הוראת המדעים

הוראת המדעים היא תחום ידע הנחקר בעיקר על ידי אנשי חינוך, אנשי מדעי הטבע ומתמטיקאים.
ברוב המוסדות האקדמיים, התחום משויך לפקולטה למדעי הרוח והחברה או לפקולטה לחינוך, אך יש מוסדות שבוחרים לשייכו, דווקא, לתחום מדעי הטבע.

היסטוריה

את ראשית המחקר המודרני בתחום הוראת המדעים מייחסים לתחילת תקופת המלחמה הקרה. בתקופה זו היו בארצות הברית מדענים רבים ששוחררו ממיזמי מחקר צבאיים והיו נוחים להתארגנות כמו גם לקשר פורה עם אנשים שאינם אנשי אקדמיה. התחום זכה לתמיכה גדולה מממשלת ארצות הברית במיוחד כתגובה להישג המפתיע של ברית המועצות בשליחת האדם הראשון לחלל. דחיפה נוספת לקידום התחום ניתנה ממדענים, כמו מלבה פיליפס, אשר כיוון שסירבו לשתף פעולה עם "ועדת בית הנבחרים לפעילות אנטי-אמריקנית" בתקופת המקרתיזם, פוטרו ממשרות אקדמאיות ועברו לפיתוח שיטות הוראה וכתיבת ספרי לימוד.

מאפיינים

כדי ללמוד מדע וטכנולוגיה יש להביא את התלמידים למצב בו הלמידה תהייה מלווה בעשייה, תוך התמודדות עם בעיות מדעיות ובביצוע של חקירה מדעית בהתאם ליכולת שלהם בכל גיל.
מסיבה זו השימוש בלמידה פעילה ולמידת חקר יכול להיות יעיל להוראת המדעים.

הוראת המדעים בגיל הרך

הסקרנות הטבעית שבה ניחנים ילדים דוחפת אותם לעסוק בהתלהבות בפעילויות מדעיות, ולו רק לצורך קבלת הסיפוק שבעשייה ובחקר כשלעצמם.
הילדים בגן שואלים שאלות ביחס לתופעות טבע במגוון הזדמנויות. הם מעלים השערות, עורכים תצפיות ומתעדים אותן. הם מזהים משתנים רלוונטיים הקשורים לתופעה שבה צפו ומצליחים להציע הסברים אשר מצביעים על קשרי סיבה-תוצאה.
בהתאם לכך, אחת ממטרות החינוך לגיל הרך היא לעודד ולפתח התעניינות טבעית זו.
ישנה עלייה במודעות לחשיבות של הוראת המדעים כבר בגיל הגן.
זאת משום שהמדע עוסק בעולם המציאותי ומפתח מיומנויות של חשיבה לוגית.
התנסויות מצטברות במרכיבים מסוימים של תהליך החקר מהוות בסיס חיוני לפיתוח יכולת החקר של הילדים.
חשיפה מוקדמת לתופעות מדעיות מובילה להבנה טובה יותר של מושגים במדע והכרות ראשונית עם השפה המדעית. באופן זה ההתנסות בגיל הרך יכולה לבנות את הבסיס שעליו ניתן בהמשך ללמד מושגים אלו באופן פורמלי יותר.
כמו כן, עמדות כלפי מדע מתפתחות כבר בשלבים מוקדמים בחיים. בהתאם לכך, כבר בגיל הגן ילדים נהנים או נרתעים מפעילויות מדעיות. חשיפה למדעים בסביבה מהנה יכולה לפתח בהם גישה חיובית למדע ולמנוע מחסומים אשר עלולים להיווצר בעתיד.
מגדר במקצועות ה (STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics
הקשר בין מגדר לבין עיסוק במקצועות ה STEM תלוי בגישתן של נשים למקצועות אלה (רמות החרדה ומידת המוטיבציה שלהן), ובמצבן הסוציו אקונומי. מחקר בתחום זה אשר בחן ילדים בכיתה ה' גילה כי ילדות הביעו מידה נמוכה של הנאה וגאווה ממקצוע המתמטיקה ומידה גבוהה של חרדה, חוסר אונים ובושה – כאשר הושוו לילדים, ללא הבדלים בהישגיהם. בניסיון לחדד את המושג "מחוללות עצמית" הוגדר כי מחוללות עצמית היא אמונתו של היחיד ביכולותיו. אמונה זו מוליכה לשלל התנהגויות ומשפיעה על ביצועי היחיד והישגיו. תחושת המחוללות העצמית של היחיד נקבעת על ידי ניסיון העבר שלו בתחום הרלוונטי, מידת המוטיבציה הניתנת ליחיד על ידי הסובבים אותו, ומצבם הפסיכולוגי באותה העת. תחושת המחוללות העצמית היא חשובה ומשמעותית, שכן בהינתן תחושת מחוללות חיובית, היחיד יאמין כי יש ביכולתו להגיע לתוצאה הרצויה, ואמונה זו תשפיע על מידת המוטיבציה שלו ועל התנהגותו.

