Диагностика естественнонаучной грамотности учеников начальной школы

Задачу естествознания в начальной школе нельзя свести к пропедевтике, весь смысл которой ограничивается построением информационных подпорок, облегчающих введение предметных дисциплин средней школы. По-видимому, более оправданно рассматривать его как полноценный образовательный концентр, в рамках которого учащиеся делают первый осмысленный шаг в освоении форм естественнонаучного сознания. Если двигаться от самого начала, то этот шаг предполагает реконструкцию общекультурной картины природного мира, которая в дальнейшем выступит как материал, подлежащий рефлексивной переработке и дифференциации.

При этом глубинный педагогический смысл приобщения учеников к этой общекультурной картине будет заключаться в том, чтобы наряду с упорядоченными представлениями о природе и опытом применения этих представлений для решения несложных практических задач школьники освоили соответствующий набор средств и способов научно-познавательной деятельности.

Если очертить круг средств и способов действий, важных для становления естественнонаучного знания, которые могут освоить ученики начальной школы, то это, в первую очередь, средства и способы первичного анализа и репрезентации изучаемой реальности. По-видимому, к этому множеству можно отнести средства:

§ представления материальных объектов через совокупность их признаков и свойств

§ репрезентации пространственных отношений, процессов и зависимостей

§ прямого и косвенного измерения параметров объектов и процессов

§ упорядочения, группировки и выразительного предъявления фактических данных

§ первичного анализа причинных связей процессов

Этот список можно рассматривать как предварительный, однако и он уже очерчивает значимый круг средств умственной деятельности, усвоение которых в начальной школе возможно и подлежит педагогическому контролю.

Как можно оценить естественнонаучную грамотность? На каких основаниях может быть выстроена схема диагностики? В отечественной психологии, продолжающей линию культурно-исторического подхода Л.С.Выготского[1], представлены осмысленные основания для построения подобной схемы[2]. Любой акт развития рассматривается в этой традиции как процесс становления общего способа действия, главным моментом которого выступает присвоение культурного средства. Поэтому итоговый результат развития – это обобщенный способ действия как некоторая культурная способность человека.

Опорой для разработки схемы диагностики в этом случае должно быть представление о качественно различных вариантах освоения средств и способов действия.

В многочисленных исследованиях школы В.В.Давыдова[3] были чётко различены и противопоставлены два варианта присвоения культурных средств, которые в диагностике выступали как уровни, соответствующие двум этапам становления действия:

1) формальный уровень – овладение внешними особенностями образца действия;

2) предметный уровень – освоение существенного предметного отношения, лежащего в основе способа действия.

В ряде последних работ была высказана мысль о том, что полное присвоение культурной формы действия происходит тогда, когда средство/способ становится «инструментом опробования новых горизонтов действия и мышления»[4].

Именно в результате опробования способа действия в разнообразных жизненных ситуациях у человека появляется отношение к нему, как к собственному ресурсу, действительная свобода владения способом. Это как раз современная педагогика и пытается уловить с помощью понятия компетентности.

На этих теоретических основаниях была разработана концепция уровневой диагностики[5], матрица средств и способов действий в области естественнонаучной грамотности для начальной школы, образцы трехуровневых задач для диагностики.

В основание разработки диагностических задач было положено представление о трёх уровнях присвоения средства/способа действия: формальном, предметном (понятийном) и функциональном. Если говорить строго, то это не совсем уровни, хотя, безусловно, человек, достигнувший второго уровня, выглядит значительно более развитым, чем человек, освоивший средство на первом уровне, а достижения третьего уровня явно масштабнее достижений второго уровня. Дело в том, что формальное освоение способа действия не является необходимым этапом, предшествующим понятийному освоению. В отличие от этого, достижение третьего уровня, уровня функциональной грамотности, требует предварительно освоения второго (т.е. понимания предметной сути средства/способа). Тем не менее, именно эти три качественно разных формы присвоения средства оказываются необходимыми для содержательной характеристики продвижения ребенка в сторону естественнонаучной грамотности и могут быть описаны как уровни в смысле масштаба достижений.

Рассмотрим на примерах, как устроены разработанные нами диагностические задачи подобного рода. Вот трёхуровневая задача, диагностирующая овладение способом измерения.

