ביו-רפואה חישובית מבוססת מתמטיקה

כיתות המצוינות בחטיבות הביניים מיועדות לתלמידים בעלי מוטיבציה גבוהה, בעלי יכולת ופוטנציאל ללימודי מתמטיקה ומדעים ברמות גבוהות. התלמידים בכיתות אלה מגיעים מקבוצת הלימוד הגבוהה במתמטיקה. בכיתות המצוינות לומדים 4-6 שעות תוספתיות בשבוע, והן מוקדשות להאצת הלימוד ולהעשרת הידע במתמטיקה ובמדעים.

במפת הדרכים של הקרן לחטיבות הביניים זוהו כיתות המצוינות כקרקע פורייה להוראת חומרי הלימוד שפותחו לאחרונה. התכנים החדשים משלבים מתמטיקה שימושית בהקשרים מגוונים, בהשראת המסגרת המושגית של פיז"ה במתמטיקה. הרציונל לכך הוא שמעורבות לומדים בנושאים הלקוחים מהעולם האמיתי, כגון מחשבים, מדעי כדור הארץ והייטק, תרחיב את מעגל התלמידים שיבקשו להצטרף לכיתות אלה.

כחלק ממאמץ זה, פנינו לענת ירדן העומדת בראש המחלקה להוראת המדעים במכון ויצמן. היא מציעה תכנית שבה יישמו מודלים מתמטיים בהקשר של ביו-רפואה חישובית, הכולל מידע גנומי ומולקולרי. בתחום זה, מודלים מתמטיים משמשים לניתוח נתונים ביו-רפואיים שונים כדי לחקור מצבים קליניים, לאפשר גילוי מוקדם של מחלות, ולפתח טיפולים מעשיים וטיפולים בהתאמה אישית.

בכוונתה של ירדן לפתח ארבע יחידות לימוד לתלמידי כיתות ט', אותן ילמדו מורים למדעים במסגרת שעתיים שבועיות תוספתיות בכיתות המצוינות. כל יחידת לימוד תעסוק בנושא רפואי שונה, כגון התפשטות מגפות, חיסונים, תזונה ועמידות לאנטיביוטיקה. יחידות הלימוד יהיו נגישות בפלטפורמה ללמידה מקוונת, ויכללו פעילויות, מערכי נתונים, מקורות מידע וסרטוני וידיאו.

בכל יחידת לימוד תוצג בפני התלמידים סוגייה רפואית, ולאחריה יידרשו לנסח, ליישם ולפרש נתונים על ידי שימוש במודלים מתמטיים ואלגוריתמים. מושגים מתמטיים שישובצו בתכני הלימוד יכללו פונקציות לינאריות וריבועיות, הסתברות וסטטיסטיקה, שינוי ויחסים, גידול לינארי ומעריכי, ויחס בין ייצוגים שונים. המושגים המתמטיים ישולבו בתכנית בהתאמה לרמות 5-6 של המסגרת המושגית של פיז"ה במתמטיקה.

פיתוח התכנית ישלב מומחיות בביו-רפואה ובמתמטיקה: רוחמה אבן, מומחית לחינוך מתמטי וורד רום-קידר, מומחית בעלת שם למתמטיקה שימושית, יעניקו ייעוץ אקדמי, וקבוצה של מורים למתמטיקה ואנשי אקדמיה ישתתפו בצוות הפיתוח של התכנית.

המשימות יכללו מושגים שהתלמידים מכירים מלימודי המתמטיקה. אם יידרשו לתמיכה נוספת, הם יוכלו להשתמש בפלטפורמה הדיגיטלית של מכון ויצמן, אשר תכלול סרטונים והסברים. המורים למדעים יעברו השתלמות וריענון במתמטיקה, ומומחים ממכון ויצמן יתמכו בהם באופן שוטף.

יישום התכנית יתבסס על 15 מורים מובילים, שיתנסו בהוראת המשימות בכיתותיהם, ובהמשך ידריכו בהדרגה 85 מורים נוספים שכל אחד מהם ילמד את חומרי התכנית במשך שנת לימודים אחת לפחות, בכיתות מצוינות ברחבי הארץ.

הצלחת התכנית תימדד באמצעות מבחן דיאגנוסטי שפותח על ידי מט"ח. היעד הוא שלפחות 80% מהתלמידים יעמדו במבחן בהצלחה, ברמות 5-6 של המסגרת המושגית של פיז"ה.

*הטקסט המוצג לעיל מציג את המענק כפי שאושר על ידי דירקטוריון הקרן / מענק 380