תקצירי קורסים – STEM – תואר שני M.Ed בחינוך בינתחומי

Analysis of Interdisciplinary Projects and Researches in Academia and Industry

שמות המרצות: פרופ' אביבה קליגר, ד"ר נוע רגוניס

רציונל ומטרות הקורס
בקורס זה הסטודנטים יכירו וינתחו מבחר פרויקטים הנעשים במרכזי מחקר ופיתוח (R&D) בתעשייה ובאקדמיה. פרויקטים אלה ידגימו לסטודנטים שילוב של דיסציפלינות STEM הלכה למעשה.
באמצעות ניתוח ביקורתי של הפרויקטים, הסטודנטים ייחשפו לעקרונות המנחים של פרויקט STEM כמענה לצרכים ואתגרים שונים, למודלים שונים של פרויקט STEM ולסוגי תוצרים ומוצרים שונים.
הדיונים יכללו בחינה של העקרונות והמאפיינים של פרויקט STEM, כגון: תרומה נפרדת/משולבת של תחומי הדעת לפרויקט, שיקולים בתכנון ובתהליכי מחקר ופיתוח, מתודות מחקריות ומתודות לפתרון בעיות, מקומן של סוגיות ערכיות, חשיבות ומגבלות הרגולציות ופיתוח כישורים, כמו חשיבה ביקורתית ועבודת צוות. ייושם בקורס תהליך "הינדוס לאחור" (Reverse engineering) על תוצרי ה-R&D.
תהליך זה הוא תהליך שבו מגלים עקרונות מדעיים, טכנולוגיים והנדסיים בתהליכי המחקר והפיתוח דרך ניתוח תוצרי ה-R&D.

מטרות הקורס

• חשיפה לפרויקטים ומחקרים אותנטיים להבנת חשיבות שילוב תחומי דעת למציאת פתרונות
• הכרות עם עבודת החוקר/המהנדס
• בחינת אנלוגיות בין תחומי הדעת השונים
• הבנה מעמיקה של חקר, פתרון בעיות ושיטות מחקר ופיתוח הנהוגות באקדמיה ובתעשייה
• פיתוח חשיבה ביקורתית ויצירתית

Creative and Innovative Design Processes

שמות המרצות: ד"ר אסנת דגן, אורית אדר-בכר

רציונל ומטרות הקורס
קורס זה יעסוק בשני היבטים של החשיבה האנושית הקשורים זה בזה: תיכון ויצירתית וחדשנות.
התיכון/פתרון הבעיות היצירתי הוא הדרך בה האנושות שורדת ומתפתחת. זאת, החל מקדמת דנא כאשר האדם הקדמון היה זקוק ליצירתיות שלו ולתיכון כדי לפתור בעיות קיומיות של הישרדות, ועד ימינו שבהם התיכון היצירתי מסייע לנו לשרוד בעולם משתנה ולשפר את חיינו (Mioduser, 1998; Resnik, 2007).
הקורס יציג חלק מן התיאוריות בנושא היצירתיות, את הדרכים לפתח אותה ואת ההשפעה שלה על תהליכי תיכון. הפיתוחים הטכנולוגיים והגילויים המדעיים מתרחשים תוך כדי תהליכי תיכון ופתרון בעיות שבהם שזורות יצירתיות וחדשנות. הקורס יעסוק בגישות השונות לתיכון מבחינה תיאורטית והתנסותית (2007 ,Dagan & Mioduser) תוך שילוב התיאוריות השונות על אודות היצירתית (1992 ,De Bono) ובהתנסות בטיפוח חשיבה מסתעפת ומתכנסת שהיא מיומנות חיונית בכל תחומי החיים ובשילוב בתהליך התיכון. הקורס ייפתח את ההבנה של הסטודנטים ביחס לתפקיד החדשנות ופתרון הבעיות בחיי היומיום לצורך התמודדות עם אתגרים מגוונים המשלבים תחומי דעת שונים ולצורך התמודדות בתחומי ה-STEM. משימות הקורס יאתגרו את הלומדים לצאת מהמרחב הנוח (comfort zone) ולהכיר בחשיבות החקירה והגילוי במציאות המתאפיינת באי-ודאות.
הסטודנטים יתנסו בשיטות להעלאת רעיונות חדשים לאתגרים ולבעיות ill-defined, להעלאת המוטיבציה ולהעלאת היכולת היצירתית דרך דיון, הערכה, וביצוע בפועל של הפתרונות היצירתיים והחדשניים שיהגו. הסטודנטים יבנו מודל של פתרון או תוצר המציג את היתכנות הפתרון ואת הדרך שבה הוא נותן פתרון לבעיה שהועלתה.