כאשר החוקרים שולטים במשתנה– מחוללות עצמית, הישגי התלמידים במקצועות הSTEM משתנים כתלות במגדר של התלמיד. דבר זה עלול להשפיע על בחירת מסלול הקריירה של התלמידים בעתיד. המחקר התמקד בילדי כיתות ח' בבתי ספר בארצות הברית. במהלך המחקר הועברו סקרים ובהם שאלות בנושא מתמטיקה: מספר, אלגברה,DATA וגאומטריה. ובמדעים: מדעי כדור הארץ, פיזיקה, כימיה וביולוגיה. תוצאות המחקר הראו כי במקצוע המתמטיקה, לבנים יש תחושת מסוגלות עצמית גבוהה יותר מאשר לבנות, ובהתאם גם ההישגים בתחום. אך הפער לא היה משמעותי. בנוסף, כאשר בדקו כל נושא במקצוע המתמטיקה בנפרד, נמצא כי באלגברה לבנות היו ציונים גבוהים יותר מאשר בנים. במקצוע המדעים, לא נמצאו הבדלים משמעותיים בתחושת המסוגלות בין שני המינים, אך נמצאו הבדלים משמעותיים בין הישגי הבנים לעומת הבנות במקצועות ביולוגיה, פיזיקה ומדעי כדור הארץ, זאת לטובת הבנים. אך הבנות הראו הישגים גבוהים יותר בכימיה. סיבה לממצאים אלו עדיין לא ידועה, עולה ההשערה כי למרות הכל נראה כי לא קיים בסיס משותף חזק במקצועות מתמטיקה ומדעים כפי שחשבו בתחילת המחקר. אם מסתכלים על שני מקצועות אלו בצורה מקיפה, ניתן להסיק כי בנים מצליחים להשיג ציונים גבוהים יותר מבנות. אך כאשר בודקים את נושאי הלימוד בצורה נפרדת, ניתן למצוא תוצאות שונות- בנות חזקות יותר באלגברה וכימיה בצורה משמעותית, ואילו בנים חזקים יותר במדעי כדור הארץ, ביולוגיה ופיזיקה בצורה משמעותית. ניתן להבין כי התמונה הכוללת אינה מייצגת את התוצאות בפועל. על פי המחקר לא ניתן להסיק כי לבנים יש תוצאות גבוהות יותר במתמטיקה ובמדעים. יש לבחון כל נושא בנפרד וכך נגלה תמונה שהיא שונה. מתמטיקה ומדעים תורמים למקצועות ה- STEM, אך יש להסתכל על כל אחד מהם בצורה ממוקדת, כדי לקבל תמונה מדויקת יותר.

הוראת המדעים בישראל

בישראל קיים ניסיון מוצלח בחשיפת ילדים להתנסויות מדעיות.
בשנת 1995 נכתבה תוכנית המסגרת להוראת המדעים בגני הילדים. הוצבו בה מטרות ופירוט של תכנים בתחומי המדע והטכנולוגיה. הניסיון העשיר שהצטבר בעקבות זאת יצר את הבסיס לתוכנית הלימודים אשר פורסמה בשנת 2009.
בחירת הנושאים בתוכנית הלימודים החדשה התבססה על ההנחה שהדרך הטובה ביותר ללמד ילדים מדע וטכנולוגיה היא להתחיל בנושאים הקרובים לעולמם ומוכרים להם מחיי היומיום.