О методике выявления сформированности естественнонаучного мышления школьников

Современное образование требует от школьников умения осмысливать изучаемый материал в его сущностной основе. То есть школьники должны усваивать понятия, уметь ими оперировать, выводить из них следствия и уметь узнавать их там, где их присутствие неявно, т.е. быть компетентными. В связи с этим возникает проблема диагностики сформированности естественнонаучного мышления как психологического аналога компетентности в естественнонаучных знаниях.

Рассматривая стандартные тесты, Г.А. Берулава выявила основное противоречие между требованиями современного образования и заданиями тестов, заключающееся в том, что в большинстве тестов используются задания алгоритмического характера, в то время как в естественнонаучных предметах такие задания практически не встречаются и, следовательно, уровень сформированности у учащихся естественнонаучного мышления приравнивается к способности учащихся решать задачи по жесткому алгоритму [1].

Один из способов диагностики создала еще в 1960-х гг. Н.А. Менчинская - это решение нестандартных задач, т. е. таких задач, в которых или недостает данных, или их переизбыток, или условия «закамуфлированы» [4]. По тому же пути, но несколько в другую сторону пошла Г.А. Вайзер. Она предложила оценивать знания школьников по результатам выполнения заданий на преобразование (так называемую трансформацию) школьниками исходных задач [2]. Знание о технологии трансформации задач в школьной программе отсутствуют, и при решении задач требуется более высокий уровень знаний (по сравнению с современным школьным), потому что, во-первых, материал, усвоенный на уроке, используется в новых условиях и, во-вторых, структура задачи является объектом анализа, что требует от ребенка умения владеть обширной совокупностью приемов умственной деятельности.

Поскольку творческие задачи имеют множество верных решений, постольку нельзя ввести критерий успешного или неуспешного выполнения задачи. Г.А. Вайзер дает только признаки ответов успевающих и неуспевающих учеников, в том числе: разнообразие приемов трансформации задачи, широта и продуктивность использования приемов трансформации                      задачи,                                              эмоционально-оценочное                                    отношение          ученика          к

трансформированной задаче (своей или другого ученика), отношение учащегося к процессу преобразования задач. Поэтому для оценки результатов диагностики надо привлекать экспертов, а это создает определенные организационные проблемы.

Наиболее разработанная, на данный момент, диагностика естественнонаучного мышления принадлежит Г.А. Берулаве - «Тест естественнонаучного мышления» для VII и VIII классов (ТЕМ-7 и ТЕМ-8) [1]. Тест естественнонаучного мышления состоит из двух субтестов (субтест сформированности дифференциально-синтетической стадии естественнонаучного мышления и субтест сформированности синтетической стадии естественнонаучного мышления), каждый субтест содержит 15 заданий с вариантами ответов.

Каждый тест содержит 30 заданий, в основе которых лежит 6 естественнонаучных законов. Каждому закону соответствуют шесть заданий, три из которых составлены на материале физики, в рамках которого изучались данные законы, и три - на межпредметном материале (биологии и физики - в VII классе, биологии, физики и химии - в VIII классе.)

Приведем типичное задание из дифференциально-синтетического субтеста.

Задание. Почему нельзя тушить горящий керосин, заливая его водой?

Варианты ответа:

1)    вода будет испаряться с поверхности горящего керосина;

2)    вода будет смешиваться с керосином вследствие явления диффузии;

3)    плотность воды больше плотности керосина, поэтому вода будет опускаться вниз, а керосин будет всплывать наверх и не закроет доступ воздуха, необходимого для горения керосина.

Варианты ответов для задания субтеста (их по три в каждой задаче) позволяют диагностировать преимущественный способ мышления учащегося: эмпирически-бытовой (ему в данном задании соответствует первый вариант ответа), эмпирически-научный (ему соответствует второй вариант ответа) или дифференциально-синтетический (третий вариант ответа), который характеризует уже теоретический тип мышления.

Аналогичную структуру имеют задания синтетического субтеста.

Приведем пример.

Задание. Почему кит, оказавшись на мели, погибает?

Варианты ответа:

1)    сила трения, имеющаяся на твердой почве, мешает ему добраться до воды;

2)    кит задыхается от воздуха;

3)    вследствие закона Архимеда вес кита в воде оказывается незначительным; на суше выталкивающая сила отсутствует, и кит погибает под действием собственного веса.

В основе решения задачи лежит закон Архимеда, в то же время она построена на нехарактерном для курса физики биологическом материале. Эмпирически-бытовому способу мышления в данном случае соответствует второй вариант ответа, эмпирически- научному - первый вариант, теоретическому (дифференциально-синтетическому) способу мышления соответствует третий вариант ответа.

Обработка тестов включает в себя количественную и качественную составляющие.

Количественная обработка показывает успеваемость школьника, а качественная позволяет оценить стадию сформированности теоретического мышления школьника (эмпирически-бытовая, эмпирически-научная, дифференциально-синтетическая стадии), сделать вывод, какие типы связей (законов) вызывают затруднение у учащихся, и произвести в этом направлении целенаправленную коррекцию. По сути дела такая методика представляет собой диагностику теоретического мышления на конкретном предметном материале, т. е. предметную диагностику теоретического мышления.

В.А. Гуружапов в 1997 г. высказал идею о том, что методы предметной диагностики теоретического мышления школьников должны в равной мере опираться как на традиции исследований мышления с использованием «задач на соображение», так и на достижения в области проектирования квазиисследовательской деятельности учащихся на уроках по конкретным предметам [3]. Для этого тестовые задания по содержанию должны быть аналогом так называемой учебной задачи на обобщение пройденного учебного материала, а по форме - «задачами на соображение» с тонкими различениями существенных и не существенных признаков объекта.

В учебной задаче на обобщение пройденного материала условием являются не признаки объекта, а способы его преобразования, которые ученик осваивал в учебной деятельности на уроках по определенной теме. А задание заключается в определении типа практической предметной задачи, которая допускает эти преобразования. Возможность решения теста должна быть проблематизирована за счет маскировки существенных признаков преобразования объекта несущественными. Характер маскировки может быть разным в зависимости от целей диагностики и условий ее проведения.

В 2001-2002 уч. г. методику диагностики мышления на предмете математики, основанную на принципах, которые сформулировал В.А. Гуружапов, разработал и внедрил В.Л. Соколов [5].

Двигаясь в этом направлении, мы разработали методику выявления сформированности естественнонаучного мышления школьников на предмете «Биология».

Наша методика включает в себя три типа тестовых заданий.

Тип 1. Обобщение по существенному признаку. В данном типе заданий школьникам предлагают объединить несколько разных растений в одну группу по существенному признаку.

Пример.

«Перед вами четыре растения. По крайней мере три из них можно объединить в группу по одному существенному признаку. Найдите этот признак и определите растение, которое нельзя объединить с другими растениями по этому признаку. На бланке ответов отметьте галочкой это лишнее растение и укажите признак, по которому вы объединили остальные растения. Если такого растения нет, то поставьте галочку напротив пункта “Нет такого растения”».

1.      Арахис.