ביומימיקרי כדרך הוראה לתהליך התיכון

פתיחה

צפיה בסרטון

אתם עומדים לצפות בשתי דקות של מתח, באחת הלכידות בעין המצלמה הטובות ביותר של הבריאה המדהימה. סרטון שזכה לעשרים מליון צפיות!

סרטון איגואנה אחת מול נחשים רבים

מידע לדיון אחר סרטון

להמשיך לנסות כל הדרך
תסתכלו על האיגואנה הזו. תראו איך עשרות נחשים אימתניים יוצאים החוצה ומתחילים לרדוף אחריה. המרדף מתחיל: האיגואנה תופסת רגליים ובורחת. נראה שאין לה כל סיכוי. אבל היא בשלה, עושה ככל יכלתה. לא מבזבזת אף שניה להביט אחורה, או לחשוב על הצפוי לה.

שאלות למחשבה:

·        האם הייתם מהמרים שהיא תצליח לצאת מזה?

·        ומה לגבי הרגעים הקשים בחיים שלנו? האם אנחנו לא מוותרים מהר מדי על כל מיני מצבים? מה ניתן ללמוד מהאיגואנה?

·        האם יצא לכם ללמוד דבר נוסף מהטבע?

נדבר על הבריאה המופלאה המלאה בחוכמתו של הבורא. על סדר ותכנון. בורא עולם טבע תכונות נפלאות בבריאה כולה, בחי, בצומח ובדומם . אנו, בני האדם בעלי התבונה קיבלנו הזדמנות פז ללמוד מכל הסובב אותנו.

מהלך

משחק משותף

ומשימה  יצירתית עצמאית  של מילוי קומיקס

את המשחק יצרתי בקנבה- יש להדפיס אותו דו"צ ולתלות על הלוח כך שהתמונות מוסתרות והתלמידים רואים את המספרים.

·        במידה והלוח בכיתתכם מגנטי , מומלץ להשתמש במגנטים לתליית הקלפים ע"מ לאפשר הפיכתם בקלות. במידה והלוח אינו מגנטי, השתמשו בדבק  blu-tack

·       בזמן שהמורה תולה על הלוח את משחק הזיכרון כל תלמיד מקבל קומיקס ביומימיקרי למילוי- נספח 2

(קרדיט נעה כ"ץ על איור הקומיקס. בעזרת שימוש בקנבה שכפלתי את הקומיקס ומחקתי את הכיתובים.)

מבקשים מהתלמידים למלא את הקומיקס לפי דמיונם בבועות הריקות וכן לתת כותרת לקומיקס.

(תליית קלפי הזיכרון על גבי הלוח תארך דקות מספר ולא נוכל להיעזר בתלמידים כי עלינו לשמור על הקלפים מוסתרים לשם המשחק ולכן בזמן זה נתתי לילדים לעבוד על מילוי הקומיקס ע"מ למנוע פיזור )

·       משחק הזיכרון יתנהל כך :

כל ילד בתורו יבחר ממקומו את המספרים שרוצה לפתוח והמורה תפתח, תלמיד שהמורה מבשרת לו שהצליח לפתוח זוג מתאים, מקבל תור נוסף.

שימו לב: בשונה ממשחק זיכרון רגיל  כאן הזוגות הם לא קלפים שעליהם שתי תמונות זהות, אלא קלפים שעליהם שתי תמונות תואמות שיש קשר סודי ביניהן.

תוך כדי המשחק עליכם להפעיל את החשיבה ולנסות לפצח מהו הקשר.

פתרון :

1 פרפר + 22 לוח סולרי

17 לוויתן + 4 טורבינת רוח

13 קורי עכביש+  3 דבק

14 פרח לוטוס + 10 מעיל גשם

8 ברדלס + 5 נעלי פקקים

15 טוקן+ 12 קסדה

11 דג + 16 אפוד מגן

9 נחש + 20 נחש רובוטי

6 דוכיפת + 18 רכבת מהירה

7 יתוש + 19 חיסון

2 עטלף +21 מקל עיוור

23 צדף +  24 זכוכית

סיכום

מהו ביומימיקרי

מתן משימה לבית

תלמידים ישתפו בהשערותיהם לקשר בין זוגות הקלפים.

