שני ניסויים חוזרים כמעט בכל ניסוי פוטוסינתזה בכיתה: שקית ניילון אטומה על ענף חי בחצר, וענף אלודיאה בכוס מים מתחת למנורת שולחן. השניים מוצגים בדרך כלל כזוג משלים, והם אינם זוג. אחד מהם מראה את התוצר של הפוטוסינתזה, והשני מראה תהליך אחר לגמרי שמתרחש באותו עלה באותה שעה.
השקית על העלה מודדת דיות, לא פוטוסינתזה
ההדגמה מוכרת. עוטפים ארבעה או חמישה עלים חיים על שיח בחצר בשקית כריכים, אוטמים בנייר דבק, ומשאירים לכמה שעות. כשחוזרים יש טיפות על הדופן הפנימית, ואחרי יום שלם מצטברת בתחתית כמות מים שאפשר לראות מרחוק. ההדגמה עובדת בכל פעם, וזה בדיוק מה שהופך אותה למטעה.
המים האלה עלו מהשורשים דרך צינורות העצה, הגיעו לעלה, יצאו ממנו דרך הפיוניות בצורת אדי מים, והתעבו על הדופן הקרירה של השקית. התהליך נקרא דיות, ובמכון דוידסון מתארים אותו בדיוק כך בניסוי הביתי על המים שמסתתרים בתוך עלים, כולל ההשוואה לאדי מים שמתעבים על מראה קרה.
דיות ופוטוסינתזה מתרחשים באותו עלה ודרך אותם פתחים, ולכן הבלבול מובן. אבל המים בשקית אינם התוצר של הפוטוסינתזה. הם האובדן שנלווה אליה, ומבחינת הצמח הם מחיר ולא רווח. תלמיד שיוצא מהשיעור עם המשפט שראינו את הפוטוסינתזה בשקית יוצא עם מושג שגוי, והמושג הזה יישב אצלו עד שהנושא יחזור אליו בצורתו המלאה כיחידת הזנה, שבתוכנית הלימודים משויכת לכיתה ט. ההסבר הבסיסי של התהליך נלמד כבר ביסודי, ותלמידי כיתה ז מגיעים עם גרסה מפושטת שלו מתוך השיעור על פוטוסינתזה לכיתות ד ו-ה, ולכן הפער אינו בידע אלא באבחנה בין מה שנצפה לבין מה שהוסק.
השקית שווה משהו, אבל בשם אחר
אין סיבה לפסול את השקית. יש סיבה לתת לה את השם הנכון. ברגע שמציגים אותה כניסוי דיות היא נעשית טובה יותר, כי אפשר לשאול עליה שאלות שיש להן תשובה נצפית: למה שקית על ענף בשמש אוספת יותר מים משקית זהה על ענף מוצל, למה כמעט לא מצטברים מים בשעות הלילה, ולמה שקית על ענף קטוף מפסיקה לאסוף אחרי כמה שעות.
שתי שקיות על אותו שיח, אחת בצד הפונה לשמש ואחת בצד המוצל, נותנות הפרש שרואים בעין בלי מדידה. זה כבר ניסוי עם משתנה אחד.
הקשר לפוטוסינתזה קיים, רק שהוא הפוך מהכיוון שמלמדים: הפיוניות נפתחות כדי לקלוט פחמן דו-חמצני, והמים יוצאים בעל כורחו של הצמח.
הבועות של האלודיאה הן התוצר עצמו
ענף אלודיאה בכוס מים, מנורה במרחק חמישה עשר סנטימטר, וכעבור דקות אחדות עולות בועות מהקצה החתוך של הגבעול. הגז הזה נוצר בעלים ויצא החוצה, ורובו חמצן. זהו תוצר של התהליך ולא תופעה שנלווית אליו, ובזה טמון ההבדל.
