תוכנית הלימודים בחינוך ולדורף
מבוא | אדם ואדמה | אמנות הדיבור | אוריתמיה | אמנות – ציור | אמנות – רישום, גרפיקה | גאוגרפיה | היסטוריה | חשבון ומתמטיקה | כימיה | מדעי החיים | מוזיקה | מלאכות יד | עברית ולשון | פיזיקה | תנ"ך
כימיה
מבוא
הפרדיגמה הרווחת בכימיה בת-זמננו היא התיאוריה האטומית וכל ספר כימיה לילדים מציג דגמי אטומים ומולקולות בעמודיו הראשונים. ייצור כל אותם חומרים ותרכובות חדשות (פלסטיק, למשל) שאנו מקבלים כמובן מאליו בחי היומיום, מבוסס על תיאוריה זו, שהובילה את החשיבה האנושית במהלך מאתיים השנים האחרונות עד לגילוי האנרגיה האטומית. למרות הצלחתה המעשית, התורה האטומית היא עדיין בגדר תיאוריה. כיום התורה אטומית קפצה עוד שלב אחד קדימה בספרי הלימוד ובתכניות המדע: תמונת העולם התת-אטומית, תמונה המבוססת על מכניקת הקוואנטים אשר הקשר בינה לבין מציאות החיים של כולנו (במה שמכונה "התנהגות חלקיקים") הוא חלש ביותר. האם ילדים צעירים צריכים לספוג בצורה מובנת מאליה מודל חלקיקי של החומר, אשר עם כל עוצמתו, אינו קשור למציאות היומיומית? באיזה גיל הם יכולים להעריך את ההבדל בין מודל תיאורטי למציאות? האם ההצגה הפשטנית של התיאוריה האטומית בלימוד כימיה רגיל בביה"ס, לפעמים אפילו בכיתות הצעירות, פוגשת את הצרכים החינוכיים של ילדים ונוער?
ביסוד הכימיה המודרנית טמונה ההנחה, שהחוקים הפועלים על החומר, שהוא ביסודו מינרל חסר-חיים, יכולים להסביר כללי גם את הביולוגיה ולמעשה את כל עולם החיים. למרות זאת גדל בהתמדה מניינם של המדענים, שמטילים ספק בהנחות החומרניות והמצמצמות, עליהן מבוססת השקפה זו ושמחקרם מכוון לנקודת-מבט אחרת. האם בכך שאנו מלמדים כימיה כבסיס חומרי למדעי החיים, ובמיוחד את הביוכימיה של החלבונים וחומצות הגרעין כהסבר וכגורם העיקרי לתהליכי החיים, אנו מחזקים את ילדינו באופן פורה לעתיד? האם הכנתם לחיים כ'מדענים צעירים', בכך שלמדו את המודלים העיקריים השולטים בכימיה של היום, מכין אותם בצורה האופטימלית לחיים בעתיד?
תכנית לימודי הכימיה בבית-ספר ולדורף נובעת מהתמונה ההתפתחותית של רוח חינוך ולדורף, תמונה השזורה בתכנית הלימודים כולה. מקומם של חשיבה מדעית, הקשרי סיבה – תוצאה והפשטות תיאורטיות מגיל ההתבגרות ואילך. קודם לכן, בכיתות הנמוכות של בית הספר היסודי, מכינים איכויות אלה של חשיבה באמצעות חיזוק הרגש, הדמיון וכל הקשור לחוויה פנימית עזה וצבעונית. כך לדוגמא, הזמן המתאים ללימוד התיאוריה האטומית הוא בכיתה י"א, למשל בנושאים כמו תיאוריה גנטית, תיאוריית האבולוציה ודרוויניזם. בקצה השני של הקוריקולום, בכיתה א', מכילות המעשיות תמונות דימיון אשר יסייעו לילד לחשוב גם בצורה גמישה ופרדוקסאלית, כפי שלעתים נדרש להערכת מכניקת הקוונטים, למשל, בכיתה י"ב. בכיתה ז' והלאה עיקר הלימוד הוא הכרות עם חומרים ואחר כך הכרות עם תהליכים הקשורים בהם. הדגש הוא על תכונות של חומרים, מאפיינים של תהליכים, הכרת קבוצות של תרכובות כמו חומצות ובסיסים והכרת הטבלה המחזורית עם סיום ביה"ס.
