הומאוסטזיס ברמה מולקולריתמפת האתרעל האתרעקרונותספריהאאוקריוטיםפרוקריוטים?מוכנים  
*

על האתר

חדר מורים - הפינה למורי הביולוגיה (המשך)

נעבור להצעות לפי המדורים השונים:
דף הבית
מה מתחבא בדף הבית ? הציעו לתלמידים לשוטט בדף הבית בעזרת העכבר ולמצוא מה מתחבא בו ומה משמעות הציורים השונים. אפשר לעשות זאת כמשחק לפתיחה או לסיום - על פי רמת הידע של התלמידים.
הלן רשימת המתחבאים והגלויים:
  • מאזני כפות - להמחשת המצב ההומאוסטטי. שינויים מתרחשים והמערכת חוזרת לנקודת שיווי משקל.

  • צורת העמוד של המאזניים היא סליל כפול של דנ"א - ועליו כתוב "הפינה של וואטסון וקריק - מפענחי מבנה הסליל הכפול".

  • בובת שלג- ולידה השאלה "מי אני ?" התשובה: ריבוזום שבו מורכבים החלבונים.

  • צעיף אותיות על צוואר בובת השלג - והשאלה "ממי העתקת?" התשובה: רנ"א שליח העתיק את המידע מהדנ"א.

  • פס ירוק זוהר על צוואר בובת השלג והשאלה: "איך נוצרתי כאן פתאום?"
    והתשובה: חלבון שנוצר על הריבוזום לפי המידע מרנ"א שליח.

  • שבלולים ירוקים מסתובבים בעת מעבר העכבר על שמות המדורים. אלו הם חלבונים.

  • רצף אותיות הרץ בתחתית המסך - זהו רצף נוקלאוטידים של דנ"א המהווה רצף בקרה.

  • שני המשפטים:
    1. הומאוסטזיס ברמה מולקולרית -שנע ונד כמו המנגנונים הדינמיים המקיימים הומאוסטזיס;
    2. ביטוי או דיכוי ? זו השאלה! כלומר שמירה על ההומאוסטזיס תלויה בביטוי הגנים (המידע) הנמצאים בדנ"א או בדיכוים בהתאם להקשר התאי.


מוכנים ?
כדי להבין את המנגנונים המורכבים המאפשרים יציבות הומאוסטטית ברמה מולקולרית יש צורך בידע מוקדם.
לבדיקת הידע המוקדם הכנו במדור "מוכנים" שאלון בן ארבע תשובות בנושאים אלו.
החידון מעוצב במתכונת של משחק (פעימות דופק בזמן התשובות, קוביות צבעוניות מצטברות, שעון מודד זמן), וזאת כדי להקנות לתלמידים תחושה של משחק, ללא תחושה מעיקה של מבחן.
בכל שלב מוצגת על המסך שאלה אחת בלבד והמסיחים שלה. התלמיד מסמן את התשובה ומקבל מידית משוב: הערה נכון/לא נכון, ובצד שמאל של המסך נצברות קוביות ירוקות לתשובות נכונות וקוביות אדומות לתשובות שגויות, בתוספת אפשרות לקבלת עוד שאלה.
השאלות נשלפות באופן אקראי ולא לפי הנושא שאליו הן שייכות.
בסיום כל השאלון מתקבל משוב מסכם הכולל:
  • משך הזמן שבו ענה התלמיד על המבחן;
  • אחוז התשובות הנכונות ומספר התשובות השגויות;
  • המלצה לגשת לספרייה שבאתר לפי רשימת נושאים שבהם היו טעויות.
    מומלץ לבקש מהתלמידים להדפיס דף משוב מסכם זה משתי סיבות:
    • הדף מאפשר לנו, המורים, לראות את דף המשוב;
    • הדף מאפשר לתלמידים לעבור על רשימת הנושאים שבהם עליהם להשקיע למידה נוספת.
החידון מומלץ כפעילות פתיחה לנושא בקרת ביטוי גנים , וכדאי להפנות את התלמידים אליו..
אפשר להכריז בכיתה על תחרות אלוף האלופים, שמטרתה להשיג את מספר הנקודות הגבוה ביותר בכיתה ולהגביר את יעילותו של רעיון הלמידה מתוך משחק.
תלמידים ומורים יכולים להשתמש ב"מוכנים ?" כחזרה לפני מבחן בנושאים אלו.