נקרין על הלוח ונקרא יחד  – קומיקס ביומימיקרי מלא- נספח 3  +תמונה של נעלי פקקים בעבר – נספח 4

נסביר את המושג ביומימיקרי .

ביו = חי מימיקרי = מימזיס (ביוונית) = מימטיקה= חקיינות .

מביטים על הטבע- מקבלים השראה- מפתחים המצאה לטובת האנושות.

דוגמא:

מכפות רגלי הברדלס  -יצרנים קיבלו השראה – והמציאו את נעלי הפקקים שמשמשות שחקני כדורגל.

כל זוגות הקלפים שבמשחק הם דוגמאות לשימוש בביומימיקרי- מוצרים שפותחו בהשראת הטבע.

משימה לבית : נחלק את הזוגות שמצאנו בין ילדי הכיתה . לדוגמא : במידה ובכיתה 24 ילדים, כל שני תלמידים יקבלו זוג אחר של קלפים לדוגמא: פרפר+ לוח סולארי.

התלמידים מתבקשים לחפש בבית מידע, מהו הקשר בין פרפר ללוח סולארי, כלומר כיצד קיבלו אנשים השראה מהפרפר ליצור לוחות סולאריים וכן על זה הדרך.

ניתן ליצור לוח פאדלט שיתופי בו התלמידים יעלו את תשובותיהם

ננחה את התלמידים להיעזר באתר של מכון דוידסון שם יש מידע רב בנושא. וכמובן ניתן להיעזר בכל מקור מידע אמין .

צרפתי כאן כקישור את כל הנספחים לחמשת השעורים בגלל כובדם.

חשיבה עצמאית

בנוסף לשימושכם – מצגת מהו כרטיס כניסה שיצרתי והקרנתי לתלמידים בתחילת השנה- נספח 6.

המצגת מסבירה את תפקיד כרטיסי הכניסה בשיעורי מדעים ומהי מטרתם.

דוגמא לתשובה אפשרית עבור כרטיס הכניסה בשיעור הנוכחי:

1.כלב 2. נחש

תכונה מיוחדת: כלב- חוש ריח מפותח. נחש- גמישות , מעבר במקומות צרים.

המטרה הלימודית של הכרטיס בשיעור זה- הבנה שתכונה מיוחדת בטבע נותנת השראה לחיקוי ופיתוח מוצרים.

הקניה פרונטלית

ואחר כך עבודה בקבוצות

ביו= חי מימיקרי=  מימזיס =מימטיקה =חקיינות.

נקרין את לוח הפאדלט שנוצר ע"י המשימה שהתלמידים ביצעו בבית ובו ניתן לראות דוגמאות רבות לשימוש בביומימיקרי לפיתוחים טכנולוגים.

פתיחה של תהליך התִּיכּוּן הסבר: תיכון – תהליך תכנון ופיתוח.

נשאל איך מדענים חוקרים? מהם שלבי התהליך בו מפתחים פיתוחים טכנולוגים חדשניים?

תהליך התיכון מורכב משלושה שלבים: חקירה -הערכה- וביצוע. מומלץ להראות כאן את נווט תהליך התיכון של הספר

במבט חדש- נספח 7

נעבוד בשיעור זה על שלב חקירה.

נתרגל בשני סיפורי מקרה יחד, זיהוי של מצב מצוי אל מול רצוי –והתבוננות בטבע כדי לקבל השראה לרעיון לפיתוח מוצרים.

נסביר: מצב מצוי- המצב הנתון כרגע.

מצב רצוי- המצב שהינו רוצים שיהיה.

זיהוי צורך – נלמד את הילדים להבדיל בין פתרון לצורך

(לדוגמא: אני צריך הגנה ולא מעיל)

לשימושכם שני קבצים -תרגול מצב מצוי ומצב רצוי ללוח, ריק ומלא –נספח 8

לאחר מענה בקובץ זה תוך דיון כיתתי,

נתלה על הלוח את תמונות משחק הזיכרון ביומימיקרי משיעור הפתיחה – נספח 1 ונשאל: מהיכן נוכל לשאוב השראה מהטבע עבור סיפורי המצב שתרגלנו?

