Home
  education - חינוך





האומנם הביטוי "אנרגיה נוצרת" מעיד
על היעדר תפיסת שימור?


עליזה סיון, גיליון ‏13


תקציר המאמר

המאמר מתאר כמה מן הקשיים בהבנת תפקידו של ATP ומושג האנרגיה
בשיעורי הביולוגיה. הסוגיה העיקרית הנדונה במאמר היא האם מורי ותלמידי
הביולוגיה מתעלמים מחוק שימור האנרגיה . הסקר נעשה בקרב ‏152 תלמידי
ביולוגיה בשנת הלימודים האחרונה בבית הספר התיכון, בקרב מורים
לביולוגיה בחטיבת הביניים ובקרב תלמידים בסמינר למורים. הממצאים
מבהירים כי גם אם האנשים המשתתפים בסקר השתמשו בביטויים כגון
"אנרגיה נוצרת...", הם היו מודעים לכך שהם משתמשים שלא כהלכה בשפה,
ולא מדובר בהכרח בחוסר ידע בדבר חוק שימור האנרגיה.

עם זאת אנרגיה נתפסת כדבר חומרי, ולא פעם אנו נתקלים בשימוש שגוי של
וביטויים כגון "האנרגיה נעה..." או "מכיל אנרגיה".



מבוא


עבודת מחקר זו עוסקת בבעיות שהתגלו במסגרת לימודי הביולוגיה, הקשורות
בהבנת היבטים אחדים של מושג האנרגיה. הבעיות מודגמות אצל קבוצות
אוכלוסיה שונות: תלמידי המגמה הביולוגית, מתכשרים להוראה ומורי
ביולוגיה.

השאלה העיקרית שנבדקה היא אם העוסקים בביולוגיה מתעלמים מחוק
שימור האנרגיה.נמצא שגם אם ביטויים כמו "יצירת אנרגיה" אינם נפסלים על
הסף, אין בכך - בהכרח - עדות להיעדר תודעת שימור. הסתבר שיש מודעות בין
הנחקרים לשימוש הלקוי בשפה. התבררו גם קשיים אחרים הקיימים בהבנת
המושג, והם מצריכים טיפול.

מושג האנרגיה הוא מושג מופשט, וההגדרות שניתנו לו בהוראת הפיזיקה,
בהוראת הכימיה ובהוראת הביולוגיה היו חלקיות, מעורפלות וציינו בעיקר מה
הוא לא. הקושי בהגדרה חיובית מלאה, שתובן בגילאי חטיבת הביניים ואפילו
בגילאי בית הספר התיכון, הביא לתפיסות חלקיות ולא מדויקות של המושג
(Lerman, 1973;Duit, 1981 ; Sexl, 1981; Gayford,1986). יתרה מזו,
הגדרה חלקית בהוראה בדיסציפלינה אחת לא התאימה לדיסציפלינה האחרת,
והתלמיד יצא בהרגשה שאנרגיה בפיזיקה ואנרגיה בביולוגיה הם דברים שונים.

בעבודה זו נעשה ניסיון לבדוק את הממצאים של Gayford לגבי שגיאות
הקשורות בהבנת מושג האנרגיה בלימודי הביולוגיה.

השאלות שנבדקו הן:
האם העוסקים בביולוגיה מתעלמים מחוק שימור האנרגיה?
א.
האם התייחסות חומרית לאנרגיה מפריעה לעוסקים בביולוגיה?
ב.
מה מסתתר מאחורי המושג ATP לפי תפיסתם של העוסקים בביולוגיה?
ג.


‏1. המחקר נערך בעקבות סמינריון באוניברסיטה העברית בירושלים בנושא
תפיסות שגויות בהוראת המדעים בהדרכת פרופ' פ' תמיר וד"ר י' פרידלר.



אוכלוסיית המחקר

אוכלוסיית המחקר כללה ‏152 נחקרים משלוש קבוצות:
‏51 תלמידים- תלמידי מגמה ביולוגית מסיימי כיתה י"א ותלמידי מכינה
במדעי הטבע - ‏4 קבוצות.
.1
‏53 מתכשרים להוראה- תלמידי תעודת הוראה בביולוגיה באוניברסיטה
ותלמידי מכללות מסיימי שנה ב' או ג' - ‏4 קבוצות.
.2
‏48 מורים לביולוגיה- קבוצת מורים בחטיבת הביניים שהשתתפו בהשתלמות
קיץ.
.3


המדגם לא נבחר באקראי והוא איננו מדגם מייצג, ואף על פי כן נראה שאפשר
ללמוד משהו מתוצאותיו.



כלי המחקר

הנבדקים קיבלו שאלון בכתב בן שני חלקים.

