שיפור מיומנויות חשיבה ביקורתית ופתרון בעיות באמצעות שילוב מודל POGIL עם מפת חשיבה דיגיטלית
מבוא
חשיבה ביקורתית נחשבת ליכולת יסוד בלמידה של המאה ה-21, הכוללת בין היתר יכולת לבחון, לנתח, לפרש ולהעריך מידע וראיות. תלמידים זקוקים לחשיבה ביקורתית כדי לקבל החלטות מזוויות שונות באופן מדויק, יסודי והגיוני, ובאמצעותה הם יכולים לחשוב בצורה לוגית, להשיב על שאלות מורכבות ולקבל החלטות רציונליות. לצד החשיבה הביקורתית, תלמידים זקוקים גם למיומנויות פתרון בעיות, הכוללות זיהוי, הערכה, ארגון, שקילת חלופות ופרשנות מידע. שתי קבוצות המיומנויות הללו קשורות זו בזו בתהליך פתרון הבעיות ונחשבות חיוניות להכשרת תלמידים שיוכלו להתמודד עם אתגרים בעולם האמיתי.
מחקר מקדים שנערך באמצעות ראיונות עם מורות למדעי החיים העלה כי מיומנויות החשיבה הביקורתית ופתרון הבעיות של התלמידים היו סבירות כאשר בוצעו הערכות אותנטיות, אך ירדו משמעותית כאשר ניתנו מטלות בית לא אותנטיות, בשל קושי של התלמידים להבין את משמעות השאלות. מבחן ראשוני בנושא מערכת התנועה הראה ממוצע של 56.1 בחשיבה ביקורתית, כאשר המדד הנמוך ביותר היה הסקת מסקנות (41.7) והגבוה ביותר היה הצגת טיעון (64.8). באופן דומה, מבחן פתרון הבעיות הראה ממוצע של 59.5, כאשר שמירה על הפתרון היה המדד החלש ביותר (51.9) ויישום שלבי פתרון הבעיה היה החזק ביותר (64.8). בנוסף, התלמידים התקשו בהבנת תהליכים ביוכימיים במערכת הנשימה ובמערכת ההפרשה, כגון פירוק סוכר לתוצרים גזיים ותהליך יצירת האוריאה בכבד.
התפרצות מגפת הקורונה מאז מרץ 2020 חייבה מעבר מלימוד פנים אל פנים ללמידה מקוונת, מה שיצר אתגרים חדשים כמו מוכנות התלמידים ללמידה מהבית, תמיכת ההורים ובניית כלי הערכה מתאימים. בבית הספר שנבדק יושם קודם לכן מודל הוראה מבוסס שאלות, אך ללא חוברות עבודה נלוות לתלמידים. מכאן עלה הצורך במודל הוראה שיתאים ללמידה מקוונת ובד בבד ישפר את החשיבה הביקורתית ואת פתרון הבעיות. מודל POGIL (Process Oriented Guided Inquiry Learning), המשלב חקר מודרך עם למידה שיתופית, זוהה כמתאים למטרה זו, שכן הוא מבוסס על עקרונות הקונסטרוקטיביזם ומאפשר לתלמידים לתרגל מיומנויות תהליך, לבנות יכולת קוגניטיבית עצמאית ולפתח גישה חיובית ללמידה. במודל זה עובדים תלמידים בקבוצות קטנות של שלושה עד ארבעה חברים, כאשר לכל אחד תפקיד ותרומה משלו בתהליך גיבוש המושגים.
כדי לחזק את תהליך הלמידה, שולבה במודל גם מפת חשיבה דיגיטלית, המשמשת ככלי שממריץ את המוח לפתרון בעיות ומסייע לתלמידים לפתח רעיונות חדשים. תוכנת Coggle נבחרה לצורך יצירת מפות חשיבה דיגיטליות בשל יכולתה לתמוך בעבודה שיתופית מקוונת בקבוצות קטנות, ובשל האפשרות להוסיף תמונות וקישורים לכל מילת מפתח כדי להבהיר את המידע. שילוב מודל POGIL עם מפת חשיבה דיגיטלית מהווה חידוש, במיוחד בהקשר של הוראת מדעי החיים באינדונזיה, ומטרת המחקר הייתה לבחון האם שילוב זה, במסגרת למידה מקוונת, יכול לשפר את מיומנויות החשיבה הביקורתית ופתרון הבעיות של התלמידים.
