בני נוער בכיתה ט' נמצאים בתהליך בו כוחות הילדות שנשענו על עולם המבוגרים עוברים טרנספורמציה כעת לשאלות זהות. הזעזועים הרגשיים הנלווים מהווים לעתים סיבה, לעתים תוצאה, אך הם הסוס עליו חייב הרוכב ללמוד למשול ולקחת אחריות. במהלך כיתה י' ה'רוכב' מסדיר את כוחות החשיבה, בעזרתם הוא מוצא משמעות כלשהי בקונפליקטים הפוגשים בו פנימית וחיצונית. איכויות ה'סוס' נעשות מוכרות לו יותר ולמחקר מצטרפת משמעת עצמית. פוטנציאל החשיבה ככוח מוביל המוליך להגשמת ליעדים מפציע בכיתה י"א, בעוד שבכיתה י"ב האינדיבידואל בוחן את העבר ומציב תכניות לעתיד.
תכנית לימודי הכימיה מלווה התפתחות זו. בכיתה ט', מדובר על חומרי טבע המיוצרים בצמחים ומשמשים את בעלי החיים בתהליכים הבסיסיים והנפוצים ביותר בטבע: פוטוסינתיזה ונשימה, הרכבה ופירוק, צבירת אנרגיה ושחרורה. עבור תלמידי כיתה י', הבהירות המושגית הנדרשת בלימוד וניתוח היסודות השונים על-פי המסיסות השונה שלהם פוגשת את יכולת החשיבה החדשה שלהם. בכיתה י"א הם כבר בשלים להשוות מודלים מנוגדים באשר לדרך הבנת החומר בימינו ולהיווכח כיצד נוצר המודל האטומי מבחינה היסטורית. בכיתה י"ב, הנושאים הסביבתיים והחברתיים, שהיו עד עתה יותר ברקע, נבחנים ביחסם לאדם ולכלל האדמה. בה בעת, חומרים ותגובות יוצאי-דופן מבליטים כמה מן התכונות הפחות מוכרות של החומר, בעולם המינראלי ובעולם החיים.
כיתה ט'
על בסיס העבודה שנעשתה בכיתה ח', נלמדים תהליכי יסוד בטבע, תוך התמקדות בעקרונות של הסינתזה בצמחים ובתהליכי פירוק ושימוש בנשימה או תסיסה כהלית של בעלי חיים. אחרי שהכרנו את החומרים עצמם ותכונותיהם, הדגש הפעם הוא על התהליך והשינוי שהם עוברים. למעשה זהו מעגל הפחמן בטבע בצורה ציורית, הקשורה לחומרים עצמם בצורה קונקרטית.
שימוש בנוסחאות ובמשוואות מהווה הפשטה בלתי נחוצה, אם כי לעתים טוב לסכם תהליכי שינוי בשפה המקוצרת של הכימיה. נוסחאות מבנה של חומרים גם הן לא חיוניות, אלא רק בכדי לרמוז על מבנים מולקולריים: הסוכר כמבנה טבעתי, העמילן כפולימר וה2CO כמולקולה 'פשוטה ונטולת אנרגיה'.
במעקב אחרי תהליך תסיסה כוהלית למשל, ניתן לעודד תלמידים למחקר עצמאי, בו הם נותנים אמון בחושים ובחשיבה עצמאית. נדרש מהם כעת לעצב התבוננויות ורעיונות משלהם (מהיכן הופיע האלכוהול, למשל) ולא כדאי להרוס אותם בהליך מדעי נוקשה של ניסוי מבוקר, עם היפותזות ברות-מבחן ומדדים מדויקים. עקרונות אלה עולים ומגיעים מתוך העבודה המדעית עצמה, למשל בשימוש באינדיקטורים, ואין צורך לכן להקדיש לכך זמן מיוחד.
תכני שיעור אפשריים:
- תסיסה כוהלית – הכנת בירה (עמילן-סוכר-אלכוהול-2CO) או יין (סוכר-אלכוהול)
- זיהוי סוכר או עמילן במהלך היצור
- מעקב אחרי השינוי בצפיפות התמיסה ולימוד נושא המשקל הסגולי של החומר
- איסוף גז התסיסה ואפיון 2CO
- תכונות האתנול, נקודת רתיחה, נדיפות, רעילות
- זיקוק אלכוהול
- ביוגרפיה של מגלה ה-2CO, ג'וזף פריסטלי
- תרבות האלכוהול, השפעות האדם ותהליכי ייצור שונים (הפקת חומרי ריח- אסטרים)
- יצור חמצן מצמחי מים
- צמחים כיצרני סוכר ועמילן בפוטוסינתיזה והפחמן כחומר גלם של כל הביולוגיה
- אנרגיית השמש -> אנרגיה כימית –> אנרגיה של חום ותנועה
- תהליכי שימור בעזרת תסיסה: הכנת חמוצים, חומצת החלב, תסיסה אנארובית בכלל
- הנפט : כיצד נוצר, למה משמש
כיתה י'
בכיתה י' תלמידים בשלים בחשיבתם והם יכולים להבין מושגים מופשטים יותר ולעבוד עמם, הן במעקב אחר תהליכים והן בעבודה כימית מעשית. התלמידים שואפים לבהירות ונכונים להתמודד עם משמעת של מדידות בסיוע כלים מדויקים – שקילה וחישובי מסיסות למשל. מושג היסוד לעומת התרכובת נעשה בהיר וחשוב יותר, והכימיה האנליטית תופסת מקום של כבוד עם המהפכה של לבואזיה וגילוי החמצן.