חלק א' של השאלון - היה חזרה על חלק מהשאלות של Gayford.2

חלק ב' של השאלון - בדק אם התשובות לחלק הראשון יכולות להעיד מה
הנחקרים מבינים או אינם מבינים בקשר למושג האנרגיה וכיצד הם רואים את
הקשר שבין מקור האנרגיה לגוף לבין ה- ATP שהוא המקור הזמין להפקת
אנרגיה בתא.‏3

שאלון חלק א'

Gayford ניסח ארבעה היגדים שגויים המסווים תפיסות מוטעות שקשורות
לאנרגיה, וביקש לקשר ותם לשישה תהליכים ביולוגיים.

ההיגדים הם:
אנרגיה אפשר לאגור ביצורים חיים.את מאגרי האנרגיה יש למלא מחדש אחרי
שנוצלו.
.1
אנרגיה נוצרת בראקציות מסוימות ביצורים חיים. האנרגיה זמינה לשימוש
ביצור.משהשתמשו בה, צריך לייצר עוד אנרגיה.
.2
זרימת אנרגיה מאפשרת את העברתה ממקום למקום.
.3
אנרגיה נמצאת בתרכובות כימיות. דרושה ראקציה כימית כדי לשחרר אותה.
.4


שלושה מההיגדים (‏1, 3, 4) מבטאים התייחסות חומרית לאנרגיה: יש מאגרי
אנרגיה, צריך למלא אותם, אפשר להעביר את האנרגיה מממקום למקום,
ואנרגיה נמצאת בתרכובות כימיות.

ההיגד הרביעי (‏2) מערער את תפיסת האנרגיה כאיכות נשמרת; לפיו אנרגיה
נוצרת, ומשהשתמשו בה צריך לייצר עוד אנרגיה.

התהליכים הביולוגיים הם:
תפקיד הסוכרים הנקלטים מהתפריט;
א.
נשימה תאית;
ב.
אגירת שומנים;
ג.
פוטוסינתזה;
ד.
תפקיד ה- ATP בתאים;
ה.
אנרגיה במערכות אקולוגיות.
ו.


שאלון חלק ב'

לאחר החזרת חלק א' של השאלון, קיבלו הנחקרים שאלה נוספת: מהו מקור
האנרגיה הדרושה לפעילות גופנו? לשאלה ניתנו ארבע תשובות, והנבדקים
התבקשו לדרג אותן על פי הציון המגיע לכל תשובה: נקודה אחת על התשובה
הטובה ביותר וארבע - על הגרועה ביותר.

להלן ‏4 התשובות:
המקור לאנרגיה בכל התאים של היצורים החיים הוא ה- ATP.ה- ATP אגור
במזון, הוא מגיע לכל תא ומשמש לתהליכים הכימיים בתא ובגוף. כשהוא
מתפרק ל- ADP , נוצרת האנרגיה לפעילות הגוף.
א.
האנרגיה של ATP הופכת זמינה כתוצאה מהידרוליזה ושינוי במבנה
המולקולרי שלה.
ב.
ATP הוא מאגר האנרגיה בגוף. ATP הוא תרכובת שבה יש כמות גבוהה
יחסית של אנרגיה קשרים עתירי אנרגיה. כשהקשרים מתפרקים, נוצרת
האנרגיה הדרושה לפעילות הגוף. אבל המקור לאנרגיה הוא השמש.
ג.
המזון הוא המקור לאנרגיה הדרושה לפעילות גופנו. הוא מתפרק במערכת
העיכול ומגיע לכל תא ותא בגוף. בתהליכי הפירוק שלו בתאים מופקת אנרגיה
שמנוצלת בתהליכים אחרים.
ד.


בכל אחת מהתשובות יש חלק נכון, וחלק אחר הכולל טעויות ואי-דיוקים מסוגים
שונים.

בתשובה א' - נכון שהמקור המידי לאנרגיה בתאים של היצורים החיים הוא ה-
ATP.אולם, יש בתשובה זו היגדים שגויים הנוגעים לתחום הדעת (לא נכון ש:
ATP אגור במזון, ATP מגיע לכל תא, ATP מתפרק ל- ADP), וכן היגד שגוי
המציין שאנרגיה נוצרת.

בתשובה ב' - נכון שההידרוליזה של ה- ATP היא התהליך הזמין ביותר לתהליכים
דורשי אנרגיה הנעשים בגופנו, שכמובן נעשים בכל תא ותא.הליקוי העיקרי
בתשובה זו הוא דידקטי; אין בה תשובה מפורשת לשאלה מה מקור האנרגיה
הדרושה לפעילות גופנו. חסר בה הקישור בין ה- ATP לפעילות הגוף.