שיטה
המחקר בוצע כמחקר פעולה בכיתה (Classroom Action Research), על פי מודל בן ארבעה שלבים הכולל תכנון, ביצוע, תצפית ורפלקציה, ונערך בשני מחזורים. אוכלוסיית המחקר כללה 28 תלמידים מכיתה י"א למדעים בבית ספר תיכון ממשלתי, מתוכם עשרים בנות ושמונה בנים. המחקר נמשך מנובמבר 2020 עד יוני 2021 ועסק בשני נושאי לימוד עיקריים: מערכת הנשימה ומערכת ההפרשה.
בשלב התכנון גיבשו המורות כלי הוראה שונים, ובהם תוכנית לימודים, מערכי שיעור, יחידת למידה עצמאית, מבחני טרום ואחר, גיליונות הערכה ותצפית על חשיבה ביקורתית ופתרון בעיות, וכן העריכו את מפות החשיבה הדיגיטליות. כלי ההוראה אושרו על ידי שלושה מומחים בתחום, וההערכה הכוללת שלהם הצביעה על תקפות גבוהה. ההוראה בפועל שילבה את חמשת שלבי מודל POGIL: אוריינטציה, שבה מוצגת בעיה ומתבקשת ניסוח שאלת מחקר; חקר, שבו התלמידים מגבשים השערות; גיבוש מושגים, שבו התלמידים דנים בקבוצות קטנות ומציגים את המושגים שגילו באמצעות מפת חשיבה ב-Coggle; יישום, שבו התלמידים מנתחים בעיות שהוצגו ביחידת הלמידה; וסיום, שבו התלמידים מסכמים, מעריכים ומשקפים את מה שהושג וטרם הושג.
ההוראה בוצעה באמצעות פלטפורמות מקוונות כגון Google Classroom, Coggle ו-Google Meet. איסוף הנתונים כלל מידע איכותני, שהתקבל מגיליונות תצפית על פעילויות המורים והתלמידים, ומידע כמותי, שהתקבל מציוני הביצוע הממוצעים של התלמידים במיומנויות החשיבה הביקורתית ופתרון הבעיות. הביצוע נחשב ליישום נכון של המודל אם עמד ברף מינימלי של 61%, ומיומנויות החשיבה הביקורתית ופתרון הבעיות נחשבו לטובות אם הגיעו לרף מינימלי של 66%.
תוצאות ודיון
ההוראה בכל מחזור נמשכה שלוש מפגשים, כאשר המחזור הראשון עסק במערכת הנשימה (מבנה ותפקוד האיברים, תהליכים ביוכימיים וגורמים המשפיעים עליהם, הפרעות וטכנולוגיות טיפוליות) והמחזור השני עסק במערכת ההפרשה (מבנה ותפקוד האיברים בכליות ובריאות, בכבד ובעור, והפרעות וטכנולוגיות טיפוליות). בשלב האוריינטציה המורה פתחה את השיעור והפנתה את התלמידים לחומרי הלימוד, ולאחר מכן הציגה מאמרים או סרטונים כדי לעורר עניין ולהוביל לניסוח בעיה. בשלב החקר, מאחר שלמידה מקוונת אינה מאפשרת עבודת מעבדה בפועל, נעזרו התלמידים בסרטון הדגמה של תהליך הנשימה, ותכננו על בסיסו נהלי עבודה ואספו וניתחו נתונים. בשלב גיבוש המושגים ענו התלמידים על שאלות מודרכות והציגו את הממצאים במפת חשיבה דיגיטלית, כשהם מוסיפים תמונות לכל מילת מפתח כדי להבהיר את התוכן. דוגמה שהוצגה במחקר היא מפת חשיבה בנושא הפרעות במערכת הנשימה, הכוללת ענפים נפרדים לאסתמה, שחפת, דלקת ריאות ודלקת סימפונות, כאשר לכל ענף מוצגים גורמים, תסמינים, טיפול ומניעה.
בשלב היישום דנו התלמידים בקבוצות במסגרת חדרי צ'אט מקוונים כדי לענות על שאלות ברמת חשיבה גבוהה, ולאחר מכן עברו לפגישת וידאו משותפת כדי להציג את תוצרי העבודה, כולל ניסוח הבעיה, ההשערות, מפת החשיבה והתשובות לשאלות. בשלב הסיום סיכמו התלמידים את מסקנותיהם, קיבלו חיזוק מהמורה והתעודדו להמשיך וללמוד מהבית תוך שמירה על הבריאות.
