגורם המשפיע, בכמותו בעוצמתו וכו' . (גורם זה הינו הגורם המושפע)

​

לדוגמא, מהו הקשר בין עוצמת האור לבין נביטת זרעים?

המשתנה הבלתי תלוי (משפיע) הוא עוצמת האור

המשתנה התלוי הוא נביטת הזרעים.

​

בשאלת חקר מדעית נבדק קשר, אותו ניתן למדוד, בין שני משתנים:

ניסוח שאלת החקר

נסחו את שאלת החקר שתרצו לחקור �הערה: היעזרו בביטויים כמו: מה יקרה ל...אם ישתנה....? מה יהיה ההבדל של.....ב.......לעומת........? מה תהיה ההשפעה של...על..? מה הקשר בין...לבין..?).�שאלת החקר יכולה להיות מדעית או טכנולוגית.�

 זקוקים לעזרה? העזרו בתבנית לניסוח שאלות חקר:

ניסוח שאלת חקר למתקדמים�שאלה עם 3 גורמים משתנים

• השפעה של גורם משפיע על 2 גורמים מושפעים�
• לדוגמא: מה תהיה השפעת התאורה על צבע וטעם הפרי באחסון
• �- השפעה של גורם משפיע על גורם מושפע, לאורך זמן או בתנאים שונים.

​

לדוגמא: מה תהיה השפעת התאורה בזמן האחסון על צבע הפרי לאורך זמן?

או: מה תהיה השפעת התאורה על צבע הפרי באיחסון, בטמפרטורות שונות.

​

בדיקה: האם שאלת החקר טובה?�אפשר לעשות זאת בעזרת כלי להערכת שאלת החקר

​

​

ניסוח השערת החקר וביסוסה באופן מדעי

• מיקוד וניסוח השערת החקר- חישבו מה לדעתכם עשויה להיות התשובה לשאלת החקר.
• ייתכנו כמה תשובות.
• בחרו מתוכן השערה אחת, שנראית לכם הכי הגיונית על פי הידע המדעי שיש לכם
• השערה שתוכלו לבדוק אותה בדרך ניסויית.

​

• ההשערה צריכה להציג את הקשר בין המשתנים: מה הקשר בין המשתנה התלוי למשתנה הבלתי תלוי.

לדוגמה: ככל שהטמפ' תעלה ... קצב הנשימה יעלה, עד טמפ' מסוימת -שבה יישאר קבוע או יתחיל לרדת.

• ההשערה צריכה להיות מבוססת על ידע ביולוגי קודם.
• נהוג לנסח השערה במשפט חיובי וקצר.

כלי לניסוח התחלתי של השערת החקר

תכנון ניסוי

בכל תכנון ניסוי- לא לשכוח להתייחס תמיד לגורמים הבאים: בידוד משתנים - גורמים קבועים / גורמים משתנים / בקרה / חזרות

​

הגדירו את הגורם הנבדק – את המשתנה התלוי (המושפע) ואת המשתנה הבלתי תלוי (המשפיע).

​

רצף הפעילויות לתכנון ניסוי מבוקר המבוסס על תדריך ניסוי קיים

​

• זיהוי המשתנה הבלתי תלוי (גורם משפיע) בניסוי

​

• זיהוי המשתנה התלוי (גורם מושפע) בניסוי ואופן מדידתו

​

• הגדרת מטרת החקר וניסוח שאלת החקר

​

• זיהוי הגורמים הקבועים בניסוי

​

• זיהוי הבקרה/ות בניסוי והגדרת בקרות נוספות שיש להכלילן

במערך הניסוי

​

חומרי עזר להבהרת המושגים החשובים ללמידת חקר

��מונחון לתהליך החקר המדעי (מתוך מילון "דרך המלך")

תכנון ניסוי: בידוד משתנים

בניסוי אותו אנו מתכננים, חשוב לציין מהם הגורמים הקבועים בניסוי:

​

גורמים קבועים – כל הגורמים היכולים להשפיע על המשתנה התלוי (המושפע) - חייבים להשאיר קבועים. למעט גורם אחד שאותו משנים – הוא הגורם הנבדק (הבלתי תלוי כלומר, המשפיע).

​

חשיבות שמירת כל הגורמים קבועים היא:

שבסוף הניסוי נוכל לייחס את התוצאות למשתנה הבלתי תלוי ( המשפיע)בלבד – לגורם היחיד שאותו בדקנו ושינינו. אם יש מספר גורמים שישפיעו על המשתנה התלוי לא נוכל לקבוע בסוף הניסוי מהו מכל הגורמים הוא שגרם לתוצאה.�

תכנון ניסוי: בקרה

זיהוי הבקרות בניסוי והגדרת בקרות נוספות שיש להכלילן במערך הניסוי

בקרה היא פעולה שמבצעים כדי להוכיח שהשינוי במשתנה התלוי

(הגורם המושפע) מקורו במשתנה הבלתי תלוי (הגורם המשפיע)

ולא בגורם אחר.

