מדעים

מדי שנה מצטרפים כ-15 תלמידי כיתה י' לתכנית הלימודים במגמת הפיזיקה בתיכון הישראלי למדעים ולאמנויות. תלמידים אלו בוחרים ללמוד בבית הספר במסגרת תכנית מורכבת, מאמצת ומאתגרת, מתוך סקרנות גדולה ומשיכה להבנה לוגית-מתמטית של תופעות טבע. התכנית שמה לה למטרה להנחות את התלמידים בדרכם לבגרות מדעית, תוך הקניית ראייה רחבה של מקצוע הפיזיקה.

מגמת הפיזיקה מעמידה למול עיניה פיזיקאי רב-תחומי שמחזיק באמתחתו כלים מגוונים:
ניתוח ופתרון מודלים
היכולת לרשום משוואות שמתארות מערכות פיזיקליות, והיכולת לפתור אותן. לשם כך נלמדים פרקי מתמטיקה מתקדמים לפי הצורך.
שימוש במחשב
היכולת לפתור משוואות בעזרת מחשב והבנת הבסיס המתמטי של הסימולציה הנומרית, לשם כך נעשה שימוש בתכנות מתמטיות ובתכנות.
ביצוע ניסויים 
ההנאה מהעבודה במעבדה, היכולת לחשוב כמדען ניסויי ולהשתמש בניסוי ככלי עבודה, לשם השגת מטרה זו, מוקדשות שעות רבות לבילוי במעבדה מודרנית, ומושם דגש על הדגמות מפורטות.
ביצוע מחקר
ההתמדה והנחישות לרדת לשורש התופעות במערכת פיזיקלית תוך שימוש במגוון כלים – לשם כך מתבצע מחקר עצמאי במהלך שנה שלמה. זהו מחקר מעמיק הנסמך על פרסומים מקצועיים.

אנו רואים חשיבות גדולה בכך שהפיזיקאי, כמו כל מדען אחר, יבין את יחסי הגומלין בין המדע בו הוא פועל והתרבות שמסביבו, ובמיוחד את היחסים שבין הפילוסופיה של המדע לתורת המוסר. הסילבוס של התכנית בנוי מליבה (מכניקה-חשמל-קרינה וחומר) ומהרחבות (כגון אסטרופיזיקה, תרמודינמיקה וקוונטים). לימודי הליבה הם לימודים מואצים במובן זה שקיימת חפיפה גדולה ביניהם לבין הקורסים המקבילים באוניברסיטה. עם זאת, התכנית מנסה להיות מלהיבה יותר, ושואפת להקיף אספקטים רבים ככל האפשר של "דמות הפיזיקאי" ו"הפיזיקאית". אנו רואים בלימודי הפיזיקה את דרכם של התלמידים להפוך לאנשים מגשימים ותורמים, ולכן מתייחסים לתלמידים שלנו קודם כל כאנשים בתהליך גיבוש הזהות העצמית.

סגל ההוראה במגמת הפיזיקה מביא עימו ניסיון רב שנים בהוראת תלמידים מחוננים ואהבה מדבקת לפיזיקה.

בראשית האלף השלישי נמצאת הביולוגיה בחזית המחקר המדעי והיא נוגעת בכל תחום של חיינו. הביולוגיה רלוונטית מאוד לחיי היומיום ומשלבת בתוכה תחומי עניין רבים ומגוונים: איכות הסביבה, ההתחממות הגלובלית, הכחדה ושימור מינים, בריאות ורפואה מותאמת אישית, ביוטכנולוגיה, ננוטכנולוגיה ותעשיית ההייטק, תעשיית המזון, משבר האנרגיה, חקלאות ברת קיימא ועוד.

התלמידים במגמה לומדים בתוכנית רחבה ואינטנסיבית, הם נחשפים לידע רב ומעמיק, לשיטות מחקר מתקדמות ומגוונות – הן בלימוד תיאורטי והן בביצוע החלק המעשי במעבדה ובשדה. למידה בדרך החקר, חשיבה מדעית, שילוב ערכים חברתיים ואתיים, למידה בקבוצות, שימוש בתקשוב ויחס אישי ותומך בונים את האווירה המיוחדת הקיימת במגמה והם חלק בלתי נפרד ממנה.