(תשובה אפשרית: עבור הסיפור של נועה – השראה ממקור הטוקן ועבור הסיפור של אורי – השראה מפרח הלוטוס)

נקרין לילדים את קומיקס הביומימיקרי המלא על ברדלס ונעלי פקקים ביומימיקרי משיעור הפתיחה- נספח 3 ונזכר בו.

ננחה שכרגע נתחלק לקבוצות , כל קבוצה מקבלת קומיקס אחר, חדש ומפתיע וחוקרת אותו .

חלוקה לקבוצות- הקפדה על קבוצות הטרוגניות שמשלבות ילדים ברמות שונות יחד.

בקבוצות הילדים מקבלים קומיקסים שונים-  נספח 9 ומתרגלים שוב התבוננות רחבה על הטבע וקבלת השראה לפיתוח טכנולוגיה חדשה ופתרון בעיות .

(קרדיט לכתב עת מדעי לחקר ההומור – גליון מס' 18 "נקודת מבט אחרת על הטבע- ביומימיקרי וקומיקס, מאת : ורד יפלח וישקרמן.

את הקומיקסים שבכתב העת ערכתי, את חלקם תרגמתי מאנגלית לעברית ואת חלקם התאמתי מבחינה דתית וערכית לרוח בית הספר. בכתב העת תמצאו את שמות המאיירים.)

ההדגש בעבודה הוא על זיהוי תכונה מיוחדת בבעל חיים, שממנה ניתן לקבל את הרעיונות לפתרון בעיות.

חיפוש התכונה המיוחדת מסיע רבות לפיתוח יצירתיות וקבלת השראה לרעיונות חדשנים. כמו כן, הילדים יתרגלו שוב זיהוי צורך , ניסוח והבדלה בין מצב מצוי לרצוי .

הילדים ימלאו דף בסגנון one pager  שיצרתי. – נספח 10

הדף מזמין ומתאים לרמות שונות של יכולת התנסחות .

בשיעור רציתי לשלב הבנה דו כיוונית של התהליך ולכן

התרגול בקבוצות מציג תהליך הפוך מהתרגול בכיתה,

שכן בכיתה זיהינו קודם בעיה ואז התבוננו בטבע כדי לקבל השראה לפתרון.

בקבוצות , לעומת זאת, מקבלים השראה מהטבע ולאחר מכן חושבים על אלו בעיות אפשר לענות בעזרתה .

שיתוף של נציג מכל קבוצה אל הכיתה

נציג מכל קבוצה ישתף את כלל הכיתה על הקומיקס שהקבוצה שלו קיבלה ועל הרעיונות שעלו בקבוצה.

צרפתי כאן כקישור את כל הנספחים לחמשת השעורים בגלל כובדם.

חשיבה עצמאית

הסיפורים נוקדו בכוונה תחילה ע"מ לאפשר לילדים ברמות שונות לעבוד בכרטיס הכניסה באופן עצמאי.

המטרה הלימודית של כרטיסי הכניסה בשיעור הנוכחי היא ליצור חיבור לשיעור קודם ותרגול עצמאי שישקף את מידת היישום של החומר שהוקנה בשיעור הקודם.

לאחר מכן נסכם בכיתה ע"י הצגת טבלה עם סיפורי המצב שניתנו בכרטיס הכניסה ובה נוסיף ניסוח בעיה טכנולוגית.

מצורפת טבלה לניסוח בעיה טכנולוגית – נספח 12

נראה כיצד ניתן לקחת השראה לפתרון סיפורי המצב, מהקומיקסים בהם השתמשנו בשיעור קודם – נספח 9 :

לסיפור המצב של עפרה – ניתן לקבל השראה מהדב בתרדמת שצרכיו ממוחזרים והופכים לחלבון. כך אם נמחזר, נייצר פחות פסולת ונמנע פגיעה בדגים.

לסיפור המצב של קרן – ניתן לקבל השראה מהצפרדעים ומסגנונן הייחודי , נסביר שבמשך השנים בני אדם אימצו אופנות שונות שקיבלו השראה מבעלי חיים כגון בגדים , נעליים ותיקים בדוגמא מנומרת , דוגמת נחש וכו'

לסיפור המצב של מייקל – ניתן לקבל השראה מהשלדג וליצור כף שתאחז את השניצל משני צדדיו כחיקוי למקור השלדג.