בתשובה ג'- טעות היא ש- ATP הוא מאגר אנרגיה בגוף. גם ההיגד שמקור
האנרגיה לפעילות גופנו הוא השמש - מוטעה, אלא אם מתקנים אותו וטוענים
שהמקור הראשוני לאנרגיה הוא השמש ושה- ATP הוא מקור האנרגיה הזמין
בגוף (או בתאים).כמו כן כוללת התשובה ביטויים שגויים הנוגעים לאנרגיה:
תרכובת שבה כמות גדולה של אנרגיה; אנרגיה בקשרים עתירי אנרגיה,
כשהקשרים מתפרקים נוצרת אנרגיה.

בתשובה ד' - נכון שהמזון הוא המקור לאנרגיה הדרושה לפעילות גופנו.אולם לא
המזון מגיע לכל תא בגוף, אלא תוצרי הפירוק של המזון במעי. התשובה מנוסחת
בצורה כללית ואינה מפרטת את התהליכים ברמה הכימית, וכן אינה מבחינה בין
מקור האנרגיה לגוף, שהוא המזון לבין מקור האנרגיה הנגיש לתהליכים בתא,
שהוא ה- ATP.

לפי דעתנו (מבוססת על דירוג זהה של ‏5 מעריכים מתחום הדעת ומתחום הוראת
המדעים, שדירגו את התשובות באופן בלתי תלוי): תשובות ד' וב' נחשבות
לתשובות "טובות", בעוד שתשובות ג' ו-א' הן תשובות "גרועות".

נוסף לדירוג התשובות, התבקשו המשיבים לסמן קו מתחת להיגדים השגויים
שאיתרו ולהציע להם ניסוח טוב יותר.

לחלק ב' של השאלון היו שתי מטרות:
לבדוק אם המשיבים מודעים לטעות בביטויים כמו "אנרגיה נוצרת", למרות
שמילאו את הטבלה בחלק א' של השאלון מבלי להתייחס לכך ולא סימנו בה
את התשובה המצופה: אף היגד אינו מתאים לאף תהליך, כי ההיגדים אינם
נכונים.
א.
לברר מה הנחקרים יודעים על ATP, מה נחשב בעיניהם נכון ומה שגוי.
ב.


אמיר (‏1993) מציעה ניסוח המבהיר את הקשר שבין מקור האנרגיה ביצורים
חיים ל- ATP. המקור להפקת אנרגיה בגופנו הוא תרכובות פחמן אורגניות
שמתקבלות מהמזון. חמצון תרכובות אורגניות בתהליך הנשימה המתרחש בתאים
מספק אנרגיה לכל פעולות התא. האנרגיה המשתחררת בחמצון תרכובות הפחמן
אינה ניתנת לניצול ישיר בתהליכים צורכי אנרגיה שבתא, אלא משמשת ליצירת
ATP. בהידרוליזה של ATP, המתרחשת בצמידות לתהליך צורך אנרגיה, מופקת
אנרגיה המשמשת לאותו תהליך. ה- ATP אם כך הוא תרכובת המשמשת כמתווך
בין תהליכים שבהם מופקת אנרגיה מחומרים אורגניים (כמו נשימה ותסיסה),
לבין תהליכים הצורכים אנרגיה (כמו סינתזה של חומרים, העברה אקטיבית של
חומרים ועוד). ה- ATP נמצא בתאים בכמויות מזעריות ואינו עובר מתא לתא.



תוצאות ומסקנות

חלק מהמשיבים מילאו והחזירו את הטבלה בלבד (חלק א') ואחרים השיבו רק על
השאלון שבו דירגו את התשובות לשאלה על מקור האנרגיה לגוף (חלק ב').

קבוצת המורים לא התבקשה למלא את הטבלה. התשובות לא היו שמיות, כי לא
הייתה כוונה להשוות את התשובות של כל נחקר בשני החלקים, אלא לראות את
התפלגות התשובות בלבד. לפיכך תוצאות כל חלק יוצגו בנפרד.

שאלון חלק א'

התשובה הנכונה בטבלה על פי Gayford היא: שום היגד אינו מתאים לשום
תהליך (כיוון שההיגדים שגויים). אולם, המשיב צריך להיות בעל ביטחון עצמי רב,
מבוסס בידיעותיו ותקיף בדעותיו, כדי לענות תשובה כזו.

במחקרו של Gayford, בממוצע, רק כ- %‏10 מהמשיבים בחרו באפשרות זו לגבי
תהליך ספציפי, אך גם הם לא ענו כך בעקביות לגבי כל התהליכים.