המורים המלמדים במגמת הביולוגיה נושאים בתארים מוסמך, ד"ר ופוסט ד"ר, והם בעלי ניסיון מחקרי עשיר ומגוון – בביוכימיה, תעשיית התרופות וחקר הסרטן, ביוגיאוכימיה, מדעי הצמח, נוירוביולוגיה (מדעי המוח וההתנהגות), גנטיקה, מיקרוביולוגיה, אבולוציה ופילוסופיה של הביולוגיה.

נושאי הלימוד בכל כיתה נקבעים על פי תחומי העניין והידע של המורה בשילוב עם לימוד של נושאי החובה, על פי תוכנית הלימודים של משרד החינוך. תוכנית הלימודים משלבת ידע עיוני בנושאי ליבה – תא, גוף האדם ואקולוגיה עם נושאי העמקה, כמו: בקרה על ביטוי גנים והנדסה גנטית, פיזיולוגיה השוואתית וחיידקים ונגיפים בגוף האדם. התוכנית כוללת התנסות מעשית במעבדה, בשדה ובעבודות חקר, אותם מבצעים תלמידי הביולוגיה ביאסא בתוכניות ייחודיות ובשילוב עם חוקרים מהאקדמיה.

תלמידי המגמה מבצעים וכותבים עבודות גמר במעבדות מחקר באוניברסיטאות שונות, בהנחיה של סטודנטים לביולוגיה לתארים מתקדמים. במסגרת זו מתבצע מחקר עצמאי במשך שנה שלמה, הנסמך על פרסומים מדעיים ועבודת מעבדה מעשית. ביצוע עבודות החקר ועבודות הגמר מאפשר לתלמידים השתתפות בתחרויות ארציות ועולמיות. בית הספר גאה בזוכים בפרסים.

הלימודים במגמת הכימיה מתאפיינים בלימוד מעמיק ויסודי של תורת החומר. תוכנית הלימודים בכימיה מעודדת חשיבה והסקת מסקנות בהתאם לנתונים ולתצפיות מניסויים וממקורות מידע שונים. דגש מרכזי מושם על עבודת המעבדה ועל פיתוח מיומנויות מחקר עצמאיות.

אחד משיאי הלימוד במגמה הוא הפרויקט האישי.
הפרויקט הוא עבודת מחקר עצמאית המתקיימת לאורך שנת הלימודים בכתה י"א, אשר במרכזה עומדת שאלת חקר הנבדקת על ידי ביצוע ניסויים במעבדה וניתוח תוצאותיהם. נושאי הפרויקטים נבחרים על ידי התלמידים שמעמיקים את הידע ומתכננים את מהלך המחקר באופן עצמאי. בתום שנת המחקר מוגשת עבודה מסכמת, ונערך ערב הרצאות בפני ההורים והצוות בו מוצג הפרויקט ומסקנותיו. הפרויקטים מונחים על ידי צוות המורים לכימיה, או על ידי חוקרים מהאוניברסיטה או מהתעשייה.

תוכנית הלימודים בכימיה מכילה פעילויות העשרה רבות ומגוונות הכוללות הרצאות מטובי החוקרים בכימיה, וכן סיורים מדעיים במכוני מחקר, בתעשייה ובאקדמיה.

צוות ההוראה בכימיה מורכב ממורים המגיעים מתחומים שונים ומגוונים בכימיה, מנוסים בהוראת תלמידים מחוננים ובעלי אהבה מדבקת לכימיה ולמחקר המעבדתי המאפיין אותה.

קורס "אתיקה של המדע" מתקיים כבר שנים רבות כקורס חובה ולתפיסת יאסא הוא חלק בלתי נפרד מלימודי מדעים.
דילמות מוסריות הם חלק משמעותי ובלתי נפרד מחייהם של מדענים, בפרט בעידן בו מתפתחות בקצב שיא טכנולוגיות של הנדסה גנטית, בינה מלאכותית ומחשוב קוונטי.

מטרות הקורס:

• חשיפת התלמידים לקשר ההדוק בין המחקר המדעי לבין שאלות מוסריות.
• חידוד הרגישות לבעיות המוסריות העולות מן המדע ושיכלול התפישה המוסרית הכללית.
• הצגת הגישות המרכזיות בתורת המוסר של תרבות המערב.
• הקניית היכולת לדון בסוגיות אתיות באמצעות מושגים רלוונטיים, בשפה מדויקת ובטיעונים מנומקים.
• תכניות הלימודים של מגמת המדעים ושל בית-הספר כולו מבוססות על מספר תפיסות יסוד חינוכיות. אחת מהן היא שאנו מייחסים חשיבות עליונה להוראת המדעים המדויקים בהקשר חברתי ותרבותי רחב תוך הימנעות מגישה "טכנוקרטית" שעלולה לחנך בני-אדם עשירים בידע, אך דלים ברוח. מדע מייצר ידע, וידע מייצר כוח. אין צורך להסביר מדוע רצוי שאדם בעמדת כוח יהיה בעל רגישות מוסרית.