Первое задание, выявляющее формальное освоение способа, построено так, чтобы все необходимые для решения условия были представлены наглядно (в условиях задачи, на схематическом рисунке). Чтобы правильно решить задачу, достаточно прочитать и понять ее условия, а также непосредственно сравнить схематические изображения.

1.1. Паша хотел сравнить количество осадков, выпавших в среду и в четверг. Для этого он в среду вынес на балкон сосуд и измерил высоту воды, оказавшейся в сосуде через сутки. То же самое он проделал в четверг, вылив предварительно воду из сосуда. О чём говорят результаты измерения? Рассмотри рисунок и выбери все верные ответы.

1. И в среду, и в четверг выпадали осадки.

2. В среду выпал 1 см осадков.

3. В четверг выпало на 1 см осадков больше, чем в среду.

4. В пятницу осадков будет еще больше.

5. В четверг выпало в два раза больше осадков, чем в среду.

Все ответы, кроме 4, подходят.

Ясно, что правильное выполнение этого задания ничего не говорит о понимании способа измерения количества осадков. Для этого предназначено следующее задание:

1.2. Ученики одного класса, Витя и Катя, выполняли домашнее задание. Они измеряли количество осадков с помощью сосудов, одинаковых по форме, но разных по объему (смотри рисунок). В результате измерений у Вити и у Кати уровень воды в банках оказался разный. Почему так могло произойти? Выбери все подходящие ответы.

1. Катя вынесла свою банку под дождь на меньшее время.

2. Банка Кати имеет меньшую площадь горлышка.

3. Дети вынесли свои банки под дождь в разное время суток.

4. Банка Вити больше по объему.

5. Катя и Витя живут далеко друг от друга.

По виду это задание почти не отличается от предыдущего. Однако для его решения недостаточно совершения формального действия в наглядном плане. Чтобы решить задачу, нужно понимать, что высота воды в банках подобной формы будет одинакова при разном объеме в одинаковых условиях измерения (т.е. если измерение проводится в одном месте и в одно время). В условиях задачи и среди ответов есть «зашумление», провоцирующее движение по ложному пути. Выбравший верные ответы (1, 3, 5) ученик продемонстрирует, что может не просто измерить общее количество осадков, воспользовавшись простым осадкомером, но делает это с пониманием условий получения того или иного результата. Тем не менее, о достижении в этом вопросе уровня компетентности (функциональной грамотности) говорить пока рано. Ведь мы ничего не можем сказать о том, насколько свободно владеет ученик этим способом действия, является ли общий способ измерения количества осадков ресурсом личного действия ученика, или же ученик просто может разобраться в предъявленной ему непростой задаче.

На самом деле, доподлинно выявить это может только случай — реальная ситуация, предъявляющая человеку свой вызов, на который человек может ответить или отказаться отвечать. Эта ситуация должна:

1) не содержать прямого указания на требуемый для ее преодоления способ действия (средство);

2) содержать действительную необходимость прибегнуть именно к этому средству/способу действия;

3) как любая конкретная ситуация, быть наполненной многообразием условий и обстоятельств, требующих виртуозного преобразования вышеуказанного способа.

Все эти свойства требуемой диагностической ситуации противоречат друг другу. Так, например, любая попытка расширить (сделать более неопределенным) поле условий приводит к расширению поля возможных способов решения, а, значит, к потере диагностической конкретности. Тем не менее, по пути увеличения неопределенности исходных условий (отсутствие указания на предметную область задачи, способ решения) часто идут контрукторы заданий теста PISA. И это как раз те задачи теста, с которыми плохо справляются российские школьники. Но, как правило, эти задачи похожи на так называемые «проектные»: решить их возможно с помощью разных средств/способов действия.

В связи с очевидной невозможностью регулярно строить и воспроизводить подобные диагностические ситуации для определения уровня владения конкретным средством/способом, для построения заданий третьего (функционального) уровня был задан следующий критерий: диагностическая задача должна быть построена так, чтобы для ее решения требовалось умение выводить из существенного отношения некоторой задачной ситуации весь спектр его возможных конкретизаций: вариантов соотношения условий задачи и схемы действия.