כימיה מגן ילדים עד כיתה ח'
בשפת העם 'כימיה' קשורה בגבישים, אבקות ונוזלים בבקבוקים. הכרות עם חומרים חשובה ונעשית מתוך החיים כבר מגיל צעיר: מלח וסוכר, מים וחומץ, תערובות תרכובות ויסודות. לימוד כימיה לא כדאי שינתק את הילד מהעולם החי שסביבו, ולכן רצוי שישתלב בתכנית-הלימוד של מדעי-החיים. אין לנצל שלב זה של הילדות לתרגול של הסברים חומרניים ומצמצמים כפי שלעתים מקובל. החומרים הם חלק מהסיפורים ומהחוויות הקשורות לחיים, הכימיה קשורה לביולוגיה ולמציאות בכלל וכדאי להביא אותה כאמור דרך החיים עצמם, בצורה טבעית וללא הסברים ותיאוריות.
בכיתה ו' בלימודי גיאולוגיה לומדים הילדים להכיר סיד כתוצר של אבן גיר, צורן כיסוד מוביל בהרכב החול, ואת הפחם כתצורה של חומר שמקורו ביצורים חיים. אורגניזמים חיים מייצרים חומרים רבים על בסיס יסוד הפחמן ומשילים די והותר חומרים בצמיחה ובגוויעה, כך שהם יכולים להיות אחראים לשכבות גיאולוגיות ניכרות של גיר וקרטון בעיקר. להיווכח כי חומר מת יכול להתהוות מתוך חיים על ידי הפרשה ומוות, מאפשר חשיבה אחרת מההשקפה הרווחת שהעולם המינראלי המת הנו יסוד החיים (כאילו החיים נוצרו מתוך 'מרק קדמון', ע"פ אחת התיאוריות).
כיתה ז'
כעת הופכת הכימיה לנושא בזכות עצמו. הגישה הנה פנומנולוגית (דגש על התבוננות וניסיון להרחיק כמה שאפשר הסברים, שמטבעם סוגרים אפשרויות אחרות להבנה), הלימוד מדגיש את התיאור המדויק של ההתבוננות וכן התנסות עצמית של תלמידים בניסויים ובהדגמות. תהליכים וחומרים מוגשים בצורה השומרת על הקשרים רחבים ביותר בטבע ובאדם. לימוד תהליכי בעירה לדוגמה, יכלול התבוננויות באיכויות בעירה של חומרים שונים, תיאורי עוצמת שריפת יער, טבע הנשימה התאית ביולוגית והשימוש באש בטקסים דתיים והקרבת קורבנות בתרבויות ואגדות שונות. היכולות של הדמיון ויצירת תמונה פנימית הכרוכה בכך דורשות בסיס עמוק של הבנה בתפקידי החמצן, דו תחמוצת הפחמן ותהליכי אנרגיה, כמו גם תפקידו של עולם הצומח על פני האדמה כולה. ההבדל בין חומרים אורגניים למינרליים מתחיל לעלות אל התודעה.
היסטוריה של גילויים מדעיים כמו גילוי החמצן ע"י לבואזיה ופריסטלי יכולה לקשר את הכימיה הקרה לחשיבה אנושית מלאת דמיון, והקשרים טכנולוגיים של שימוש בחומרים כמו כלור (ורעלים בכלל) או חומצת מלח משמשים בסיס לדיונים אקולוגיים ומוסריים.
חשובה עבודת המחברת, זו יכולה לכלול רישומים וציורים של הניסויים, תיאורים שלהם, מחשבות, הסברים, שירים וקטעי פרוזה הקשורים לנושא ועוד.