הקניה פרונטלית

ואחר כך עבודה בדפי עבודה יחד כל הכיתה כשהדפים מוקרנים על הלוח

נחזור על: 1.מצב רצוי  2. מצב רצוי 3. זיהוי צורך

ונוסיף: 4. ניסוח בעיה טכנולוגית  5. דרישות 6. אילוצים

נסביר– בעיה טכנולוגית היא הפער בין המצב המצוי לרצוי. כלומר – איך נגיע מהמצב המצוי לרצוי?

ננסח את הבעיה בצורת שאלה שמתחילה במילים: כיצד\ איך .

ניתן לראות בנספח 12 טכנולוגית דוגמא לניסוח בעיה לסיפורי המצב שניתנו בכרטיס הכניסה.

נסביר מהן דרישות ומהם אילוצים.

נדבר על דרישות הכרחיות לעומת לא הכרחיות,

ועל אילוצים שיש להתחשב בהם. (קובץ מדריך למורה – דרישות ואילוצים מאתר מט"ר-  נספח 13)

החקירה תתבצע דרך חקירת נושא: פלטת שבת

כאן המקום בו נרחיב ונדבר על פתרונות טכנולוגים שמסיעים לנו בשמירת ההלכה ביהדות, נתאר כיצד בעבר לא היו פלטות חשמליות וכיצד פיתוחים טכנולוגים מסיעים לנו בשמירה על הלכה.

נראה שלושה סוגים של פלטות – מצורף דף שתוכלו לפתוח על המקרן ובו מוטבעים הקישורים נספח 14

 ונמלא יחד דפי תיעוד חקירה. מצורף קובץ לתלמיד וכן תשובון -נספח 15.

בדפי תיעוד החקירה תוכלו לראות שחקרנו את הבעיה : כיצד נוכל לשנות את גודל הפלטה בהתאמה מספר הסירים?

כאן נחבר את התלמידים לאווירת השבת , נתאר דוגמא לכך שלפעמים אנו מזמינים אורחים רבים לשבת ואנו נזקקים לכמות גדולה של מזון לסעודה, וממילא לפלטה גדולה יותר.

נראה איך שאילת שאלות טובות, יכולה לעזור לנו להגדיר דרישות ואילוצים.

חשוב לעבוד עם התלמידים יחד בדפים כדי שבפרויקט האישי- קבוצתי שלהם המתוכנן להמשך , השלבים יהיו ברורים להם.

צפיה בשני סרטונים  

סיכום החקירה  המשותפת שלנו יהיה החיבור לביומימיקרי -השראה מהטבע. לאחר שראינו סוגים שונים של פלטות,  אך הן לא ענו על הצורך שחקרנו – התאמה למספר סירים הנצרך.

נצפה בשני הסרטונים שלהלן ברצף:

סרטון סיכום השראה

סרטון סיכום מהשראה לפתרון

נראה איך השראה מכוורת הדבורים יכולה לתת את הרעיון לפתרון של פלטה שעונה על הצורך באופן מושלם.

צרפתי כאן כקישור את כל הנספחים לחמשת השעורים בגלל כובדם.

חשיבה עצמאית

באם הבעיה לא רלוונטית לבית הספר\ לכיתה שלכם, מומלץ להחליפה בבעיה אחרת.

המטרה הלימודית של כרטיס הכניסה בשיעור הנוכחי היא, לתרגל סיעור מוחות ולפתח את היצירתיות מתוך חיבור לבעיה המוכרת לתלמידים מסביבתם הקרובה.

לאחר שנגריל כרטיס כניסה אחד ונשמע את הרעיונות הכתובים בו.

(זהו הרגל מבורך המיושם באופן קבוע בשיעורי מדעים אצלי)

נעלה שאלה לדיון : כרטיסי הכניסה של כלל הכיתה מלאים ודאי ברעיונות שונים ומגוונים .

כיצד אם כן נפעל כשאנו עובדים בקבוצה ולכל ילד רעיון שונה ? כיצד מחליטים באיזה רעיון לבחור? כיצד עובדים בצוות תוך שיתוף פעולה? והרי לכל אחד דעה שונה.

