מדינת ישראל משרד החינוך המינהל למדע וטכנולוגיה

האוויר שאנחנו נושמים

מדע וטכנולוגיה

נושא השיעור האוויר שאנחנו נושמים: הרכב האוויר וההבדל בין אוויר שאוף לאוויר נשוף פיתוח כתיבה ופיתוח הדס כץ שדה-חן עריכה אתי טל, קטי ברקן ייעוץ פדגוגי ד"ר שרה קלצ'קו, קטי ברקן, אתי טל ייעוץ מדעי ד"ר שרה קלצ'קו שכבת הגיל כיתה ד משך השיעור 50 דקות רציונל למורה מערכת הנשימה אחראית לאספקת חמצן לגוף ולהרחקת עודפי פחמן דו-חמצני הנוצרים בכל תאי הגוף בתהליך הנשימה התאית. הגוף שלנו מפיק אנרגיה מפירוק חומרי מזון בכל תאי הגוף בעזרת חמצן. בתהליך הנשימה התאית מתפרקים חומרי המזון לפחמן דו-חמצני ולמים, ומפיקים אנרגיה כימית. בכיתה ד התלמידים מכירים את מערכת הנשימה ואת התהליך של חילוף הגזים בריאות – קליטת החמצן מהאוויר הנכנס לריאות בשאיפה והעברתו אל מערכת הדם, ופליטת פחמן דו-חמצני באוויר המורחק מהגוף בנשיפה. האוויר הנכנס לריאות בשאיפה עשיר בחמצן (21%) ועני בפחמן דו-חמצני (0.03%), ואילו האוויר היוצא מהריאות בנשיפה דל יותר בחמצן (16%) ועשיר בפחמן דו-חמצני (5.1%). פעולת חילוף הגזים מתבצעת בנאדיות הריאות: חמצן עובר מהנאדיות לדם ופחמן דו-חמצני יוצא מהדם לנאדיות. יחידה זו היא המשכה של היחידה הנשימה: שיעור פתיחה. יחידה זו מורכבת משלושה חלקים, והיא עוסקת בהרכב האוויר שאנחנו שואפים במסגרת הכרת מערכת הנשימה. באמצעות ניתוח גרפים התלמידים מכירים את ההבדל שבין הרכב האוויר השאוף להרכב האוויר הנשוף. התלמידים נעזרים במקורות מידע כדי להבין מה גורם להבדלים אלה: קליטת חמצן ופליטת פחמן דו-חמצני בתהליך הנשימה. רצף יחידות ההוראה הקיימות בנושא מערכת הנשימה: הנשימה: שיעור פתיחה האוויר שאנו נושמים: הרכב האוויר ההבדל בין אוויר שאוף ואוויר נשוף תיאור פעולת הנשימה: שינויים בנפח בית החזה והסרעפת הקשר לתכנית הלימודים תחום תוכן מדעי החיים (תכנית ליבה) תחום משנה האדם, בריאותו, התנהגותו ואיכות חייו סטנדרט משנה 3.3.א. התלמידים יכירו איברים ומערכות בגוף האדם, ויבינו את התאמתם לתפקודם. הם יכירו תהליכים בגוף ויבינו את חשיבותם לקיומו. ציוני דרך התלמידים יזהו את המרכיבים העיקריים של מערכת הנשימה (אף, פה, קנה, סימפונות, ריאות, סרעפת, צלעות ושרירים בין-הצלעות), ויציינו את תפקידיהם. התלמידים יתארו את פעולות השאיפה והנשיפה, ויסבירו את תפקידן בחילוף גזים (קליטת חמצן ופליטת פחמן דו-חמצני). תחום תוכן מדעי כדור הארץ והיקום תחום משנה האדם, בריאותו, התנהגותו ואיכות חייו סטנדרט משנה 1.4.א. התלמידים יכירו את כדור הארץ: מיקומו ביקום, צורתו, מבנהו ומרכיביו החיים והדוממים. ציון דרך התלמידים יציינו את מרכיבי האוויר (חנקן, חמצן, פחמן דו-חמצני). מטרות התוכן ומיומנויות מטרות תוכן התלמידים יציינו את מרכיבי האוויר (חנקן, חמצן, פחמן דו-חמצני). התלמידים יתארו את ההבדל בין הרכב האוויר השאוף להרכב האוויר הנשוף. מיומנויות איסוף מידע וניתוח נתונים מגרפים מוצגים (בנושא הרכב האוויר). רצף מומלץ להבניית הנושא (שיעורים קודמים בנושא) מושגים עיקריים הרכב האוויר פחמן דו-חמצני חמצן חנקן אוויר שאוף אוויר נשוף ידע מוקדם לשיעור התלמידים יודעים שתהליך הנשימה כולל שתי פעולות: שאיפה ונשיפה. התלמידים יודעים ליצור דיאגרמת עוגה ודיאגרמת עמודות, ויודעים לקרוא אותן. חומרי הוראה (כתובים ומתוקשבים) סרטונים רחוב סומסום: אוויר בשקל (יוטיוב) עזרים נוספים דף עבודה – הרכב האוויר שאנו נושמים טבלת השוואה בין הרכב אוויר שאוף והרכב אוויר נשוף ספרי הלימוד שבהם מופיעים הנושאים הנדונים ביחידה מסע מדע ד, "האוויר שבאטמוספרה", הוצאת כנרת, עמ' 9–13 מסע מדע ד, "חילופי הגזים בנשימה", הוצאת כנרת, עמ' 316–319 במבט חדש, כיתה ד, "האטמוספרה של כדור הארץ", הוצאת רמות, עמ' 71–72 במבט חדש, כיתה ד, "גזים מתחלפים בנשימה", הוצאת רמות, עמ' 184–187 מדע בעידן טכנולוגי, "מערכות", הוצאת רכס, עמ' 280–287 היענות לשונוּת שיטות הוראה-למידה: למידה עצמית, למידה בקבוצות שימוש במגוון אמצעי הוראה: סרטונים, התנסות, תצפית תוצרי הלמידה התלמידים ידעו מהו הרכב האוויר בתהליך הנשימה, וידעו לנתח נתונים גרפיים בנושא הרכב האוויר. ציוד לשיעור