הממצאים הראו שיפור עקבי בין שני המחזורים. אחוז ההישג הכולל בחשיבה ביקורתית עלה מ-66.87% במחזור הראשון ל-86.67% במחזור השני, עלייה של 29.61%. בבחינת המדדים הפרטניים, השיפור הבולט ביותר נרשם ביכולת הסקת מסקנות, שעלתה מ-52% ל-89%, עלייה של כ-71%, תוצאה המיוחסת לכך שבכל מפגש תורגלו התלמידים בהפקת מסקנות מהחומר הנלמד. מדד הביצוע האינדוקציה עלה מ-53% ל-83%, שיפור המיוחס לשאלות ברמת חשיבה גבוהה ששולבו בשלב היישום. מדד הצגת הטיעון עלה מ-84% ל-98%, בעוד שמדד ההיסק הדדוקטיבי עלה מ-68% ל-78%. השיפור הנמוך ביותר, כ-10.5%, נרשם ביכולת ניסוח הבעיה, שעלתה מ-77% ל-85%, מאחר שכבר במחזור הראשון רוב התלמידים ניסחו שאלות מחקר הקשורות לחומר הנלמד, ורק מיעוטם התקשו בכך.
גם מיומנויות פתרון הבעיות השתפרו באופן דומה, מ-70.27% במחזור הראשון ל-85.84% במחזור השני, עלייה של 22.16%. השיפור הגדול ביותר, כ-33%, נרשם ביכולת זיהוי פתרונות לבעיה, שעלתה מ-72% ל-96%, הודות לשאלות ברמת חשיבה גבוהה בשלב היישום שאפשרו לתלמידים לתרגל הצעת אסטרטגיות פתרון. זיהוי הבעיה עצמה השתפר מ-73% ל-89%, שיפור של כמעט 22%. שמירה על הפתרון שנבחר עלתה מ-63% ל-75%, כאשר בעוד שבמחזור הראשון קבוצות מסוימות לא נימקו את בחירתן, במחזור השני הפכו התלמידים ליסודיים יותר בכתיבת ההנמקות. השיפור הנמוך ביותר, כ-12%, נרשם ביישום שלבי פתרון הבעיה, שעלה מ-73% ל-82%, נתון המוסבר ביכולתם הטובה כבר מלכתחילה של התלמידים ליישם את שלבי הפתרון בעבודתם על יחידת הלמידה.
הדיון על הממצאים מציג את מודל POGIL כמורכב משלושה מרכיבים עיקריים: צוותי למידה, פעילויות חקר מודרך ומטה-קוגניציה, המשולבים במחזור למידה של חקר, גיבוש מושגים ויישום. יכולת המטה-קוגניציה מסייעת לתלמידים לפתח אחריות ללמידתם באמצעות ניהול, ויסות עצמי, הערכה עצמית ורפלקציה. תלמידים הלומדים באמצעות המודל נוטים לשתף פעולה בצורה מתואמת יותר בבניית מושגים והבנתם. שלבי החקר והיישום נמצאו כתומכים במיוחד בפיתוח מדדי החשיבה הביקורתית, שכן הם מספקים לתלמידים תרגול בחיבור ידע חדש לידע קודם לשם פתרון בעיות מציאותיות. באשר למפת החשיבה הדיגיטלית, נמצא כי היא מסייעת לתלמידים להבין את החומר ולהשיג הישגי למידה גבוהים יותר, מאחר שהיא מציגה את מרכיבי הבעיה בתצוגה חזותית אחת, עם צבעים ותמונות שממריצים את המוח ומרחיבים את היכולת לפתור בעיות. שילוב תהליך החקר עם מפות חשיבה מאפשר לתלמידים להבין מידע בצורה יעילה ושיטתית יותר.
מסקנות
ניתן לסכם כי יישום מודל POGIL בשילוב עם מפת חשיבה דיגיטלית במסגרת למידה מקוונת שיפר הן את מיומנויות החשיבה הביקורתית והן את מיומנויות פתרון הבעיות של התלמידים. אחוז החשיבה הביקורתית עלה מ-66.8% במחזור הראשון ל-86.6% במחזור השני, ואחוז פתרון הבעיות עלה מ-70.27% ל-85.41%. לצורך מחקרי המשך מוצע לתת דעת לניהול הזמן, שכן יישום מודל POGIL דורש זמן ממושך; ליישם את המודל גם לשם פיתוח מיומנויות נוספות של המאה ה-21; להיעזר במבחני טרום ואחר ובציוני שיפור מדויקים יותר לצורך הערכת השינוי בחשיבה הביקורתית ובפתרון הבעיות; ולהשתמש בפלטפורמת Coggle גם לפיתוח מיומנויות שיתוף פעולה ויצירתיות בקרב התלמידים באמצעות בניית מפות חשיבה דיגיטליות בעבודת צוות.
מקור
Diniyyah, M., Susilo, H., Balqis, B., & Sudrajat, A. K. (2022). Improving critical thinking and problem-solving skills through POGIL combined with digital mind map. JPBI (Jurnal Pendidikan Biologi Indonesia), 8(3), 275-286.