Вот пример такого задания для способа измерения общего количества осадков.

1.3. Дождь шёл непрерывно с вечера и до обеда следующего дня. Мальчики измеряли количество осадков. У каждого из них была своя банка. Петя поставил банку под дождь на всю ночь и утро. Коля, Сережа и Игорь вынесли свои банки в 8 часов утра на 2 часа. Посмотри, какая у кого банка, и выбери все верные утверждения.

1. Высота воды в банках у Коли и Игоря одинаковая, потому что они вынесли банки одновременно на 2 часа.

2. Утром дождь был сильнее, чем ночью.

3. У Сережи столько же воды в банке, сколько у Игоря, потому что горлышки банок одинаковые.

4. Высота воды в банках у Коли и Сережи одинаковая, потому что они вынесли банки одновременно на 2 часа.

5. У Сережи в банке воды больше всех, так как банка самая маленькая.

6. У Сережи в банке воды меньше всех, так как банка самая маленькая.

Правильный ответ: 2, 3, 4.

В этом задании требуется соотнести результаты измерений, осуществленных разными измерительными средствами, и этим оно похоже на задание второго уровня. Но для решения задачи нужно выявить и сравнить свойства измерительных средств (банок), как существенные, так и несущественные для получения результата (площадь горлышка, площадь дна банки, форма сосуда, высота и объём сосуда, продолжительность измерения, время измерения). Решая задачу, ученик должен произвольно менять конкретные способы сравнения возможностей банок в условиях разной продолжительности и времени измерения, то есть проявить свободное владение способом измерения. Это, действительно, так, поскольку реальная работа ученика происходит с вариантами соотношения условий задачи и схемы действия.

Все задачи, разработанные для диагностики естественнонаучной грамотности выпускника начальной школы, трёхуровневые. Как соотносится содержание этих задач и содержание существующего естественнонаучного образования в начальной школе?

Государственный стандарт 2004 года предусматривал обязательный минимум содержания, выражающийся в перечислении некоторых областей содержания. Вот, к примеру, фрагмент этого списка: «Природа. Неживая и живая природа (различение, краткая характеристика объектов неживой и живой природы, отличие от изделий). Понимание связи неживой и живой природы. Явления природы (общее представление о 3-4 явлениях) ».

В этом абзаце, кроме перечисления областей содержания, неявным образом заданы, по меньшей мере, 3 разных классификации. То есть, по-видимому, умение классифицировать естественные объекты относится к числу базовых умений ученика начальной школы. Но это задано неявным образом. В отличие от Госстандарта 2004 года, в новом образовательном Стандарте, принятие которого ожидается в декабре 2009 года, содержания подобного рода вообще не прописаны, так как Закон об образовании не предусматривает законодательного закрепления содержания, однако, в нём фиксированы требования к образовательным результатам, причём всячески подчеркивается (во всех предварительных вариантах текста), что эти результаты должны носить деятельностный характер[6], т.е. обучить ребенка надо не так, чтобы просто загрузить его информацией, а так, чтобы он мог действовать и с этой информацией, и с природными объектами (что касается рассматриваемой нами области).

Так что если «переделать», например, первое предложение цитированного выше фрагмента текста так, чтобы этот текст был пригоден для решения новых, поставленных перед нами Стандартом образования, задач, то это предложение будет выглядеть примерно так:

«Иерархическая классификация объектов окружающего мира (деление на природные и искусственные; природы, в свою очередь, на неживую и живую): различение, краткая характеристика групп объектов ».

Последовательная реконструкция содержания естественноноучного начального образования под этим углом зрения позволила нам очертить примерные предметные области и выделить в них те средства/способы действия, которые, с одной стороны, действительно задают деятельностное содержание образования, а с другой стороны, определяют предмет диагностики результатов его освоения.

Получилась примерная матрица следующего вида:

Понятно, что в большинстве существующих учебников по естествознанию (окружающему миру) для начальной школы многие из перечисленных в матрице средств/способов просто отсутствуют. Например, в начальной школе по большинству современных программ ученики «не проходят» шкалы Бофорта и Мооса. Практически никто из авторов курсов по окружающему миру (и, соответственно большая часть учителей начальной школы) не предлагает ученикам занятий рисованием и чтением простых разрезов.