מהלך השיעור

מהלך ההוראה תיאור הפעילות זמן פתיחה הנחיות לתלמיד המלצות למורה האוויר שאנחנו נושמים: הרכב האוויר וההבדל בין אוויר שאוף לאוויר נשוף שקופית מס' 1 ביחידה זו נלמד על – שקופית מס' 2 הרכב האוויר ההבדל בין האוויר השאוף לאוויר הנשוף מבנה היחידה שקופית מס' 3 יחידה זו כוללת 3 חלקים: חלק 1 לשם מה צריכים אוויר? – פתיחה חלק 2 ממה מורכב האוויר? האם יש הבדל בין הרכב האוויר שאנו שואפים להרכב האוויר שאנו נושפים? חלק 3 הרכב האוויר בשאיפה ובנשיפה – סיכום ומסקנות חלק 1: לשם מה צריכים אוויר? – פתיחה שקופית מס' 4–5 צפו בסרטון רחוב סומסום: אוויר בשקל שאלות לפי הסרטון, כיצד מצליח אריק לנגן במפוחית? מה שיכנע את אריק שהוא צריך אוויר? אילו פעולות היה על אריק לבצע כדי לנפח את הבלון? חלק 1: לשם מה צריכים אוויר? – פתיחה האם הרכב האוויר משתנה במהלך הנשימה? מטרת הפעילות היא לגרות ללמידה על חשיבות האוויר לקיומנו התקין, ועל ההבדלים בין הרכב האוויר השאוף להרכב האוויר הנשוף. גוף השיעור הנחיות לתלמיד המלצות למורה חלק 2א: ממה מורכב האוויר? שקופית מס' 6 עבודה עצמית היכנסו לקובץ שלפניכם ובצעו את המשימה. דף עבודה – הרכב האוויר שאנו נושמים דיון בכיתה מה הקשר בין הרכב האוויר המוצג בגרף העוגה להרכב האוויר שאנחנו שואפים? הסבירו את תשובתכם. חלק 2א: ממה מורכב האוויר? עבודה עצמית בפעילות זו התלמידים לומדים את הרכב האוויר באמצעות הפקת מידע מגרף עוגה. התלמידים מתבקשים לבדוק מהו הרכב האוויר, ומהם שני הגזים העיקריים המצויים בו בכמות גדולה, הבולטים בגרף (החנקן והחמצן). חשוב שהתלמידים יציינו אילו גזים מצויים באוויר, כי מידע זה חיוני להבנת תהליך הנשימה וחילופי הגזים בנשימה. אמנם כמות הפחמן הדו-חמצני באוויר קטנה מאוד (כ-0.03%), אבל הוא חשוב לקיום תהליכי החיים (ייצור חומרי מזון על ידי הצמחים). מלבד הפחמן הדו-חמצני נמצאים באוויר גם גזים אחרים, כמו ארגון, מימן ואדי מים. האוויר שאנחנו נושמים מכיל בתוכו גם מרכיבים אחרים, כמו החומרים המזהמים אבק ופיח. בשלב זה של הלימודים איננו עוסקים בכך. ילדים בכיתה ד לא למדו עדיין אחוזים, ולכן יש להתייחס לגודל היחסי של חלקי הגרף, או לחילופין, להציג את האחוזים לתלמידים כשברים