ספרייה
בספרייה שבאתר תוכלו למצוא את פרקי הבסיס בנושאי תורשה, מיקרוביולוגיה ומבנה התא וחילוף חומרים המהווים דרישה מוקדמת, רשימת קישורים עשירה לנושאי האתר, מילון מונחים הכולל מספר גדול של מונחים בביולוגיה והמלצות לספרים להרחבה בנושאים השונים. כל החומרים ניתנים להדפסה לנוחות המורה והתלמידים.
לאחר שהתלמיד מאבחן את מצב ידיעותיו בנושא ומשלים את הדרוש, הוא יכול לעבור ללימוד נושא ההומאוסטזיס ברמה מולקולרית.
ניתן גם להפנות את התלמידים לספרייה לשם חזרה או לשם סיכום כאשר מלמדים את שלושת הנושאים המופיעים בספרייה.

התמקדנו בתהליכים של בקרת ביטוי גנים וחילקנו את הדיון בנושא לשני פרקים : בקרת ביטוי גנים בפרוקריוטים ובקרת ביטוי גנים באאוקריוטים.


פרוקריוטים
לימוד הומאוסטזיס ברמה מולקולרית בפרוקריוטים מתמקד במודל בקרת ביטוי גנים - מודל האופרון. הלימוד יכול להיעשות בכמה דרכים הנמצאות באתר במדור פרוקריוטים, והמורה או התלמיד יוכלו לבחור את הדרך המתאימה להם.
רקע תאורטי
ניתן ללמוד את המודל בדרך תאורטית בעזרת הרקע התאורטי שבאתר המלווה בתמונות ובאנימציות. לימוד בדרך זו דומה ללימוד באמצעות ספר, אם כי כאן מלווה אנימציה את ההסבר הכתוב. ניתן לתת לתלמידים את הקטע לקריאה ואחר כך לבקש מהם לענות על המשימות במדור רגע, חושבים.

אנימציה מדעית
אפשר גם אחרת - וזו סיבה מספקת ללמוד באמצעות המחשב. אפשר ללמד באמצעות האנימציה המדעית.
האנימציה היא כלי ויזואלי העוקב בסדר לוגי אחרי סדר ההתרחשויות של התהליכים בתא החיידק, תוך שילוב אובייקטים תלת ממדיים שונים המסמלים מרכיבים בתהליך המתואר.
מה באנימציה?
שלושה סרטוני אנימציה ממחישים את תהליכי בקרת ביטוי גנים של אופרון הלקטוז בתא החיידק. הסרטונים מתארים שלושה מצבים שונים של מקור הפחמן במצע המזון. התמונה הראשונה מראה את מקור הפחמן: גלוקוז בלבד; התמונה השנייה מראה לקטוז וגלוקוז והתמונה השלישית מראה לקטוז בלבד.
קיימות שתי אפשרויות צפייה: האחת רצופה וחוזרת על עצמה בצורת לולאה, והאחרת - צפייה המאפשרת לעצור את האנימציה במקומות הרצויים.