ללא בקרה, תוצאות המחקר לא יהיו תקפות! �

סוגי בקרות

• בקרה חיצונית (ללא הגורם המשפיע)

• בקרה פנימית השוואתית

• בקרה חיצונית (ללא הגורם המשפיע)

טיפול זהה לשאר הטיפולים בניסוי אך הושמט ממנו

המשתנה הבלתי תלוי (המשפיע).

כלומר, זהו ניסוי נוסף הנעשה בדיוק באותו אופן ובאותם תנאים כמו הניסויים האחרים,

והוא כולל את כל הגורמים הנמצאים בניסוי עצמו,

פרט למשתנה הבלתי תלוי (המשפיע).

​

טיפול הבקרה, מאפשר לענות על השאלה:

האם הסיבה לתופעה הנצפית או הנמדדת היא המשתנה הבלתי תלוי (שהוצא מהמערכת), או האם קיימים גורמים נוספים במערכת הניסוי, הגורמים להתרחשות התופעה.

תארו ניסוי בו מתקיימת בקרה חיצונית. מהי, ובמה חשיבותה?

• בקרה פנימית-השוואתית

​

מערך ניסוי שבו המשתנה הבלתי תלוי (הגורם המשפיע)

משתנה בהדרגה, וכולל השוואה בין הטיפולים השונים,

הוא מערך שבו מתקיימת בקרה פנימית.

​

בניסויים השוואתיים בהם בודקים מהו סוג הקשר

(ולא האם קיים קשר) בין המשתנים,

ניתן לקבוע שכל ניסוי מהווה בקרה לניסויים האחרים.�

תאר ניסוי בו קיימת בקרה פנימית-השוואתית? במה חשיבותה?

תכנון ניסוי- חזרות

מטרתן של חזרות בניסוי:

הקטנת השגיאה והגדלת הדיוק.

כדי להבטיח שהתוצאות שקיבלנו אינן אקראיות ולא מקריות .

ככל שהניסוי מבוצע פעמים רבות יותר, מהימנות התוצאות גדולה יותר.

​

א. חזרה על ביצוע המדידה – חוזרים על המדידה מספר פעמים, בתנאים זהים, ומחשבים את ממוצע המדידות.

ב. מדידה של מספר פרטים- מודדים לפחות 3 פרטים / אתרים בתנאים זהים, ומחשבים את הממוצע בין המדידות.

ג. חזרה על הניסוי או התצפית – מבצעים את הניסוי/ תצפית פעם נוספת, בתנאים זהים ומשווים את ממוצע התוצאות בשני הניסויים. אם יש שונות ביניהם מבצעים פעם שלישית ומחשבים את הממוצע בין שלושתם.

​

רישום מהלך הניסוי�

רשימת ציוד וחומרים

​

• רשימה מפורטת: מכילה את כל הציוד, הכלים וגודלם.� מכילה את כל החומרים, כמויות וריכוזים.

​

ביצוע הניסוי

​

• יש להגיע יום קודם לכן ולערוך הכנות לניסוי- כך שביום הניסוי עורכים רק את הניסוי עצמו- אם הניסוי ייערך במעבדה
• תיעוד התוצאות בזמן הניסוי ייעשה על ידי רישום מדידות, רצוי לתעד גם באמצעות תצלומים (התצלומים הם רק תוספת לנתוני התוצאות)

​

• יש לרשום את שלבי הניסוי בצורה מפורטת- בסעיפים ובסדר לוגי
• לציין אופן מדידה של משתנה תלוי�

התצפיות והצגת התוצאות

• הציגו את התצפיות ואת התוצאות בצורה מאורגנת (טבלה, תרשים, גרף...)

בניסוי כמותי – יש לסכם את מהלך הניסוי ותוצאותיו בטבלה. יש לכלול בטבלה את כל הגורמים הקבועים ואת המשתנים בניסוי.

חשוב לזכור להוסיף כותרת מתאימה לטבלה, וכן כותרות מתאימות הכוללות יחידות מידה בכל אחת מהעמודות של הטבלה.

לדוגמה- בטבלה הגורם הבלתי תלוי מצד ימין והגורם הנמדד מצד שמאל

גם תוצאות מועטות – רצוי לתאר באמצעות טבלה.

