CC BY
9
Научни трудове на Съюза на учените в България-Пловдив, серия Б. Естествени и хуманитарни науки, т. XVIII, ISSN 1311-9192 (Print), ISSN 2534-9376 (On-line), 2018. Scientific researches of the Union of Scientists in Bulgaria-Plovdiv, series B. Natural Sciences and the Humanities, Vol. XVIII, ISSN 1311-9192 (Print), ISSN 2534-9376 (On-line), 2018.
АНАЛИЗ НА ПОЗНАВАТЕЛНИТЕ РЕЗУЛТАТИ НА УЧЕНИЦИТЕ ОТ ОБУЧЕНИЕТО ПО „ЧОВЕКЪТ И ПРИРОДАТА" 5. КЛАС (МОДУЛ ХИМИЯ) - ЧАСТ II Антоанета Ангелачева Пловдивски университет „Паисий Хилендарски"
RESEARCH ON THE COGNITIVE PERFORMANCES OF STUDENTS IN TEACHING "MAN AND NATURE" 5TH GRADE (MODULE CHEMISTRY) - PART II Antoaneta Angelacheva University ofPlovdiv "Paisii Holendarski"
Abstract. In the article are presented results of a study of the qualities of test "Substances and their properties", realized in two aspects - expert evaluation and analysis the results of the test trial in a representative sample of pupils in the 5th grade. The empirical data show that the test has good statistical characteristics and can be used for effective diagnostics of the students' performances in part related to substances and their properties. The data of pedagogical experiment give grounds to assert that the level of students' knowledge and skills does not correspond to the expected results in the curriculum in 5th grade.
Keywords: chemistry education, educational standards, didactic test
Увод
В първата част на работата е представен тест за диагностика на резултатите от процеса на обучение по „Човекът и природата" 5. клас, модул Химия. Създаденият тест е съгласуван с ДОИ за учебно съдържание и с Учебната програма (2016 г.). Задачите от теста обхващат съществени моменти от учебното съдържание за веществата и техните свойства.
Целта на настоящата втора част на работата е да се изследват качествата на разработения тест. Въз основа на получените резултати да се достигне до обосновано решение за използването на теста като надежден инструмент за диагностика на знанията и уменията на учениците при изучаване на раздела „Вещества и техните свойства" 5. клас. Установените познавателни резултати от обучението да се съпоставят с формулираните в Учебната програма за 5. клас очаквани резултати и да се направят съответни изводи.
Изследване на качествата на теста „Вещества и техните свойства" 5. клас
Анализът на задачите от теста е осъществен в два аспекта: чрез експертна оценка (априорен анализ) и след изпробването на теста, чрез статистическа обработка на получените емпирични данни (апостериорен анализ) (Batoeva & Dragolova, 2001; Bizhkov & Kraevski, 2007; Cohen et al., 2011).
Априорният анализ е извършен от 10 експерти - учители по химия, физика и биология с висока педагогическа квалификация. Те попълват формуляри за оценка на теста по отношение на съдържателната валидност, стандарта за успешност и други критерии.
За проверка на съдържателната валидност (съответствие между тестовата задача и учебната цел, чието постигане тя е предназначена да измерва) експертите използват учебната програма по „Човекът и природата" 5. клас. Количественият израз на това съответствие се изчислява с помощта на предложения от С. Лоши коефициент на съответствие СУЯ (Ш/Ькоу, 1996, р. 243). Неговите стойности могат да варират от - 1, когато нито един от експертите не е посочил, че тестът съответства на целите, до + 1, когато всички експерти приемат теста като отговарящ на целите на изследването.
В конкретния случай, след заместване на данните от експертната оценка на теста във формулата за коефициента на съответствие СУЯ, получените числови стойности показват, че съдържателната валидност на отделните задачи и на теста като цяло е добра (табл. 1).
