«Основные результаты сравнительных исследований качества школьного физического образования в РФ» Демидова М.Ю. 8-903-509-58-08 [email protected] Международные исследования TIMSS (Trends in Mathematics and Science Study) Международное исследование математической и естественнонаучной подготовки учащихся PISA (Programme for International Student Assessment) Международное исследование образовательных достижений учащихся • 2007 г. Естествознание, • 2009 г. Естественно- 4 класс, 8 класс (1 раз в 4 года) • 2008 г. Физика, 11 класс (1 раз в 10-15 лет) научная грамотность, 15-летние учащиеся (1 раз в 3 года) Что проверяется? TIMSS Сравнительная оценка общеобразовательной подготовки учащихся по математике и естествознанию. В заданиях проверяется: фактические знания концептуальное понимание (приводить примеры, сравнивать, классифицировать и т.д.) установление причинноследственных связей и анализ (объяснение явлений, планирование исследований и т.д.) PISA Естественнонаучная грамотность – понимание естественнонаучных понятий, применение естественнонаучных знаний и методов, размышление на основе научных доказательств. В заданиях проверяется: Распознавание и постановка научных вопросов Научное объяснение явлений Использование научных доказательств Основные результаты TIMSS 4 класс 546 баллов, 5 место среди 36 стран Выше - Сингапур и Тайвань 8 класс 530 баллов, 10 место среди 49 стран Выше - Сингапур, Тайвань, Япония, Корея, Англия, Чешская Республика TIMSS 11 класс, Физика 521 балл, 4 место среди 9 стран Выше – Нидерланды, Словения, Норвегия PISA 15-летние 478 баллов, 38-40 место среди 65 стран Выше – 37 стран TIMSS, 4 класс Отбор содержания Содержание тестов TIMSS – результат согласования между всеми странами-участницами. 4 класс: Физические науки – из 7 предложенных тем не включены в наш стандарт 5 тем. (Источники энергии, тепловые явления. Световые явления. Звуковые явления. Электрические и магнитные явления. Силы и движение.) заданий по этому разделу выходило за рамки программы. Российские выпускники начальной школы продемонстрировали самые лучшие результаты среди всех стран-участниц по 9 заданиям (7 из них относятся к области «физические науки» и являются внепрограммным материалом). 70% Проблемы: В начальной школе несоответствие содержания стандарта познавательным интересам учащихся. Преимущество в содержании элементов «описательной» биологии перед «объяснительными» физикой и химией препятствует эффективной организации исследовательской деятельности. Что делается: В стандартах второго поколения Уменьшается естественнонаучная часть предмета «Окружающий мир (без изменений содержания). В основной школе уничтожается предмет «Природоведение» («Естествознание») Увеличивается курс биологии (начало с 5 класса) TIMSS. Результаты по видам учебнопознавательной деятельности Умения и виды учебнопознавательной деятельности 4 класс 8 класс Фактические знания (знание фактов и процедур) 61% 68% Концептуальное понимание, использование понятий 61% 49% Установление причинно-следственных связей и анализ (включая оценку и решение проблем) 56% 44% TIMSS, 8 класс Результаты выполнения заданий Тема «Электрический ток» Различают проводники и диэлектрики - 93% Знают, что металлы обладают не только самой высокой электропроводностью, но и теплопроводностью - 82%. Сравнивают силы тока при последовательном и параллельном соединениях проводников -51% . С расчетом сопротивления резистора при заданных показаниях амперметра и напряжении батарейки справляется 47% . TIMSS, 8 класс Результаты выполнения заданий Пример Приступило 65%, полностью справилось 29,4%. Для сравнения: в Сингапуре приступило к выполнению 96% учащихся, а справились с ним 67% школьников. TIMSS, Мальчики и девочки Выпускники начальной школы, 8 класс по биологии, химии и географии – нет различий. По физике результаты мальчиков в среднем выше, чем девочек (530 и 509 баллов соответственно). Результаты: Среднее – 40% Мальчики – 50% Девочки – 30% Межпредметное взаимодействие TIMSS Закон сохранения массы • В химических реакциях – порядка 50% • В физических процессах– порядка 30% Закон сохранения энергии (превращение энергии в различных процессах) • Очень высокие результаты для физических процессов, (особенно механика) низкие для биологических. PISA • Низкие результаты для заданий, требующих привлечения фактической информации из разных предметов. Межпредметное взаимодействие TIMSS-2007 Для приготовления льда в морозильную камеру поставили стакан, содержащий 300 г