Enhancing Students’ Biology-Critical Thinking Skills through CIRC-Based Scientific Approach (CIRSA)

שיפור יכולות החשיבה הביקורתית של תלמידים בביולוגיה באמצעות גישה מדעית ל-CIRC

מילות מפתח: ביולוגיה; קריאה וכתיבה משולבת ומשותפת (CIRC); חשיבה ביקורתית (Critical Thinking), קריאה וכתיבה משותפת ומשולבת בגישה מדעית (CIRSA); גישה מדעית (Scientific Approach)

תקציר

כישורי חשיבה מדעית נחשבים לחיוניים במאה ה-21, ולכן יש לעודד אותם באמצעות לימודי ביולוגיה. מחקר זה בדק את השיפור ביכולות החשיבה הביקורתית בביולוגיה אצל תלמידים שלמדו בגישה מדעית ל-CIRC  (CIRSA). הכישורים נמדדו באמצעות מבחנים שפיתחו חוקרים, ואושרו בידי ביולוגים עיוניים. הכישורים החיוניים שנמדדו היו: ניסוח הבעיה; הצגת טיעונים; הסקת מסקנות; הכללה; הערכה; הגעה להחלטות ויישומן. במחקר זה השתמשנו בשיטה כמו-ניסיונית, עם השוואות לפני ואחרי הטיפול (pretest-[posttest) בין קבוצות ביקורת לא שוות. ערכנו את הניסוי על 160 תלמידים, (95 בנים ו-65 בנות) בכיתה ח’ של בית ספר תיכון בחבל בוגור. ממצאי המחקר מוכיחים כי מי שלמדו בשיטת CIRSA  מצטיינים יותר בחשיבה ביקורתית מאלה שלמדו בשיטות המקובלות, ושזאת שיטה מומלצת לחיזוק יכולות החשיבה בביקורתית של תלמידים בתחומי הביולוגיה.

1. מבוא

הוראת הביולוגיה, בעיקר האנטומיה והפיזיולוגיה, היא כלי חיוני להנחלת ידע מדעי לתלמידים. שני תחומי הידע האלה מתייחסים לאיברים בגוף, לתפקידיהם, ולדרך פעולתם. בשיעורי ביולוגיה בתיכון נלמדים בין היתר מערכות הנשימה וההפרשה. תכנית הלימודים בביולוגיה בבתיה”ס התיכוניים באינדונזיה לשנת 2013 כללה לימוד על איברי הגוף, תפקידיהם, דרכי פעולתם, ושיבושים אפשריים בגוף.

הוראת הביולוגיה אמורה לכלול לא רק את הנחלת הידע הנדרש בתכנית הלימודים, אלא גם שיפור יכולות רבות הנדרשות לתלמידים בתחום החשיבה הביקורתית. כמו כל מי שחיים במאה ה-21, התלמידים נדרשים לרכוש יכולות לשתוף פעולה, תקשורת, יצירתיות, וחשיבה ביקורתית. מחקר זה בחן את היכולת לשפר חשיבה ביקורתית. ניסויים רבים כבר נערכו בנושא שיפור החשיבה ביוקרתית בלימודי הביולוגיה, ומכאן נובע שתחום הלימוד הזה אכן משפר אותה.

תלמידים המצטיינים בחשיבה ביקורתית קשובים יותר לבעיות חברתיות, מדעיות ומעשיות, והיא מסייעת גם להערכת מצב נכונה ולפתרון בעיות יומיומיות הקשורות לביולוגיה. הפעלת חשיבה ביקורתית בלימוד ביולוגיה מסייעת לפתח כישורי ניתוח, הכללה, והסקה מהכלל לפרט במטרה לפתור בעיות יסודיות בעקבות אירועים.

תלמידים המצטיינים בחשיבה ביקורתית יוכלו לחזק את הביטחון העצמי של חבריהם ללמידה בכך שיגרמו להם להפגין השתתפות פעילה בתהליך הלמידה. את כישורי החשיבה הביקורתית בלימודי הביולוגיה ניתן לפתח בעזרת למידה משותפת תוך התמקדות בקריאה ובפעילויות מדעיות. הגישה המדעית מאפשרת לתלמידים לנתח תופעות טבע תוך דיון עם חבריהם, בנסיון להעריך בעיות ולפתור אותן, ולכן היא מועילה לחשיבה הביקורתית.

תכנית הלימודים של אינדונזיה ב-2013 המליצה לבחור בגישה מדעית המתאימה לרמת הלימוד וליכולותיהם של הלומדים. הגישה המדעית כוללת פעילויות כגון תצפית, הצגת שאלות, ניסוי, הצגת טיעונים ודיון.