הדגמת צורת העבודה ע"י דוגמא

ואחר כך עבודה בקבוצות

נלמד איך להעריך רעיונות בצורה אובייקטיבית ושקולה וכיצד לשמור על כבוד הדדי לכל חבר בקבוצה, ע"מ להגיע להסכמה נרחבת המקובלת על כל הצוות.

נסביר שבשלב ראשוני עורכים סיעור מוחות ומעלים רעיונות שונים, לא מזלזלים באף רעיון ולא פוסלים גם רעיונות שנראים לא הגיוניים.

הרי נוכחנו לראות פיתוחים שונים שבתחילה היו נראים הזויים אך לבסוף הפכו לחלק מחיינו .

בשלב השני מתבוננים בדרישות ובאילוצים שכתבנו ובודקים האם הרעיונות עונים עליהם.

בשיעור הקודם ראינו פלטות שבת שונות ,ולבסוף ראינו רעיון חדשני במיוחד של פלטה מודולרית מורכבת משושים, השואבת השראה מכוורת הדבורים,

נפתח דיון:  נניח שלא שמענו על פלטה זו, או שהיא עוד לא הומצאה ואנו צריכים לרכוש פלטה מתוך האופציות שלפנינו. כיצד לדעתכם נבחר בפלטה המתאימה עבורנו?

נשתמש בקובץ טבלאות להעלאת רעיונות – נספח 17 כדי להראות איך ניתן לבחון האם הפלטות עונות על הדרישות והאילוצים.

(בטבלה מוטבעים הקישורים לסוגי הפלטות)

בטבלה הראשונה מנסחים את הבעיה

ולאחר מכן כותבים את הרעיונות השונים (במקרה זה ,סוגי הפלטות)

בהמשך, בטבלה שהתלמידים יקבלו בצוות, ננחה אותם לכתוב בכל שורה, את שם התלמיד שנתן את הרעיון (במקום שם החברה המייצרת את הפלטה) ואת הרעיון שלו.

כתיבת השם מסייעת למורה לוודא שהקבוצות עובדות בשיתוף פעולה , מכבדות ונותנות מקום לכל תלמיד ותלמיד להתבטא ולהעלות רעיון , מה שימנע מצב בו תלמיד אחד משמיע רק את קולו ברמה\ פוסל רעיונות של תלמיד אחר, ויעזור לשמור על הוגנות ואובייקטיביות בבחירת הרעיון.

בטבלה הנוספת, כותבים דרישות הכרחיות , דרישות לא הכרחיות ואילוצים ומתחילים לבחון כל רעיון.

במידה והרעיון עונה על הדרישה מסמנים V בתא המתאים בטבלה, במידה ולא, מסמנים X.

לבסוף , נבחר כמובן בפתרון שעונה על כמה שיותר דרישות ואילוצים. (אם נראה שכל הפתרונות לוקים בחסר משמעותי ננסה לשכלל את הרעיונות שהעלנו או להעלות רעיונות נוספים)

כשנדבר על דרישה של הלכה – נראה לתלמידים שכשלוחצים על הקישור המוטבע בטבלה ועוברים לתיאור המוצר, ניתן לראות שכלל הפלטות שהובאו בטבלה מאושרות ע"י מכון צומת וזו הסיבה שסומן V ברובריקה של הלכה.

נסביר על תפקיד המכון כמרכז לאומי שייעודו להתאים את המציאות הטכנולוגית של ימינו לאורח חיים יהודי על פי ההלכה. במכון נפגשים אנשי הלכה ומומחי טכנולוגיה על מנת להתאים את המציאות הטכנולוגית המתחדשת לחיים הלכתיים של כל יהודי בארץ ובעולם. ניתן להיכנס ל  אתר צומת ולהראות לתלמידים את פעילותו.

לאחר שעברנו ביחד על הדוגמא תוך כדי דיון פורה עם התלמידים,  ניתן לראות כסיכום שהפלטה הרביעית של חברת HOT-MAT ענתה על כלל הדרישות האילוצים , עם זאת יש לומר שעדיין פלטה זו לוקה בחסרונות, כגון שהיא נכנסה בתקציב שהגדרנו,

(עד 500 ₪ ) רק כיחידה אחת ,אם נקנה יחידות נוספות היא עוברת את התקציב .