​

���שיקול נוסף : באיזה הצגה גרפית תבחרו להציג את התוצאות? גרף עמודות ? עוגה? עקום ? � ��

ההצגה הגראפית מציגה את אופן השתנות המשתנה התלוי במהלך הניסוי בהתאם לשינוי המשתנה הבלתי תלוי.

לגרף תהיה כותרת המתארת את הקשר בין המשתנים.

הצגת התוצאות בצורה גראפית

ציר X – הציר האופקי – בו יירשם שם המשתנה הבלתי תלוי [המשפיע] – הגורם שאת השפעתו אנו בודקים.

שימו לב לקנה מידה אחיד לאותו ציר . לכל ציר יכול להיות קנה מידה שונה.

ציר Y – הציר האנכי – בו יירשם המשתנה התלוי. [המושפע] – התוצאה/ תוצאות של הניסוי

בכל אחד מהצירים יירשם שם המשתנה והיחידות בהן הוא נמדד.

גרף עמודות

גרף עמודות (טורים)

תרשים הבנוי על מערכת של צירים. משתמשים בו כדי לערוך השוואה בין קבוצות או אוכלוסיות שונות ביחס למשתנה מסוים, או כדי לייצג קשר בין משתנים. הגרף בנוי כך:

�ציר ה X – מייצג ערכים של משתנה איכותי או משתנה כמותי בדיד: "טיפולים" (של גורם משפיע), קבוצות באוכלוסיה, או אוכלוסיות שונות.

​

ציר ה Y – מייצג את תוצאות המדידות /תצפיות של הגורם הנחקר במספר צורות: ערכים של המשתנה, ממוצע של החזרות, שכיחות, שכיחות יחסית או אחוזים.�

​

��ניתוח התוצאות והסקת המסקנות���

• הסיקו מסקנות רבות ככל האפשר על סמך כל התוצאות הניסוי.

​

• בדקו את הקשר בין שאלת החקר לבין המסקנות

דיון מסכם

​

• מה מידת ההתאמה בין המסקנות להשערות ?

​

• רשמו 1- 2 שאלות חדשות שמתעוררות בעקבות הניסוי.

הצעות לכתיבת העבודה�הערה: יש להעזר בקובץ כתיבת עבודת חקר של משרד החינוך

בכתיבת מבוא

• המבוא מהווה את נקודת המוצא לחקר. חשוב להראות בו את חשיבות העבודה.
• במבוא לא צריכות להיות כותרות אלא צריך להיות כתוב ברצף ובתוכו נקודות מוצא לחקר.
• לא לחלק את המבוא לחלק עיוני. יש הוראות מאד מדויקות מטעם הפיקוח.
• החשיבות הרבה היא לניסוי .
• המטרה של הניסוי צריכה להיות מנוסחת בברור.
• יש לרשום בפירוט מהו הגורם המשפיע/ מושפע ואת דרך מדידתם

מסקנות

כאשר אנו מסיקים מסקנה מגרף/טבלה, ניתן לרשום מגמה כללית רק אם יש מגמה אחידה בגרף/טבלה

הצעה לכתיבת דיון

• יוצאים מנקודת ההנחה של החקר. צריך לשנות את המילים ולא מבצעים העתקה של קטעים בעבודה. לצמצם.

תיכננתי ניסוי, השערתי היתה......, הבסיס הביולוגי לכך היה ....

הרקע הראה ....הכל בקצרה, מה שרלוונטי.

• מפה יוצאים לתוצאות הניסוי שהתקבלו.

תוצאות הניסוי תומכות/שוללות /לא תומכות בהשערה

ראיתי ש... בניגוד/ בהתאם_________

ואז מתחילים להסביר את התוצאות, בשילוב עם ידע מהספרות

• בסוף הדיון:

השלכות

רעיונות לחקר עתידי.

​

הצגת העבודה – והתובנות שנרכשו

הצגת העבודה צריכה להעשות בדרך יצירתית של מצגת ו/או פוסטר[פלאקאט] + הרצאה.

​

הנחיות להכנת פוסטר – שימו לב, אל תדפיסו את הפוסטר לפני אישור המורה.

http://motnet.proj.ac.il/Apps/Public/getfile.aspx?inline=yes&f=files/ba3c28fc-8c3e-46d9-b4f3-effda4c7e27b/5dd54bfd-f1b8-4c5d-834a-1ddecb1c789b/dea0f2b9-7366-4ee4-b73d-5260e3744272/dd8bfa30-4f29-42a7-9561-14f7f3f00f4e.pdf

�

עבודה מאתגרת, מעניינת ומהנה �מצוות המדעים!!!