Уровень подготовки школьников по химии в средней школе в большой степени зависит от того, с каким «багажом» они начинают изучение предмета в 10-м классе, т.е. от наличия некой совокупности остаточных знаний. Под понятием «остаточные знания» (learningoutcomes) мы понимаем знания, умения и навыки, которые сохранились у учащегося после успешного завершения им изучения химии в основной школе. Ситуация усугубляется наличием летнего перерыва между окончанием школьником основной школы и началом обучения в средней школе, который, как правило, не способствует закреплению, углублению и расширению ранее усвоенного.
В сентябре 2015-го года в 198 городских и сельских школах разного уровня была проведена диагностирующая работа по химии. Работу выполняли 5028 школьников 10-х классов. Диагностирующая работа представляла собой тест, состоявший из 35 задач, к каждой из которых было предложено на выбор четыре ответа, один из которых являлся правильным [1]. На выполнение всей работы отводилось 40 минут.
Правильный ответ, выбранный школьником, оценивался в 1 пункт. Таким образом, максимальное количество пунктов, которое можно было получить, правильно выполнив все задания, равнялось 35. В реальности разброс составил от 3 до 34 набранных пунктов при среднем коэффициенте выполнения равном 19,02, что ненамного выше среднего возможного количества (17,50 пунктов).
Результат можно было бы считать вполне удовлетворительным, если бы задания диагностирующей работы не были ориентированы на выявление базовых знаний и умений, касающихся основ курса химии. Кроме того, анализ результатов работы выявил наличие существенного разрыва в уровне подготовки учащихся в зависимости от типа учебного заведения. Так, если школьники 10-х классов, начавшие обучение в гимназиях, набрали 63,90% от максимально возможного количества пунктов, то учащиеся вечерних школ в среднем смогли получить соответственно только 34,28%.
Также была констатирована зависимость уровня подготовленности школьников от степени урбанизации места расположения учебного заведения. Если между учащимися школ, находящихся в больших городах и крупных населённых пунктах, различие лежит в пределах статистической погрешности (набранное количество пунктов составило 67,16% от возможного количества), то учащиеся сельских школ показали худший результат (49,27%). На наш взгляд, причиной такого разрыва в среднем уровне подготовки школьников является то, что учителя, работающие в небольших школах, для того, чтобы обеспечить мало-мальски приемлимое вознаграждение за свой труд, вынуждены вести по три-четыре предмета, а это неизбежно не самым лучшим образом сказывается на качестве подготовки к урокам.
Не может не заставить задуматься над природой существующих закономерностей и тот факт, что характер выше упомянутых зависимостей, выявленных в ходе анализа результатов данной диагностирующей работы по химии, практически целиком и полностью совпадает с закономерностями, обнаруженными в ходе исследований умения читать и понимать прочитанное, которые проводились международной программой по оценке образовательных достижений учащихся OECD (Organisation for Economic Cooperation and Development) PISA (Programme for International Student Assessment) [2, 3].
По тематической направленности, содержание предложенных школьникам заданий можно разделить на следующие пять основных блоков:
- многообразие простых веществ и химических соединений; отображение качественного и количественного состава веществ с помощъю химических формул (блок А);
- периодический закон и периодическая система химических элеменов, как источник информации о строении атомов химических элементов (блок Б);
- химические реакции; отображение химических превращений при помощи уравнений химических реакций, многообразие химических явлений (блок В);
- расчётные химические задачи (блок Г);
- исследовательская деятельность в изучении химии (блок Д).
Диаграмма (рис. 1.) отображает средние достижения учащихся при выполнении заданий соответствующих блоков (А-Д) и средний результат по всей работе в целом (в % от максимально возможного количества пунктов).
Как следует из представленного на диаграмме, лучше всего школьники справились с заданиями, измеряющими уровень владения знаниями и умениями, связанными с периодическим законом и периодической системой химических элементов. В целом они уверенно определяют положение элемента в периодической системе (коэффициент усвоения – 91%), знают, где располагаются металлические и неметаллические химические элементы (87%), способны определить величину положительного заряда ядра атома химического элемента (81%), однако испытывают затруднения в нахождении общего числа электронов в электронной оболочке атома (58%) и возможной высшей степени окисления элемента в соединениях (с этим заданием справились только 38% учащихся).
Рис. 1. Результаты диагностицирующей работы по химии.