אלא שלא כל שיטות הלימוד בתכנית הלימודים של 2013 כוללות פעילויות כאלה. לכן פותחה “גישה מדעית לקריאה וכתיבה משולבות ומשותפות” (CIRSA). מחקרים הוכיחו את יעילותה של השיטה בהוראת ביולוגיה ואת יכולתה לשפר את הכישורים הנדרשים בעידן המודרני.

לשיטה זאת, כאחת משיטות ה-CIRC, מייחסים יכולת לעודד השתתפות בפעילויות למידה, המפתחות כישורי קבלת החלטות, הערכה, ודיון, ולכן גם משפרות את החשיבה הביקורתית. שיטת הלימוד CIRC ממוקדת בתלמיד ועוסקת בפיתוח חשיבה ביקורתית באמצעות משימות קריאה והצגת החומר בכיתה. התברר שהשיטה משפרת את החשיבה הביקורתית בתחום תנועת צמחים.

נערכו גם מחקרים רבים בנושא, למשל, על מיפוי כישורי החשיבה הביקורתית אצל תלמידים מסוימים. התברר שיישום שיטות למידה שונות משפיע על חיזוק יכולות החשיבה הביקורתית של התלמידים. רוב המחקרים על החשיבה הביקורתית בהוראת המדעים עסקו בבתי ספר ובמכללות, אך שום מחקר לא בדק את השפעתה של שיטת CIRSA  על החשיבה הביקורתית של תלמידים שלמדו על מערכות ההפרשה והנשימה של האדם. וזהו נושאו של המחקר הנוכחי.

1. שיטות המחקר  

המחקר היה חצי ניסוי (quasi-experiment, ללא משימות אקראיות), עם קבוצת ביקורת והשוואות לפני הטיפול ואחריו. המשתנים הבלתי תלויים היו שיטת הלמידה המקובלת, CIRC ו-CIRSA. שיטת הלמידה המקובלת הופעלה על קבוצת הביקורת. המשתנה התלוי היה כישורי החשיבה הביקורתית בנושאי מערכות הנשימה וההפרשה של האדם (ראו טבלה 1)

לפני הטיפול	הטיפול	אחרי הטיפול
T1	שיטת CIRC	T2
T3	שיטת CIRSA	T4
T5	השיטה המקובלת	T6

טבלה 1

כל הנבדקים היו תלמידי כיתה ח’ בחטיבה עליונה של בית ספר בחבל בוגור. מספר הנבדקים היה 160, והם נדגמו באקראי מכיתות שלמדו על מערכות ההפרשה והנשימה של האדם. לפני הדגימה נערך מבחן השוואה ב-10 כיתות, ומתוכן בחרנו בשלוש. כל כיתה קיבלה אפשרויות למידה זהות אולם למדה בשיטה שונה: CIRC , CIRSA, והשיטה המקובלת.

כלי המחקר הוערכו כתקפים וכאמינים בנוגע למבנה הניסוי, תוכנו, ושיטות הניסוי ע”פ ראטומאנאן  ולורנס (2006).  כלי המחקר בנוגע למשתנה הבלתי תלוי היו תכנית הלימודים הכללית, התכנית הכיתתית, ודפי והעבודה של התלמידים שתוכננו לפי שלוש שיטות הלימוד שנבדקו. התצפיות על הלמידה נערכו בעזרת גליונות לבחינת יישום שיטות למידה. כלי המחקר בנוגע    למשתנה התלוי היה מבחן שאלות פתוחות שבחן כישורי חשיבה ביקורתית בנושא מערכות ההפרשה והנשימה של האדם. השאלות נוסחו ע”ב השאלות אצל אניס (2018),  ובהתאם לכישורים היסודיים הנדרשים בתכנית הלימודים של 2013. הנבדקים נדרשו לענות על שאלות שבחנו את כישורי החשיבה הביקורתית שלהם בנוגע למערכות ההפרשה והנשימה של האדם. מטרות הלימוד מפורטות בטבלה 2

נושא הלימוד	משימות הלימוד
מערכת ההפרשות	ניתוח (אנליזה) של האיברים הנכללים במערכת ההפרשות של האדם
ניתוח מבנה המערכת ותפקידיה
הערכת שיבושים במערכת
פיתוח רעיונות לשמירה על בריאות המערכת
מערכת הנשימה	ניתוח (אנליזה) של האיברים הנכללים במערכת הנשימה
ניתוח תהליך הנשימה
הערכת שיבושים במערכת
הצגת טיעונים בנושא שמירה על בריאות המערכת