Таблица 1. Оценка на експертите за съответствието между тестовата задача и _учебната цел, чието постигане тя е предназначена да измерва _
Тестови задачи 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Оценка на експертите (е) +1/ +1/ +1/ +1/ +1/ +1/ +1/ +1/ +1/ +1/
10е 10е 10е 9е 10е 9е 10е 10е 9е 10е
СУЯ 1 1 1 0.8 1 0.8 1 1 0.8 1
Тестови задачи 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Оценка на експертите (е) +1/ +1/ +1/ +1/ +1/ +1/ +1/ +1/ +1/ +1/
10е 10е 10е 9е 10е 10е 10е 8е 9е 9е
СУЯ 1 1 1 0.8 1 1 1 0.6 0.8 0.8
Съдържателна валидност на теста като цяло СУЯ = 0.92
-1 < СУЯ < +1
Дискриминативната сила показва възможностите на дадена задача да разграничи „силните" от „слабите" по постижения ученици. При образуване на контрастните групи се използва общият тестови бал на учениците (сборът, получен от бала на вярно решените задачи). За целта писмените работи на учениците се подреждат по реда на нарастване на техния общ тестови бал. Според предложения от Р. Ебел подход обемът на всяка група е 27% от общия брой изследвани ученици (в изследването участват 100 ученици).
Индексът на дискриминативната сила БР се определя по формула (Ш/Ькоу, 1996, р. 193). Дискриминативната сила на задачите от теста е представена в табл. 2.
Таблица 2. Индекс на дискриминативната сила БР и коефициент на трудност Р на задачите от теста
Тестови задачи 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Дискр. сила БР 0.5 0.6 0.7 0.7 0.6 0.5 0.5 0.5 0.7 0.4
Трудност Р, % 62 55 53 45 52 38 66 65 47 37
Тестови задачи 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Дискр. сила БР 0.5 0.5 0.4 0.5 0.4 0.5 0.5 0.3 0.3 0.3
Трудност Р, % 66 56 37 51 65 56 59 33 36 35
Преобладаващата част от задачите имат много добра дискриминативност (0.40<ЭР<0.60). Задачи с отлична дискриминативност (ЭР > 0.60) са 2, 3, 4, 5, 9. С ниска дисриминативност (ЭР < 0.40) са задачи 18, 19, 20, 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.
За установяване стандарта за успешност и на теста на експертите са предложени данни от таблицата на К. Клауер (Ы/Ькоу, 1996, р. 269). В нея се посочва колко задачи минимум (]Чшш) трябва да са решени от тест с определена дължина (К), за да се приеме, че
са постигнати целите на теста, при вероятност за грешка р = 0.95 и равнище на достоверност а = 0.01: N = 20, ]Чшш = 15.
Въз основа на данните от таблицата на К. Клауер експертите съотнасят предложения стандарт за успешност с конкретния тест. Преобладаващото мнение на експертите съвпада с предложението на К. Клауер, т.е. и = 15.
Трудността на задачите от теста е представена чрез индекса на трудност Р (Ш/Ькоу, 1996, р. 189). Той представлява отношение на броя ученици от двете групи, които са решили вярно задачата, към общия брой на учениците. В изследването преобладават задачите със средна трудност (с индекс на трудност 40-60%). Делът на лесните (над 60%) и на трудните (под 40%) задачи е малък. Индексът на трудност на задачите е представен в табл. 2.
С индекс на трудност 60-70% са задачи 1, 7, 8, 11, 15, които са подбрани на първо (репродуктивно) равнище на овладяване на знанията и уменията на учениците и са с избираем отговор (вж. табл. 1 в А^е1асЬеуа, 2017, р. 170-175). Тези задачи са лесни и в най-малка степен затрудняват учениците.
С индекс на трудност 40-60% са задачи 2, 3, 4, 5, 9, 12, 14, 16, 17. Тези задачи са подбрани на първо и на второ (продуктивно) равнище на постиженията на учениците и са със средна трудност. При тях се очаква по-добро разграничаване на слабата от силната екстремални групи.
С индекс на трудност 30-40% са задачи 6, 10, 13, 18, 19, 20, които са подбрани на трето (творческо) равнище на постиженията на учениците. Тези задачи са трудни. При тях дискриминативната сила между силната и слабата група е по-ниска.
Статистическият анализ показва, че задачите от теста не се нуждаят от промяна по отношение на тяхната трудност.
