עבודות חקר

עבודת חקר זו מציעה לתלמידים מסע שלם מרעיון לשיגור , תוך שילוב עקרונות מדעיים והנדסיים באופן חווייתי.

הרציונל המרכזי הוא:

למידה מבוססת השראה מהטבע (Biomimicry): העבודה מתחילה בחקירת מנגנון ההנעה הסילונית של הדיונון , ומדגימה כיצד ניתן לחקות רעיונות מהטבע כדי לפתור בעיות הנדסיות.

הבנה יישומית של חוקי ניוטון: התלמידים חוקרים את תנועת הדיונון על מנת לפענח את החוק השלישי של ניוטון ("לכל פעולה, יש תגובה שווה בגודלה והפוכה בכיוונה"), ומיישמים אותו בפועל בעת תכנון הרקטה.

פיתוח מיומנויות מחקר הנדסי (STEM): התהליך כולל תכנון ובנייה של אבות-טיפוס (סילון אוויר, סירת דיונון, ורקטת מים) , תוך תרגול מיומנויות חיוניות כמו מדידה מדויקת ובקרה על משתנים (שינוי דבר אחד בלבד בכל פעם).

ניתוח נתונים והסקת מסקנות: התלמידים אוספים נתונים גולמיים משיגורי הרקטה , מחשבים ממוצעים כדי לוודא אמינות , ובונים גרפים כדי לגלות אם שינוי המשתנה אכן גרם לאפקט שחזו בהשערה.

תיעוד פורמלי: העבודה מסתיימת בכתיבת דו"ח חקר מסודר ("יומן המשימה") , המאפשר לתלמידים לספר את סיפור הניסוי שלהם ולתעד את תגליותיהם לפי עקרונות כתיבה מדעית (שאלת חקר, השערה, משתנים, שיטה, תוצאות ומסקנות).

הערה : מודל זה הוא מצוין ליישום "חקירה מבוקרת", שבה התלמידים מתרגלים את עקרון המשתנה הבלתי תלוי (כמות מים, לחץ אוויר, סנפירים וכו') וכיצד הוא משפיע על המשתנה התלוי (מרחק/גובה השיגור).

עבודת חקר זו מציעה גשר בין פיזיקה קלאסית להנדסת צליל יצירתית. הרציונל המרכזי שלה הוא:

שחזור גילוי מדעי היסטורי: העבודה מחזירה את התלמידים אחורה בזמן לשחזר את ניסויו המפורסם של גלילאו גליליי על המטוטלת. באמצעות בניית מטוטלת פשוטה ומדידה מבוקרת, הם מגלים בעצמם את הקשר המהותי בין אורך החוט לבין תדירות התנודה.

הבנה יסודית של חוקי תנועה מחזורית: התלמידים לומדים כיצד להפוך נתונים גולמיים של זמן (זמן מחזור) למושג המופשט של תדירות (הרץ) , ובכך מבינים את העיקרון המארגן של כל תופעה מחזורית בטבע, מגל קול ועד אור.

יישום STEM משולב מוזיקה: לתכנן, לבנות ולכוון כלי נגינה משלהם (מיתר, נשיפה או הקשה). זהו יישום ישיר של הפיזיקה שנלמדה – התלמידים חייבים להשתמש בקשר בין גודל פיזי (אורך מיתר, אורך עמוד אוויר) לתדירות הצליל (גובה הצליל) כדי "לכוון" את הכלי.

שימוש בטכנולוגיה עכשווית: שילוב אפליקציות למדידת תדרים (Tuner) בטלפון הסלולרי מאפשר לתלמידים לבצע מחקר מדויק, למדוד תדרים בעולם האמיתי (כגון גובה קולם), ולאמת את ההצלחה ההנדסית של הכלי שבנו.

הערה : מודל זה הוא מצוין ליישום "חקירה מבוססת תוצר" (Product-Based Learning) המשלבת את יסודות הפיזיקה עם אתגר של עיצוב, בנייה וכיול.