Отечественная из bbарbbубbbежbbнаbbя педагогика 2 (70) т 2020
 Скачать 4.65 Mb.
|
|
Научное объяснение явлений Одно из заданий, имеющих высокий процент выполнения, входило в состав комплексного задания, или блока, Комнатные растения. Учащимся нужно было выбрать все правильные варианты ответа из предложенного списка. Речь в задании идет о покупке комнатных растений и консультаций с продавцом по выбору растений. Вопрос задания Какие из вопросов, заданных продавцом, касаются условий жизни комнатных растений? Отметьте все верные варианты ответа Сколько окон имеется в комнате На какую сторону света выходят окна в комнате Застелен ли ковром пол в комнате Какое место в комнате будет выбрано для растений Какие окна в комнате, пластиковые или деревянные? При оценивании этого задания принимались только те ответы, где были выбраны именно три верных варианта и не выбирались дополнительно какие-то еще. Правильно выполнили это задание 58% учащихся х классов. В качестве примера заданий, вызвавших наибольшие затруднения, рассмотрим два взаимосвязанных задания, которые в составе блока Выпечка хлеба имеют порядковые номера 2 и 3. Первое из этих заданий с выбором одного верного ответа. Вопрос задания № 2: В процессе брожения при температуре 25–35 С тесто подходит — поднимается, увеличиваясь в объеме в 2–3 раза. Почему тесто поднимается А. Ю. Пентин, НА. Заграничная, Е. А. Никишева, Г. Ю. Семенова Отметьте один верный вариант ответа Потому что в нем образуются более мелкие молекулы из белков и углеводов Потому что размножаются дрожжевые грибки Потому что в тесте образуется углекислый газ Потому что при брожении вода превращается в пар. Следующее за ним задание (№ 3) предполагает свободный ответ учащегося. Вопрос задания № 3: Когда подошедшее тесто ставят в печь, его объем продолжает значительно увеличиваться вовремя выпечки. Почему это происходит? Ответ:_____________________________________________ Первое из этих заданий выполнили 7% учащихся, второе — Чем можно объяснить такую разницу в результатах выполнения заданий 58% выполнения в первом случае и 7% и 2% — во втором Для задания с комнатными растениями учащемуся достаточно знать только о том, что свет является важнейшим фактором для жизни растения, и уловить связь между смыслом вопросов продавца и этим фактором. Знание о роли света — это и программное знание, начиная с курса Окружающий мир начальной школы, и вместе стем знание вполне бытовое, основанное на практическом опыте и здравом смысле. Почему же тогда 58% успешного выполнения, а не 75–80% или какая-то близкая цифра Причина, как правило, в том, что некоторые учащиеся усложняют проблему, добавляя к существенным факторам совсем несущественные наличие ковра или материал, из которого сделаны окна. Им бывает труднее принять решение в ситуации неопределенности, когда в задании не говорится, сколько именно правильных вариантов ответа в списке. Поэтому они добавляют какие-то варианты на всякий случай или мудрят, выдумывая несуществующие взаимосвязи. Таким образом, в конечном счете речь здесь идет не только о применении знаний, но и об уверенности в своих знаниях, позволяющей фильтровать информацию, оставляя нужное и отбрасывая лишнее. Совсем другая ситуация с заданиями из блока Выпечка хлеба. Заметим, что выполнение этих заданий не предполагает знания дета- Уровни освоения основных компетенций естественнонаучной грамотности лей, связанных с брожением. Вначале блока Выпечка хлеба дается информация о том, что в процессе брожения идут химические реакции, протекающие, в частности, с выделением углекислого газа, воды и других газообразных продуктов. Но выше 40 С реакция прекращается, так как дрожжевые грибки гибнут. Этой информации, в принципе, должно быть достаточно для выполнения заданий восьмиклассниками. Однако для этого им надо внимательно прочитать условия заданий и включить воображение, то есть представить идущий в тесте процесс. По сути, речь идет о мысленном создании модели процесса. Так, выбирая правильный ответ в задании № 2, нужно понять, что такое значительное увеличение объема теста может происходить только за счет образования газов. И дальше выбирать уже между углекислым газом и водяным паром. Но поскольку тесто поднимается при температурах 25–35 Сто есть гораздо ниже температуры кипения воды, то большого количества паров в пустотах теста быть не может. Таким образом, в качестве причины поднятия теста остается только углекислый газ. Однако на то, чтобы проделать подобную цепочку рассуждений или сделать правильный интуитивный вывод, оказались способны немногие (7%). Но даже эти немногие не смогли сделать в задании № 3 следующий шага именно применить знание о том, что любые газы при нагревании расширяются, для объяснения увеличения