CC BY
20
Научни трудове на Съюза на учените в България - Пловдив. Серия В. Техника и технологии. Том XVII, ISSN 1311 -9419 (Print); ISSN 2534-9384 (Online), 2019. Scientific Works of the Union of Scientists in Bulgaria - Plovdiv. Series C. Technics and Technologies. Vol. XVII., ISSN 1311 -9419(Print); ISSN 2534-9384 (Online), 2019
ИЗПОЛЗВАНЕ НА ДИДАКТИЧЕСКИЯ ТЕСТ ЗА ДИАГНОСТИКА НА УЧЕБНИТЕ РЕЗУЛТАТИ ПО „ЧОВЕКЪТ И ПРИРОДАТА" 6. КЛАС(МОДУЛ ХИМШ1) Антоанета Ангелачева Пловдивски университет „Паисий Хилендарски"
POSSIBILITIES OF DIDACTIC TEST FORDIAGNOSTICS OF TEACHING MISULT SIN THE 6TH GRADE, SECTION "SUCSTANCES
AND GHLIRPROPERTIES" Antoaneta AtgelncOten Universityof Plovdiv"Paisii Hileodarski"
Abstract. In the article are presented results from diagnostic research of students' performances in the school subject "Man and nature" in 6th grade, in the section related to substances and their properties. The aim of the study is to establish to what extent are achieved the expected students' performances which are determined in the state documents. The students' performances are evaluated with a test that is created in accordance with the state educational requirements and the curriculum for 6th grade. From the experimental data are made specific findings about students' cognitive achievements and some weak points in science education.
Keywords: educational standards, chemistry education, didactic test
Увод
Усъвършенстването на процеса на обучение по химия е свързано с решаването на редица въпроси, по-важни от които са оптимален подбор и структуриране на учебното съдържание, избор на подходящи организационни форми, подходи, методи и средства на обучение и не на последно място - оптимизиране на процеса на контрол и оценка на овладените от учениците знания и умения. Дидактическите тестове са основно средство за диагностика на познавателните резултати от обучението. Те позволяват учениците да бъдат поставени при еднакви условия и да не се проявява субективизъм. Освен това учителят има възможност сравнително бързо и точно да установи, анализира и оцени резултатите от учебната дейност и своевременно да направи корекции. Държавните образователни изисквания (ДОИ) за учебно съдържание и Учебната програма са нормативните документа, на базата на които се разработват дидактически тестове за диагностика на постиженията на учениците.
Предвид актуалността на проблема за контрол и оценка на процеса на обучение се организира изследване за установяване на степента на усвояване на знанията и уменията на учениците при изучаване на раздела „Вещества и техните свойства" на учебния предмет „Човекът и природата" 6. клас, което да е основа за по-нататъшно усъвършенстване на учебния процес. Успешното реализиране на целта на изследването е свързано с решаване на следните задачи: (а) чрез методичен анализ на раздела открояване на някои негови особености; (б) в съответствие с изискванията на теорията и методиката за съставяне на тестове разработване на дидактически тест за измерване равнището на знанията и уменията
на учениците при овладяване на учебното съдържание за веществата и техните свойства; (в) съпоставяне на установените познавателни резултати от обучението с определените в Учебната програма за 6. клас очаквани резултати и формулиране на изводи.
Методология и описание на изследването
Обект на изследването са 182 ученици от 6. клас от ОУ „Васил Левски", ОУ „Душо Хаджидеков" и СУ „Паисий Хилендарски", град Пловдив. Със същите ученици е проведено подобно изследване в 5. клас (Angelacheva, 2017; Angelacheva, 2018). Предмет на изследването са резултатите от учебната дейност (знания и умения за обекти, процеси и явления в неживата и живата природа). Целта на експерименталното изследване е да се провери в каква степен са постигнати очакваните резултати от обучението в раздела „Вещества и техните свойства" 6. клас на ниво Учебна програма. Хипотезата на изследването е, че познавателните резултати на учениците съответстват на представените в Учебната програма знания и умения. Изборът на учебното съдържание в раздела „Вещества и техните свойства" 6. клас е продиктуван от голямото му познавателно и практическо значение. В раздела се обогатява съдържанието на понятието вещество, изградено в „Човекът и природата" в 5. клас, и се въвеждат другите две основни химични понятия -химичен елемент и химична реакция (табл. 1). Така се осигуряват първоначални химични знания, необходими за въвеждане на предмета „Химия и опазване на околната среда" в 7. клас.
