Рівень засвоєння учнями поняття «хімічне явище»

Проблема формування та розвитку понять є однією з найважливіших у процесі навчання. Сáме поняття разом із науковими фактами, законами та теоріями виступають основними структурними елементами наукових знань. Засвоєння школярами понять – це умова оволодіння ними основами наук та їх інтелектуального розвитку, оскільки в поняттях розкривається внутрішня суперечлива природа об’єктів та явищ.

            Аналіз науково-педагогічної літератури вказує на різноманітні підходи вчених до визначення терміну «поняття». Так, А.В.Усова налічує біля тридцяти дефініцій даного терміну [6]. У рамках дослідження ми вважаємо за доцільне користуватися визначенням, яке пропонує педагогічна енциклопедія: «Поняття – форма наукового знання, яка відображає об’єктивно суттєве в предметах і явищах і закріплюється у спеціальних термінах або позначеннях» [3].

Теоретичний аналіз джерел і практичний досвід свідчать, що без оперування поняттями неможливе ні створення, ні засвоєння законів та теорій, оскільки в законі відображується зв'язок між поняттями, а теорія може розглядатися як розгорнута система понять. У той же час, утворені на базі понять, закони та теорії стають елементами їх змісту. У зв'язку з цим, більш широкий погляд на поняття дозволяє трактувати його як систему знань, у якій відображена сукупність усіх відомих ознак і форм існування предмета.

Безумовно, що для успішного формування та розвитку понять учителю важливо знати вимоги, яким має відповідати формування понять, вміти об’єктивно оцінити якість засвоєння понять школярами.

Мета статті полягає у висвітленні результатів проведеного нами педагогічного експерименту, спрямованого на визначення рівня засвоєння учнями поняття «хімічне явище». Дослідження також дозволило виявити відмінності в рівні засвоєння даного поняття учнями 7-х класів, які навчаються за програмою 12-річної школи [4] та учнями 8-х класів, які навчаються за програмою 11-річної школи [5]; встановити залежність між рівнями навчальних досягнень, знань та функціональності знань учнів.

Основними характеристиками поняття як логічної категорії є зміст – сукупність ознак, за якими узагальнюються предмети в понятті; об’єм – множина предметів, узагальнених у понятті; а також зв’язки та відношення даного поняття з іншими. Виходячи з цих характеристик, виділяються основні критерії засвоєння понять, які дозволяють об’єктивно оцінити якість засвоєння поняття на певних етапах його формування. Кількісними показниками вимірювання даних критеріїв виступають коефіцієнти повноти засвоєння змісту, об’єму поняття та зв’язків даного поняття з іншими [6]. Дослідниками вказується на існування інших критеріїв, зокрема, вміння оперувати поняттями [6, с. 54], хоча даний критерій не визнається одним з основних.

Вважаємо, що подібний підхід, коли основні критерії повноти засвоєння понять виводяться переважно з їх логічних характеристик, без врахування значення для розвитку та самореалізації особистості,  є характерним для знаннєвої парадигми освіти, за якої метою навчання вважалося дати учням усвідомлені, систематичні, міцні знання, на перший план виходили об’єм та глибина засвоєного навчального матеріалу. У той же час недостатня увага приділялася функціональності знань.

Сучасна освіта відзначається впровадженням у ній компетентнісного підходу, коли важливим стає не сам об’єм матеріалу, який засвоїв учень, а те, як він уміє користуватися здобутою навчальною інформацією в аспекті її аналізу, виділення головного, відбору потрібного, застосування набутих знань в реальному житті. Під кутом зору компетентнісного підходу знання розглядаються як інструмент, який дозволяє зрозуміти реалії повсякдення, проаналізувати та оцінити їх; виявити наявні чи потенційні проблеми та вжити заходи щодо їх вирішення.

