Психологическая диагностика. Учебное пособие / Под ред. К.М. Гуревича и Е.М. Борисовой. М.: УРАО, 1997.

К оглавлению

§ 3. Критериально-ориентированные тесты для диагностики сформированности естественнонаучного мышления

В рамках критериальной диагностики разработаны тесты для диагностики естественнонаучного мышления (Г.А. Берулава, 1992). Тесты естественнонаучного мышления для учащихся 7 (ТЕМ-7) и 8 класса (ТЕМ-8) включают в себя систему заданий, являющихся моделью когнитивной организации предметной области естествознания. Каждый тест содержит родовые задачи, каждой из которых соответствует некоторый класс индивидуальных задач.

В тесты включены лишь задачи качественного характера. В естественнонаучных предметах процент задач, решаемых по жесткому алгоритму, очень незначителен. Это связано с тем, что взаимодействие объектов, лежащих в основе любой естественнонаучной задачи, в значительной степени определяется условиями взаимодействия и индивидуальными свойствами объектов взаимодействия, в отличие, например, от математики, где данные факторы не имеют значения.

При определении содержательной валидности тест должен ориентироваться на внешние социально обусловленные и педагогически адаптированные требования. Однако сам теоретический критерий валидности должен быть психологическим. При этом существенно, что он должен быть различным для дифференцированных моделей обучения, реализуемых в рамках школ различных типов.

Разработанные тесты являются нормативными для учащихся школ с углубленным изучением естественнонаучных предметов. Все задания носят качественный характер. При этом сюжетная форма заданий, без наличия в их условиях каких-либо абстрактных символов и знаков, не позволяет ассоциировать их с какой-либо абстрактной теорией.

Каждый тест для диагностики сформированности у учащихся естественнонаучного мышления содержит 30 задач, в основе которых лежит 5 естественнонаучных законов, являющихся для усвоения учебного материала в 7 и 8 классах основополагающими. Каждому закону соответствуют шесть задач, три из которых составлены на материале физики, в рамках которого изучались данные законы, и три — на межпредметном материале (биологии и физики в 7 классе, биологии, физики и химии — в 8). Каждый тест содержит два субтеста, один из которых диагностирует сформированность дифференциально-синтетической стадии естественнонаучного мышления, а второй — синтетической. Приводим примеры заданий из дифференциально-синтетического субтеста теста естественнонаучного мышления для 7 класса (ТЕМ-7).

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

а) вода будет испаряться с поверхности горящего керосина;

б) вода будет смешиваться с керосином вследствие явления диффузии,

в) 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 1-й вариант ответа), эмпирически-научный (ему соответствует 2-й вариант ответа) или дифференциально-синтетический (3-й вариант ответа), который характеризует уже теоретический тип мышления.

Аналогичную структуру имеют задания синтетического субтеста. Задание. Почему кит, оказавшись на мели, погибает?

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

б) кит задыхается от воздуха,

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

В основе решения данной 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 2-й вариант ответа, эмпирически-научному — 1-й вариант, теоретическому (дифференциально-синтетическому) способу мышления соответствует 3-й вариант ответа.

При разработке структуры теста естественнонаучного мышления для 8 класса (ТЕМ-8) был использован тот же принцип построения, но законы, лежащие в его основе, являются уже репрезентативными для естественнонаучного познания учащихся 8 класса.

Задания дифференциально-синтетического субтеста ТЕМ-8 имеют структуру, аналогичную заданиям дифференциально-синтетического субтеста ТЕМ-7.

Задание. Почему притертую стеклянную пробку легко вынуть из флакона, если потереть его горлышко сухой тряпкой или бумагой?

а) при натирании горлышка бутылки совершается механическая работа, благодаря чему увеличивается внутренняя энергия горлышка, оно нагревается и расширяется;

 б) из-за колебаний горлышка бутылки пробка расшатывается, и ее легче вынуть из бутылки;

в) в результате силы трения горлышко расшатывается, и поэтому пробку легче вынуть из бутылки.

Вариант ответа "б" при этом соответствует эмпирически-бытовому способу мышления, "в" — эмпирически-научному. Первый вариант ответа характеризует теоретический способ мышления (в данном случае его дифференциально-синтетическую стадию). В основе решения предложенной задачи лежит закон сохранения энергии. В рамках дифференциально-синтетического субтеста ему соответствуют две задачи, построенные на характерном для курса физики материале. В синтетическом субтесте данный закон применяется в условиях, адекватных материалу, используемому в курсах биологии и химии.

Задание. Почему пораженные током живые организмы погибают?