воды. Какова будет масса полученного льда после того, как вся вода замерзнет? Межпредметное взаимодействие PISA-2009. «Температура воздуха на Земле» Увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере частично вызвано использованием определенных источников энергии. Ниже перечислено несколько источников энергии. Укажите, приводит или нет использование каждого из них к образованию углекислого газа. Обведите «Да» или «Нет» в каждой строке. Источник энергии Провидит ли к образованию углекислого газа? Ядерная энергия Да / Нет Энергия угля Да / Нет Энергия сырой нефти Да / Нет Геотермальная энергия (например, гейзеров) Да / Нет РФ – 19,7%, Средний международный – 33% Влияние внешкольной информации 8 класс, программный материал, 51%. 8 класс, внепрограммный материал, 53%. Саша поставил чайник с водой на плиту. Он измерил температуру воды, как только она начала кипеть. Термометр показал температуру 100˚С. Саша увеличил температуру горелки. Вода продолжала кипеть в течение 5 мин. После этого он снова измерил температуру воды. Какую температуру покажет термометр: ниже 100˚С, 100˚С или выше 100˚С? Ответ: _____________________ Объясните свой ответ. Полина взяла два одинаковых сосуда и наполнила их одинаковым количеством воды. В одном из сосудов она растворила столовую ложку соли и поместила оба сосуда в морозильную камеру. Полина заглядывала в морозильник каждые пять минут – до тех пор, пока в одном из сосудов не образовался лед. Что выяснила Полина в результате своего эксперимента? Ответ: _____________________ TIMSS, 11 класс Структура теста по содержанию Содержание TIMSS ЕГЭ Механика 24 % 29 % 16 % 23 % Электродинамика и СТО 38 % 31 % Квантовая физика 22 % 17 % Молекулярная термодинамика физика и TIMSS, 11 класс. Расчетные задачи. РФ- 51%, ср. международное – 46% Два конькобежца, один массой 80 кг, другой - 60 кг, стоят на льду лицом к лицу. Они отталкиваются друг от друга и скользят в противоположные стороны. Через несколько секунд расстояние между ними составляет 4 м. Какое расстояние проехал к этому времени конькобежец массой 60 кг? Трением и сопротивлением воздуха можно пренебречь. Приведите решение. Решили – 21%, ср. межд. – 22%. TIMSS, 11 класс. Качественные задачи. РФ -50%, ср. международное – 47% Осциллограф используется для анализа двух музыкальных звуков (I и II), записанных с помощью микрофона. Получены две осциллограммы (см. рисунок). Настройка осциллографа одинакова в обоих случаях. Какое из следующих утверждений верно? Звук I по сравнению со звуком II А громче и выше. В громче и ниже. С тише и выше. D тише и ниже. Решили – 82%, ср. межд. – 63%. TIMSS, 11 класс. Воспроизведение знаний. РФ - 58%, ср. международное – 56% Атомное ядро обозначается буквенным символом с верхним и нижним индексами. Каково правильное обозначение для ядра, состоящего из шести протонов и восьми нейтронов? (Первые элементы в порядке возрастания массового числа: водород, гелий, литий, бериллий, бор, углерод, азот и кислород.) Выполнили 38%, ср. межд. – 41% TIMSS, 11 класс. Динамика 1995 – 2008 гг. 546 баллов 521 балл На рисунке изображена коробка с четырьмя клеммами: P, Q, R и S. P Известно следующее: Q 1. Между P и Q существует некоторое сопротивление. 2. Сопротивление между P и R в 2 раза больше, чем между P и Q. 3. Между Q и S нет заметного сопротивления. Считая, что все указанные сопротивления равны, определите, какая из следующих электрических цепей вероятнее всего находится в коробке? В А R S C P R P R P R Q S Q S Q S P R Q S E D P R Q S 92% 84% (ср. межд. 87%) TIMSS. 11 класс PISA. Естественнонаучная грамотность: узнавание жизненных ситуаций, имеющих отношение к науке и технологии (контекст заданий); понимание материального мира на основе научных знаний, что предполагает как владение знаниями об окружающем мире, так и знаниями о естественных науках (знаниевый компонент); обладание компетенцией, которая включает умение поставить научные вопросы, обратиться к имеющимся знаниям и использовать их, делать выводы на основе имеющихся фактов; интерес к естественнонаучному знанию, включение естественнонаучной деятельности в систему собственных ценностей. РФ: 2006 г. – 479 баллов, 2009 г. – 478 баллов Влияние контекста PISA -2009. РФ – 43,1%, ср. международный – 39,7% Материалы из пластика имеют различную плотность. Чтобы их различить, кусочки различных материалов можно поместить в жидкости различной плотности. В пустых ячейках таблицы поставьте «+», если вы считаете, что кусочек пластика всплывет, или «-», если вы думаете, что он утонет. Пластик Использование Плотность Полистирол Вешалка для пальто 1,06 г/см3 Поликарбонат Абажур для лампы 1,28 г/см3 Жидкость 1 Плотность 1,33 г/см3 Жидкость 2 Плотность 1,00 г/см3 Жидкость 3 Плотность 1,18 г/см3 Предметная диагностика , г.