объема теста в печи. С трудом можно допустить, что лишь 2% учащихся знают о расширении газа при нагревании, но перенести это знание в новую, кулинарную, ситуацию удалось совсем немногим. Приведем типичные примеры ответов учащихся на задание № 3 с кратким комментарием авторов статьи Комментарий Объем теста в печи продолжает увеличиваться потому что дрожжи продолжают свои действия по увеличению своего количества не учтена информация, что дрожжевые грибки гибнут при температуре выше 40 o С). «Потому что в тесте образуется углекислый газ это правильный ответ на задание № 2, но следующий шаг — расширение газа при нагревании в печи — не сделан). «Тесто поднимается из-за пузырьков газа, который вырабатывают дрожжи можно повторить предыдущий комментарий). «Потому что в печи температура воздуха намного выше, поэтому молекулы газа в тесте начинают расширяться и двигаться быстрее, в хаотичном порядке, за счет чего и происходит увеличение объема выпечки одно из немногих приемлемых объяснений. Его можно было А. Ю. Пентин, НА. Заграничная, Е. А. Никишева, Г. Ю. Семенова бы принять, если не обращать внимание на утверждение молекулы начинают расширяться»). Если теперь условно отнести задание из блока Комнатные растения к низкому уровню сложности, а два задания из блока Выпечка хлеба к высокому, то можно оценить и уровни когнитивных действий, которые нужно продемонстрировать для выполнения тех и других заданий. На низком уровне нужно напрямую использовать доступные общеизвестные знания для объяснения в целом знакомого и ясно описанного явления (влияние света на жизнь растения. На высоком уровне 1) имеются трудность и неопределенность в выявлении самого фактора, являющегося причиной явления 2) необходимо внимательно проанализировать и использовать информацию, представленную в условии задания 3) нужно перенести пусть и простые знания (расширение газов при нагревании) в новые обстоятельства 4) для этого, в свою очередь, нужно частично абстрагироваться от конкретного объекта и создать упрощенную мысленную модель явления. Все это не означает, что для выполнения подобных заданий всегда необходимо последовательно и осознанно проделывать все эти действия. Они могут выполняться автоматически и неосознанно и приводить при этом к правильным решениям в том случае, если эти действия уже внутренне присвоены. Но для того, чтобы такое присвоение состоялось, эти действия должны систематически воспроизводиться и рефлексироваться в учебном процессе на различных примерах. Применение естественнонаучных методов исследования Для оценки этой компетенции одно из заданий, имеющих сравнительно высокий процент выполнения, входило в состав блока Ресурсы и отходы. Учащимся нужно было определить цель описанного эксперимента. Это задание предполагает свободный ответ учащегося. Приведем текст задания. «При подготовке экологического проекта группа школьников провела эксперимент. Ход эксперимента: Объекты исследования А) бумажный пакет, Б) полиэтиленовый пакет, В) пакет из целлофана, Г) пакет из биоразлагаемого пластика. В сентябре все пакеты были закопаны в землю на глубину 30 см. Через два месяца предметы извлекли и изучили их вид». Уровни освоения основных компетенций естественнонаучной грамотности Вопрос задания В чем состояла цель эксперимента, который проводили школьники? Ответ: Правильно выполнили это задание 41% учащихся х классов. В качестве примера заданий, вызвавших наибольшие затруднения, рассмотрим задание из блока Какие шины лучше, которое выполняли учащиеся х классов. Это задание предполагает свободный ответ учащегося. Ниже приводится текст задания. В сентябре все пакеты были закопаны в землю на глубину 30 см. Через два месяца предметы извлекли и изучили их вид. Вопрос задания В чем состояла цель эксперимента, который проводили школьники Ответ ________________________________________________________________ Правильно выполнили это задание 41% учащихся х классов. В качестве примера заданий, вызвавших наибольшие затруднения, рассмотрим задание из блока Какие шины лучше, которое выполняли учащиеся х классов. Это задание предполагает свободный ответ учащегося. Ниже приводится текст задания. Молодой инженер, занимающийся испытанием новых шин, предложил метод измерения коэффициента сцепления. Суть этого метода он схематично изобразил с помощью очень простого рисунка. Вопрос задания Объясните, в чем состоит этот метод определения коэффициента сцепления шины с дорогой. Ответ _______________________________________________________________ Это задание выполнили 11% учащихся х классов. В чем отличие более простого задания от более сложного Распознать цель описанного эксперимента с пакетами достаточно легко, тем более что уже в условии задания, да и во всем блоке Ресурсы