במחקר זה מילאו את הטבלה שלהלן ‏104 מהנשאלים. רבים מהם קישרו תהליך
ליותר מהיגד אחד. לפיכך המספרים אינם מסתכמים ב- %‏100.

לוח ‏1. הקשרים בין ההיגדים לתהליכים הביולוגיים

התפלגות התשובות באחוזים (N=104)
לא ענו
אף היגד אינו
מתאים
היגד
תהליכים
ביולוגיים
4 3 2 1
2 2 60 5 25 54
תפקיד הסוכרים הנקלטים
מהתפריט
א
11 8 43 11 46 5
נשימה תאית
ב.
4 3 32
2 6 76
אגירת שומנים
ג
5 12
3 8 54 19
פוטוסינתזה
ד
5 1 48 1 53 27
תפקיד ה- ATP בתאים
ה
11
20
6 51
4 5
אנרגיה במערכות
אקולוגיות
ו


מעל %‏40 מהמשיבים במחקר זה ובמחקר של Gayford.
 
מעל %‏40 מהמשיבים במחקר זה ופחות מ- %‏40 במחקר של Gayford.
 
מעל %‏40 מהמשיבים במחקר של Gayford ופחות מ- %‏40 במחקר זה.
 

לא היה גם אחד שהשיב בעקביות לגבי כל התהליכים: אף היגד אינו מתאים.
כלומר, הבחירה באפשרות זו הייתה תחליף לאין תשובה, הנובע קרוב לוודאי
מאי-ידיעה מהו התהליך הביולוגי.

היה דמיון בין שכיחות גבוהה של תשובות (מעל %‏40 של המשיבים) בצירופים של
תהליך ביולוגי והיגד הקשור לאנרגיה, בתוצאות שהתקבלו במחקר זה בהשוואה
לתוצאות של Gayford. אולם מאחר שאין כאן תשובות נכונות, לא נראה שיש
משמעות לניתוח של התפלגות התוצאות ולעריכת מבחנים סטטיסטיים.

התברר שהניסוחים המבליעים התייחסות חומרית לאנרגיה לא הפריעו למשיבים
להשתמש בהם.

שאלון חלק ב'

על השאלה בחלק זה השיבו ‏133 נחקרים.

בלוח הבא מוצגת התפלגות הציונים שנתנו התלמידים, המתכשרים להוראה
והמורים לתשובות השונות. הציונים ‏1 ו-‏2, המעריכים את התשובה כתשובה
טובה, צורפו לקבוצה אחת, והציונים ‏3 ו- ‏4, המעריכים את התשובה כגרועה,
צורפו לקבוצה שנייה.

לוח ‏2. הדירוג שנתנו התלמידים, המתכשרים להוראה והמורים לתשובות השונות
האוכלוסיה
המשיבה

ס"ה
מורים
מתכשרים
להוראה
תלמידים
                   ציון

תשובה
(%)
N=133
(%)
N=48
(%) N=36 (%) N=49
(25)
33 (17) 89 (33)
12 (27) 13  1+2
א 
(75)
100
(83) 40 (67)
24 (73) 36 3+4

(22)
29 (6) 3 (33)
12 (29) 14 1+2
ב
(78)
104
(94) 45 (67)
24 (71) 35 3+4

(76)
99 (77) 37 (67)
24 (78) 38 1+2
ג
(24)
34 (23) 11 (33)
12 (22) 11 3+4

(80)
113
(96) 46 (72)
26 (84) 41 1+2
ד
(20)
26 (4) 2 (28)
10 (16) 8 3+4



היו אמנם הבדלים במידת הביקורתיות של קבוצות המשיבים השונות לגבי תשובה
זו או אחרת, אבל כיוון ההערכה היה דומה. בכל הקבוצות, הרוב העדיף את
תשובות ג' ו-ד' ונטה לדחות את תשובות א' ו-ב'.

המורים החמירו במיוחד כאשר לא ניתנה תשובה מפורשת לשאלה (נתנו ציון ‏4‎-3
לתשובה ב'), וגם לגבי טעויות מתחום הדעת הם החמירו, בהשוואה לתלמידים
ולמתכשרים להוראה. מידת סובלנות רבה נתגלתה בכל הקבוצות לגבי טעויות
וניסוחים לא מדויקים הקשורים לאנרגיה.