מומלץ לצפות בפעם הראשונה ברציפות ובצפיות חוזרות לעצור בכל פעם במקום אחר לצורך העלאת שאלות ונקודות לדיון.
שילוב האנימציה המדעית בתחילת רצף ההוראה של נושא זה מאפשרת ללומד לצפות בתופעה, להעלות שאלות, להבין את שיטות המחקר, להציע הסבר מדעי ולהעלות נקודות נוספות לדיון לפני ההיחשפות להסבר המדעי.
שילוב האנימציה לאחר הבנת הרקע המדעי מאפשר ללומד התמודדות עם חומר הלימוד תוך כדי הבנה טובה יותר.
על המורה להדגיש את עקרונות ההומאוסטאזיס הבאים לידי ביטוי בפרק זה ולהיעזר לשם כך בפעילויות הנוספות בנושא.
מומלץ לעבוד על האנימציה המדעית באמצעות הוראות הפעלה ומטלות שבאתר. למידה תוך כדי התנסות אישית היא למידה יעילה יותר ולכן מומלצת, אולם ניתן גם להקרין את האנימציה על מסך וללמד באמצעותה את מודל האופרון תוך הדגשת הקשר בין בקרת ביטוי גנים והומאוסטזיס ברמה מולקולרית.

אנימציה עם חיוך (הומוריסטית)
האנימציה היא כלי ויזואלי העוקב בסדר לוגי אחרי סדר ההתרחשויות של התהליכים בתא החיידק, תוך שילוב גופים וצורות הלקוחים ממקום אחר לחלוטין, במקרה זה פינגווינים הגולשים בשלג כמטפורה לאובייקטים השותפים בתהליך המתואר.
בחרנו להשתמש בכלי זה למרות היעדר אנלוגיה מושלמת, משום שדרך הסבר זו, היוצאת דופן ועם זאת יוצרת רצף הגיוני, מתקשרת לדמיון של התלמיד ומאפשרת לו להבין ולזכור את התופעה, את המרכיבים הרבים ואת רצף התרחשויות.
סרטון האנימציה ממחיש תהליכי ביטוי בקרת הגנים של אופרון הלקטוז בתא החיידק. הסרטון מתאר מצבים שונים של מקור הפחמן במצע המזון.
מקור הפחמן במצע המזון מורכב מצירופים שונים של גלוקוז ולקטוז.
קיימות שתי אפשרויות צפייה: האחת רצופה וחוזרת על עצמה בצורת לולאה, והאחרת - צפייה המאפשרת לעצור את האנימציה במקומות הרצויים.
מומלץ לצפות בפעם הראשונה ברציפות ובצפיות החוזרות לעצור בכל פעם במקום אחר לשם העלאת שאלות ונקודות לדיון.
ניתן גם לתת לתלמידים לצפות באנימציה בשלבים ולתאר בכתב כל שלב, תוך שימוש במושגים המדעים. לאחר שכולם כתבו מקיימים דיון בכיתה על התהליך כולו.
שילוב האנימציה המחויכת בתחילת רצף ההוראה של נושא זה מאפשרת ללומד לצפות בתופעה, להעלות שאלות, להבין את שיטות המחקר, להציע הסבר מדעי ולהעלות נקודות נוספות לדיון לפני ההיחשפות להסבר המדעי.
שילוב האנימציה המחויכת לאחר הבנת הרקע המדעי מאפשר ללומד להתמודד עם חומר הלימוד מתוך הבנה טובה יותר.
כדאי שהמורה ידגיש את עקרונות ההומאוסטאזיס הבאים לידי ביטוי בפרק זה ולהיעזר לשם כך בפעילויות הנוספות באתר.
על המורה להדגיש שמדובר בהמחשה בלבד ואין קשר מדעי בין הדמויות באנימציה לבין צורתן האמיתית. חשוב גם לחזור ולהדגיש את המקום בתא שבו מתרחש התהליך.