Таблица 1. Съдържание на основните химични понятия в 6. клас
Химичен елемент • Вид атоми и йони с определен брой протони в ядрата. • Описва се по признаците: състав на атомите и на йоните; вещества, под формата на които съществува химичният елемент.
Вещество • Веществата съставят телата. • Срещат се в природата (най-често в смеси с други вещества) или се получават при определени условия в практиката. • В зависимост от условията са в твърдо, течно или газообразно състояние. • Изградени са от частици - атоми, молекули, йони. • Имат определен състав -качествен и количествен. • Проявяват определени свойства (физични и химични). • Свойствата, които са ценни за практиката, определят употребата на веществата. • Употребата определя получаването им, а тяхната химична активност - разпространението им. • Във връзка с получаването и употребата на някои вещества възникват екологични проблеми.
Химична реакция • Химичните реакции са явления, при които едни вещества при определени условия се превръщат в други вещества. • Химичните реакции се описват като се посочват: изходните вещества и продуктите на взаимодействието; условията и признаците за протичане. • Химичните реакции са разделени в групи според сходни техни признаци: химично съединяване, химично разлагане, химично заместване и други видове.
Анализът на учебното съдържание за веществата и за техните свойства, както и знанията и уменията, заложени в Учебната програма за 6. клас като очаквани резултати от обучението, са база за разработване на т.нар. тест-спецификация (табл. 2).
Таблица 2. Очаквани резултати от обучението в раздела „Вещества и техните свойства" 6. клас
Очаквани резултати Задача № в теста
Описва и сравнява градивните частици на веществата. 1
Разпознава прости и сложни вещества по състав. 2
Изследва и описва по алгоритъм физичните свойства на конкретни вещества. 3
Описва условия и признаци за протичане на конкретни химични реакции. 4, 5
Различава физични от химични процеси. 6
Обяснява закона за запазване на масата на веществата при химичните реакции, описва неговото значение и приложение. 7
Означава с думи или с модели химичните реакции. 8
Различава химичните реакции по броя на изходните вещества и на продуктите на реакцията. 9
Описва физичните и химичните свойства на простите вещества кислород, водород, желязо, методите за получаването им и разпространението им в природата. 10
Изпълнява химични експерименти за получаване и за изследване свойствата на веществата при спазване на правилата за безопасна работа. 11
Описва оксидите като съединения на химичния елемент кислород с други химични елементи. 12
Дава примери за химични реакции, които протичат в природата и в практиката. 13, 14
Оценява ролята на дейността на човека за замърсяване на околната среда и на отговорността на човека за нейното опазване. 15
Дефинира процеса горене и описва примери за горене в природата и в практика. 16
В съответствие с определените в Учебната програма очаквани резултати от обучението в раздела „Вещества и техните свойства" са подбрани и разработени тестовите задачи.
Резултати и дискусия
Качествата на тестовите задачи по отношение на тяхната съдържателна валидност, дискриминативната сила и трудност са оценени от 10 експерти - учители по химия, физика и биология. Количествена характеристика на съдържателната валидност (съответствие между тестовата задача и учебната цел, чието постигане тя е предназначена да измерва) е коефициентът на съответствие CVR (Bizhkov, 1996). Получените числови стойности показват, че съдържателната валидност на отделните задачи и на теста като цяло е добра (табл. 3).
Таблица 3. Резултати от експертната оценка за качествата на задачите от теста
Тестови задачи 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Оценка на + 1/ + 1/ +1/ + 1/ +1/ +1/ + 1/ +1/ + 1/ +1/ + 1/ +1/ + 1/ + 1/ +1/ + 1/
експертите (е) 10е 10е 10е 9е 9е 9е 10е 9е 9е 10е 10е 10е 10е 10е 9е 9е
CVR 1 1 1 0.8 0,8 0.8 1 0,8 0.8 1 1 1 1 1 0,8 0,8
Съдържателна валидност на теста като цяло СУЯ 0.91; -1 < СУЯ < +1
Дискр. сила DP 0,5 0,5 0,6 0,4 0,5 0,3 0,6 0,3 0,6 0,6 0,5 0,3 0,4 0,3 0,4 0,5
Трудност Р, % 55 43 65 61 47 52 46 32 66 48 51 35 37 33 39 38
Емпиричните стойности за индекса на дискриминативната сила DP (възможността дадена задача да разграничи „силните" от „слабите" по постижения ученици) показват, че преобладаващата част от задачите имат много добра дискриминативност (0,40 < DP < 0,60) (Bizhkov, 1996). С ниска дисриминативност фР < 0,40) са задачи 6, 8, 12, 14, които са със свободен отговор. За по-добра и обективна оценка на постиженията на учениците тези задачи могат да се преобразуват в задачи със структуриран отговор. Резултатите за индекса на трудност Р (Bizhkov, 1996) (отношение на броя ученици, които са решили вярно задачата, към общия брой на учениците) показват, че задачи 3, 4 и 9 са лесни и в най-малка степен затрудняват учениците (Р = 60-70 %). Тези задачи са подбрани на репродуктивно равнище на овладяване на знанията и уменията на учениците. Със средна трудност (Р = 4060 %) са задачи 1, 2, 5, 6, 7, 10, 11, които са разработени на продуктивно равнище на
постиженията на учениците. Задачи 8, 12, 13, 14, 15, 16 са конструирани на творческо равнище на познавателните резултати на учениците и се явяват трудни за тях (Р < 40 %).