а) потому что ток убивает клетки живых организмов;

б) при прохождении тока по клеткам живого организма электрическая энергия превращается во внутреннюю энергию, вследствие чего нагревается плазма клеток;

в) потому что при прохождении тока в клетках живых организмов происходят необратимые химические реакции.

С использованием предметного материала курса химии закон сохранения и превращения энергии реализован, например, в задаче следующего содержания.

Задание. Почему выделяется теплота при взаимодействии цинка с разбавленной серной кислотой?

а) потому что у серной кислоты повышена температура, и она сжигает все вещества;

б) в процессе химической реакции с серной кислотой уменьшается внутренняя энергия системы, вследствие чего выделяется теплота;

в) выделение теплоты в процессе указанной реакции происходит в результате взаимодействия электрических зарядов цинка и серной кислоты.

Структура теста позволяет оценить сформированность процесса теоретического обобщения, понимаемого как восхождение от абстрактного к конкретному. Это обеспечивается тем, что каждому естественнонаучному закону соответствует серия задач одинаковой объективной сложности, в которых варьируются лишь конкретные условия применения закона.

Сложность заданий определялась по объективным критериям экспертным путём и с помощью алгоритмического метода, при этом учитывалось то, что жесткая статистическая оценка трудности задач для критериальных исследований неприемлема.

Тесты прошли формальную проверку на надёжность и валидность. Ретестовая надёжность определялась повторным тестированием через 3,5 месяца (существенно, что данный интервал приходится на летние каникулы учащихся). Коэффициент ранговой корреляции для ТЕМ-7 равнялся для дифференциально-синтетического теста 0,93, для синтетического — 0,92. Для ТЕМ-8 эти значения соответственно для дифференциально-синтетического субтеста — 0,89, для синтетического субтеста — 0,91. Значимость на уровне 0,01.

Был использован и такой метод выявления надёжности теста, как определение его гомогенности. С этой целью каждый субтест был разделен на три части (по 5 заданий в каждой). Надёжность оценивалась посредством вычисления интер корреляций выделенных частей с применением формулы Кьюдера—Ричардсона. При этом коэффициенты корреляции располагались в пределах от 0,95 до 0,98.

Валидность тестов определялась сравнением успешности выполнения их заданий со школьными оценками за самостоятельные работы по решению естественнонаучных задач. При этом для определения валидности дифференциально-синтетического субтеста использовались оценки за решение физических задач. Валидность синтетического субтеста оценивалась по результатам выполнения задач межпредметного характера. Коэффициенты корреляций для ТЕМ-7 распределялись следующим образом: для дифференциально-синтетического — 0,72; для синтетического — 0,70; для ТЕМ-8 — 0,74; для дифференциально-синтетического — 0,74; для синтетического — 0,69. Значимость на уровне 0,99.

Корреляция ТЕМ-7 с субтестом "Обобщение" из теста ШТУР составила 0,69 для дифференциально-синтетического субтеста и 0,67 — для синтетического.

Для ТЕМ-8 эти значения распределялись следующим образом: для дифференциально-синтетического — 0,68; для синтетического — 0,65 (по отношению к тесту ШТУР).

Полученные данные позволяют сделать вывод о том, что разработанные тесты удовлетворяют необходимым статистическим критериям.

Диагностика сформированности естественнонаучного мышления с помощью разработанных тестов создаёт возможность не только определить тип естественнонаучного мышления (эмпирический или теоретический), но и стадию их сформированности. В рамках эмпирического типа — это эмпирически-бытовая и эмпирически-научная стадии.

Каждому естественнонаучному закону соответствует серия заданий одинакового уровня сложности, в которых варьируют лишь конкретные условия применения закона.

Разработанный тест является групповым. Время для решения всего теста — 40—50 минут (1 урок). Тест предъявляется всем учащимся класса одновременно, при этом сидящие рядом ученики делают разные субтесты. Каждое верно выполненное задание оценивается одним баллом. Качественная обработка результатов позволяет также сделать вывод, какие типы связей (законов) вызывают затруднение у учащихся, и произвести в этом направлении целенаправленную коррекцию.

Проверка тестов, диагностирующих некоторые специальные виды мышления учащихся (математическое и естественнонаучное), показала, что они обладают высокой практической эффективностью. В этой главе описаны два варианта разработки методик критериально-ориентированного тестирования. В том и другом варианте диагностирование ставило своей целью выявить, насколько умственное развитие учащихся приближается к тем требованиям, которые предъявляются учебными программами. В диагностировании естественнонаучного мышления тестовые задания позволяли дифференцировать разные стадии развития этого вида мышления.

К оглавлению