תכני שיעור אפשריים:
- שריפת חומרים אורגניים ממקורות שונים: קש, כותנה, מחטי אורן, נבגים, אלכוהול, גז
- תפקיד האוויר באש – שריפות יער, בעירת השמן, ומחסור של אוויר בבעירת הגז
- ייצור חמצן מעשבי מים וממקורות מינראליים והכרות עם היסוד
- שריפת גופרית, פחמן וזרחן והכרת היסודות ומקורותיהם, באוויר ובחמצן נקי ותיאור התוצרים
- תפקיד החמצן ודו תחמוצת הפחמן באדם ובבעלי חיים ובצמחים.
- עשן ואפר, חומצה ובסיס
- מבוא לאינדיקטורים: שימוש בכרוב אדום, בשורש סלק ובלקמוס לזיהוי חומצה או בסיס
- הכימיה והפיזיקה של בעירת הנר
- אבן גיר קרטון ושיש וייצור סיד – מעגל הסידן. תופעות קארסט; ייצור מלט
- סתירה בין חומצה לבסיס והקיטוב חומצה-בסיס ביצירת מלחים.
- חיזור מתכות מעופרות בעזרת פחם: הפקת ברזל ונחושת לדוגמא. המשמעות התרבותית של הפקת מתכות
כיתה ח'
החשיבה בגיל זה מסוגלת להמשגה רבה יותר והילדים מגלים עניין הולך וגובר ביישומים טכניים. אנו בוחרים לעסוק בכימיה של הצמח והמזון בכיתה ח', למעשה כימיה אורגנית, תוך שמירה על תמונה רחבה של עולם הצומח, תזונה אנושית, חקלאות ותעשיית מזון. לעיתים בקשר עם נושאים של תקופות אחרות. ניסויים פשוטים של מדידות ובדיקות (כמו נוכחות סוכר במזון) מתאימים כעת יותר.
הנושא העיקרי הנו הכרות עם קבוצות החומרים העיקריות, עדיין לא בדגש על תהליכי שינוי (כמו פירוק עמילן לסוכר למשל, שיגיע רק בכיתה ט'). המזון נתפס כחלק מעולם החומרים הקשורים ישירות לטבע ולעונות השנה, תוך התייחסות לתהליכי ייצור כמו כבישה והחמצה, או יצור גבינות או סבון. ייצור מזון כרוך גם בזיקוק של חומרים נקיים מתוך תערובות טבעיות (סוכרוז מתמיסת סוכר).
חשובה עבודת המחברת, זו יכולה לכלול רישומים וציורים של הניסויים, תיאורים שלהם, מחשבות, הסברים, שירים וקטעי פרוזה הקשורים לנושא ועוד.
תכני שיעור אפשריים:
- סוכרים- תכונות עיקריות כמו מסיסות, בעירה וכיו"ב
- מקור הסוכרים והקשרים של חקלאות, סוכרת וצריכה עולמית במזון
- תמיסת פהלינג לזיהוי סוכר והשימוש באינדיקטור למציאת סוכר במזונות שונים
- הפקת עמילן מתפוח אדמה
- הכרות עם העמילן כחומר שלא נמס במים אבל בוער ומתפרק לפחמן ולמים (פחמימה)
- פחמימות – סוכרים ועמילנים
- ייצור לחם ומוצרי מאפה אחרים
- זיהוי עמילן בעזרת יוד
- תאית כפחמימה הבונה את שלד הצמח. מזון לבעלי חיים המשתפים חיידקים
- שומנים: הכרות עם שמנים מן הצומח
- שומנים מן החי – ייצור חמאה
- ייצור סבון כתגובה בין שמן לבסיס
- תכולת האנרגיה בשמן לעומת פחמימה. קלורימטר, חישובי אנרגיה במזון
- חלבון – ג'ל המאפיין בעלי חיים
- רגישות חלבון לחומצה ולחום
- יצור גבינות: חומץ, אנזים (פפסין)
כימיה מכיתה ט' עד י"ב (בית ספר תיכון)
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.