За цих умов на перший план виходить можливість використання знань, вміння застосовувати їх у процесі діяльності, а здатність вільного та творчого оперування поняттям виступає основним критерієм його засвоєння.  При цьому ми підкреслюємо, що лише в тому разі, коли людина може включити засвоєне поняття у власну пізнавальну та перетворювальну діяльність, воно стає її надбанням,  елементом її світогляду.

Отже, для визначення рівня засвоєння школярами поняття необхідно розрахувати коефіцієнти повноти засвоєння учнями змісту, об’єму, внутрішньопредметних та міжпредметних зв’язків даного поняття, а також виявити рівень функціональності знань учнів як здатності оперувати поняттям, використовувати його в пізнавальній і перетворювальній діяльності, застосовувати при поясненні явищ навколишнього світу, при проведенні експерименту та інтерпретації його результатів, при розв’язанні проблемних ситуацій тощо.

Педагогічним експериментом було охоплено 397 учнів, що дало змогу зробити статистично достовірні висновки. Завдання, які дозволили визначити рівень засвоєння поняття «хімічне явище», були складені на основі матеріалів міжнародного моніторингового дослідження ТІМSS [2], збірників задач і вправ з хімії, рекомендованих Міністерством освіти.

У ході експерименту з метою створення рівних умов при порівнянні рівня засвоєння поняття «хімічне явище» учнями сьомого класу, які навчаються за програмою для 12-річної школи [4], та учнями восьмого класу, які навчаються за програмою одинадцятирічної школи [5], ми використовували ідентичні завдання, побудовані на матеріалі теми «Початкові хімічні поняття» (на вивчення якої відводиться 18 годин за програмою 8-го класу та 17 годин за програмою 7-го класу) і теми «Прості речовини» (13 і 10 годин відповідно).

Коефіцієнти повноти засвоєння змісту, об’єму, внутрішньопредметних та міжпредметних зв’язків поняття були розраховані як відношення кількості правильно виконаних завдань на визначення рівня засвоєння певної характеристики поняття до їх загальної кількості. Для визначення кожної з характеристик поняття: змісту, об’єму, внутрішньопредметних та міжпредметних звязків використовувалося по чотири тестових завдання.

Коефіцієнт здатності оперувати поняттям визначався за відношенням числа набраних кожним учнем балів за виконання завдань до загального числа балів (всього для визначення здатності учнів оперувати поняттям було використано чотири завдання, кожне з яких оцінювалося в чотири бали).

Результати засвоєння учнями поняття «хімічне явище» наведені в табл. 1.

Таблиця 1

Рівень засвоєння поняття «хімічне явище» учнями 7-8 класів

	Коефіцієнти повноти засвоєння основних характеристик поняття (%)				Здатність оперувати поняттям (%)
	Об’єм	Зміст	Зв’язки внутрішньо- предметні	Зв’язки міжпредметні
В цілому по вибірці	30,9	35,7	25,9	25,8	16,6
7 клас	30,4	34,7	24,8	25,4	16,3
8 клас	32	40	29,8	27,5	17,7

 На нашу думку, засвоєння основних характеристик поняття «хімічне явище» - одного з провідних понять хімії, яке має важливе світоглядне значення, на рівні 25-35% є недостатнім і може розглядатися як педагогічна проблема.

При цьому ми підкреслюємо, що середній рівень розуміння учнями суті основних хімічних понять є значно вищим, що було з’ясовано в ході міжнародного моніторингового дослідження з оцінки якості природничо-математичної освіти – ТІМSS. Згідно з результатами даного дослідження, розуміння суті основних понять хімії виявили 50,1% восьмикласників, проте лише 25,6% учнів, які приймали участь у даному дослідженні, змогли правильно або частково правильно виконати завдання, що потребували застосування набутих знань і навичок у практичних цілях, при поясненні явищ повсякденного життя, проведенні дослідження та обробці отриманих даних [1].