מטרות הקורס המרכזיות

• פיתוח חשיבה יצירתית
• פיתוח יכולת שימוש בתהליך תיכון
• הכרת כלים, חומרים ודרכי פעולה למימוש הרעיונות היצירתיים למוצרים
• פיתוח חשיבה ביקורתית
• שילוב ידע STEM בינתחומי בתהליכי תיכון, פיתוח ויצירה

Biomimicry – Science Inspired by Nature

שם המרצה: פרופ' דפנה גולדמן

רציונל ומטרות הקורס

במהלך כ-3.8 ביליון שנות אבולוציה בטבע, אורגניזמים "פיתחו" פתרונות לאתגרים השונים שהסביבה הציבה בפניהם, המגדילים את סיכויי הישרדותם. ביומימיקרי/ביומימטיקה היא דיסציפלינה רב-תחומית חדשה העוסקת בפתרון בעיות הניצבות בפני האדם בדרכים חדשניות ובנות-קיימא (sustainable) באמצעות למידה וחיקוי הטבע. מדע הביומימיקרי עוסק בצמיחה בת-קיימא – הוא חוקר ומנתח מבנים, תהליכים, מערכות ודגמים שהתפתחו בטבע ולוקח מהם השראה או מחקה אותם לצורך התמודדות עם בעיות ואתגרים שהאדם ניצב בפניהם. הנחת היסוד של תחום הביומיקרי היא שהתהליכים והמבנים שנוצרו בטבע במהלך האבולוציה מהווים פתרונות מוצלחים ועל כן יכולים לשמש בסיס והשראה לפתרונות ברי-קיימא עבור האדם. תא סולרי המבוסס על מערכת האור בכלורופיל של העלה או תכנון מערכת קירור פסיבית של בנין בהשראת מנגנון בקרת אקלים בתל טרמיטים הם דוגמאות ליישום ביומימטי. מדע הביומימיקרי מבוסס על מה שניתן ללמוד מהטבע ולא על מה שניתן לקחת מהטבע, ובכך הולם את הצורך להציב פתרונות אחראיים מבחינה סביבתית. בתיכון בהשראת הביולוגיה (biologically inspired design) מהנדסים נדרשים להבין מערכות ביולוגיות מורכבות כאנלוגים לתיכון. מכיוון שהעיסוק באנלוגיות מצריך מומחיות בשני תחומים, הנושא הינו בין-תחומי במהותו.

מטרות הקורס

• לספק הבנה מהו ביומימיקרי (ביומימטיקה) ומה תרומתו לאיתור ועיצוב פתרונות לבעיות ואתגרים הניצבים בפני האדם
• להעמיק את ההבנה של מבנים, תהליכים ומערכות ביולוגיות המספקים השראה לפיתוח יישומים ביומימטיים (טכנולוגיים)
• לפתח יכולת לפשט עקרונות ביולוגיים לתהליך תיכון באמצעות הכרת מבחר מסגרות קונצפטואליות המאפשרות חשיבה אנלוגית
• לשפר מיומנויות לחשיבה חוצת-דיסציפלינות ואינטגרטיבית באמצעות עבודה בצוותים רב-תחומיים
• לשפר מיומנויות של עבודת צוות, עבודה שיתופית ומיומנויות תקשורת

Computational Thinking

שם המרצה: ד"ר נוע רגוניס

רציונל ומטרות הקורס

תחום מדעי המחשב, נוסף להיותו תחום מדעי תיאורטי ויישומי, משתלב במחקר ופיתוח בתחומי המדע האחרים. בשני העשורים האחרונים התפתחה הגישה כי כישורי החשיבה ודרכי הפעולה המיושמים במדעי המחשב חשובים ככלי חשיבה ליישום בכל תחומי הדעת, ככישור חשיבה לחיים וכאחת ממיומנויות החשיבה ההכרחיות לאזרח המאה ה-21 (2014 ;2011 ;2006 ,Wing). חשיבה חישובית נשענת על תחומי המתמטיקה, המדעים המדויקים והאוריינות הדיגיטלית, אך מציעה על בסיס זה מסגרת אחידה למגוון רחב של מיומנויות הניתנות ליישום בכל תחומי הדעת (Istance & Paniagua, 2018). כישור חשיבה זה משלב גישות לפתרון בעיות, ליכולת ניסוח בעיות ופירוקן לתת-בעיות, לפיתוח הצגה של טיעונים לוגיים, לארגון וניתוח של נתונים, ללמידת חקר ולמידה התנסותית יצירתית DeSchryver & Yadav, 2015; Korkmaz, Çakir, & Özden, 2017; Yadav, Stephenson & Hong 2017). בהתאם, תוכניות לימודים מפותחות ומיושמות ברחבי העולם להקניית כישור החשיבה לתלמידים כבר מן הגיל הצעיר. הקורס יעסוק במושג "חשיבה חישובית" תוך כדי יישומו בסביבת למידה דינאמית שבה משתמשים תלמידים וסטודנטים ברחבי העולם – Scratch. במהלך הקורס יהיה שילוב מתמיד בין התייחסות לצד המושגי לצד היישומי כדי לפתח הבנה מעמיקה של המושג תוך כדי רכישת כישורי חשיבה חדשים (2018 ,Ragonis). הסטודנטים יפתחו וירחיבו את כישורי החשיבה שלהם ויפתחו ראייה רחבה לגבי היישום בתחומי דעת שונים.
חשיבה חישובית היא מרכיב בידע פדגוגי-תוכני (Pedagogical Conten Knowledgs – PCK) של כל מורה (1987 ,Shulman). בפרט, חשיבה חישובית מהווה חלק מידע טכנולוגי-פדגוגי-תוכני (Technological Pedagogical Content Knowledge – TPACK) (Gür & Karamete, 2015) המתייחס ל- PCK המיושם באמצעות טכנולוגיה.

מטרות הקורס

• לפתח באופן ספיראלי הבנה מעמיקה של המושג "חשיבה חישובית"
• לפתח יכולת הבחנה בין "חישוב" ל "חשיבה חישובית"
• להתנסות בסביבת למידה מקוונת ודינאמית המיישמת "חשיבה חישובית"
• לפתח סימולציה עבור תהליך חישובי בתחום דעת
• לבחון את היישום של "חשיבה חישובית" בתהליכי הוראה ולמידה

Ethics and Values in STEM Education

שמות המרצים: פרופ' מרק דה-וריז, ד"ר אסנת דגן

רציונל ומטרות הקורס

Course Rational and Objectives
The course will deal with the epistemological, methodological and applied-curricular
aspects of STEM education. Central issues of ethics and values will be presented and discussed, such: What are values and what are ethical dilemmas? Critical analysis of different approaches to value education, and what is the meaning of ethical education in a global and multicultural era. In particular, the course will address the values derived from education for science and technology by examining the processes involved in problem solving and decision-making, depending on the system of beliefs and values of the individual, society and culture.

תוצאות למידה

Learning Outcomes

At the end of the course student will be able to:

1. Identify moral dilemmas in science and technology
2. Analyse moral dilemmas in terms of virtues, duties and consequences
3. Recognize moral issues in contemporary science and technology
4. Develop STEM education with explicit attention for ethics in modern science and technology

PBL based development of STEM project

שמות המרצים: ד"ר אסנת דגן, ד"ר נוע רגוניס, פרופ' דפנה גולדמן
בשיתוף צוות מרצים חוקרים בכל תחומי הדעת

רציונל ומטרות הקורס

מטרת הקורס היא לאפשר התנסות בפועל בתהליך פיתוח פרויקט STEM בתנאי החממה של תוכנית הלימודים. הפרויקט יתבצע בצוותים כך שחברי הצוות יהיו עם בסיס של ידע דיסציפלינארי שונה. כל סטודנט יוכל לתרום מן הידע שלו, ללמוד מאחרים ויחד לעמוד בפיתוח פרויקט שיישם תהליך תיכון (Design) בגישת PBL. כל המתודולוגיות הנדרשות יוקנו במסגרת הקורס. נושאי הפרויקטים יהיו רלוונטיים לתוכני תוכנית הלימודים, וייתמכו על ידי מומחים מצוות הקורס ומומחים מן האקדמיה והתעשייה. בסיום התהליך יוגש תוצר פיזי/ממשי שיוצג למשוב והערכה בפני כל העמיתים בקורס.
כתחומי דעת, למדע, לטכנולוגיה, להנדסה ולמתמטיקה יש מבנה ידע, שיטות ועקרונות ייחודיים להם, אך יחד עם זאת יש להם רעיונות ודרכי חקר וייצור ידע משותפים חוצי תחומים. הכרת המבחין והמשותף מאפשרת הבנה מעמיקה יותר ויכולת ליישם את הידע הנלמד ולבצע העברה (transfer) של הנלמד בתוך תחום הדעת ומתחום דעת אחד לאחרים (Tang & Williams, 2019). תובנות אלו שהוקנו בקורסי הקדם ויוקנו בקורס זה, יהוו את הבסיס ללמידה, תוך שימת דגש על יישום.
למידה מבוססת פרויקטים היא שיטה להוראה ולמידה אשר תיושם בקורס זה. גישת PBL מניחה כי רלוונטיות, אותנטיות ומעורבות בתהליכי למידה, הנובעים מתוך שאלות בעלות משמעות עבור הלומדים, הן רכיבים הכרחיים לקיומה של למידה אפקטיבית (2019 ,DefinedSTEM). בלמידה מבוססת פרויקטים מתקיימת חתירה לתחושה של מעורבות רגשית ומתן משמעות לתהליך הלמידה ולחומר הנלמד. עקרונות אלו, מגבירים את המוטיבציה להתמודדות וללמידה ומאפשרים לבסס את תחושת המשמעות והרלוונטיות של הנלמד. למידה מסוג זה מספקת התנסות תלוית הקשר תוכני ומשמשת כמערכת פיגומים (Scaff-holding) ללמידה ולהבניה של תפיסות בעלות עוצמה ומשמעות במדעים, בטכנולוגיה, בהנדסה ובמתמטיקה (2013 ,Caparo, Capraro & Morgan).
אוריינות STEM הנבנית על למידה מבוססת פרויקטים חשובה ביותר ואף מוגדרת כ-"Meta Discipline"
(Zollman, 2012).
ציר התוכן ההנדסי ישמש כאבן פינה ללמידה בקורס זה, אליו יביאו הסטודנטים את הידע שלהם במדעים, בטכנולוגיה, בהנדסה ובמתמטיקה, כדי לפתור בעיות משמעותיות מהעולם האמיתי (2013 ,Caparo & Slough).

Development and Implementation of an Integrative Educational
STEM Project

שמות המרצים: פרופ' דפנה גולדמן, ד"ר תילי וגנר
בשיתוף צוות מרצים חוקרים בכל תחומי הדעת

רציונל ומטרות הקורס
תוכנית הלימודים לתואר שני בחינוך בינתחומי STEM שואפת לפתח אנשי הוראה וחינוך להיות מובילי שינוי בתחום הוראת המדעים-טכנולוגיה-מתמטיקה בחינוך הפורמאלי והבלתי פורמאלי. זאת בהלימה לכל התחזיות ביחס לתפקוד במאה ה-21 המדגישים כי בוגרי מערכת החינוך יזדקקו למיומנויות המאפשרות להתמודד עם האתגרים המאפיינים חברה טכנולוגית מבוססת ידע (knowledge society) ולכישורים המאפשרים למידה ועבודה בסביבת האקדמיה והתעשייה. האתגרים של מציאות החיים אינם מחולקים לתחומי דעת מבודדים. לכן, בעידן זה, בתי הספר ומסגרות חינוך מגוונות צריכים להכין את התלמידים לעולם המשתנה, שבו המידע גדל במהירות, מקצועות רבים משלבים בתוכם תחומי דעת אחרים, ועבודת צוות היא תנאי הכרחי למתן מענה לצרכים, לפתרון בעיות, לייזום רעיונות חדשים וליישומם. הדגש בתוכנית הוא על הכשרת אנשי חינוך עם תפיסת עולם המבוססת על אינטגרציה בין הדיסציפלינות על מנת לקדם צעירים להתמודדות יצירתית המבוססת על כישורי חשיבה מסדר גבוה (HOCS – Higher Order Thinking Skills) עם פרויקטים בינתחומיים וליכולת ללמידה לאורך החיים. הקורס הינו קורס מעשי שבו הסטודנטים יישמו כלים שרכשו במהלך התוכנית ויתנסו בפיתוח ובהובלת יחידת לימוד בתחום ה-STEM במסגרת חינוכית נבחרת. במסגרת הקורס הסטודנטים יפתחו, בצוות, יחידת לימוד בתכנים הקשורים לתוכנית הלימודים במקצועות ה-STEM, המושתתת על למידה מבוססת פרויקטים (PBL), ויובילו את המהלכים ליישומה במסגרת נבחרת של חינוך פורמאלי (בתי ספר בשכבות גיל שונות, מוזיאונים ואתרים חוץ בית ספריים המשולבים היום כחלק מההוראה-למידה בבתי ספר) או במסגרות של חינוך לא פורמאלי (פעילות מעבר לשעות הלימוד בבית ספר, חוגי העשרה, מסגרות קהילתיות, מוזיאונים).

מטרות הקורס

• פיתוח יחידת לימוד בינתחומית במקצועות ה-STEM, המשקפת יישום ידע ומיומנויות של למידה מבוססת פרויקטים (PBL)
• הובלת המהלכים הדרושים על מנת להביא ליישום היחידה בתוך המסגרת החינוכית הנבחרת
• הפעלת היחידה בשדה החינוך הנבחר
• עדכון של היחידה על בסיס תובנות העולות מהערכת יישומה

Quantitative Research Methods

שם המרצה: פרופ' לינור הדר, ד"ר עדי לוי-ורד

רציונל ומטרות הקורס
הקורס מיועד לתת כלים מתודולוגיים לניתוח ופיתוח מחקר כמותי. במסגרת הקורס הסטודנטים יכירו, יתמודדו, וינתחו לעומק היבטים שונים בתכנון מחקר. מתוך כך יפתחו הבנה של דרכי החשיבה המדעית ושל המתודולוגיה שמנחה את החוקרים הפועלים על פי פרדיגמה זו.
הקורס הוא קורס מקוון המאפשר לסטודנטים ללמוד את תכניו בלמידה עצמית.

מטרות הקורס

• הכרת אבני היסוד של החשיבה המדעית בתחום החינוך
• הבנה של היבטים ומושגים מרכזיים בדרכי החקירה המדעית (משתנים, השערות מחקר, מערכי מחקר, אוכלוסייה ומדגם, כלי מחקר, תוקף ומהימנות)
• הבנה של מחקרים בחינוך ואת סוג המידע שניתן להפיק מהם
• פיתוח ראייה ביקורתית לגבי הגישה המדעית בחינוך, יכולותיה ומגבלותיה

Qualitative Research Methods

שם המרצה: ד"ר לורן ארדריך

רציונל ומטרות הקורס
מחקר איכותני מעניק כלים לחקר נושאי חינוך. הוא מאפשר לנו לעקוב אחר תהליכי למידה והוראה וגם לתפוס ולהבין את החוויה הסובייקטיבית של הפרט ושל קבוצות בתהליכי למידה. בקורס יתקיימו דיונים במליאה, התנסות בעריכת תצפיות וראיונות בשדה חינוכי, הצגת נתונים בכיתה, ניתוח ופרשנות – במליאה ובקבוצות קטנות.

מטרות הקורס

• להעמיק את היכרות הסטודנטים עם התפיסות התיאורטיות של הגישה האיכותנית בהשוואה לפרדיגמות מחקר אחרות
• לחשוף את הסטודנטים לסוגות שונות של מחקר איכותני
• לחשוף את הסטודנטים לדוגמאות של עבודות מחקר איכותני תוך קריאה ביקורתית ודיון בסוגיות של אתיקה ושל אמינות
• להכין את הסטודנטים לביצוע ולכתיבה של עבודת מחקר בגישה איכותנית
• לאפשר התנסות בביצוע מהלכים מרכזיים של מחקר איכותני ולמידה מהם