и отходы задан экологический контекст ситуации. Тем не менее многим учащимся не удалось дать корректную формулировку цели. По смыслу она должна звучать так сравнить, насколько разложится в земле каждый из пакетов за два месяца. Между тем типичные ответы оказались такими Молодой инженер, занимающийся испытанием новых шин, предложил метод измерения коэффициента сцепления. Суть этого метода он схематично изобразил с помощью очень простого рисунка». Вопрос задания: Объясните, в чем состоит этот метод определения коэффициента сцепления шины с дорогой. Ответ:________________________________________________ Это задание выполнили 11% учащихся х классов. В чем отличие более простого задания от более сложного Распознать цель описанного эксперимента с пакетами достаточно легко, тем более что уже в условии задания, да и во всем блоке Ресурсы и отходы задан экологический контекст ситуации. Тем не менее многим учащимся неуда- лось дать корректную формулировку цели. По смыслу она должна звучать так сравнить, насколько разложится в земле каждый из пакетов за два А. Ю. Пентин, НА. Заграничная, Е. А. Никишева, Г. Ю. Семенова месяца. Между тем типичные ответы оказались такими Комментарий Как изменится вид пакетов, какие разложатся, а какие нет приемлемо по смыслу, но говорится о достаточно грубом сравнении и не хватает окончания фразы за два месяца). «Насколько быстро разлагаются пакеты, какие быстрее наиболее удачная формулировка цели). «Узнать сколько времени разлагается пакет неточно за два месяца мы можем не узнать этого про некоторые пакеты). «Время разложения в природе различных отходов можно повторить предыдущий комментарий). «Выяснить что станет слишком общо). «То, насколько быстро разлагаются те или иные вещества вновь — мы можем не узнать этого за два месяца). «Посмотреть и понять, разлагается ли какой-нибудь из этих пакетов в земле или нет вновь отсутствует уточнение за два месяца). И хотя большинство из подобных ответов можно принять, стоит не забывать об их неточности и неполноте. Соответственно, ив учебном процессе при постановке или распознавании целей и задач исследования учителю надо обращать внимание на эти, казалось бы, мелочи и корректировать вместе с учащимися их формулировки. Точное определение цели во многом предопределяет и последующие исследовательские действия, и правильное описание результатов. Второе задание (из блока Какие шины лучше) намного сложнее предыдущего. Здесь надо распознать не цель, а метод исследования. Для этого уже необходимо воспользоваться знаниями и опытом, полученными на уроках физики. Хотя и здесь, даже в отсутствие таких знаний, мог бы помочь здравый смысл. Ответ принимался бы ив том случае, если бы учащиеся написали, что коэффициент сцепления (трения) можно определить по углу наклона, при котором машина с заблокированными колесами начнет соскальзывать вниз, без указания на то, как именно вычисляется коэффициент. Однако и до этого додумались очень немногие. И практически не было ответов, где было бы сказано, что коэффициент сцепления (трения) просто равен тангенсу угла наклона. Между тем это стандартная задача курса физики 9 класса и стандартная тема лабораторной работы по способам определения коэффициента трения. Если бы у учащихся был опыт проведения такой работы, для них, возможно, не составило бы труда узнать ее в этом задании. Уровни освоения основных компетенций естественнонаучной грамотности Проведем различие между когнитивными действиями, необходимыми для выполнения более простого и более сложного заданий. При этом отнесем задание из блока Ресурсы и отходы к низкому уровню сложности, а задание из блока Какие шины лучше — к высокому. На низком уровне нужно опереться на известный или напрямую заданный контекст например, экологический, чтобы интерпретировать ясно описанные в задании исследовательские действия. Например, определить, какую цель имеют эти действия. Важно, чтобы эти действия также были вполне понятны учащимся и соответствовали их возрастному опыту. На высоком уровне, по сути, требуется изобрести или придумать способ исследования) как исследовать какой-то вопрос 2) как проверить гипотезу 3) как повысить надежность результатов. При этом сама проблематика исследования может быть новой для учащегося, а изобретение или распознавание способа исследования может требовать определенных теоретических знаний (например, знания закона о трении покоя или законов динамики Ньютона). Интерпретация данных и использование научных доказательств для получения выводов Для данной компетенции в качестве примера задания с высоким процентом выполнения возьмем задание из блока Батарейки. Это задание с выбором одного верного ответа. Оно предполагает простую интерпретацию графика. Ниже приводится текст