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 לתלמידי המדעים" מתקיים כבר מעל לחמש-עשרה שנה. הקורס הינו קורס חובה לכל תלמידי מגמת המדעים בכתה י"ב.
תכניו של הקורס אינם שייכים דווקא למדעי הטבע, אלא יותר למדעי החברה והרוח, והמושגים בהם נעשה שימוש לקוחים בעיקר מתחום הפילוסופיה.

מטרות הקורס

• חשיפת התלמידים לקשר ההדוק בין המחקר המדעי לבין שאלות מוסריות.
• חידוד הרגישות לבעיות המוסריות העולות מן המדע ושיכלל את 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. שני ההוגים המצוטטים לעיל מסכימים על כך ששאלות 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). בחלקו הראשון של הקורס נכיר ניסוי אמיתי שנערך בבני אדם (ניסויים למניעת ההדבקה בנגיף ה-HIV ואו ניסויי ווילוברוק). בדיון על דילמות מוסריות הנגזרות ממחקרים אלה ניעזר באינטואיציות הבסיסיות של התלמידים כהקדמה לטיפול בכלי חשיבה מובנים. באותו ההקשר נכיר מספר מסמכי יסוד באתיקה רפואית ונעמוד על תפקידה של מסורת בהחלת כללים אתיים. בניסיון להבין את מקורן ואת מידת האוניברסליות של אינטואיציות אנושיות בנושאים של מוסר ואתיקה נקדיש מספר שיעורים ללימוד על התפתחותן של תפיסות מוסריות אצל ילדים (פיאג'ה, קוהלברג). בחלק השלישי של הקורס נעסוק בגישות בסיסיות במטאתיקה (תועלתנות, רלטיביזם, אתיקה דיאונטולוגית ע"פ קאנט). נגבה את הלימוד העיוני ע"י דוגמאות קונקרטיות וע"י ניתוח מסמכים. בחלק רביעי ננתח את תפקודם של מדענים אחדים שעסקו בפיתוח פצצת האטום במלחמת העולם השניה, בצד הגרמני והאמריקני. ניתוח המקרה הזה מהווה "ניסוי כלים" שבו נשאף לקיים דיון על בסיס טיעונים מנומקים בלבד. חלק חמישי (אופציונלי) של הקורס הוא יחידת לימוד בנושא ייעוץ גנטי, שמועבר ע"י צוות מקצועי מהמרכז הרפואי "הדסה", ושמעלה לדיון סוגיות עכשוויות בביואתיקה. תוכן היחידה הזאת אינו מתועד בחומרי הלמידה לקורס. כחודשיים לפני סיום הקורס יבחרו התלמידים נושאים לפרויקטים האישיים.

פילוסופיה של המדע

תיאור הקורס
במהלך השיעורים נעסוק בפילוסופיה של המדע משני היבטים:
א. היסטוריה של הפילוסופיה- תחום ידע הכולל תורות ועמדות של הוגים שונים. לימוד זה יכלול קריאת טקסטים וניתוח ביקורתי.
ב. "לעשות פילוסופיה"- עיסוק בשאלות פילוסופיות בפורום הכיתתי במסגרת דיונים ובאופן אישי. לימוד זה יכלול השתתפות פעילה של התלמידים תוך תרבות דיון והרבה חשיבה עצמאית (ומובנית).

מטרות הקורס
א. הכרת ההוגים העיקריים בפילוסופיה של המדע ועמדותיהם.
ב. יישום ושימוש בתזות שנלמדו בהתמודדות עם דילמות מעשיות בפילוסופיה של המדע.
ג. פיתוח ושיפור החשיבה העצמאית והביקורתית.
ד. פיתוח ושיפור החשיבה המובנית והלוגית, תוך יכולת הצגת טעונים קוהרנטיים ומנומקים.
ה. יכולת קריאה ביקורתית של טקסטים פילוסופיים וניתוחם.
ו. מענה מוצלח באמצעות תשובות מנומקות היטב על דפי העבודה שיינתנו לאורך הקורס.
ז. עמידה מול הכיתה והצגת רעיון פילוסופי מגובש (דעה אישית או מאמר).

מהלך הקורס
א. מבוא לפילוסופיה- שאלות פילוסופיות ותחומי הפילוסופיה תוך התמקדות באפיסטמולוגיה.
ב. מתודות חקירה בפילוסופיה ומדע, אינדוקציה ודדוקציה.
ג. ספקנות – דקארט.
ד. דטרמיניזם (ודטרמיניזם תיאולוגי- לפי לייבוביץ', בהתאם לזמן).
ה. קרל המפל – היפותזות, הפרכתן ואישושן.
ו. הקריטריון להסבר מדעי – גיבוש תזה עצמאית.
ז. קרל פופר – השערות והפרכות.
ח. תומאס קון – מושג הפרדיגמה והמדע התקני.

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.

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.