Статистическият анализ на данните от експертната оценка показва, че задачите от теста отговарят на описаните в литературата основни изисквания при съставяне на тест за установяване резултатите на учениците от обучението и не се нуждаят от промяна.
За количествена оценка на овладените от учениците знания и умения при изучаване на химичния модул на учебния предмет „Човекът и природата" в 6. клас е приет коефициентът на успеваемост SR (Bizhkov, 1996). Той се определя като броят на точките, постигнати от всички ученици за дадена задача, се раздели на точките, които те биха получили, ако са решили вярно задачата. Съгласно изискванията на МОН стандартите за учебно съдържание (с които се определя общообразователния минимум по степени и етапи) трябва да бъдат постижими за 80 % от учениците. Емпиричните данни за коефициента на успеваемост са представени на фиг. 1.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
тестови задачи
Фиг. 1. Данни за коефициента на успеваемост на учениците от теста
Представените на фиг. 1 резултати показват, че сред тестовите задачи няма задача, при която учениците да са постигнали успеваемост според държавните документи. Със задачи 3 и 9 са се справили 60-70 % от учениците, което е сравнително близко до изискването на учебните стандарти. При задача 3 учениците познават свойствата на простото вещество водород и различават физичните от химичните му свойства. Добрите резултати от задача 9 показват, че учениците имат знания за същността на химичните реакции, за понятията изходни вещества и продукти на реакцията, за видовете химични реакции (химично съединяване, химично разлагане, химично заместване). Освен това учениците на базата на модели разпознават химичните реакции по признака брой на изходните вещества и на продуктите на реакцията.
За задачи 1, 4 и 10 успеваемостта на учениците е около 50 %. При задача 1 учениците срещат трудности при прилагане на знанията за градивните частици на веществата (атоми, молекули, йони) и сравняването им по признаците състав, маса, заряд, размер. Данните за задача 4 показват, че почти половината от учениците не познават един от лабораторните методи за получаване на простото вещество кислород и съответно условията, при които протича химичната реакция. Задача 10 е трудна за учениците, тъй като тя изисква знания едновременно за три прости вещества - кислород, водород и желязо. Учениците не познават
добре физичните и химичните свойства на тези вещества, което е причина за сравнително ниските резултати.
Успеваемост 40-50 % имат задачи 2 и 6. При задача 2 учениците срещат трудности при разпознаване на прости от сложни вещества в зависимост от елементния им състав. В задача 6 са използвани примери за физични и химични явления, които са познати на учениците от практиката и от обучението по „Човекът и природата" от 3. до 5. клас. Въпреки това учениците трудно различават физични от химични процеси.
Задачи 5, 7, 11, 12, 16 се характеризират с успеваемост 30-40 %. В задача 5 учениците трудно се ориентират в признаците за протичане на конкретна химична реакция. Вероятна причина за слабите резултати е ограниченото използване на учебния експеримент за онагледяване на процеса на обучение в училище. Задача 7 е свързана с елементарни математически изчисления, но учениците не умеят да използват закона за запазване на масата на веществата при решаване на конкретни примери. Отсъствието на умения за изпълнение на основни лабораторни операции, за работа с веществата и за прилагане на правилата за безопасна работа обясняват слабите резултати за задача 11. При задача 12 учениците трябва да сравнят две химични съединения - серен диоксид и калциев оксид по признаците строеж, състав, състояние и някои физични свойства. Получените резултати показват, че би могло да се оптимизира мястото на темата за оксидите в учебното съдържание за 6. клас и изобщо да се помисли дали е удачно включването на тази тема. Ниското равнище на знанията на учениците за оксидите вероятно е свързано и с невъзможността да се демонстрират свойствата на серния диоксид, поради неговата токсичност. Данните за задача 16 показват, че учениците не познават основните характеристики на горивата (състояние, елементен състав, продукта на горенето, топлина на горене) и значението на горивата за бита и за практиката на човека.