задания. «Батарейки бывают разные. Одни способны работать долго, создавая нужное электрическое напряжение вцепи, другие садятся быстрее. Ребята решили выбрать лучшую батарейку для своей модели автомобиля. В Интернете они нашли описание исследования, в котором сравнивались батарейки четырех разных марок. На графике, взятом из этого исследования, показано, как менялось со временем электрическое напряжение, создаваемое каждой батарейкой, когда ток вцепи поддерживался постоянным мА. Четырем разным маркам батареек соответствуют графики четырех разных цветов. Учащиеся получали задание в цветном виде красная кривая спадает до нуля раньше остальных кривых, далее — желтая, синяя, зеленая А. Ю. Пентин, НА. Заграничная, Е. А. Никишева, Г. Ю. Семенова они нашли описание исследования, в котором сравнивались батарейки четырех разных марок. На графике, взятом из этого исследования, показано, как менялось со временем электрическое напряжение, создаваемое каждой батарейкой, когда ток вцепи поддерживался постоянным (500 мА. Четырем разным маркам батареек соответствуют графики четырех разных цветов. Учащиеся получали задание в цветном виде красная кривая спадает до нуля раньше остальных кривых, далее — желтая, синяя, зеленая Вопрос задания Какая из батареек может дольше других поддерживать нужный ток вцепи (цвет графика Отметьте один верный вариант ответа. Красный Желтый Синий Зеленый Правильно выполнили это задание 57% учащихся х классов. Одно из заданий, вызвавших наибольшие затруднения, относится к блоку Открытие вирусов. Это задание с выбором нескольких верных ответов из шести предложенных вариантов. В задании описываются два эксперимента Время, часы и минуты Напряжение, Вольты Вопрос задания Какая из батареек может дольше других поддерживать нужный ток вцепи (цвет графика)? Отметьте один верный вариант ответа Красный Желтый Синий Зеленый Правильно выполнили это задание 57% учащихся х классов. Одно из заданий, вызвавших наибольшие затруднения, относится к блоку Открытие вирусов. Это задание с выбором нескольких верных ответов из шести предложенных вариантов. В задании описываются два эксперимента Д. И. Ивановского, связанных с открытием вирусов, после чего формулируется следующий вопрос: Вопрос задания Какие выводы сделал Д. И. Ивановский после своих экспериментов по изучению мозаичности листьев табака? Отметьте все верные ответы. □ Листья табака заражены бактериями □ Внутри вирусной частицы имеется генетический материал Уровни освоения основных компетенций естественнонаучной грамотности Мельчайшие частицы проходят через бактериальные фильтры □ В любых клетках (растений, животных, человека) развиваются вирусы □ Вирусы, вызывающие рак, поражают только клетки животных и бактерий □ «Фильтрующиеся» бактерии не культивируются на искусственных питательных средах Для того чтобы ответ был принят, учащимся нужно было отметить й и й варианты. Предварительно разработчики оценивали сложность этого задания как низкую, однако правильно его выполнили лишь чуть больше 6% девятиклассников. Попытаемся объяснить столь большую разницу в результатах выполнения двух заданий, требующих интерпретации данных для получения выводов. Первое задание (из блока Батарейки) требует прочтения достаточно простого графика с учетом вербального описания смысла этого графика. Если текст перед графиком и сам вопрос задания прочитаны внимательно, то задание не должно вызывать никаких затруднений. Именно таки оказалось для 57% восьмиклассников. Однако достаточно много учащихся выполнили задание неправильно. Очевидно, что это возможно лишь в тех случаях, если учащиеся либо не поняли само задание, либо им просто плохо знакома работа с графиками. Не менее серьезные вопросы вызывает неожиданно низкий результат выполнения задания из блока Открытие вирусов. Дело в том, что в описании экспериментов Д. И. Ивановского, предваряющем вопрос задания, четко говорится, что а) неизвестные частицы, в отличие от обычных бактерий, проходят через бактериальные фильтры и б) эти частицы, в отличие от обычных бактерий, не размножаются (не культивируются) на специальных питательных средах. Эта информация представлена в явном виде. Остальные выводы в списке ответов или неверны, или никак не могли быть сделаны ученым, который пока лишь открыл неизвестные частицы, но ничего не знал (как и вся наука того времени) о природе этих частиц, не имевших тогда даже названия вирусы. Таким образом, учащиеся, которые выбирали неверные варианты ответа или не вникали в суть экспериментов Д. И. Ивановского, отмечая заведомо ошибочные утверждения (листья табака заражены бактериями, или демонстрировали собственные знания, которые не могли быть известны ученому и не следовали из его опытов (внутри вирусной частицы имеется |