בנוסף, בין יחידה ליחידה יש חלל ריק, מה שיתפוס מקום לא קטן מהשיש במטבח.

נראה שוב את הסרטון של פלטת המשושים משיעור שעבר ונראה שהיא עונה בצורה עוד יותר מושלמת על כל הדרישות והאילוצים, כאן המקום להדגיש את היתרון הנראה בהשראה מהטבע וכמה תבונה יש בבריאה הנפלאה שניתן ללמוד ולהחכים ממנה ולהקיש לתחומים רבים.

נחלק את התלמידים לקבוצות לשיעור זה בלבד

נדגיש שאנו רוצים להתאמן על עבודת צוות ולראות את המסוגלות שלהם להתמודד עם ילדים מסגנונות שונים וזו הסיבה שהחלוקה לקבוצות תעשה באופן אקראי. נעזר באתר יויו מחולל חלוקה לקבוצות

כל קבוצה תקבל סיפור מצב שונה- נספח 18

כל קבוצה תמלא טבלאות להעלאת רעיונות לתלמידים- נספח 19

נבקש שכל ילד ימלא דף נפרד אך הנכתב בדפים יהיה זהה אצל כל חברי הקבוצה, כלומר העבודה תהיה משותפת אך הכתיבה תתבצע ע"י כל ילד בעצמו, מה שיעודד ריכוז במטרה ומחויבות לצוות ולמשימה.

שיתוף של נציג מכל קבוצה אל הכיתה

נציג מכל קבוצה ישתף את כלל הכיתה ויענה על השאלות הבאות שהמורה תעלה:

האם נתקלתם בחוסר הסכמות?, באתגרים בזמן העבודה בקבוצה? כיצד התגברתם עליהם?

האם אחד מחברי הקבוצה שאב השראה מהטבע והעלה רעיון שמשתמש בדרך חשיבה של ביומימיקרי?

צרפתי כאן כקישור את כל הנספחים לחמשת השעורים בגלל כובדם.

הנחיה קצרה והצגת לו"ז

לאחר שלמדנו היטב על שלב חקירה והערכה, נסביר בקצרה על שלב ביצוע ועל בנית דגם או אב טיפוס . נדבר על שימוש בחומרים המתאימים בתכונותיהם למוצר וניתנים להישג.

נכריז בהתלהבות שכעת אנו יוצאים לעבודה האמיתית בשטח.

כל קבוצה הולכת לעבור בעצמה את תהליך התיכון לחקור בעיה, להשתמש בצורת החשיבה של ביומימיקרי ולתכנן פתרון שמקורו בהשראה מהטבע.

נציג לו"ז ובו נחלק את העבודה השלמה לפי תאריכים לדוגמא: עד לתאריך מסוים יש להגיש מצב מצוי , מצב רצוי , צורך וניסוח בעיה . עד לתאריך נוסף יש להגיש רעיונות שהועלו מחברי הקבוצה וכן הלאה.

התוצר הסופי יכלול מצגת שמראה את שלבי העבודה

וכן דגם \ אב טיפוס שנבנה כפתרון לבעיה.

עבודה בקבוצות  

העבודה עפ"י תבנית למצגת מלווה לדגם (התלמידים יוצרים +

עותק ואותו הם עורכים), ניתן להתאים את המצגת ואת השקופיות בהתאם לדגשים וליכולות של תלמידים שונים.

במצגת משותפים כל חברי הקבוצה וכן המורה.

כך המורה יכולה לעקוב אחר ההתקדמות במהלך העבודה, לכתוב הארות והערות, וללוות את התלמידים בתהליך.

לתהליך ניתן להקדיש מספר שיעורים על פי שיקול המורה, ובהתאם לרמת הצורך בתיווך.

חלק מהעבודה יכולה להיעשות לפי הנחית המורה, בבית, במפגש של חברי הקבוצה .

 יריד חקר

הורים \ תלמידים מכיתות אחרות לצפות, ללמוד ולהעריך את התוצרים.