С успеваемост под 30 % са задачи 8, 13, 14 и 15. Задачи 8 и 4 са със свободен отговор и с най-висока степен на трудност. Задача 8 изисква от учениците представяне на модел на химична реакция за получаване на простото вещество кислород, определяне на вида на реакцията и предлагане на начини за доказване на получения газ и за неговото събиране. Слабите резултати при решаване на последните две подусловия на задачата могат да бъдат обяснени отново с неизползване в пълна степен на възможностите на учебния експеримент за разкриване свойствата на конкретни вещества. При задача 14 учениците също срещат сериозни затруднения при представяне с модели на непознати химични реакции и при определяне вида на реакциите. Резултатите от задача 13 показват че учениците не познават областите на приложение на веществата, определени от техните свойства. Задача 15 е свързана с прилагане на овладени от учениците екологични знания. Учениците се затрудняват да оценят кои дейности на човека водят до замърсяване на околната среда и какви са последиците от това за живата и за неживата природа.
Заключение
Анализът на резултатите от проведения педагогически експеримент дава основание за следните обобщения: (а) Дидактическият тест, разработен според заложените в учебната програма знания и умения, може ефективно да се използва за диагностика на постиженията на учениците при изучаване на веществата и техните свойства в 6. клас. (б) Равнището на знанията и уменията на учениците не съответства на представените в Учебната програма очаквани резултати. Очертават се пропуски в знанията на учениците за методите за получаване на простите вещества кислород и водород, за свойствата на кислорода, водорода и желязото и областите на приложението им, за химичните реакции, които протичат в природата и в практиката, за въздействието на някои вещества и химични реакции върху околната среда и мерките за опазване на околната среда. Незадоволителни са експерименталните химични умения на учениците, поради слабо застъпена лабораторна работа в учебния процес. Учениците срещат затруднения при задачите със свободен отговор, свързани с конструиране на граматически правилно построени изречения и прилагане на знания в нови, непознати познавателни ситуации. (в) В сравнение с
резултатите от тестирането на същите ученици в 5. клас, резултатите в 6. клас са със значително по-нисък коефициент на успеваемост. Това показва, че натрупаните през годините пропуски в знанията и уменията на учениците в обучението по „Човекът и природата" от 3. до 5. клас не се изчистват, а се задълбочават, независимо от непрекъснатото обновяване на Учебните програми и на учебниците, създадени на тяхна основа.
Авторът изказва благодарност на фонд „Научни изследвания към ПУ „Паисий Хилендарски"за финансиране на настоящото изследване (договор ФП17-ХФ-013).
Литература
Angelacheva, A. (2017). Research on the cognitive performances of students in teaching "Man and Nature" 5th grade (module Chemistry) - part I. Scientific Works of the Union of Scientists in Bulgaria — Plovdiv. Series C. Technics and technologies, Vol. XV, Plovdiv, 170-175.
Angelacheva, A. (2018). Research on the cognitive performances of students in teaching "Man and Nature" 5th grade (module Chemistry) - part II. Scientific Works of the Union of Scientists in Bulgaria — Plovdiv. Series B. Natural Sciences and the Humanities, Vol. XVIII, Plovdiv, 4-9.
Bizhkov, G. (1996). Theory and methodology of didactic tests. Sofia: Prosveta.
Burovska, I., Tsakovski, S. (2012). Study of the pupils' performances (sixth grade) on section "Substances and their properties" in the subject "Man and nature". Chemistry: Bulgarian Journal of Science Education, 22(6), 840-857.
Raicheva, A., Kostova, Z., Kazarova, M. Collection of problems and tests Man and Nature 6th grade. Sofia: Reagalia 6.
ПРИЛОЖЕНИЕ
ДИДАКТИЧЕСКИ ТЕСТ „ВЕЩЕСТВА И ТЕХНИТЕ СВОЙСТВА" 6. КЛАС
Задача 1. Посочете в коя група са изброени частици, които не са електронеутрални:
а) електрони, атомни ядра, молекули; в) атомни ядра, електрони, протони;
б) неутрони, електрони, протони; г) атомни ядра, протони, атоми.