ההבדל בין שני הניסויים הוא ההבדל בין להסתכל על החשבון של מסעדה לבין להסתכל על הצלחת. השקית מראה כמה זה עלה. האלודיאה מראה מה יצא.
הציוד קצר, וסודה לשתייה היא הפריט שמדלגים עליו
ענף אלודיאה נמכר בחנויות אקווריומים, ושני ענפים מספיקים לכיתה שלמה. מעבר לזה צריך כוסות זכוכית שקופות, מנורות שולחן, סרגל, שעון עצר בטלפון, וסודה לשתייה.
הסודה לשתייה היא הפריט שרוב מערכי השיעור מדלגים עליו, והיא ההבדל בין ניסוי שמחזיק שיעור לניסוי שנגמר באמצע. מים מהברז מכילים מעט פחמן דו-חמצני מומס, והצמח מרוקן את המעט הזה תוך דקות אחדות. חצי כפית סודה לשתייה בליטר מים מספקת מקור פחמן שמחזיק לאורך כל השיעור. בלעדיה הבועות מתחילות יפה, מאטות, ונעצרות, והכיתה מסיקה שהניסוי נכשל דווקא ברגע שבו הוא היה אמור להשתלם.
נורת לד קרה עדיפה על נורת ליבון, ולא בגלל האור. נורת ליבון מחממת את המים, טמפרטורת המים משתנה תוך רבע שעה, וכל השוואה בין מרחקים נשברת כי השתנו שני דברים במקום אחד.
ההכנה של היום שלפני קובעת את השיעור
ענף שהגיע מהחנות בבוקר השיעור כמעט תמיד מאכזב. הוא נסע בשקית חשוכה, והוא צריך שעות של אור כדי לחזור לעצמו.
ההכנה מתחילה יום קודם: מכניסים את הענפים לכוס מים עם הסודה, מניחים ליד חלון, ומשאירים כך עד הבוקר. לפני השיעור חותכים מחדש את קצה הגבעול באלכסון במספריים חדים, כדי שהחתך יהיה טרי ורחב. חתך ישן נסתם ומפסיק להוציא בועות, וזו נקודת הכשל השכיחה ביותר בניסוי הזה.
שווה גם להריץ את הניסוי פעם אחת לבד, עם שעון, ולספור בפועל. אם קיבלת פחות מעשר בועות בדקה בחדר שלך, זה יקרה גם בכיתה, ואז נשאר לך יום שלם להוסיף אור או להחליף ענף במקום לגלות את זה מול שלושים ומשהו תלמידים.
ארבע עמדות ספירה עדיפות על הדגמה אחת בחזית
הדחף הטבעי הוא להעמיד כוס אחת על שולחן המורה ולתת לכולם להסתכל. בפועל שמונה תלמידים רואים בועות והשאר שומעים תיאור.
חלוקה שעובדת בכיתה של שלושים ומשהו תלמידים: ארבע עמדות, כל עמדה עם כוס וענף ומנורה, וכל עמדה מקבלת מרחק קבוע מראש, עשרה, עשרים, שלושים וארבעים סנטימטר. בתוך העמדה שלושה תפקידים בלבד, אחד סופר בקול, אחד מחזיק את השעון ואומר מתי מתחילים ומתי עוצרים, ואחד רושם. בסבב של שלוש דקות מתחלפים שלושה תלמידים בכל עמדה, וכל השאר ממלאים באותו זמן טבלה של ארבע שורות שאליה ייכנסו בסוף הנתונים מכל ארבע העמדות. כך אף אחד לא ממתין בתור, וכל אחד מחזיק ביד את אותה טבלה.
סופרים שלוש פעמים של דקה ולוקחים ממוצע. הספירה השנייה כמעט תמיד שונה מהראשונה, וזו נקודת ההוראה החזקה של השיעור, לא תקלה בו.