Анализът на дистракторите (неверните отговори) трябва да установи дали и до каква степен те са приемливи за учениците, и доколко позволяват да се разграничат „силните" от „слабите" ученици (Ы/Ькоу, 1996, р. 195). Данните от тестирането показват, че са изпълнени основните критерии, определени от Р. Берк, при анализа на дистракторите: (а) всеки от дистракторите е посочен от повече „слаби" ученици, отколкото „силни"; (б) всеки дистрактор е посочен от няколко ученици от „силната" група; (в) в „силната" група нито един от дистракторите не е посочен повече пъти, отколкото верния отговор. Следователно дистракторите са приемливи за всички ученици и имат положителна роля за разграничаване на постиженията на учениците от двете групи.
Надеждността на теста е определена според трайността на резултатите от две тестирания (тест/ретест), проведени в интервал от 4 седмици. За анализ на надеждността са използвани алтернативни признаци, тъй като от експертната оценка на теста са изведени определени стандарти за успешност. По тях учениците могат да се разграничат на „постигнали" и „непостигнали" целите на теста при неговото повторение.
Като показател за надеждността на теста е избран коефициентът на корелация ф, който дава информация за наличието на зависимост между резултатите от двукратното тестиране и също така описва силата на тази зависимост (Nasledov, 2012). За определяне на коефициента на корелация ф е необходимо данните от двукратното провеждане на теста да се представят в таблица с четири полета (табл. 3).
Таблица 3. Трайност на резултатите от теста
Тест-ретест Постигнали целите Непостигнали целите Общо (ретест)
Постигнали целите а = 64 Ь = 6 а + Ь = 70
Непостигнали цел с = 4 а = 26 с + d = 30
Общо (тест) а + с = 68 Ь + d = 32 п = 100
X2 = 58,86 > х20,01/1 = 6,64 ф = 0,77
От данните в табл. 3 може да се твърди, че надеждността на теста е приемлива, тъй като съществува статистически значима корелация между резултатите от теста и ретеста (изчислените стойности на коефициента х2 са по-големи от критичната стойност Х2»,ош = 6,64), а стойността на коефициента ф е висока.
Изследване на познавателните резултати от обучението в раздела „Вещества и техните свойства"
Като количествена характеристика на овладените от учениците знания и умения за веществата и техните свойства в 5. клас е приет коефициентът на успеваемост 8Я (Nasledov, 2012). 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 (успеваемостта се представя в %). Съгласно изискванията на МОН при разработване на ДОИ за учебно съдържание, стандартите за учебно съдържание (с които се определя общообразователния минимум по степени и етапи) трябва да бъдат постижими за 80% от учениците.
Емпиричните резултати за коефициента на успеваемост са представени на фиг. 1.
Данните показват, че успеваемостта на учениците за задачи 1, 7 и 8 е 70-80%, което е близко до изискванията на учебните стандарти. Учениците различават физичните и химичните промени с веществото захар, познато от ежедневието. Високо е равнището на знанията на учениците за почвата като сложна нееднородна смес от вещества и за постоянните и променливи съставни части на въздуха. Добрите постижения на учениците вероятно се дължат на факта, че знанията за почвата и въздуха се развиват и обогатяват постепенно в обучението по „Човекът и природата" от 3. до 5. клас.
Фиг. 1. Данни за коефициента на успеваемост на учениците при решаване на
задачите от теста
За задачи 3, 4, 9, 11, 12 успеваемостта на учениците е 60-70%. Резултатите показват, че учениците могат да различават вещества и смеси; разпознават смеси по признаците състояние и еднородност и дават примери за смеси, които се срещат в природата и смеси, получени от човека. Учениците познават замърсителите на въздуха, въздействието им върху околната среда и неизчерпаемите източници на енергия. Сравнително добре учениците характеризират физичните свойства на водата и на водните разтвори. Задачи 11 и 12 са тренировъчни, т.е. са свързани с прилагане на усвоени знания и умения в познати
познавателни ситуации, което обуславя добрите постижения на учениците при решаването на тези задачи.