בעבודה עם האנימציה המחויכת כדאי להשתמש בהוראות הפעלה ומטלות

מעבדה וירטואלית
זהו דף הפתיחה למעבדה העוסקת בגידול חיידקי E.coli בתנאים מבוקרים.
במעבדה יוכל הלומד המפעיל את המעבדה לשנות את תנאי הגידול (הרכב מצעי מזון, הטמפרטורה ודרגת החומציות pH). בנוסף יכול הלומד לשנות את זני ה- E.coli ולעבוד עם מוטנטים שונים.
הלומד יוכל לקבל את הנתונים הבאים מהמערכת בכל שילוב של תנאים ובכל רגע נתון באמצעות נתונים מספריים:
  • מספר החיידקים במ"ל;
  • צפיפות אופטית;
  • קצב סינטזת רנ"א שליח לגנים המבניים בתא החיידק.

באמצעות ההתנסות במעבדה הווירטואלית יוכל התלמיד ללמוד את נושא גידול חיידקים בכלל ואת בקרת אופרון הלקטוז בפרט.
המעבדה עובדת בתוכנת Excel,
הערה חשובה: כדי לשרטט גרף בחרו בתפריט "הוספה/תרשים" או לחצו על האיקון "Tools" בסרגל הכלים. כאשר תידרשו לקבוע היכן למקם את הגרף (שלב 4), הגדירו כגיליון חדש.
אחת הבעיות העיקריות בעבודת מעבדה בנושא גידול חיידקים בכיתה היא משך הזמן שהיא דורשת, הציוד הטכני ודיוק הביצוע הנדרשים לקבלת תוצאות מהימנות. המעבדה הווירטואלית מאפשרת התנסות במעבדה בנושא ללא כל אלה.
שילוב המעבדה בתחילת רצף הוראת הנושא מאפשר ללומד לצפות בתופעה, ללמוד את שיטות המחקר ואיסוף הנתונים, להעלות שאלות, רעיונות והצעות להסבר מדעי ונקודות לדיון לפני ההיחשפות להסבר המדעי של התופעה.
שילוב המעבדה לאחר ההיחשפות לרקע המדעי מאפשר ללומד להתמודד עם חומר הלימוד מתוך הבנה טובה יותר ולחזק את הידע שנרכש.
לנוחותכם ריכזנו כמה שאלות על המעבדה באתר.

פעילות בשילוב המעבדה הווירטואלית
לקראת עבודת המעבדה מוצע לחלק את הכיתה לקבוצות מחקר המתכננות וחוקרות שאלות שונות הניתנות לבדיקה במעבדה הווירטואלית.
בעקבות עבודת המעבדה מוצע לאסוף נתונים בקבוצות לשאלות מחקר שונות.
במהלך עבודת המעבדה מוצע לקיים דיון במליאה ולמלא דו"ח מעבדה אישי או קבוצתי.
ניתן לכתוב דו"ח מעבדה לפי ההצעה שלנו, או בכל דרך אחרת שתבחרו.
בנוסף תמצאו באתר רקע עיוני רחב לנושאי המעבדה.

משחק - חיים על כף המאזניים
ניתן ליישם את הנלמד במשחק שבו המחשב משנה את התנאים ומוציא את התא מהומאוסטזיס; השחקן ינסה להחזיר את המצב להומאוסטזיס על פי כללי המשחק וכללי הבקרה על ביטוי גנים, שינויים הנגרמים במערכת גידול של חיידקי E.coli גורמים לחריגה ממצב הומאוסטטי יציב. המשימה המוטלת על הלומד היא לתקן את המצב בעזרת בחירת האפשרויות המתאימות מתוך סל האפשרויות.
בחרנו ללוות את המשחק - ולמעשה את כל האתר - במאזניים המתארים כל חריגה על ידי נטייה, וכל תיקון שלומד מבצע מחזיר את המאזניים למצב יציב, כהדמיה למצב ההמאוסטזיס בתא המתאפיין בשינויים ובתיקונים המחזירים את האיזון ואת שיווי המשקל.
הקו המנחה והמטרות של המשחק: למידה מהנה, אתגר חשיבתי ומושך, המחשת עקרון ההומאוסטזיס (שמירה על שיווי משקל תוך כדי שינויים), הפנמה ושינון של עקרון בקרת ביטוי גנים, תחרות ולמידה תוך כדי משחק, שהיא חווייתית ומושכת יותר, מה גם שהצלחה במשחק מתגמלת ונותנת משוב ישיר בנקודות המעידות על מידת הבנתו של המשחק.
הוראות מדויקות למשחק באתר
מומלץ לשלב את המשחק כפעילות סיכום לשם חזרה, תרגול ויישום הנושא הנלמד.
אנו מודעים גם לאפשרות שהלומדים המשוטטים באתר עשויים לבחור באפשרות המשחק כפעילות ראשונה ברצף הלימוד של הנושא. ניתן ללמוד בדרך של ניסוי וטעייה, אולם בדרך זו בלבד לא יהיה קל ולכן מומלץ להפנותם לרקע נוסף מהמדורים האחרים.