טבלה 2

את הנתונים שנאספו ניתחנו בכלי הסטטיסטיקה התיאורית של ממוצע הניקוד, סטיית תקן וערכי מינימום ומקסימום בכל כתה. מבחני התנאי המוקדם להשערה כללו מבחן נורמליות בצורת מבחן קולמוגורוב-סמירנוב חד-מדגמי ומבחן הומוגניות בצורת מבחן לוון לשוויון במגוון הטעות (Equality of Error Variance). בחינת ההשערה הייתה בשיטת ANOVA. כל ניתוחי הנתונים בוצעו בעזרת יישומון SPSS לניתוחים סטטיסטיים בגרסה 2.0 למחשב מקינטוש, ברמת מובהקות של 0.5 אחוזים.

• תוצאות ודיון

מטרת המחקר הייתה לבחון את השפעת הלימוד בשיטות CIRC  ו-CIRSA על כישורי החשיבה הביקורתית של התלמידים בנוגע למערכות הנשימה וההפרשה של האדם. טבלה 3 מציגה את הניקוד על כישורי החשיבה הביקורתית לפני הטיפול ואחריו

שיטת הלימוד	ניקוד ממוצע ורמה
לפני הטיפול	רמה	אחרי הטיפול	רמה
CIRSA	57.38	פחות טובה	83.36	טובה
CIRC	53.01	פחות טובה	72.49	טובה
השיטה המקובלת	55.89	פחות טובה	69.66	פחות טובה

טבלה 3: הנתונים הגולמיים בכל כיתה.

מטבלה 3 עולה כי הלימוד בשיטת CIRSA  הניב את יכולות החשיבה הביקורתית הטובות ביותר, לעומת הלימוד בשיטת CIRC ובשיטה המקובלת. מי שלמדו בשתי השיטות הראשונות השיגו רמה “טובה” בבחינות שאחרי הטיפול. תוצאות מבחני הנורמליות וההומוגניות מוצגות בטבלה 4:

המבחן	רמת המובהקות	אלפא	תיאור מילולי
נורמליות	0.112	0.05	נורמלי
הומוגניות	0.220	0.05	הומוגני

  טבלה 4

מטבלה 4 עולה כי רמת המובהקות של הנורמליות וההומוגניות היו גבוהים יותר מערכי אלפא. כלומר, נתוני החשיבה הביקורתית היו בתחומי ההתפלגות הנורמלית, והשונות (variance) בנתונים לא הייתה הומוגנית או שונה.

את השערת המחקר הוכחנו בעזרת מבחן ANOVA, ותוצאותיו מוצגות בטבלה 5. ערך המובהקות היה 0.000, פחות מערך אלפא (0.005). מכאן נובע ששיטת הלימוד השפיעה על רמת החשיבה הביקורתית אצל תלמידי תיכון. תוצאות הלמידה, המוצגות בטבלה 6, מוכיחות שלימוד ביולוגיה בשיטת CIRSA יעיל יותר מאשר בשיטת CIRC ובשיטה המקובלת. יכולות החשיבה הביקורתית נוצרות בשלב ההתפתחות החשיבתית. תלמידי הסיכון שנבדקו היו בשלב התפתחות החשיבה הצורנית, שבה אדם לומד לחשוב בהגיון על אמירות מופשטות ולנסח השערות ולבחון אותן בשיטתיות.

המשתנה	סכום הריבועים של טעויות סוג-3 (type III error)	דרגת החופש	הממוצע בריבוע	השכיחות	רמת המובהקות
הדגם המתוקן	12598.0  (מתאם פירסון בריבוע=0.588.  מתאם פירסון בריבוע מותאם=0.582)	2	6299.0	111.8	0.000
נקודת החיתוך עם ציר ה-Y	16048.2	1	16048.2	284.9	0.000
הניקוד לפני הטיפול	764.4	1	764.4	13.5	0.000
שיטת הלימוד	11857.5	1	11857.5	210.5	0.000
הטעות	8842.3	157	56.3	[ריק במקור]	[ריק במקור]
סך הכל	1015266.0	160	[ריק במקור]	[ריק במקור]	[ריק במקור]
סך הכל מתוקן	21440.3	159	[ריק במקור]	[ריק במקור]	[ריק במקור]

טבלה 5: תוצאות מבחני ANOVA של השפעת שיטת הלימוד על כישורי החשיבה הביקורתית

שיטת הלימוד (I)	שיטת הלימוד (J)	מובהקות
CIRSA	CIRC	0.000
השיטה המקובלת	0.000
CIRC	CIRC	0.000
השיטה המקובלת	0.080
השיטה המקובלת	CIRSA	0.000
CIRC	0.080

 טבלה 6: תוצאות מבחן פישר לניקוד החשיבה הביקורתית

חשיבה ביקורתית היא פעילות שכלית מסודרת, ותורמת ליכולת לפתור בעיות ולהחליט החלטות בחקירות מדעיות באמצעות ניתוח נתונים ופרשנותם, והיא חלק מהגישה המדעית. שיטת הלימוד המקובלת ושיטת CIRC  אינן כוללות פעילויות המעודדות חשיבה ביקורתית. לעומת זאת, שיטת CRISA  כוללת קריאה וכתיבה בגישה מדעית על בסיס שיטת CIRC.