אנו מקווים שהקורס יקל על תלמידים שלא "מתחברים" לנושא האתיקה להבין את חשיבות הנושא. שאלות מתחום האתיקה ("מה ראוי שיהיה?") שונות באופן מהותי מאלה שנשאלות במדעי הטבע ("מה יש? מה אין?").
אם כן, מהם הקשרים האפשריים בין מדעי הטבע לבין תחום האתיקה? האם נורמות מוסריות הן ה"כלוב" שבעזרתו החברה מגבילה את חופש החוקר? או אולי נהפוך הוא, ואותה החשיבה הרציונלית, השיטתית והמסודרת, שמובילה לתוצאות כה מרשימות במדעי הטבע, תסייע לנו גם להגיע לתובנות חד-משמעיות בענייני מוסר?

מבנה הקורס
נסיון העבר מלמד שניתן להשיג את מטרות ההוראה בקורס במידה רבה יותר, אם נפחית בלימוד שיטתי של תורות מוסר ונבסס את הלמידה על ניתוחי מקרה.
עם זאת, אין בכוונתנו להפוך את הקורס ל"מועדון ויכוחים" על דילמות מוסריות, ולכן נדרשת פשרה עדינה בין ניתוחי מקרה לבין לימוד עיוני (מטאתיקה).
הקורס יפתח בקריאה וניתוח של דילמות מוסריות מורכבות מעולם המדע ובהכרת מרכיביו הבסיסיים של השיח המוסרי.
במהלך הקורס נעסוק בגישות בסיסיות במטאתיקה (רלטיביזם, אתיקת מידות ע"פ אריסטו, תועלתנות ע"פ מיל, ואתיקה דיאונטולוגית ע"פ קאנט) ולכל אורכו נגבה את הלימוד העיוני ע"י דוגמאות קונקרטיות היסטוריות, נוכחיות ועתידיות מעולם המדע.
נכיר במהלך הקורס את רכיבי הטיעון המוסרי, ונתרגל כתיבה וניתוח שלהם.
לקראת אמצע הקורס כל תלמיד יבחר דילמה מוסרית מעולם המדע שתלווה אותו לאורך הקורס, וינתח אותה לפי שיטות המוסר הנלמדות בקורס ובמבנה טיעון תקני וחזק.
בסוף הקורס, הדילמה ומרכיביה תעובד לגרסה סופית ועשירה ותוצג בפני הכיתה כולה.

כיתה על-אזורית באסטרופיזיקה לתלמידי י"א ו-י"ב
לימודי המתמטיקה, הפיזיקה ומדעי המחשב ברמה של 5 יחידות לימוד בבית-הספר התיכון אינם קלים לרוב התלמידים. עם זאת ישנם בכל שכבה תלמידים אחדים שמחפשים אתגר מעבר לתכנית הלימודים הבית-ספרית ושמסוגלים ללמוד ברמה מתקדמת יותר. לתלמידים מצטיינים אלה, הרוצים ויכולים "יותר", מציעות האוניברסיטה העברית בירושלים בשיתוף התיכון הישראלי למדעים ולאמנויות להצטרף לתכנית אתגר ייחודית, תכנית האסטרופיזיקה למצטיינים.

לאסטרונומיה, לאסטרופיזיקה ולתחומי הדעת הנלווים מאפיינים ייחודיים שהופכים אותם למצע אידיאלי לפרויקט חינוכי מסוג זה. מיותר לעורר את סקרנות התלמידים כלפי תחומים אלה, היות שהיא קיימת ממילא. הם תחומי דעת אינטגרטיביים, שדורשים מהחוקר ידע רב ומציבים בפניו אתגרים קשים מאוד. יחסי הגומלין בין תיאוריה לבין נתונים אמפיריים אינם תמיד פשוטים, וניתנות הזדמנויות רבות לנהל דיון עקרוני על מהותו של הידע המדעי. בהיסטורית הרעיונות האסטרונומיים משתקפות השפעות גאוגרפיות ותרבותיות בצורה מרתקת, וקל יחסית לבנות תכנית לימודים בהקשר תרבותי רחב. לבסוף, תחומים אלה בדרך כלל לא נלמדים בבתי-ספר תיכון, כך שלתלמידי הקורס לא תיווצר בעיה מול תוכנית הלימודים בבית-הספר שלהם.