Отже, можна зробити висновок, що поняття «хімічне явище» засвоюється школярами на нижчому рівні, порівняно з середнім рівнем засвоєння основних хімічних понять, найважливішими з яких є поняття про хімічний елемент, речовину та хімічне явище.

Відзначимо, що самі учні усвідомлюють нижчий рівень засвоєння ними знань про хімічну реакцію, порівняно з рівнем засвоєння знань про речовину, про що свідчать дані анкетування старшокласників, проведеного Н.Н.Чайченко [7].

Привертає увагу вже відмічена в ряді досліджень тенденція, згідно з якою знання учнями фактичного матеріалу є вищими, порівняно зі здатністю використовувати їх для вирішення завдань практичного спрямування.

З'ясовуючи вміння учнів використовувати наявні знання для розв’язання завдань практичного спрямування, ми прагнули розглянути різні аспекти даного питання. Наведемо приклади завдань, використаних у ході дослідження.

При визначенні здатності учнів пов'язувати навчальний матеріал з реальною життєвою практикою використовувалося наступне завдання:

Пригадайте та запишіть ознаки хімічних реакцій та наведіть по одному прикладу хімічних реакцій, які мають подібні ознаки та відбуваються в природі або в побуті.

Правильно або частково правильно виконали дане завдання 29,6% школярів, коефіцієнт виконання завдання становить 15,7%.

Завдання на визначення здатності школярів використовувати знання для розв’язування завдань практичного характеру, для пояснення та прогнозування особливостей перебігу хімічних процесів мало наступний зміст:

Три однакові свічки поставили у три банки: X (об’ємом 2л), Y (об’ємом 2л) і Z (об’ємом 1л) й одночасно запалили. Банку Х залишили відкритою, а банки Y і Z закрили. Яка свічка погасне першою (X. Y , Z )? Чому?

Сумарна частка правильних та частково правильних відповідей склала 48,1%, коефіцієнт виконання завдання – 36,5%.

Слід відзначити, що дане завдання пропонувалося учасникам міжнародного моніторингового дослідження ТІМSS. Тоді частка учнів, які змогли правильно або частково правильно виконати дане завдання, склала лише 40,8%. Отже, можна зробити висновок, що за три роки, які пройшли між дослідженням ТІМSS та педагогічним експериментом, проведеним нами, відбулося статистично достовірне підвищення здатності учнів використовувати наявні знання для розв’язання завдань практичного характеру. Зростання успіхів учнів при розв’язуванні завдань практичного характеру ми пов'язуємо зі втіленням у педагогічну практику ідей компетентнісно спрямованої освіти. Відмітимо, що результати виконання завдання наступного змісту: «Яке явище належить до хімічних: а) речовина 1 полірується і її поверхня стає гладенькою; б) речовина 2 випаровується в результаті нагрівання; в) поверхня речовини 3 вкривається білим матовим нальотом після перебування на повітрі; г) речовину 4 виділяють із суміші в результаті фільтрування», яке використовувалося для визначення рівня засвоєння учнями об’єму поняття «хімічне явище», практично співпали з результатами, отриманими експертами ТІМSS: у ході констатувального експерименту з цим завданням впоралися 25,6% учнів, у ході дослідження  ТІМSS – 25,5%.

З'ясувати здатність учнів використовувати знання для розв’язування практичних завдань проблемного характеру дозволило наступне завдання:

При прожарюванні міді та при прожарюванні малахіту – СuСО₃·Сu(ОН)₂ утворюється чорний порошок купрум (ІІ) оксиду – СuО. Поясніть, чому у першому випадку маса купрум (ІІ) оксиду більша за масу міді, яку прожарювали, а у другому випадку маса купрум (ІІ) оксиду менша за масу малахіту, який прожарювали.

Воно виявилося досить складним для школярів і виконати його змогли лише 16,2% учнів, коефіцієнт виконання завдання склав 8,7%. При виконанні даного завдання семикласники показали значно нижчі результати, порівняно з восьмикласниками, хоча сама згадка про те, що в даному випадку відбуваються реакції різних типів: сполучення та розкладу вже розглядалася як частково правильна відповідь.