פשוטים. הדיון בכיתה מסכם את ההבנה כי האוויר שאנחנו שואפים הוא הרכב האוויר באטמוספרה (כפי שהופיע בדיאגרמת העוגה). חלק 2ב: האם יש הבדל בין הרכב האוויר שאנחנו שואפים להרכב האוויר שאנחנו נושפים? שקופית מס' 7 עבודה בקבוצות היכנסו לקובץ שלפניכם ובצעו את המשימה. טבלת השוואה בין הרכב אוויר שאוף והרכב אוויר נשוף חלק 2ב: האם יש הבדל בין הרכב האוויר שאנחנו שואפים להרכב האוויר שאנחנו נושפים? עבודה בקבוצות האוויר שאנחנו שואפים הוא האוויר שבאטמוספרה, שאת הרכבו הכרנו בתחילת השיעור. לכן התלמידים יכולים לענות שהרכב האוויר שאנו שואפים הוא למעשה הרכב האוויר שבאטמוספרה. בפעילות זו התלמידים נדרשים לשתי אסטרטגיות חשיבה: קריאת נתונים מגרף וייצוגם בטבלה אסטרטגיה של השוואה אם התלמידים לא התנסו עדיין באסטרטגיות אלו, מומלץ להשתמש במארגנים גרפיים (ראו קישור באתר מט"ר: חינוך לחשיבה ולחקר). הנתונים באיורים מופיעים באחוזים. תלמידי כיתה ד לא למדו עדיין כיצד לפענח אחוזים, ולכן צריך לבקש מהם להתייחס לערכים המספריים ולא ליחידות המידה. אנחנו מצפים כאן לתשובה שתראה כי יש הבדלים בין האוויר השאוף לבין האוויר הנשוף, ושההבדלים האלו באים לידי ביטוי בכמויות של שני גזים: חמצן ופחמן דו-חמצני. בעוד שכמות החמצן פוחתת באוויר הנשוף, הרי כמות הפחמן הדו-חמצני עולה במידה ניכרת (פי 160). בהמשך נברר מה גורם את השינויים האלה. סיכום הנחיות לתלמיד המלצות למורה חלק 3: הרכב האוויר בשאיפה ובנשיפה – סיכום ומסקנות שקופית מס' 8 דיון בכיתה מה למדתם מן הפעילות על ההבדל בין הרכב האוויר השאוף להרכב האוויר הנשוף? מה היה הרכב האוויר שבעזרתו ניגן אריק במפוחית הפה (בסרטון הפתיחה)? חלק 3: הרכב האוויר בשאיפה ובנשיפה – סיכום ומסקנות דיון בכיתה מטרת הדיון המסכם בכיתה לעזור לתלמידים לענות אם חלים שינויים בהרכב האוויר לאחר שהוא נכנס לגוף, ומהן הסיבות לשינויים אלו. שקופית מס' 9 ענו על השאלות שלפניכם במשפט אחד או שניים. ציינו מונח עד שלושה מונחים עיקריים שבהם עסקתם בשיעור, וכתבו את פירושם. ציינו מיומנות שבה השתמשתם (למשל: מיון, השוואה וכד'). כתבו מה היה קל ומה היה קשה בשיעור, ומה השיעור חידש לכם. כיצד תוכלו ליישם את מה שלמדתם בשיעור במקומות אחרים?