רגע, חושבים
לסיכום, ורק אחרי שלמדנו את הנושא, אפשר להעלות בעיות חשיבה מורכבות בנושא ולפתור אותן, וזאת במדור "רגע, חושבים".
הכנו במדור שבע משימות; חלקן משימות חשיבה מורכבות המאפשרות ללומד ליישם את הנושא הנלמד ואחרות מאפשרות שינון. המטלות מקוריות ומיועדות לאתגר את הלומד לעמוד במשימה. כל קושי המתעורר והמחייב מידע נוסף מאפשר גישה ישירה למידע המצוי בכל אחד מפרקי האתר או חיפוש המידע הדרוש באמצעות מנועי חיפוש חיצוניים.
מומלץ לשלב את שאלות החשיבה כפעילות סיכום לשם יישום הנושא הנלמד.

לדעתנו, תפקידו המרכזי והחשוב של המורה בהוראה נתמכת מחשב הוא ליזום "תחנות בקרה", למשל באמצעות שאלות או פעילויות נוספות, ולבדוק עם התלמידים אם הדברים ברורים ומובנים. "תחנות בקרה" אלו עוזרות לעצירת המירוץ של התלמידים על פני החומר ומיועדות להביא לידי הטמעת החומר הנלמד. רצוי אפוא שהמורה יבקש מהתלמידים לענות בכתב על השאלות, וכך יוכל כל תלמיד לברר עם עצמו כיצד הוא מתמודד עם החומר הנלמד. התלמיד יכול להקליד את תשובתו, להדפיס אותה להגישה לבדיקת המורה או לבדוק בעצמו את תשובותיו באמצעות התשובון שבאתר.
תכנון השאלות מביא בחשבון כמה גורמים:
  • חשיבה מאתגרת;
  • מטלות מקוריות ואטרקטיביות;
  • המחשת יישומים של עקרונות ההומאוסטזיס (שמירה על שיווי משקל, לולאה - הפעלת משוב);
  • הפנמה ושינון של עקרון בקרת ביטוי גנים.


אאוקריוטים
רקע תאורטי
במדור זה תמצאו ארבעה פרקים:

באמצעות מדור זה מוצגת תמונה רחבה של הקשר בין הומאוסטזיס ובקרת ביטוי גנים באאוקריוטים עם הדוגמה הספציפית של זו העוסקת במסלול NF-kB.

ניתן ללמוד או ללמד באמצעות המדור ולהיעזר בתרשימים הנלווים להסבר. לימוד בדרך זו דומה ללימוד באמצעות ספר, אם כי כאן מצטרפים הקישורים הרבים, מילון המונחים העשיר והאנימציה המלווים חלק מההסברים הכתובים. ניתן לתת לתלמידים את הקטע לקריאה ואחר כך לבקש מהם לבצע את המשימות במדור רגע, חושבים

אנימציה מדעית
לימוד מודל הבקרה במסלול NF-kB יכול להיעשות בשתי דרכים עיקריות הנמצאות באתר במדור אאוקריוטים, באמצעות הרקע התאורטי או באמצעות האנימציה המדעית. יתרון הלמידה באמצעות האנימציה המדעית הוא בהמחשה ויזואלית של התהליכים.
גם כאן יוכלו המורה או התלמיד לבחור את הדרך המתאימה להם.
את האנימציה המדעית מלוות הוראות הפעלה וכמה משימות לביצוע במהלך הצפייה.