Для визначення здатності школярів планувати експериментальне дослідження та здійснювати інтерпретацію його результатів використовувалося наступне завдання:

Учень вирішив з'ясувати вплив вологості та температури повітря на швидкість іржавіння заліза. Він узяв чотири однакових залізних цвяхи і на певний час помістив їх:

перший цвях – у тепле сухе місце;

другий цвях – у тепле вологе місце;

третій цвях – у холодне сухе місце;

четвертий цвях – у холодне вологе місце.

Які цвяхи йому слід порівняти для визначення впливу вологості повітря на швидкість іржавіння заліза? Які цвяхи необхідно порівняти, щоб визначити вплив температури на швидкість іржавіння заліза?

Дане завдання виявилося несподівано складним для учнів, хоча й було побудоване на життєвому матеріалі, знайомому більшості школярів, – залежність швидкості руйнування заліза від умов навколишнього середовища. Сумарна частка правильних та частково правильних відповідей – 11,8%, коефіцієнт виконання завдання – 5,5%. Ми вважаємо, що низька результативність виконання даного завдання вказує на виявлено слабку експериментальну підготовку учнів у проведенні найпростіших дослідів хімічного характеру, обробці даних та інтерпретації результатів; свідчить про недостатню дослідницьку практику школярів, яка має полягати не лише у виконанні дослідів за інструкцією, але і в самостійному плануванні та проведенні експериментальних досліджень.

Дані, наведені в табл. 1, дозволяють визначити відмінності в рівні засвоєння поняття «хімічне явище» учнями сьомого та восьмого класів. Результати педагогічного експерименту свідчать, що за більшістю показників результати восьмикласників є вищими, порівняно з результатами семикласників. Наш власний досвід та бесіди з вчителями, які викладають хімію в сьомих класах, дозволив виявити причини цього явища. Головними причинами нижчого  рівня засвоєння основних хімічних понять семикласниками ми вважаємо нижчий рівень розвитку в них понятійного теоретичного мислення та недостатню кількість годин, яка відводиться на вивчення хімії у сьомому класі. Як свідчать наші спостереження, одна година хімії на тиждень у 7 класі, згідно з програмою 12-річної школи, не дозволяє створити умови для «заглиблення» учнів у предмет вивчення, що є особливо важливим на початку вивчення курсу.

Кращі результати семикласники виявили при виконанні одного із завдань на визначення рівня засвоєння міжпредметних зв’язків поняття «хімічне явище», та першого, другого й четвертого завдань, наведених у даній статті, які використовувалися при визначенні здатності учнів оперувати поняттям. Цей факт ми пояснюємо позитивним впливом вивчення семикласниками інтегрованого курсу «Природознавство», введеним у програму 12-річної школи, та теми «Методи наукових досліджень», яка розглядається в курсі хімії сьомого класу, а також вищою практичною спрямованістю курсу хімії 12-річної школи, підручників і навчальних посібників, які використовуються при його вивченні.

Для виявлення залежності між рівнем навчальних досягнень, рівнем знань та функціональністю знань учнів ми визначили частку тестових завдань на визначення повноти засвоєння основних характеристик поняття «хімічне явище», виконаних учнями з різними рівнями навчальних досягнень, та частку виконаних ними елементів завдань відкритого типу на визначення здатності використовувати поняття при розв’язанні завдань практичного характеру. Дані обчислень представлені в табл. 2.