מרחק המנורה הופך הדגמה לניסוי
כל עוד יש מנורה אחת וכוס אחת, מה שקורה בכיתה הוא הדגמה. ברגע שארבע עמדות מדווחות ארבעה מספרים לארבעה מרחקים, יש טבלה, אפשר לצייר ממנה גרף, ואפשר לשאול מה יקרה במרחק שישים סנטימטר בלי ללכת לבדוק.
זה גם המקום שבו השיעור נפגש עם מה שמבחני תנופה בודקים בפועל במדע וטכנולוגיה, כלומר קריאת טבלה וגרף והסקה מהם, ולא שליפת הגדרות. תלמיד שייצר את הנתון בעצמו קורא גרף אחרת מתלמיד שקיבל גרף מודפס בדף עבודה.
הטעות שחוזרת בשלב הזה היא להחליף בין העמדות גם את המרחק וגם את סוג המנורה, פשוט כי אלה המנורות שהיו בבית הספר. עדיף ארבע מנורות זהות עם ארבעה מרחקים, גם במחיר של להביא שתיים מהבית.
ארבע נקודות הכשל שחוזרות בניסוי הזה
הבועות נעצרות אחרי שתי דקות: נגמר הפחמן הדו-חמצני המומס. מוסיפים סודה לשתייה ומחכים דקה.
אין בועות בכלל: החתך בגבעול ישן או מעוך. חותכים מחדש באלכסון, ומחזירים למים תוך שניות.
הקצב עולה ויורד בלי קשר למרחק: המים התחממו מהמנורה. מחליפים לנורת לד, או מציבים כוס מים שקופה בין המנורה לכוס הניסוי כמסנן חום.
הענף צף ומסתובב והבועות בורחות מהעין: מצמידים לגבעול מהדק נייר קטן כמשקולת, ומניחים את הענף כשהקצה החתוך כלפי מעלה.
ספירת בועות היא קירוב, וכדאי להגיד את זה בקול
בועה גדולה ובועה קטנה נספרות אותו הדבר, ולכן מספר הבועות אינו נפח הגז. חלק מהבועות נתקעות על הגבעול ומשתחררות יחד בצרור. הגז שעולה מעורבב גם באוויר שהיה מומס במים מלכתחילה.
אמירה כזאת בכיתה ז אינה מחלישה את הניסוי, היא מלמדת מה זו מדידה. אפשר לשאול את התלמידים מה הם היו עושים כדי למדוד נפח במקום לספור, ובכל כיתה מישהו מציע להפוך מבחנה מעל הגבעול ולראות כמה מים היא דוחקת. ההצעה נכונה, וזו בדיוק הגרסה שנעשית בחטיבה העליונה.
ניסוי אחד שנסגר עדיף על שניים שנפתחים
בשיעור כפול אפשר להריץ את שניהם ולהשוות ביניהם, וזה השיעור הטוב ביותר שאפשר לתת בנושא. במציאות של שנה שנקטעת בחגי תשרי ובפסח, ושל יחידת הצמח שנדחקת לרוב לחודשים האחרונים, יש בדרך כלל שיעור אחד.
בשיעור אחד עדיף לוותר על השקית לגמרי ולהריץ רק את האלודיאה, עם ארבע העמדות ועם הטבלה. שקית שנפתחת בחיפזון ומוסברת במשפט אחד מייצרת יותר נזק מתועלת, כי מה שנשאר בראש הוא אותו משפט שגוי. מי שמלמד את הרצף המלא של הביולוגיה בחטיבת הביניים יכול פשוט להזיז את השקית מוקדם יותר בשנה, אל היחידה על מערכות ההובלה בצמח שמשויכת לכיתה ז, ושם היא במקומה הנכון ומלמדת בדיוק את מה שהיא מראה.
ואם נשאר זמן בסוף השיעור, שווה לחזור לשאלה שפתחה את היחידה, מאיפה מגיע החומר שממנו בנוי גזע העץ. תלמידים שספרו בועות בעצמם באים אל השאלה הזאת עם משהו ביד, ולא עם משפט ששמעו.