במסגרת הכיתה העל-אזורית תלמד קבוצה נבחרת של עד 20 תלמידות ותלמידים לימודים עיוניים ברמה אקדמית גבוהה מאוד, תבצע פרויקטים של מחקר אישי בהנחיית צוות הקורס וחוקרים מהאוניברסיטה העברית ותצא לסיורי שדה על מנת לבצע תצפיות אסטרונומיות.

מדע שני:
תכנית "מדע שני" פתוחה לכל תלמידי בית הספר בהתחשב באילוצי מערכת ובאישור מסלול האם של התלמיד.
המדע השני נלמד בהיקף מצומצם יחסית למדע הראשי, אף על פי שגם במקצוע זה התלמידים נבחנים בבחינת בגרות ברמה של 5 יח"ל.
בשונה מהמדע הראשי, מספר השעות השבועיות בהן נלמד המדע השני קטן בצורה משמעותית, ועל כן חומר הלימוד לא חורג בהרבה מהחומר הנדרש לבחינת הבגרות. כתוצאה מהפניית המשאבים של התלמידים למדע הראשי, הלימודים של המדע השני אינם קלים.
ניתן ללמוד לימודי מדע שני במקצועות ביולוגיה, כימיה או פיזיקה.

לימודי המדע השני נפרשים על פני 5-6 ש"ש (שעות שבועיות) בשעות אחה"צ, המחולקות ל:

• 3-4 ש"ש של למידה חד-תחומית (ביולוגיה, כימיה או פיזיקה)
• 2 ש"ש של למידה בקורס בינתחומי אחר בכל מחצית.

קורסים בינתחומיים:
צוות מסלול המדעים מציע תכנית מגוונת של קורסים המשלבים יחד שני תחומים מדעיים.
תלמידי מדע שני נדרשים ללמוד קורס בינתחומי אחר בכל מחצית. תלמידי מסלול המדעים שאינם לומדים מדע שני נדרשים ללמוד לפחות 2 מהקורסים.
חלק ניכר מהקורסים הבינתחומיים פתוחים גם לתלמידים מתעניינים שאינם לומדים מדע שני (בהתאם לשיקולי מערכת הלימודים האישית של התלמיד ואישור הצוות).

רשימה חלקית של הקורסים:
ביולוגיה וכימיה: מדע פורנזי ( זיהוי פלילי), מדע של בישול ואכילה, ביוכימיה של הנדסה גנטית.
כימיה ופיזיקה: אנרגיה גרעינית, תרמודינמיקה.
ביולוגיה ופיזיקה: מדע של ראיה ושמיעה.

לתלמידות ותלמידי מסלול המדעים, כמו גם לשאר תלמידי בית הספר (באישור מגמת האם) ניתנת אפשרות ללמוד מדעי המחשב באחד משני קורסים:

1. מדע חישובי (computational science) – קורס ייחודי ליאסא!
   מהו מדע חישובי? חתן פרס נובל לפיזיקה קנת וילסון היה בין הראשונים שהשתמשו במושג "מדע חישובי" כפרדיגמה השלישית של הפעילות המדעית, בנוסף לתאוריה וניסוי. לפי רעיון זה, המחשב אינו רק כלי עזר הנפוץ בכל תחומי המדע, מעיבוד נתונים ועד פתרון משוואות דיפרנציאליות. כפי שמציין וילסון במאמרו משנת 1989 ״אתגרי-על של מדע חישובי״, מודלים חישוביים הופכים לכלי חקר הן עבור מערכות מורכבות ללא פתרון אנליטי, והן עבור מערכות בהן הניסוי עדיין בלתי אפשרי.
   יש שימושים במודלים חישוביים בכל תחומי המדע והטכנולוגיה: מדינמיקת כוכבים וגלקסיות עד לחישובי מבנה אלקטרוני של מולקולות, מחיזוי מזג האוויר עד למיפוי הגנום האנושי וקביעת הקשרים בין תאי המוח, ממידול מגפות ומערכות אקולוגיות עד לתכנון מערכי תחבורה יעילים. במהלך הקורס נלמד לתרגם בעיות מדעיות לשפה המתמטית, ולאחר מכן לפתור אותן באמצעות סימולציה נומרית בעזרת המחשב. נלמד לחקור את הפתרון הנומרי ולהעריך את תקפותו. נכיר שיטות שונות לפתרון אותה הבעיה, ונרכוש כלים להערכת השיטה.
   מדובר בתוכנית לימוד ייחודית ליאסא המזכה ב-5 יח"ל לבגרות.
   לתוכנית הלימודים של קורס מדע חישובי לחצו כאן.
2. מדעי המחשב (5 יח"ל)
   בעולם המחשבים משתמשים בתוכנות רבות ומגוונות – מתוכנות office ועד משחקי מחשב, יישומים לטלפונים, ואתרי אינטרנט, תוכנות ניהול ותוכנות להגנה על המחשב ועוד. המשותף לכולן, שהן נבנו באמצעות תוכנת מחשב שנכתבה על ידי מתכנת בשפות תכנות מגוונות כגון Java, Visual Basic, C# ועוד רבות.
   לכל שפות התכנות יסודות משותפים, שאם למדת אותם בשפת תכנות אחת, ניתן להשתמש בהם בשפה אחרת בשינויים קלים. ביאסא לומדים את יסודות התכנות בשפת C#.
   במסלול זה ניגשים לבחינת בגרות בכתב בכיתה י"א, ומגישים פרויקט תכנות מסכם בכיתה י"א או י"ב.