Это естественным образом связано с прежними требованиями к построению подобных материалов. Но поскольку в новом Стандарте начального образования заявляются другие требования, то и учебные материалы нового поколения, а также деятельность учителя будут существенно меняться. Вот, для примера, только три заявленных критерия для оценки будущих учебников: «...

· число учебных активностей, реально обеспеченных УМК,

· обеспечение формирования всего спектра мыслительных операций,

· соотношение числа заданий различных типов (знаниевых и компетентностных)...»[8]

Поэтому если шкалы, как наиболее простые и одновременно важные средства естественнонаучного сознания, будут подлежать деятельностному освоению младшими школьниками, большинство будущих авторов учебников и учителей несомненно воспользуется[9] такими общекультурными и простыми для понимания детей шкалами, как шкала силы ветра адмирала Бофорта и шкала Мооса для определения твёрдости минералов. Это только вопрос времени.

Вернёмся к разрезам. Для того, чтобы читатель мог лучше представить себе, о каком способе действия идёт речь, приводим здесь задание 2 уровня на чтение разрезов:

На продольном (А) и поперечном (Б) разрезе плода растения показаны все семена. Сколько всего семян внутри плода?

Ответы:

1) 3

2) 6

3) 9

4) 12

5) 27

Это задание совсем несложное для человека, умеющего «соединить» в воображении схематические рисунки А и Б, то есть мысленно восстановить строение объекта, но трудное для человека, который даже если и понял, в чем задача, но не имел практики в делах подобного рода. Однако зачем нужно учить такому в начальной школе?

Отсутствие в содержании современной начальной школы такого способа действия как «построение и чтение простого схематического разреза» создает существующую сегодня и упорно не замечаемую никем, кроме действующих учителей биологии, огромную зияющую «дыру» между начальной и основной школой. Примерно 90% учеников средней школы и взрослых людей (бывших учеников средней школы) в ответ на предложение вылепить инфузорию-туфельку из пластилина изготавливают плоскую подмётку, что абсолютно не соответствует внешнему виду этого животного, как, разумеется, хорошо знают все, кто хоть раз видел его под микроскопом. Само по себе это, конечно, не ужасно. Но никакого понимания текста[10] учебников биологии мы никогда не получим только потому, что авторы учебников биологии адресуются к людям, умеющим по виду разрезов представлять объёмные фигуры и их внутреннее устройство. А в начальной школы это умение никем не строится! Данные апробации наших блоков тестовых задач это подтверждают. Примерно такой процент решаемости заданий мы получили для задач «на разрезы»[11] (для сравнения показано примерное распределение процентов решаемости по задачам на построение и чтение таблиц):

В связи с тем, что мы добрались до сравнения результатов диагностики, возникает вопрос: а какой процент решаемости должен быть для заданий 1, 2 и 3 уровня? Что следует рассматривать как «норму» развития?

Прежде всего, важно отличить результат диагностики от результата проверки (контрольной работы) и пр. Диагностика проводится не для того, чтобы «показать успехи», а для того, чтобы выявить «структуру» достижений и отставаний, смысл ее только в том, чтобы скорректировать дальнейшее движение. Поэтому плоха та диагностика, которая для любого (в том числе самого успешного) ребенка соответствующего возраста не показывает всего спектра результатов его развития.

Важными диагностическими показателями в этом случае будут не абсолютные, а относительные значения решаемости заданий. То есть, например, для конкретного класса в сравнении с другим конкретным классом будет показательным «западание» второго уровня (уровня понимания) по какому-то из способов действия на фоне большой успешности детей в решении заданий первого уровня. Или, например, для Вити Иванова в сравнении с другими детьми будет показательно отношение решаемости заданий первого уровня (по всем темам) к решению заданий второго уровня. Если, скажем, решаемость заданий первого уровня у Вити 55%, а второго 50%, тогда как в среднем она, например, составляет 80% к 45%, то практически с уверенностью можно утверждать, что Витя – не очень внимательный, возможно, торопливый или двигательно расторможенный мальчик, но обладающий высоким потенциалом развития.

