אוסף קוביות הקרח - פרויקט STEAM (יסודי)

מבוסס על תוכנית הלימודים במדע וטכנולוגיה. תחום תוכן: מדעים (חום ושינויי מצב צבירה) + הנדסה (בידוד) קהל יעד: כיתות ד'-ו' (ניתן לפשט לג'-ד')

העוגן בתוכנית הלימודים (Curriculum Anchor)

מבוסס על תוכנית הלימודים במדע וטכנולוגיה (לפי קובץ grades19):

תחום תוכן (מדעי החומר): שינויים בחומר – שינוי מצב צבירה (התכה) כתוצאה מחימום. הבחנה בין מוליכי חום למבודדי חום (תכונות חומרים).+1
תחום תוכן (טכנולוגיה): תהליך התיכון (ההנדסי) – זיהוי צורך (הקרח נמס), העלאת רעיונות לפתרון, תכנון ובניית דגם (אב-טיפוס) והערכתו.+1
קהל יעד: כיתות ד' (חומרים ושינוייהם) עד ו' (אנרגיה ומעברי חום).

הסיפור :

צפו בסרטון מרחוב סומסום, אוסף קוביות הקרח של אריק נעלם!

מה קרא לאוסף קוביות הקרח של אריק וכיצד ניתן לעזור לו לשמור אותן טוב יותר? עליכם לתכנן ולבנות "כספת תרמית" שתשמור על קוביית קרח גם מסתם דג גדול.

עזרים וחומרים:

חומרי בידוד: צמר גפן, שאריות בדים (לבד/פליז), פצפצים (ניילון בועות), קלקר, נסורת, עיתונים.
חומרי מעטפת: כוסות קרטון/פלסטיק, קופסאות נעליים קטנות, גלילי נייר טואלט.
חומרי חיבור: נייר דבק (מסקינגטייפ), גומיות, דבק פלסטי.
כלי עבודה: מספריים.
לניסוי: קוביות קרח אחידות בגודלן, משקל דיגיטלי (לשקילה לפני/אחרי) או משורה (למדידת נפח המים).

S מדע - חקירת תכונות חומרים

התלמידים יחקרו אילו חומרים הם "מבודדים" (לוכדי אוויר) ואילו "מוליכים". ההבנה שהחום זורם מהסביבה החמה אל הקרח הקר, והמטרה היא להאט את הזרימה הזו.

T טכנולוגיה - שימוש מושכל בחומרים

בחירה טכנולוגית של חומרים על פי תכונותיהם (למשל: שימוש ברדיד אלומיניום כדי להחזיר קרינת חום, או בקלקר בגלל כיסי האוויר שבו).

E הנדסה - תהליך התיכון

ביצוע תהליך מלא: שרטוט הסקיצה -> בניית אב-טיפוס -> בדיקה -> שיפור. התמודדות עם אילוצים כמו גודל הקופסה ואטימותה.

A אומנות - עיצוב המוצר

עיצוב המכל כך שיהיה אסתטי, ונוח לפתיחה ולסגירה (הנדסת אנוש). מיתוג הכספת כמוצר מסחרי ל"אספני קרח".

M מתמטיקה - מדידה ונתונים

שקילת הקרח לפני הניסוי ואחריו. חישוב אחוז ההמסה או בניית גרף השוואתי בין הקבוצות.

קריטריונים להערכה (מחוון):

מיומנויות המאה ה-21 (Skills):

חשיבה ביקורתית: ניתוח הסיבה לכך שדגם מסוים נכשל (למשל: "האוויר החם נכנס דרך הרווח במכסה").
אוריינות מדעית: שימוש במושגים נכונים (התכה ולא המסה, בידוד תרמי).
עבודת צוות: קבלת החלטות משותפת בבחירת החומרים.

כאן המקום לקחת את המשימה צעד קדימה (בהתאם לרמת הכיתה והזמן):

המשימה הבסיסית (Low Tech): כמו שתואר - בנייה מחומרים ממוחזרים ומדידה פיזית.
שילוב חקר השוואתי: כל קבוצה מקבלת חומר בידוד אחד בלבד (רק עיתון, רק צמר גפן) כדי לבודד משתנים ולגלות מיהו המבודד היעיל ביותר.
שדרוג טכנולוגי (High Tech Integration): הטמעת חיישן טמפרטורה (כמו Micro:bit או חיישן חיצוני) בתוך הקופסה כדי לנטר את קצב עליית הטמפרטורה בזמן אמת וליצור גרף ממוחשב.