כאמור, המדרגים את התשובות לשאלה נתבקשו גם לתקן את ההיגדים. מתוך
‏133 שהשיבו, ‏82 תיקנו חלק מהטעויות. ‏15 משיבים נוספים (מבין התלמידים)
תיקנו את ההיגדים (לאחר שדירגו אותם) עם המורה, ולכן הם לא הובאו בחשבון
המתקנים. בלוח שלהלן מוצגת התפלגות המתקנים לפי קבוצות הנחקרים, מספר
ואחוז המתקנים בכל קבוצה, מספר התיקונים שסומנו ו- %‏ התיקונים
המוצדקים (כלומר תיקון של טעות ולא של היגד נכון).

לוח ‏3. התפלגות המתקנים לפי קבוצות, מספר התיקונים ו- %‏ התיקונים
הנכונים
הטעויות
שתוקנו
המתקנים
המשיבים
לשאלון
הקבוצה
%‏ התיקונים
הנכונים
N % N N
59 53 56 19 *34
תלמידים
65 82 81 29 36
מתכשרים
להוראה
86 88 71 34 48
מורים
72 223
69 82 *118
ס"ה

* ‏15+ שתיקנו את השאלון עם המורה = ‏49, ס"ה N = 133.

אמנם המתכשרים להוראה סימנו טעויות יותר מהקבוצות האחרות, אך אחוז
התיקונים הנכונים היה הגבוה ביותר בקבוצת המורים. הטעות שסומנה בשכיחות
הגבוהה ביותר הייתה: ATP אגור במזון. היא מהווה %‏20 מכלל התיקונים
(%‏30 בקבוצת המורים, %‏6 בתלמידים).

דוגמאות להיגדים שסומנו בקו כטעות ולמשפטים שתוקנו מובאות בנספח ‏3.

בלוח ‏4 מוצגת ההתפלגות של סוגי הטעויות וסוגי ההיגדים הנכונים שסומנו
כטעות בקבוצות המשיבים השונות. כל הטעויות שסומנו קובצו לפי סוגים: טעויות
מתחום הדעת, טעויות הנוגעות לתפיסת מושג האנרגיה וטעויות בתחום הדידקטי.
גם ההיגדים הנכונים שסומנו כטעויות מוינו ל- ‏3 קבוצות. האחוזים, המצוינים
בסוגריים, חושבו ממספר התשובות ולא ממספר המשיבים.

לוח ‏4. מספר הטעויות וההיגדים הנכונים שסומנו כשגיאות לפי סוגים (ה- %‏
בסוגריים)
היגדים נכונים
שסומנו כשגיאה
טעויות
שסומנו
כשגיאה
הקבוצה
אחר
ATP
המקור
לאנרגיה
בתא
הידרוליזה
של ATP
ס"ה
בתחום
הדידקטי
אנרגיה
(נוצרת)
תחום
הדעת
ס"ה
7 7 8 22
10 9 12 31
תלמידים
(32)
(32) (36) (%) (32) (29) (39) (%)
6 13 10 29
17 10 26 53
מתכשרים


להוראה
(21)
(45) (34) (%) (32) (19) (49) (%)
3 1 8 12
22 12 42 76
מורים
(25)
(8) (67) (%) (29) (16) (55) (%)
16 21 26 63
49 31 80 160
ס"ה
(26)
(33) (41) (%) (31) (19) (50) (%)


בכל הקבוצות, רוב השגיאות שסומנו היו מתחום הדעת (Subject matter).
%‏14 מכל ההיגדים שסומנו כשגיאה, התייחסו ליצירת אנרגיה. השיעור הנמוך
ביותר היה בין המורים והגבוה ביותר - בין התלמידים. הביטוי "אנרגיה נוצרת",
חוזר בהיגדים שבשאלון ‏3 פעמים. רק ‏2 מהמשיבים סימנו אותו פעמיים, וכל
האחרים שסימנו - סימנו פעם אחת. חלקם תיקנו מעל למילה נוצרת: "מופקת"
או "משתחררת", אחרים סימנו רק קו מתחת להיגד, ולא תיקנו אותו.

‏19 מתוך ה- ‏31 שסימנו "אנרגיה נוצרת" כשגיאה, מילאו קודם לשאלון את
הטבלה. ההיגד השגוי לא הפריע לאיש מהם לקשר משפטים מוטעים הנוגעים
לאנרגיה עם תהליכים ביולוגיים.

מתוך ההיגדים הנכונים שסומנו כשגיאות (המהווים %‏28 מכלל הסימונים),
%‏75 נוגעים לאנרגיה ול- ATP. רוב המשיבים אינם יודעים שהאנרגיה
המשתחררת בהידרוליזה של ATP הופכת זמינה לתהליכים אחרים בתא, ובמיוחד
שהתהליך קשור בהידרוליזה ובשינוי במבנה המולקולה. אחדים תיקנו את ההיגד
ל"פירוק, לא הידרוליזה", וברור שהם חושבים על קשרים עתירי אנרגיה
שמתפרקים. רק אחד מכל המתקנים סימן כשגיאה את הביטוי "אנרגיה
בקשרים". למרבה ההפתעה, רוב הטועים בנקודה זו משתייכים לקבוצת
המתכשרים להוראה. אלה הם תלמידי שנה ב או ג' באוניברסיטה ובמכללות,
וניתן היה לצפות שידיעותיהם בתחום הדעת תהיינה מרובות ומעודכנות בהשוואה
לקבוצות האחרות.