Процент решаемости заданий третьего уровня принципиально не может быть большим к концу обучения в начальной школе. Во-первых, потому, что пока никто всерьёз не понимает, что нужно сделать в обучении, чтобы ученики достигали уровня компетентности. Мы можем пока только пытаться строить учебные и околоучебные ситуации так, чтобы не препятствовать инициативному самостоятельному действию ученика, тем самым косвенно подталкивая его к освоению широкого поля функциональных возможностей разнообразных средств/способов действий. Во-вторых, потому, что на освоение этого поля требуется некоторое, возможно достаточно продолжительное, время жизни, так как не каждый день жизненные ситуации требуют от нас применения тех или иных ресурсов (средств/способов) действия.

Процент решаемости заданий третьего уровня, безусловно, характеризует стиль и технологию, применяемую учителем, и побуждает его стремиться к формированию у учеников не только знаний и умений, но и к получению эффектов развития. Но этот показатель на сегодняшний день не может быть достигнут через планомерную реализацию конкретной программы обучения просто потому, что ее пока не существует.

В большей степени на непосредственную коррекцию собственного движения учителя (уделение большего внимания и сил работе над определенными темами курса, индивидуализация обучения, внедрение новых технологий, изменение стиля преподавания, включение новых методических средств и т.д.) могут и должны влиять показатели решаемости заданий 1 и 2-го уровня: в первую очередь, разрыв между ними, их относительные величины, разброс этих показателей по темам курса и у разных учеников (у разных классов).

Многократные результаты апробации блоков тестовых заданий показали применимость трехуровневых задач для характеристики естественнонаучной грамотности выпускников начальной школы с точки зрения их умения действовать по образцу, возможности действовать с пониманием и степени свободы (проявлении естественнонаучной грамотности) во владении определенными способами действия.

Предложенный инструмент позволяет более точно задавать цели обучения естествознанию в начальной школе; оценивать и проводить сравнение достижений отдельных учеников, классов и школ; корректировать пути дальнейшего обучения обследованных детей. Кроме того, разработанные задачи оказались эффективным средством переподготовки учителей для работы по новым образовательным стандартам, так как ориентируют учителя на новые цели обучения и наполняют их конкретным деятельностным содержанием.

[1] Д.Б.Эльконин, В.В.Давыдов, П.Я.Гальперин, Б.Д.Эльконин и др.

[2] См. Диагностика учебной успешности в начальной школе/под ред. П.Г.Нежнова, И.Д.Фрумина, Б.И.Хасана, Б.Д.Эльконина. – М.: «Открытый институт «Развивающее образование». – 2009.

[3] См., например, П.Г.Нежнов, А.М.Медведев. Метод исследования содержательного анализа у школьников//Вестник Моск. Ун-та. Серия 14. Психология. - 1988, № 2; О.В.Савельева. Психологические критерии качества знаний младших школьников//Автореф. диссертации...канд.пед наук, М., 1989

[4] Б.Д.Эльконин. Педагогика развития: проба как корнструкт образовательной системы// в кн.: Педагогика развития: ключевые компетентности и их становление. – Красноярск, 2003; П.Г.Нежнов. Опорседствование и спонтанность в модели «культурного развития».// Вестник Моск. Ун-та. Серия 14. Психология. - 2007, № 1.

[5] группой под руководством П.И. Нежнова, в которую входят авторы статьи, в рамках работы Центра международного сотрудничества по развитию образования Академии Народного Хозяйства при Президенте РФ (2007-2009 гг)

[6] см. http://mon.gov.ru/pro/fgos/noo/

[7] работа учеников начальной школы с круговой диаграммой не должна включать в себя действия разбиения круга на части (понятия угловой меры, градуса и пр.), т.е. предполагать использование заготовок

[8] Материалы Всероссийского семинара по проблемам организации и использования учебной книги нового поколения «Учебная книга нового поколения как механизм управления учебной деятельностью учащегося», октябрь 2009.

[9] для формирования умения детей работать со шкалами

[10] В широком смысле слова

[11] За 2007-2009 гг нами было проведено несколько апробаций разного масштаба (от 2 классов до 58 школ-участниц в разных регионах страны). Здесь представлены усреднённые данные.

Поиск по сайту: