אסטרונומיה הוא מדע רחב העוסק בנושאים רבים החל בתופעות המתרחשות באטמוספרת כדור הארץ, המשך בטכנולוגיות טילים ולווינים החוקרים את כדור הארץ מהחלל או מופנים אל החלל החיצון, המשך בירח שכנינו הקרוב. האסטרונומיה מבררת מרחקים בחלל, גדלים של גרמי שמים והתנאים השוררים בהם. תופעות הקשורות בהתפתחות מערכת השמש מובילות לשאלות הקשורות בהתפתחות היקום מחד והתפתחות החיים מאידך. תחומים רבים באסטרונומיה עוסקים בכוכבים וקבוצות כוכבים, כיצד הם פולטים אור? מה השדות המגנטיים השוררים בהם? ועוד.
קשה לדעת ממה להתחיל, ואף על פי כן צריך לבחור. בתהליך בחירת הנושא רצוי ללכת לפי מספר עקרונות:
א. בחירת שאלת מחקר המעניינת מסיבה כלשהי את התלמיד והוא מוכן להשקיע מאמץ כדי לענות עליה.
ב. יש סיכוי סביר שהתלמיד, בפרק הזמן העומד לרשותו, יצליח ליצור רקע סביר להבנת השאלה.
ג. המורה, או המומחים שהוא עומד עימם בקשר יכולים לסייע בהנחיית התלמיד.
ד. התלמיד יצליח בפרק הזמן העומד לרשותו לעבד נתונים להגיע למסקנות.
כיצד בוחרים נושא?
יש דרכים רבות. נמליץ על שלוש:
א. תמונת היום באסטרונומיה – מאגר תמונות מרהיבות באסטרונומיה, לכל תמונה מוצמד הסבר וקישורים אל אתרים מתאימים.
ב. מאגר עבודות תלמידים – מאגר זה כולל עבודות וממוין לפי נושאים. עבודות אלה בוצעו ע"י תלמידים בחט"ב.
ג. מאגר משאבים באסטרונומיה – מאגר זה אתרים שונים באסטרונומיה. המאגר מחובר לנושאים והסברים נוספים ברשת.
הרקע לאסטרוטופ צריך לכלול מידע חיוני על האובייקט הנבחר.
א. מה ידוע כיום על האובייקט הנחקר.
ב. מהם החוקים הפיזיקליים (מכניקה, אופטיקה, פיזיקה מודרנית) שבעזרתם נאסף המידע.
ג. מהן הטכנולוגיות העיקריות בעזרתן נאסף המידע.
ד. מהי רמת הדיוק של המידע שנאסף.
כדי ליצור רקע מתאים לבניית העבודה רצוי לעיין בספרות רקע באסטרונומיה, החל בספרים ברמת מבוא, ובהמשך האסטרוטופ בספרים מקצועיים יותר. ניתן לעיין ברשימה ביבליוגרפית באתר.
לפני תחילת האסטרוטופ צריך כל תלמיד להגיש הצעת מחקר שתאושר ע"י המורה המנחה. הקפדה על הגשת הצעה מסודרת תחסוך בהמשך תסכולים רבים. יש להקדיש להכנת ההצעה 5 עד 10 שעות.
הצעת המחקר צריכה לכלול את המרכיבים הבאים:
1. מהו האובייקט או הנושא הנחקר.
2. מהי מטרת המחקר.
3. תאור תמציתי של הרקע למחקר.
4. השערות המחקר.
5. מהי הטכנולוגיה או השיטה בעזרתה יבוצע המחקר.
6. רשימת אתרים, או מקורות אחרים שמהם יילקח המידע.
7. מהו תהליך עיבוד המידע שיבוצע ע"י התלמיד.
8. לוח זמנים לביצוע האסטרוטופ.
בשלב ההכנה של האסטרוטופ התלמיד בונה רקע ומנסה להבין את העולם אותו הוא חוקר, שאלות רבות עולות תוך כדי בניית הרקע. חלקן מתבררות כשאלות בסיסיות שבהן עוסק כל ספר מבוא בתחום. חלקן מתבררות כשאלות עמוקות יותר שלצורך הבנתן יש צורך להשקיע מאמץ רב והפתרון להן אינו בהישג יד גם של מומחים בתחום.
שאלת המחקר צריכה להתאים לשלב שבו נמצא התלמיד בהבנת עולם האסטרונומיה. יש צורך להימנע משאלות רחבות מדי שלא ניתן להקיפן במסגרת אסטרוטופ, או שאלות מתקדמות שהרקע להן הוא מעבר ליכולתו של תלמיד בסוף תיכון. ככל שהשאלה תהיה ממוקדת יותר כך ניתן להעריך שהמחקר יצליח להשיג אותה. לעיתים שאלת המחקר משתנה תוך כדי המחקר. מתברר כי הממצאים וניתוחם עונים על שאלה שונה מזו שעליה ניסה התלמיד לענות בתחילת העבודה.
לדוגמא:
שאלה כללית מדי היא – מהם כוכבים משתנים? או מדוע כוכבים משנים את בהירותם?
לעומתה שאלה ממוקדת יותר – מהי עקומת האור אופיינית של כוכבים לוקים? כיצד ניתן לדעת את הרדיוס והמסה של כוכבים לוקים מניתוח עקומת האור שלהם?
במקרים רבים מצליחים תלמידים החוקרים תופעה להעלות השערות, על בסיס ציפיות שהם פיתחו. תלמידים יכולים להסביר את מופעי הירח, ליקויי חמה, הופעה של כתמים על פני השמש, סיבות להיווצרות זנב שביט, מקור אור השמש, הופעת פסים כהים בספקטרום השמש וכיוב'. להשערות חשיבות רבה בעמדת התלמיד כחוקר. תלמיד שהשערתו נתמכת או נסתרת על ידי תוצאות המחקר חש מדת עניין גבוהה יותר בהשוואה לתלמיד שלא נקט שום עמדה לגבי המחקר שהוא מבצע והמחקר עצמו לא מחזק או מערער עמדות שהיו לו לפני תחילת המחקר.דוגמאות להשערות שהעלו תלמידים בעבודות חקר באסטרונומיה, הדרך שבה נבחנו השערות אלה, וכיצד הן הופרחו או זכו לאישוש, ניתן למצוא במאגר עבודות תלמידים. יש לזכור שאלה עבודות שבוצעו ע"י תלמידים בחטיבת ביניים. יש לצפות שהשערותיהם של תלמידים בסוף תיכון תהינה בעלות אופי מדעי יותר, הנשען על הידע שבנו במהלך הלימודים.
נתונים באסטרונומיה ניתן לעבד בדרכים שונות, תוך שימוש במגוון תוכנות. נצביע על מספר שיטות, שאינן מכסות את כל מגוון שיטות המחקר.א. עיבוד תמונה לצורך מציאת עוצמת הארה
ב. השוואה בין תמונות באורכי גל שונים
ג. ניתוח גיאומטרי של ממצאים תצפיתיים
ד. בניה של עקומות אור
ה. השוואה בין משתנים וניסיון לבנות מודל מתמטי – חוקי קפלר
כדאי לעיין בהצעות למחקר אשר מוגשות באתר זה
באינטרנט נמצאים אתרים רבים המכילים נתונים מדעיים על גרמי שמים רבים. כדי להקל את החיפוש אחר אתרים אלה ביצענו סקר מקדים של אתרים. ניתן למצוא אתרים במאגר האתרים. המאגר כולל עשרות אתרים, ובעתיד מאות אתרים באסטרונומיה הממוינים לפי נושאים. לכל אתר יש תיאור קצר, והמלצות על נושאים שניתן לחקור בעזרתו.
ניתוח הנתונים יעשה בהתאם לשיטת המחקר שבוצעה. הניתוח יכול להיעשות בדרכים שונות, כגון:א. מציאת מתאם בין תופעות
ב. מציאת קשר בין משתנים
ג. פיתוח מודל לתופעה
ד. גילוי של זמן מחזור של תופעה מחזורית.
ה. מציאת קשר כמותי בין תופעה מוכרת לבין התופעה הנחקרת.
ו. תאור התפתחות של תופעה לפי ממצאים שתיעדו אותה ביחס לזמן.
ז. הסבר לשינוי בעוצמת הקרינה של גוף שמימי, בתחומים שונים של אורך הגל
הסקת המסקנות היא השלב שבו נבחנת שאלת המחקר. התלמיד צריך להחליט על בסיס הנתונים שאסף והניתוח שביצע, עד כמה התוצאות שאסף מתאימות לאחת ההשערות שהעלה לפני תחילת המחקר. יתכן שתמצאנה מספר השערות המאוששות, בעקבות הנתונים שנאספו ונותחו. עלול להיות שלא תמצא, אפילו השערה נכונה אחת. אפשר שתועלה השערה חדשה שלא שוערה לפני ביצוע המחקר.הסקת המסקנות ובחינת ההשערות, הן החלק המסכם את עבודת האסטרוטופ, יש לבצע אותן תוך התייחסות לכל חלקי האסטרוטופ שבוצעו עד כה, החל ברקע לשאלת המחקר וההשערות, המשך בהחלטה על שיטת המחקר, וגמור בדרך איסוף הנתונים, שגיאות המדידה וניתוח הנתונים.
הדיון המסכם נועד להבהיר את חשיבות האסטרוטופ. מה הייתה תרומתו להתפתחות הידע של התלמיד. כיצד הצליח התלמיד להתמודד עם שאלת המחקר, האם הצליח לענות רק על חלקים ממנה. מהי הביקורת שיש לו על תהליך העבודה וכיצד היה משפר את התהליך לו עמד לרשותו בתחילת המחקר הידע שבנה במהלכו. מחקר טוב נמדד גם בשאלות חדשות שהוא מעלה. שאלות שהחוקר לא העלה אותן בדעתו לפני תחילת המחקר. חשוב לכן לציין בסיכום האסטרוטופ אילו שאלות חדשות עלו בדעת התלמיד במהלך ביצוע האסטרוטופ. שאלות אלה עשויות לעודד ביצוע אסטרוטופים חדשים, או הרחבה של האסטרוטופ לעבודה גדולה יותר.