דיון והמלצות

מבדיקת הסימון של היגדים מוטעים הקשורים לאנרגיה, ויותר מכך מסימון
היגדים נכונים הקשורים לאנרגיה כטעות, נראה שאמנם יש בעיות בהבנת המושג
בכל הקבוצות שנבדקו. עם זאת, לא נראה שיש קשר בין הבנה של מושג האנרגיה
(Concept) והשימוש בו כמטבע לשון.

ציון הביטוי "אנרגיה נוצרת" כשגוי, אינו מפריע לקשר היגד הכולל ביטוי זה
לתהליך ביולוגי רלוונטי. נוצר רושם שהמשיבים מודעים לכך ש"יצירת אנרגיה"
אינה הביטוי המקובל והם ממירים אותו אוטומטית במחשבתם ל"הפקת אנרגיה".
הפקת אנרגיה ושחרור אנרגיה גם הם אינם ביטויים אידאליים, ולא ברור מה הוא
מושג האנרגיה המסתתר מאחוריהם, אולם הם נחשבים מתאימים יותר.

כאן עולה השאלה, האם מותר להסיק שהמשתמש בביטוי "אנרגיה נוצרת
בתהליך" אמנם חסר תפיסה של מושג האנרגיה כאיכות נשמרת.

לא יעלה על הדעת כי השימוש בביטוי כמו "בריאקציה בין חומר א' לחומר ב' נוצר
חומר ג'" רומז לליקוי בתפיסת השימור של החומר. הביטוי "נוצר" אינו מבטא
בהכרח יצירת יש מאין. אין ספק שכך הדבר לגבי שימור החומר, וקרוב לוודאי
שהוא נכון במידה רבה גם לגבי שימור אנרגיה. בעיה אחרת היא ה- ATP. בנושא
זה בולט חוסר ידע בכל הרמות. שיעור המתקנים את ההיגדים: ATP אגור במזון"
ו- "ATP מגיע לכל תא", היה גבוה יחסית. אולם רק אחד מכל המשיבים סימן
כשגיאה את הביטוי "אנרגיה בקשרים". לעומת זאת, אחוז גבוה סימן את התיאור
הנכון של התהליך בו הופכת האנרגיה של ATP לזמינה (הידרוליזה ושינוי במבנה
המולקולה) - כשגיאה. כזכור, גם אחוז המדרגים תשובה זו כנכונה היה הנמוך
ביותר.

ייתכן שהטעויות נובעות בחלקן מהתיאור המקובל של תהליכים קטבוליים
ביצורים חיים כתהליכי פירוק ולא כהידרוליזה (שהיא למעשה פירוק בעזרת מים:
הידרו=מים ליזיס=פירוק). כבר ב- ‏1976 התריע נוביק (Novick, 1976) על
חוסר ידע והבנה בקשר ל- ATP.

קונוטציה חומרית לאנרגיה נפוצה בשפת הדיבור (ב"שוקולד יש הרבה קלוריות")
ואפילו בספרי לימוד ("אנרגיה נמצאת", "אנרגיה עוברת" וכו'). לא מפליא אפוא
שהיגדים הכוללים התייחסות חומרית לאנרגיה, לא הפריעו לנחקרים, והם קישרו
אותם לתהליכים הביולוגיים.

בעבודה זו לא נבדק אם מעבר לשימוש בביטוי ה"חומרי", הנחקרים אמנם רואים
באנרגיה חומר. מחקר שנעשה בין תלמידי חטיבת הביניים (סיון, עורבי, קווה,
‏1990) הראה שאלה מתייחסים לקלוריה כאל חומר. הם משתמשים בבביטויים
כמו: "קלוריה לא כוללת שומנים וסוכרים", או "מי שאוכל קלוריות ממעיט
בפעילות גופנית".

השאלות המהותיות שצריך לדעתי לתת עליהן את הדעת בקשר למושג האנרגיה
הן:

באיזו מידה הבנה חלקית של המושג בשלבים שונים של הלימודים תיצור אצל
התלמיד תמונת עולם מסולפת; והאם התלמיד יהיה מסוגל לשפר תמונה זו
בהמשך לימודיו.

