למידת חקר פתוח בפיזיקה בחטיבת ביניים : ביצועי חקר דינמי ופיתוח מודעות מטה קוגניטיבית

שילוב תהליכי חקר פתוח בלמידה מדעית הינו תהליך חשוב בהוראת המדעים והביולוגיה ומחקרים שונים מראים כי הוא מוביל לשיפור משמעותי בהישגי הלומדים. לעומת זאת, בהוראת הפיזיקה כמעט ולא נעשה שימוש בפרקטיקה זו. בפרט בגילאי חטיבת הביניים המהווה שלב החשיפה הראשוני למקצוע שמעטים מהתלמידים בוחרים להרחיב את לימודי הפיזיקה בתיכון. 
המחקר הנוכחי ביקש לבחון את היישום של חקר פתוח בפיזיקה בחטיבת ביניים באמצעות שלוש שאלות מחקר, המשלבות פרדיגמות כמותיות ואיכותניות. הראשונה עסקה באפיון ביצועי חקר פתוח בהוראת הפיזיקה בחטיבות ביניים. השאלה השנייה בחנה את אופן הביטוי של מודעות מטה קוגניטיבית בתהליך חקר פתוח בפיזיקה. השאלה השלישית עסקה בקשר בין ביצועי חקר פתוח לפיתוח מודעות מטה קוגניטיבית. 
המחקר נעשה במתודה משולבת (Mixed Methods), המאופיינת בשילוב של אמצעי מחקר כמותיים לצד אמצעי מחקר איכותניים. במחקר השתתפו 68 תלמידים משתי כיתות ז "מופת" (כיתות מחוננים במתמטיקה שלומדים גם פיזיקה) בחטיבת ביניים במרכז הארץ, שהיו דומות בגודלן ובהישגיהן. תלמידי הכיתות, שלמדו טרם החקר את הנושאים צפיפות, תנועה וכוחות, נחלקו לקבוצות (לרוב בנות 3 -4 משתתפים) וביצעו ניסוי חקר פתוח שנתמך בהנחיות מובנות של יומן חקר, לצד מילוי יומן מסע רפלקטיבי. יומני החקר הוערכו באמצעות אינדקס להערכת ביצועי חקר דינמי מבוסס על ההנחיות. יומני המסע הוערכו באמצעות אינדקס להערכת מודעות מטה קוגניטיביות על פי תהליך החקר שהתבצע.
במענה לשאלת המחקר הראשונה, התמקד חלק זה בתיאור ואפיון התהליך כפי שבוצע על ידי התלמידים. התלמידים הציגו בחלק זה את אופן הניווט שלהם בין שלבי החקר השונים – החל מניסוח שאלת חקר ועד להסקת המסקנות – תחת מעטפת של אוטונומיה לימודית גבוהה. בניתוח האיכותני נמצאו חמש קטגוריות שעלו: מיקוד תופעה והבניית שאלת חקר, הסתעפות רעיונית והרחבת מרחב החקר, בנייה עצמאית ושיטתית של שיטת המחקר, עיבוד נתונים והסקת מסקנות, רפלקציה מתקדמת והצעת כיווני המשך. קטגוריות אלו נמצאו בהלימה לקטגוריות ביצועי החקר הדינמי המוכרות מהספרות המחקרית. 
במענה לשאלת החקר השנייה אשר בחנה את המודעות המטה קוגניטיבית של התלמידים תוך כדי התהליך. ניתוח יומני המסע של התלמידים בהקשר זה נועד לחשוף את התהליכים המטה קוגניטיביים שלהם תוך כדי תהליך החקר – מרגע תכנון החקר והתחלתו ועד הערכת התהליך בסופו. בתהליך הניתוח האיכותני אותרו חמש קטגוריות לפי התבססות על מודל תיאורטי של מודעות מטה קוגניטיבית (Schraw et al., 2006) – תכנון החקר, ניהול התהליך, ניטור התהליך, איתור ותיקון שגיאות והערכת התהליך. 