Можно также считать удовлетворительными результаты измерения знаний и умений, связанных с исследовательской деятельностью в изучении предмета. Лучше всего было выполнено задание, связанное с правильным выбором мерной посуды для измерения заданного объёма жидкости (88%). Выше среднего показателя оказались результаты анализа описания наблюдений, сделанных по ходу проведения химического эксперимента. Правильный вывод сделали 62% школьников. 60% школьников смогли правильно выбрать реактив для проведения указанного в задании эксперимента, 59% – определить упомянутые в тексте задания зависимые и независимые величины. Ровно 50% школьников справились с выбором посуды, необходимой для разделения неоднородной смеси веществ.
Несколько хуже обстоят дела с наличием базовых знаний по разделу, связанному с владением химическим языком (знание знаков элементов, распознаванием и умением составлять химические формулы веществ, составлять уравнения химических реакций) и с многообразием веществ, в основном – с их классификацией. Результаты измерения показали, что школьники довольно уверенно по химическим формулам различают простые вещества и химические соединения (72%), определяют принадлежность химических соединений к определённым классам веществ (72%). Однако только 63% справились с составлением химической формулы соли, 46% – с составлением формулы бинарного соединения (были указаны знаки химических элементов и степени окисления, нужно было выбрать соответствующие индексы).
Совсем «провальным» оказался результат измерения понимания, что такое химический элемент. Правильно различить, в каком из приведённых утверждений кислород упоминается, как простое вещество, а в каком – как химический элемент, смогли только 25% школьников. Это задание оказалось выполненным хуже всех остальных. Быть может отчасти низкий результат можно объяснить тем обстоятельством, что это задание в работе было самым первым, а, как известно, при выполнении тестов учащимся требуется какое-то время на то, чтобы настроиться, сосредоточиться и вникнуть в содержание текста задания.
Как и следовало ожидать, уровень знаний и умений школьников, связанных со сравнительно ещё более сложным с понятием о химических реакциях и об их их многообразии, оказался ещё более низким. Так, например, понимание того, что продуктом взаимодействия простого вещества с кислородом является оксид, продемонстрировали 68% учащихся. Умение спрогнозировать, что продуктами взаимодействия кислоты с основанием являются соль и вода смогли 58% школьников. 47% знают, что такое реакция нейтрализации, 40% различают реакции замещения. И только 38% справились с простым заданием на расстановку коэффициентов в уравнении химической реакции.
Как показывает анализ результатов диагностирующей работы, хуже всего обстоит ситуация с умением производить простейшие расчёты. Если правильно расчитать молярную массу вещества смогли 69% школьников, а с расчётом количества вещества продукта реакции, зная количество исходного вещества (уравнение реакции было дано) справились 60%, то проанализировать условие задачи на предмет, что дано и что нужно расчитать, смогли только 48% учащихся, выполнявших работу.
51% школьников знают обозначение физических величин и единицы их измерения. 47% смогли расчитать количество вещества газа, зная его объём (н.у.). 35% справились с заданием на расчёт массовой доли растворённого вещества в растворе и только 19% смогли вычислить массу раствора, зная массу растворённого вещества и его массовую долю в растворе.
Следует отметить, что умение решать некоторые типы расчётных химических задач во многом связано не столько с наличием необходимых знаний по химии, сколько с уровнем владения школьником базовыми математическими навыками [4], а также с наличием необходимых методологических знаний и со степенью владения умением алгоритмизировать умственную деятельность [5].
В целом понятно, что слабое владение школьниками базовыми понятиями курса химии отрицательно сказывается на результатах учебной работы. В качестве одной из наиболее эффективных мер, которую можно предпринять с целью улучшения сложившейся ситуации, можно указать необходимость уделять большее внимание закреплению и повторению материала. К сожалению, в современной дидактике вопросам повторения не уделяется должного внимания, однако авторы, тесно связанные с практикой повседневной школьной жизни указывают на его необходимость (рис. 2).
Рис. 2. Механизм закрепления материала в долговременной памяти [6, с. 17].
При повторени важно организовать процесс так, чтобы происходило не просто механическое воспроизведение, а обобщение и систематизация ранее изученного, формирование частных и развитие фундаментальных понятий [7, с. 4].Поскольку школьники сами зачастую не способны сориентироваться в обилии материала, и далеко не всегда могут отделить главное от второстепенного, важно, чтобы учащийся в поцессе закрепления и повторения (непосредственно или опосредованно) получал своевременную и квалифицированную поддержку учителя.
Отметим, что умелое использование возможностей современных информационных технологий позволяет усилить автономность школьника, разгрузить учителя и коренным образом изменить характер самого процесса повторения. В настоящее время в практику обучения всё шире внедряется использование тренажёра, размещённого на портале «ЯКласс» (www.yaklass.ru). Задания по темам, предлагаемые здесь, создаются на платформе редактора GenExis[8] и генерируются случайным образом, что позволяет существенно повысить эффективность процесса обучения и избежать механического зазубривания учебного материала.