על פי מחקרו של נוסבאום לגבי תפיסת כדור הארץ (Nussbaum, 1979), נראה
שהגיל והתרבות האנושית מספיקים ללומד לעבור מהתפיסה הנאיבית של כדור
הארץ השטוח לתפיסת הכדור על כל המשתמע ממנה.

מושג האנרגיה, שלא ככדור הארץ, אינו מושג שיתגבש בעצמו מתוך הידע הכללי
(common knowledge), יש לבנות אותו, אבל אפשר בהדרגה.



לסיכום:

חשוב לדאוג להכשרת המורים והמתכשרים להוראה. יש להשלים ולעדכן את הידע
שלהם על פי המקובל כיום, ולהגביר על ידי תרגול את המודעות שלהם לנקודות
בעייתיות.

שימוש מדויק בשפה, הימנעות מדימוי חומר לאנרגיה והדגשת שימור האנרגיה
עשויים לסייע בגיבוש הדרגתי של המושג. שאלונים כמו אלה שהוצגו בעבודה זו
יכולים לשמש תרגילים בהכשרת המורים.



נספח ‏1

שאלון - חלק א: היגדים הקשורים לאנרגיה בתהליכים ביולוגיים
אנרגיה אפשר לאגור ביצורים חיים.את מאגרי האנרגיה יש למלא מחדש אחרי
שנוצלו.
.1
אנרגיה נוצרת בראקציות מסוימות ביצורים חיים. האנרגיה זמינה לשימוש
ביצור. משהשתמשו בה, צריך לייצר עוד אנרגיה.
.2
זרימת אנרגיה מאפשרת את העברתה ממקום למקום.
.3
אנרגיה נמצאת בתרכובות כימיות. דרושה ראקציה כימית כדי לשחרר אותה.
.4
אף היגד אינו מתאים
היגד
תהליכים ביולוגיים
4 3 2 1





תפקיד הסוכרים הנקלטים מהתפריט
א.





נשימה תאית
ב.





אגירת שומנים
ג.





פוטוסינתזה
ד.





תפקיד ה- ATP בתאים
ה.





אנרגיה במערכות אקולוגיות
ו.


לפניכם ‏4 היגדים הקשורים לאנרגיה בתהליכים ביולוגיים ו- ‏6 תהליכים
ביולוגיים. קשרו ביניהם על ידי סימון במשבצת המתאימה.
תוכלו להשתמש בכל היגד מספר פעמים.
א.
תוכלו לקשר תהליך אחד ליותר מאשר היגד אחד.
ב.
ייתכן ששום היגד לא יתאים לתהליכים הרשומים בטבלה, וייתכן שתהיה
התאמה רק בין היגדים אחדים לתהליכים.
ג.




נספח ‏2

שאלון - חלק ב': מה מקור האנרגיה הדרושה לפעילות גופנו?

להלן תשובות של תלמידים לשאלה: מהו מקור האנרגיה הדרושה לפעילות גופנו? *
דרגו אותן על פי הציון המגיע להן: ‏1 לתשובה הטובה ביותר ו- ‏4 לגרועה
ביותר.
א.
המקור לאנרגיה בכל התאים של היצורים החיים הוא ה- ATP.
____
ה- ATP אגור במזון, הוא מגיע לכל תא ומשמש לתהליכים הכימיים בתא
ובגוף. כשהוא מתפרק ל- ADP, נוצרת האנרגיה לפעילות הגוף.
 
 
האנרגיה של ATP הופכת זמינה כתוצאה מהידרוליזה ושינוי במבנה
המולקורלי שלה.
____
 
ATP הוא מאגר האנרגיה בגוף. ATP הוא תרכובת, שבה כמות גבוהה יחסית
של אנרגיה בקשרים עתירי אנרגיה. כשהקשרים מתפרקים, נוצרת האנרגיה
הדרושה לפעילות הגוף. אבל המקור לאנרגיה הוא השמש.
____
 
המזון הוא המקור לאנרגיה הדרושה לפעילות גופנו. הוא מתפרק במערכת
העיכול ומגיע לכל תא ותא בגוף. בתהליכי הפירוק שלו בתאים מופקת אנרגיה
שמנוצלת בתהליכים אחרים.
____
סמנו קו מתחת להיגדים השגויים.
ב.
הציעו ניסוח טוב יותר להיגד השגוי.
ג.