העולם המינראלי מציע אפשרויות מגוונות לעבודה בכיתה י' בעיונים שכאלה. הקיטוב בין חומצה לבסיס והתגבשות מלחים בתהליכי סתירה מדידים משמש מוטיב של עבודה מעשית, כשברקע היישומים של חומצות ובסיסים באורגניזמים ובתעשייה. תהליך חיזור עפרות בעזרת פחמן ותכונותיהן של מתכות מוביל להכרת הריאקציות שלהן ומאוחר יותר בכיתה יא' גם לטבלה המחזורית ולתורה האטומית.
תכני שיעור אפשריים:
- גבישים ומינרלים – גיאולוגיה וגיאוגרפיה, גיאומטריה וסימטריה
- מקור והיסטוריה של מלח השולחן, כולל גילוי האלקטרוליזה
- התגבשות, המסה והתכה
- המשמעות הביולוגית של תמיסות – אוסמוזה, נוזל הפלזמה ותמיסות היפרטוניות
- התפרקות תרמית של מלחים (לדוגמה פחמת סידן)
- תהליכי סתירה ויצירת מלחים שונים מחומצות ובסיסים שונים
- קיטוב חומצה-בסיס בעולם החי (לדוגמה נשימה, מערכת עיכול). אינדיקטורים וכיול. מלחים לא מסיסים וזיהוי יסודות בתמיסה על פי טבלת המסיסות
- כימיה אנליטית: בחינת רדיקלים חומציים ויונים מתכתיים
- יישומים תעשייתיים (לדוגמה ציפוי בכסף ע"י אלקטרוליזה) ותגליות היסטוריות (לדוגמה סודיום, אלומיניום ועוד)
- ייצור על ידי חיזור וטכנולוגיה של מתכות,
- תגובות שונות של מתכות
כיתות י"א י"ב
בגיל זה יכולים תלמידים להבין בבהירות מודלים מופשטים כמו התורה אטומית והטבלה המחזורית. הלימוד ממשיך להיות מלווה בהדגמות רבות, במיוחד של יסודות מהקצוות הרחוקים של הטבלה, ומאפייני ההגבה שלהם. גישה היסטורית פנומנולוגית משמשת יסוד לעבודה, וניתן לעבור על עיקרי הדברים מתוך הגילוי שלהם: החל במהפכה הכימית של לבואזיה וכלה ברדיואקטיביות. התורה אטומית צפה ועולה מתוך היחסים הכמותיים המשקליים בין יסודות בתרכובות השונות שלהם, ולא מוצנחת מלמעלה. הסידור של היסודות בטבלה עולה מתוך התכונות המשותפות שלהם ולא להיפך, ואנחנו חוזרים ומדגישים את הבסיס הניסויי-תצפיתי לתיאוריות ולמודלים המסבירים אותם. בצורה כזו המדע הופך למפעל דינמי, חיובי ועתיר חשיבה, כשהוא מובל על ידי אנשי רוח וחזון שהעזו לבדוק ולגלות דרכים חדשות להבנת העולם והטבע.
תכני שיעור אפשריים:
- יסוד כימי, תרכובת, תערובת – לפני לבואזיה ואחריו
- חוק שימור המסה והפרכת תיאוריית הפלוגיסטון
- חוק היחסים הקבועים בתרכובת
- חוק המנות הקבועות והשערת האטום של דלטון
- משקל אטומי ומולקולרי
- ערכיות היסוד וההסבר ברמת האטום
- ניסוח וכתיבה כימית, והבנת נוסחאות מבנה
- דימיטרי מנדלייב – ביוגרפיה
- גילוי המחזוריות של היסודות ועיצוב הטבלה המחזורית
- שימוש בטבלה המחזורית וניסויים רבים ככל האפשר עם יסודות שונים (כולל סרטונים)
- גילוי האלקטרון בשפופרת קרוקס
- האלקטרונים באטום והקשר לפעילות הכימית שלו
- מבנה האטום – סקירת התפתחות התיאוריות בנושא
- רדיואקטיביות ואיזוטופים
שוב כמו בפיזיקה, המורה לוקח על עצמו נושאים שמלהיבים אותו והוא יכול לסחוף איתו תלמידים במחקר מדעי משלהם. למרות שהנושאים חשובים לכולם, יהיה קל יותר לחקור אותם עם תלמידים שבחרו בנושא.
דיון
יש ל התחבר למערכת כדי לצפות ולהשתתף בדיון