אנחנו מעודדים תלמידים לכתוב עבודות גמר. אלו הן עבודות כתובות ברמה גבוהה המסכמות עבודת חקר עצמאית שהתלמיד עושה בהנחיה אישית של חוקר אקדמי בתחום, והיא מאפשרת חוויה לימודית ייחודית של הצטרפות למחקר אקדמי בקבוצת מחקר באוניברסיטה, היכרות ממקור ראשון של התהליך שבאמצעותו נוצר ידע מדעי ושל שיטות מחקר מתקדמות, ומאפשרת רכישה ותרגול של שלל כישורים. העבודות מוצגות לכלל תלמידי ביה"ס בערב עבודות גמר בכיתה י"ב כמו גם בתחרויות ארציות ובינלאומיות שונות. עבודת גמר מזכה גם ב-5 יח"ל לבגרות.

מרבית תלמידי המסלול הכותבים עבודת גמר עושים זאת בתחום של המדע הניסויי הראשי שלהם (ביולוגיה, פיזיקה, כימיה), ובמסגרתו מבצעים ניסויים במעבדה באוניברסיטה בחופשים ובמהלך שנת הלימודים, אך למעשה ניתן לבצע מחקר ולכתוב עבודת גמר באחד מעשרות תחומים שונים, ובלבד שהתלמיד מוצא מנחה אקדמי מתאים. צוות ביה"ס מסייע באיתור מנחה במדעי הטבע ובמדעי הרוח, וקיים ליווי צמוד מטעם בית הספר במהלך כתיבת עבודות גמר בתחומים אלו.

בוגרים רבים שלנו הציגו את עבודות הגמר בתחרויות ארציות, זכו בפרסים מובילים ונסעו לייצג את ישראל בתחרויות וכנסים בארה"ב ובאירופה.

המחקר לעבודת הגמר, הקריאה המעמיקה הדרושה ושלבי הכתיבה, דורשים זמן רב מחוץ למערכת הלימודים הרשמית ומתאים לתלמידים מצטיינים במיוחד.

בבית הספר מתקיים אחת לשנה "שבוע פרויקטים" בו התלמידים בוחרים פרויקט אישי ולומדים וחוקרים אותו במשך שבוע. ימיו הראשונים של שבוע זה מוקדשים ללמידה מרוכזת במגמות. ימים אלו הם הזדמנות עבורנו להיפגש כל חברי המגמה משלוש השכבות וללמוד יחד. זו גם הזדמנות להיחשף וללמוד תחומים שבדרך כלל לא עוסקים בהם בשגרת הלימודים.

בשנת תשפ"ב למשל, מגמת הכימיה יצאה לסיור בים המלח במסגרת שבוע פרויקטים, בסיור למדו התלמידים על הרכב הסלעים שבאיזור, והכימיה של ים המלח.

הם למדו על היסודות שנמצאים במי ים המלח, ואף הפיקו ברום(!) מתוך מי הים  על ידי אלקטרוליזה. את החשמל לצורך כך יצרו מתאים אלקטרוכימיים שבנו בעצמם, וכל זאת על חוף ים המלח. התלמידים נהנו משילוב מוצלח של טיול טבע וכימיה בשטח.