Таблиця 2

Залежність рівня знань та рівня функціональності знань учнів

від рівня їх навчальних досягнень

Рівень навчальних досягнень учнів	Відсоток  виконаних тестових завдань (елементів завдань відкритого типу), які використовувалися при визначенні:
	рівня знань	функціональності знань
Високий	42,97	30,63
Достатній	32,35	16,88
Середній	24,33	8,75
Низький	16,67	7,50

Спостерігається пряма залежність між рівнем навчальних досягнень, рівнем знань та функціональністю знань учнів, що ілюструє рис 1

Присутність зв'язку між рівнем знань учнів і рівнем функціональності їх знань є дещо несподіваною з точки зору вихідних положень компетентнісного підходу:  якщо функціональність знань визнається важливим показником і одним з критерієм сформованості компетентності, то зв’язок між рівнем знань та рівнем компетентності часто заперечується. У ряді джерел зазначається, що «компетентність не зводиться до знань і навичок», що «бути компетентним не означає бути вченим або освіченим», що часто «люди, володіючи великим об’ємом знань, не можуть мобілізувати їх відповідним чином у потрібний момент».

Є підстава вважати, що наявність прямої залежності між рівнем знань та рівнем функціональності знань є цілком закономірною та передбачуваною: якщо можна припустити, що обізнана людина не зуміє мобілізувати наявні знання у певній ситуації, то ще більша ймовірність того, що цього не зможе зробити людина, яка таких знань не має, тому що не можна використати те, чим не володієш. Дані педагогічного експерименту переконливо доводять, що наявність значного об’єму знань (за рівних інших умов) надає їх володарю більше можливостей для застосування знань в пізнавальній та перетворювальній діяльності, у тому числі в діяльності практичного характеру.

Висновки. У ході педагогічного експерименту було виявлено, що:

-                     поняття «хімічне явище» засвоюється школярами на рівні 25-35%, що є нижчим порівняно з середнім рівнем засвоєння хімічних понять;

-                     здатність оперувати поняттям «хімічне явище», використовувати його при розв’язанні завдань практичного характеру складає 16-17%, що є недостатнім і спонукає до пошуків нових підходів до процесу формування поняття;

-                     учні сьомого класу, які навчаються за програмою з хімії для 12-річної школи засвоюють дане поняття на нижчому рівні порівняно з восьмикласниками, які вивчають хімію за програмою 11-річної школи;

-                     спостерігається пряма залежність між рівнем знань та рівнем функціональності знань учнів.

Перспективним напрямком подальших досліджень ми вважаємо дослідження дидактичних і методичних умов формування поняття «хімічне явище» на засадах компетентнісного підходу, спрямованого на забезпечення здатності учнів на основі здобутих знань самостійно аналізувати процеси, явища, які відбуваються у навколишньому світі;  розвиток вміння використовувати здобуті знання для розв’язання завдань практичного спрямування.

 Література

1.                Лашевська Г., Титаренко Н. Результати дослідження якості хімічної освіти // Біологія і хімія в шк. – 2006. - №1. – С. 8-11.

2.                Мулліс Іна В.С., Мартін Майкл О., Руддок Грехем Дж. та ін. TIMSS-2007: Засади вимірювань і відкриті завдання з математики та природничих наук для 4 і 8 класів / Переклад з англійської. – Х.: Факт, 2006. – 672 с.

3.                Педагогическая энциклопедия: В 4 т. / Гл. ред. И.А.Каиров, Ф.Н.Петров и др. – М.: Советская энциклопедия, 1966. – Т.3. – 880 с. с ил.

4.                Програма для загальноосвітніх навчальних закладів: Хімія, 7-11 кл –К.; Ірпінь: ВТФ «Перун», 2005. – 32 с.

5.                Програма для загальноосвітніх навчальних закладів: Хімія, 8-11 кл –К.: Шк.. світ, 2001. – 190 с.

6.                Усова А.В. Формирование у школьников научных понятий в процессе обучения. – М.: Педагогика, 1986. – 176 с. – (Труды д. чл. и чл.-кор. АПН СССР).

7.                Чайченко Н.Н. Формування у школярів теоретичних знань з хімії: психолого-педагогічний аспект. – Суми: ВВП «Мрія-1» ЛТД, 1997. – 118 с.