על פי תורת ההתפתחות החשיבתית של פיאז’ה, התלמידים אמורים להתחיל לפתח את כישורי החשיבה הביקורתית שלהם בחטיבה העליונה. אחת הדרכים לזרז את התפתחות החשיבה היא התאמתה של סביבת הלימודים לשלב ההתפתחות החשיבה, כדי להכשיר את הלומדים לפתור בעיות באמצעות חקירה עצמאית, הצעת פתרונות, והשוואת ממצאים עם חבריהם. התלמידים שלמדו בשיטת CIRSA התבקשו לנתח מקורות שונים בנושא מערכות הנשימה וההפרשה של האדם, להגיע למסקנה אחידה, לרשום בדפי העבודה את הבעיות שהתגלו ולהציג אותi אחר כך בדיון לצורך פתרונן.

 מחקר זה בדק את יכולת החשיבה הביקורתית בתחומי הפרשנות, הניתוח, ההערכה, הסקת המסקנות, התקשורת, והבקרה העצמית. ניתוח ודיון הגיוני מעידים על רמה גבוהה של חשיבה ביקורתית. כמו כן, על פי תורת הטקסונומיה של בלום, כישורי החשיבה הביקורתית ברמה גבוהה הם יכולת הניתוח והשילוב (סינתזה). יכולות החשיבה הביקורתית הן: הבנת טיעונים; זיהוי חשיבה שגויה; הבחנה בין הנחה למסקנה, והבחנה בין מידע לטענה.

את החשיבה הביקורתית יש להנחיל לתלמידים על פי תכנית שיטתית ומושכלת. חובתם של המורים היא לבחור בשיטת הלימוד המתאימה לכך. שיטת CIRSA מנחילה הרגלי למידה המאפשרים לחזק את החשיבה הביקורתית באמצעות חיבור שאלות, תשובה עליהן, ודיון בתשובות בדרך הלימוד המשותף. פעילות הלמידה המשותפת מסייעת ללומדים להציג שאלות ולענות עליהן, וכך מפתחת מאוד את החשיבה הביקורתית. הקשר בין הפעילויות בשיטת  CIRC למדדי יכולת החשיבה הביקורתית מוצג בטבלה 7.

שלב בשיטת CIRC	פעילות התלמיד	היכולת המדעית	יכולת החשיבה הביקורתית
שלב 1: החלוקה לקבוצות	האזנה להסברי המורה על החומר ועל שלבי הלמידהניסוח יעדי הלימוד, קישור בין הנושא הנוכחי (מערכות הנשימה וההפרשה של האדם) לנושאים קודמים.התחלקות לקבוצות מגוונות של 4-5 תלמידים כל אחת	תצפית	בקרה עצמית.
שלב 2: קריאת החומר, דיון ורכישת המושגים העיקריים	קריאת מקורות שונים (כתובים ומקוונים) על מערכות ההפרשה והנשימה של האדם	חקירת נושאים חדשים(exploration)	ניתוח, פרשנות והסקת מסקנות
קריאת חומר, דיון עם חברים בנושא הלימוד והבנתו.	חקירת נושאים חדשים
גילוי עובדות, גילוי המושגים העיקריים בחומר הקריאה וכתיבתו מחדש בדפי העבודה	קישור בין נושאים והצגת שאלות
שלב 3: הצגה בפני הקבוצה	הצגת התוצאות של ניתוח חומר הקריאה בנושא הנלמד ושל הדיון עליו, ואחר כך דיון כיתתי.

טבלה 7. מדדי החשיבה הביקורתית נלקחו ממאמרו של אניס (2007), ופעילויות התלמידים ממאמרם של ג’אמאנהור ושות’ (2018).