Учениците се затрудняват при сравняване физичните свойства на веществата, независимо, че в условието на задача 2 са дадени вещества, познати на учениците от ежедневието. Задачи 2, 5, 14, 15 имат успеваемост 50-60%. Изборът на подходящи методи за разделяне на смес от вещества в зависимост от вида на сместа е труден за учениците, тъй като те не са усвоили знанията за същността на различните методи за разделяне на нееднородни и еднородни смеси. Знанията за етапите от кръговрата на водата в природата учениците имат още от 3. клас по едноименната дисциплина и би следвало по-голяма част от тях да се справят със задача 14. Резултатите за задача 15 показват, че учениците изпитват затруднения при различаване на полезни и вредни съставни части на природните води.
Между 40-50% е успеваемостта за задачи 10, 16 и 17. Сравнително ниските резултати за задача 10 показват, че учениците не познават свойствата на газовете кислород, азот, въглероден диоксид, откъдето произтича и трудността при предлагане на методи за опитно разпознаване на тези газове. При задача 16 учениците не познават връзките между свойствата на веществата, разпространението им в природата, въздействието им върху околната среда, промишленото им получаване и тяхната употреба. Учениците срещат трудности при характеризиране на процесите и явленията, които протичат в неживата и в живата природа.
Ниската успеваемост на учениците за задачи 6, 13, 18, 19, 20 (20-40%) вероятно се дължи на факта, че тези задачи изискват прилагане от учениците на овладени знания и умения в нови познавателни ситуации. Резултатите от задача 6 потвърждават тези от задача 5, че учениците не познават методите за разделяне на смес от вещества. Учениците не свързват свойствата на веществата с техния състав. Това е причина учениците да не справят при сравняване свойствата на дестилираната вода и на водата от минерални извори. Резултатите за задачи 18, 19, 20 показват, че знанията и уменията на учениците по проблема за опазване на околната среда не са достатъчно осмислени и не пораждат ценностно отношение към околната среда, т.е. равнището на екологичната култура на учениците е незадоволително.
Заключение
Представеният в първата част на работата тест „Вещества и техните свойства" е анализиран в два аспекта - чрез експертна оценка и след изпробване на теста, чрез статистическа обработка на емпиричните данни. Резултатите показват, че качествата на теста отговарят на описаните в литературата основни изисквания при съставяне на тест за установяване постиженията на учениците. Тестът може ефективно да изпълнява ролята на инструмент за диагностика на познавателните резултати на учениците при изучаване на веществата и техните свойства в 5. клас.
Данните от проведения педагогически експеримент дават основание да се твърди, че равнището на знанията и уменията на учениците не съответства на заложените в учебната програма за 5. клас очаквани резултати. Установени са пропуски в знанията на учениците за състава и свойствата на достъпни вещества и смеси, за методите за разделяне на смеси, за тяхното разпространение и значение. Тези пропуски се дължат на пропуски в знанията и уменията, които учениците усвояват по същия учебен предмет в 3. и 4. клас. За съжаление тези пропуски не се изчистват, а се натрупват в годините при изучаване на учебните предмети от културно-образователната област „Природни науки и екология" и намират отражение в резултатите от международните измервания на ключовите компетентности по природни науки. Очевидно се налага промяна в образователната политика и практика. На преден план се извежда необходимостта от осигуряване на условия за активно включване
на ученика в процеса на обучение, от промяна на учебната среда и на мястото и ролята на учителя и на учениците в нея.
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.
Batoeva, D. & Dragolova, E. (2001). Pedagogical and psychological diagnostics. Sofia: Askoni.
Bizhkov, G. (1996). Theory and methodology of didactic tests. Sofia: Prosveta.
Bizhkov, G. & Kraevski, V. (2007). Methodology and methods of pedagogical researches. Sofia: Sofia University Press.
Burovska, I. & Tsakovski, S. (2012). Study of the pupils' performances (fifth grade) in the subject "Man and nature". Chemistry: Bulgarian Journal of Science Education, 21(6), 853-864.
Cohen, L., Manion, L. & Morrison, K. (2011). Research methods in education. New York: Routledge.
Ganchev, G. & Gergova. Е. (1998). The test in chemistry. Stara Zagora: Palmira.
Nasledov, А. (2012). Mathematical methods for psychological researches. Analysis and interpretation of data. St. Petersburg: Rech Publishing House.