בשאלת המחקר השלישית נבדק קשר כמותי בין ביצועי חקר פתוח דינמי למודעות מטה קוגניטיבית בתהליך חקר פתוח בפיזיקה בחטיבת ביניים במדגם הצוותים ובמדגם הילדים. הממצאים הצביעו על כך שנמצא אישוש חלקי להשערת המחקר. במדגם הילדים נמצאו קשרים ישירים מובהקים בין רמת מודעות מטה קוגניטיבית בקטגוריות תכנון החקר וניהול תהליך החקר לרמת ביצועי חקר פתוח בקטגורית ייצוג המידע. כמו כן, נמצאו קשרים ישירים מובהקים גם בין רמת מודעות מטה קוגניטיבית בקטגוריות ניטור התהליך ואיתור תיקון שגיאות לרמת ביצועי חקר פתוח בקטגוריות הבנת תהליך בניית החקר, תוצאות והסקת מסקנות ומחשבה להמשך. 
קשר נוסף שנמצא במדגם זה הוא קשר ישיר מובהק בין רמת מודעות מטה קוגניטיבית בקטגוריה הערכת תהליך החקר לרמת ביצועי חקר פתוח בקטגוריה מחשבה להמשך. 
במדגם הצוותים נמצאו קשרים ישירים מובהקים בין רמת מודעות מטה קוגניטיבית בקטגוריות הערכת ניהול תהליך וניטור התהליך לרמת ביצועי חקר פתוח בקטגוריה מחשבה להמשך. בנוסף, נמצא קשר ישיר מובהק בין המודעות המטה קוגניטיבית בקטגוריה איתור ותיקון שגיאות לבין רמת ביצועי חקר פתוח בקטגוריה הבנת תהליך בניית החקר. 
במחקר זה בוצעו גם ניתוחי רגרסיה היררכית במטרה לאמוד את התרומה היחסית והמצטברת של מאפייני הרקע האישי של התלמיד, מאפייני הצוות ורמת המודעות המטה-קוגניטיבית לניבוי ביצועי החקר. בניתוחים אלו נמצא תרומה ישירה בין רמת מודעות מטה קוגניטיבית במדדים איתור ותיקון שגיאות וניטור תהליך החקר לבין רמת ביצועי חקר פתוח בתחום הבנת תהליך בניית החקר. הניתוחים העלו גם קשר שלילי בין רמת מודעות מטה קוגניטיבית במדד הערכת תהליך החקר לרמת ביצועי החקר בקטגוריה הבנת תהליך בניית החקר. 
נמצא גם כי המגדר ומספר הילדים בצוות היו גורמים מנבאים חיוביים לביצועי החקר בקטגוריה הבנת תהליך בניית החקר. מספר הילדים בצוות נמצא גם בתור גורם מנבא יחיד לקטגורית ביצועי חקר פתוח מחשבה להמשך. 
במחקר זה נמצא קשר ניבוי מובהק וישיר בין רמת מודעות מטה קוגניטיבית בקטגורית תכנון החקר לקטגורית ביצועי החקר הפתוח ייצוג המידע. 
ממצאי המחקר מצביעים בבירור כי שילוב חקר פתוח בהוראת הפיזיקה בחטיבת הביניים הוא יישומי ומהווה כלי אפקטיבי לפיתוח מודעות מטה-קוגניטיבית של הלומדים, חרף הפער הקיים בשטח שבו מרבית התלמידים נחשפים לחקר מובנה בלבד או אינם נחשפים לפרקטיקות חקר כלל.
כמו כן, מחקר זה יכול לסייע בפיתוח תוכניות לימודים ייעודיות בפיזיקה מבוססת חקר ברמות שונות. בנוסף, הממצאים תומכים בשינוי תפיסת תפקיד המורה בכיתה ומעבר מעמדה של "מנחיל הידע" לעמדה של "מנטור".