לימוד משותף בשיטת CIRSA  מתבצע בקבוצות לומדים קטנות הנדרשות לשתף פעולה בניתוח ובהבנה לצורך פתרון בעיות שונות, וזאת כדי לעודד תקשורת וחילופי רעיונות בין הלומדים. לימוד משותף, המאפשר ללומדים חשיבה ודיון משותפים עם השווים להם, מאפשר לכל הלומדים להשתתף בתהליכי החשיבה הביקורתית. הרגלת התלמידים לניתוח בעיות בדרך קבע לא רק מגבירה את יכולתם לחשיבה ביקורתית, אלא גם מסייעת להם לקלוט  מושגים מורכבים.

לימוד ביולוגיה בשיטת CIRSA משפר את יכולת החשיבה הביקורתית של התלמידים. השיטה מתאימה ללימוד נושאים בביולוגיה המצריכים יכולת פתרון בעיות, כגון מערכות איברים, גנטיקה, מערכות אקולוגיות וסביבה. ניתן ליישם את השיטה בקבוצות קטנות או במסגרת התכנית הכיתתית, אולם יש ליישם את השיטה תוך התחשבות בתכונותיהם האישיות של התלמידים, שכן תלמידים שאין להם יכולות יסודיות לא יצליחו לקלוט את החומר. לכן יש לוודא שהתלמידים מסוגלים לתצפית ולניתוח לפני שמיישמים את שיטת CIRSA בכיתה.

הצלחת הלימוד בשיטת CIRSA  תלויה גם במספר הלומדים בקבוצה. בכיתה שבה למעלה מ-50 תלמידים, למשל, היא תהיה יעילה פחות, כי הנחלת חשיבה ביקורתית תובעת מכל תלמיד ותלמיד להשתתף בדיון, בהצגת השאלות ובמענה עליהן, ובכתה גדולה התלמידים נוטים להימנע מהשתתפות פעילה  וכמו כן, דיון בין קבוצת תלמידים גדולה יגזול זמן רב. לכן עדיף ליישם את השיטה בכיתות של 20 עד  35 תלמידים. בכיתה קטנה התלמידים יהיו פעילים יותר בהצגת שאלות ותשובות, והדיון יהיה מועיל יותר.

CIRSA היא שיטה חדשה ללימוד ביולוגיה, היעילה במיוחד לבתי ספר תיכוניים, למרות שניתן להפעילה בכל רמות ההשכלה. היא מתאימה גם לבתי ספר יסודיים כי בגיל הזה התלמידים מתחילים לרכוש כישורי חשיבה ביקורתית, החיוניים לחיים במאה ה-21 בכלל ולהסתגלות לקדמה הטכנולוגית בפרט. שיטה זאת היא חלק מתפיסות הלמידה החדשות, המתמקדות ביכולת לקלוט דברים בהקשרם. היא מתאימה גם לחינוך הגבוה, כי גם שם לא כל התלמידים מצטיינים בכישורי חשיבה ביקורתית. במוסדות להשכלה גבוהה ניתן ליישם אותה בהוראת הפיזיולוגיה, הגנטיקה והאקולוגיה.

בשלב הבא של המחקר בדקנו אפשרויות לפתח עזרי לימוד המותאמים ליישום CIRSA, כדי לעודד את המורים ליישם את השיטה. כך המורים יוכלו לבחור בקלות בעזרים המתאימים. יש לפתח לא רק עזרי לימוד המתאימים יותר לתלמידים, אלא גם המתאימים ליישום השיטה בכל התחומים. לשם כך יש צורך בשתוף פעולה לא רק של חוקרים או מורים לביולוגיה. כמו כן, יש צורך לא רק בשיטה המתאימה, אלא גם בשימוש עקבי בה ובהפעלת עזרי לימוד מתאימים  כדי להגביר את יכולת החשיבה הביקורתית של התלמידים.

• מסקנות

ממצאי המחקר הנוכחי מוכיחים ששיטת הלימוד CIRSA  יעילה יותר בהנחלת יכולות חשיבה ביקורתית בנושא מערכות ההפרשה והנשימה של האדם. השיטה השפיעה על יכולות החשיבה הביקורתית של התלמידים כשהופעלה בשיטת השלבים של CIRC   תוך הדגשת קריאה ודיון בקבוצות בנושא הנלמד, מתוך גישה מדעית. תוצאות המחקר מחזקות מסקנות של מחקרים קודמים ומציגות אפשרויות לשיפור החשיבה הביקורתית בלימוד ביולוגיה. כמו כן, במחקרים עתידיים ניתן  לבחון את שיטת CIRSA  במדגמים גדולים יותר כדי לחזק את ממצאי המחקר הנוכחי. מחקרים עתידיים יכולים לבחון גם את הקשר בין קליטת מושגים בביולוגיה לבין השינויים ביכולות המטא-קוגניטיביות ובכישורי החשיבה הביקורתית בעקבות הפעלת השיטה.