Задача 2. Определете в кой ред веществата са само прости и в кой - само сложни:
а) вода, калиев хлорид, железен сулфид; в) серен диоксид, водород, сяра;
б) азот, кислород, желязо; г) озон, натриев хлорид, фосфор.
А. само прости -..............Б. само сложни -................
Задача 3. Кое свойство на водорода не е физично?
а) по-лек е от въздуха; в) малко се разтваря във вода;
б) няма цвят и миризма; г) гори в кислородна среда.
Задача 4. Кое от изброените условия е необходимо, за да протече реакцията:
калиев перманганат ^ калиев манганат + манганов диоксид + кислород?
а) облъчване със светлина; в) наличие на постоянен ел. ток;
б) нагряване; г) стриване.
Задача 5. Коя от изброените промени е признак за протичане на химичната реакция:
варовик + солна киселина ^ калциев дихлорид + вода + въглероден диоксид?
а) образуване на утайка; в) отделяне на светлина;
б) промяна на цвета; г) отделяне на газ.
Задача 6. Посочете кои от посочените промени са физични и кои са химични:
а) замръзване на водата; в) горене на дървесина;
б) гасене на вар; г) разтваряне на готварска сол във вода.
Физични промени са................, защото................
Химични промени са..............., защото.................
Задача 7. При изгаряне на 120 g сяра на прах се получават 330 g железен сулфид. Колко грама е масата на желязото?
а) 225 ^ б) 165 g; в) 210 g; г) 200 g.
Задача 8. Един от методите за получаване на кислород е при нагряване на водороден пероксид. Освен кислород, се получава и вода.
а) Запишете модела на химичната реакция. б) Определете вида на химичната реакция. в) Предложете начин за доказване на получения кислород. г) Предложете начин за неговото събиране.
Задача 9. Дадени са модели на следните химични реакции:
а) въглерод + кислород ^ въглероден диоксид;
б) нишадър ^ амоняк + хлороводород;
в) желязо + меден сулфат ^ мед + железен сулфат;
г) калциев карбонат ^ калциев оксид + въглероден диоксид.
Определете вида на всяка химична реакция: химично съединяване - .........; химично
разлагане -........; химично заместване -........
Задача 10. Кое от твърденията не е вярно?
а) С чист кислород и с въздуха водородът образува гърмящ газ.
б) Кислородът е газ със синкав цвят, без миризма и плътност много по-малка от тази на въздуха.
в) Желязото образува сплави с въглерода и с металите.
г) Кислородът поддържа горенето и участва в процеса дишане.
Задача 11. Кое от твърденията е вярно?
а) След работа с киселина тя се изсипва в мивката.
б) За вземане на проби от твърди вещества се използва лъжичка, а от течности - пипета.
в) Преливането на течности става, като банката се държи така, че нейният етикет да бъде на противоположната страна на дланта.
г) Помирисването на вещества се осъществява чрез леко навеждане към отвора на съда.
Задача 12. Сравнете веществата серен диоксид и калциев оксид по следните признаци:
а) състояние и миризма; в) строеж;
б) качествен състав; г) отнасяне към вода.
Задача 13. За кое от изброените не може да се използва водород?
а) хранителна промишленост; в) получаване на солна киселина;
б) дишане; г) получаване на амоняк.
Задача 14. Кислородът, който вдишваме с въздуха, се разнася от кръвта до всяка клетка на организма благодарение на две химични реакции: а) в кръвта веществото хемоглобин (съдържа в молекулите си железни атоми) реагира с кислорода и образува оксихемоглобин; б) в клетките от оксихемоглобина се получават кислород и хемоглобин.
Означете с модели двете реакции и определете вида на всяка от тях.
Задача 15. Кое от твърденията е грешно?
а) Изтъняването на озоновия слой е причина за засилване на ултравиолетовата радиация.
б) Фотосинтезата и дишането при растенията поддържат почти постоянна концентрацията на въглеродния диоксид в атмосферата.
в) Киселинните дъждове не могат да повредят архитектурни и културни паметници, направени от варовик или от мрамор.
г) Изгарянето на горивата, транспортът и обезлесяването допринасят за увеличаване съдържанието на въглеродния диоксид в атмосферата.
Задача 16. За кое от горивата се отнася определението: „Невидимото злато на Земята"?
а) природен газ; в) въглища;
б) нефт; г) торф.