נספח ‏3

תשובות לשאלה מהו מקור האנרגיה הדרושה לפעילות גופנו

טעויות שסומנו ותיקונים שהוצעו

להלן דוגמאות לביטויים שסומנו על ידי המשיבים כטעות בכל אחת מהתשובות
לשאלה

מהו מקור האנרגיה הדרושה לפעילות גופנו, וכן דוגמאות לתיקונים של ההיגדים.
המקור לאנרגיה בכל התאים של היצורים החיים הוא ה- ATP. ה- ATP אגור
במזון, הוא מגיע לכל תא ומשמש לתהליכים הכימיים בתא ובגוף. כשהוא
מתפרק ל- ADP, נוצרת האנרגיה לפעילות הגוף.
היגד א


תשובות נכונות
דוגמאות לביטויים שגויים שסומנו כשגיאה:
ATP אגור במזון.
ATP מגיע לכל תא.
ATP מתפרק ל- ADP .
נוצרת אנרגיה.

תשובות שגויות
דוגמאות לביטויים שתוקנו בצורה שגויה:
ATP הוא התוצר שממנו יש אנרגיה.
ATP הוא מטבע האנרגיה.
ATP נוצר במזון.
המזון מתפרק, וכך נוצר ATP שהוא מגיע לכל תא.
במזון אנרגיה אגורה בקשרים כימיים אחרים.
האנרגיה של ATP הופכת זמינה כתוצאה מהידרוליזה ושינוי במבנה
המולקולרי שלה.
היגד ב


תשובות נכונות
המשפט כללי מדי.
המשפט לא עונה על השאלה.

תשובות שגויות
דוגמאות לביטויים שתוקנו בצורה שגויה:
פירוק, לא הידרוליזה.
מחיקת ה"שינוי במבנה המולקולרי".
יציאה של אטום זרחן.
ATP הוא מאגר האנרגיה בגוף. ATP הוא תרכובת שבה קיימת כמות גבוהה
יחסית של אנרגיה בקשרים עתירי אנרגיה. כשהקשרים מתפרקים, נוצרת
האנרגיה הדרושה לפעילות הגוף. אבל המקור לאנרגיה הוא השמש.
היגד ג


תשובות נכונות
אנרגיה לא נוצרת, אלא משתחררת.
המקור הראשוני לאנרגיה היא השמש.
השמש היא מקור אנרגיה לצמחים.
עניין השמש מיותר, לא קשור.
ההיגד לא עונה על השאלה.
המזון הוא המקור לאנרגיה הדרושה לפעילות גופנו. הוא מתפרק במערכת
העיכול ומגיע לכל תא ותא בגוף. בתהליכי הפירוק שלו בתאים מופקת אנרגיה
שמנוצלת בתהליכים אחרים.
היגד ד


תשובות נכונות
המזון המפורק מגיע לכל תא בגוף.
משפט כללי.
לא מספיק רחב.
אין רמה מולקולרית.

תשובות שגויות
דוגמאות לביטויים נכונים שסומנו כשגיאה:
בתהליכי הפירוק בתאים מופקת אנרגיה.
בתאים מופקת אנרגיה שמנוצלת בתהליכים אחרים.



ביבליוגרפיה



אמיר, ר' (‏1993). הוראת הפוטוסינתטזה, למורה, המרכז הישראלי להוראת
המדעים ע"ש עמוס דה-שליט, האוניברסיטה העברית בירושלים.

לרמן, ר' (‏1973). אנרגיה איננה הכושר לעשות עבודה מתוך: אנרגיה, לקט
מאמרים למורה, בעריכת צוות הפיזיקה והכימיה באגף לתכניות לימודים, משרד
החינוך והתרבות, ירושלים. תרגום מתוך: The Physics Teacher, 11(1), pp.
‏15‎-19.

סיון, ע', עורבי, נ' וקווה, ד' (‏1990). ידע והבנה של מושגים בנושא הזנה ביצורים
חיים, מתוך: ניתוח פריטי מבחן ופיתוח חומרי למידה בביולוגיה, בעריכת ע' סיון,
הוצאת האגף לתכניות לימודים, משרד החינוך והתרבות, ירושלים.

- Duit, R. (1981). Understanding energy as a conserved quantity
remarks on an article by R. Sexl, European Journal of Science
Education, 3(3) pp. 291‎-301.

Gayford, C.G. (1986). Some Aspects of the problems of teaching
about energy in school biology, European Journal of Science
Education, 8(4), pp. 443‎-450.

Novick, S. (1976). No energy storage in chemical bonds, Journal of
Biology Education, 10(3), pp. 116‎-118.

Nussbaum, J. (1979) Children's conceptions of the earth as a
.cosmic body: a cross age study, Science Education, 63(1), pp
.‏83‎-93

Sexl, R. (1981). Some observations concerning the teaching of the
.energy concept, European Journal of Science Education, 3(3), pp
.‏285‎-289