רגע, חושבים
מדור זה הוא מדור סיכום. אחרי שלמדנו את הנושא אפשר להעלות בעיות חשיבה מורכבות ולפתור אותן במדור "רגע, חושבים".
הכנו שש משימות; חלקן משימות חשיבה מורכבות המאפשרות ללומד ליישם את הנושא הנלמד ואחרות מאפשרות שינון. המטלות מקוריות ומיועדות לאתגר את הלומד לעמוד במשימה. כל קושי המתעורר והמחייב מידע נוסף מאפשר גישה ישירה למידע המצוי בכל אחד מפרקי האתר. לחלופין יש לפנות לחיפוש מידע באמצעות מנועי חיפוש חיצוניים.
מומלץ לשלב את שאלות החשיבה כפעילות סיכום ליישום הנושא הנלמד.


עקרונות:
במדור זה תמצאו חומר עיוני רחב במושג הומאוסטזיס, אפיוני תהליכים הומאוסטטים ושישה תרגילים המיועדים לחשיבה נוספת על משמעות ההומאוסטזיס בתאים כחלק משמירה על הומאוסטזיס בגוף השלם.
התרגילים שבאתר מיועדים לגולש הבודד.
כאן אנו מציעים גרסה למורים לאותו תרגיל לעבודה בכיתה,ללא מחשב.

תרגיל בהומאוסטזיס לכיתה: עוד מבט על הומאוסטזיס

ידע מוקדם: מבנה התא וחילוף חומרים, הומאוסטזיס בגוף האדם.
הוראות הפעלה למורה:
התרגיל דורש הכנת כרטיסיות משני סוגים:

דרך העבודה: יש להדפיס את הכרטיסיות הראשונות (אפיונים להומאוסטזיס) ולתלותן מסביב לחדר הלימוד. יש לשכפל את הכרטיסיות השניות (תרגילים בעוד מבט על הומאוסטזיס) במספר התלמידים. הכיתה תתחלק בין חמשת הדוגמאות. רצוי שבכל קבוצה לא יהיו יותר משלושה תלמידים, גם אם שתי קבוצות תעבודנה באותו נושא.

שלבי העבודה בכיתה:
  • כל קבוצה עובדת על דוגמה אחת - קוראת את הדוגמה ועונה בכתב על השאלות.

  • כל תלמיד מתבקש להסתובב בחדר הלימוד, לקרוא את האפיונים השונים של ההומאוסטאזיס התלויים על הקיר ולבחור את המאפיין שאותו הם רוצים להסביר באמצעות הדוגמה שבידם. עליהם לציין את שם הדוגמה ואת שמם על כרטיסיית המאפיין.

  • התלמידים חוזרים למבנה הקבוצה הראשוני לשם עיבוד והסבר של המאפיינים השונים של ההומאוסטזיס המתאימים לדוגמה שלהם.

  • קבוצות העבודה מכינות את הדוגמה ומאפייניה שנבחרו לתצוגה קצרה בכיתה. היעזרו בתשובות שנכתבו בשלב הראשון.

  • מליאה - כל קבוצה מציגה את הדוגמה תוך הדגשת המאפיינים.


המורה יסכם, תוך הדגשה שכלל המאפיינים מתקיימים בכל הדוגמאות.


 
חזרה

מוכנים? | פרוקריוטים | אאוקריוטים | ספריה | עקרונות | על האתר | מפת האתר | לדף הראשי


כל הזכויות שמורות © 2002, משרד החינוך
האתר נבנה בידי סנונית