Москва – 64% В какой из перечисленных ниже жидкостей будет тонуть шарик из парафина? 1) спирт 2) ртуть 3) масло машинное 4) вода морская (Приводится справочная таблица плотностей) Работа с информацией PISA-2009. Поиск информации Ученые обнаружили, что существуют некоторые различия в степени выживания детенышей пингвинов в зависимости от того, где родители выбрали место для откладывания яиц. Ученые хотят проверить результаты предыдущего исследования, касающегося мест расположения гнезд пингвинов. Какое из следующих сочетаний ключевых слов является лучшим для поиска информации в библиотеке или Интернете? 1) Различие, выживание, пингвины, исследование. 2) Пингвины, расположение гнезде, выживание, яйца. 3) Расположение гнезда, выживание, яйца, исследование. 4) Пингвины, норы, кустарники, корни деревьев. РФ – 56%, ср. межд. – 68%, Япония – 85%, Южная Корея – 80% Методы научного познания TIMSS Выдержка из аналитического отчета: «Низкие результаты получены при выполнении заданий на проведение мысленных экспериментов с типичным лабораторным оборудованием; заданий, в которых необходимо было проанализировать проблему (в том числе и данные исследований) с целью определения этапов ее решения или найти способ или способы ее решения и объяснить или обосновать эти способы». TIMSS. Методы изучения природы . Выбрать правильный рисунок с расположением в стакане с водой термометра при измерении температуры - 47% Предложить порядок проведения опыта (при помощи электроплиток определить, в какой емкости содержится пресная вода, а в какой – соленая) - 41% Описать измерение объема двух золотых цепочек при помощи мензурки и воды - 23%. Сравнить два способа измерения объема материала, из которого сделана металлическая банка, - 8%. Самостоятельно описать проведение исследования (как удобрение влияет на рост растений) — 3% (развернутый ответ) Методы научного познания PISA-2009. Здесь диагностировались следующие позиции: Появление научных исследований (например, вследствие любопытства, возникновение научных проблем), цели (выдвижение рабочей идеи, модели, теории); наблюдения и эксперименты; данные (количественные измерения, качественные – наблюдения); измерения (неопределенность, вариации, точность). Выдержка из аналитического отчета: «Наибольшее отставание от средних международных показателей российские учащиеся демонстрируют при выполнении заданий на интерпретацию данных исследований, выявлении данных исследований, лежащих в основе доказательств и выводов». Пример задания. PISA Ниже приведен отрывок из газетной статьи: Подушки безопасности установлены в автомобилях, чтобы снизить вероятность получения травм при столкновениях. В подушках используется химическое соединение, азид натрия, которое настолько токсично, что даже небольшое его количество, попавшее в организм при вдыхании или глотании, может убить человека. Сформулируйте один вопрос, связанный с поднятой в этом отрывке проблемой использования подушек безопасности, для ответа на который ученые должны провести исследование. ______________________________________________________ Средний международный результат – 61%, РФ – 43% Пример задания. PISA Садовник выясняет, что применение химических азотосодержащих удобрений способствует сохранению зеленого травяного покрова. Азот содержится в трех химических удобрениях: сульфате аммония, мочевине и нитрате калия. Садовник использует эту информацию для проведения эксперимента. Эксперимент •Участок травы площадью четыре метра на четыре метра делится на шестнадцать квадратный участков площадью в один квадратный метр каждый. •На всех участках растет одна и та же травяная смесь. •Три различных химических удобрения вносятся так, как это показано на приведенной ниже схеме. Внесенные на участки удобрения содержат одно и тоже количество азота. •Кроме внесения различных удобрений, уход за всеми участками одинаков. без удобрений Нитрат калия Сульфат аммония мочевина мочевина без удобрений Нитрат калия Сульфат аммония Сульфат аммония мочевина без удобрений Нитрат калия Нитрат калия Сульфат аммония мочевина без удобрений Почему каждое удобрение вносится на несколько участков, изображенных на схеме? Средний международный результат – 39%, РФ – 23% Спасибо за внимание! С отчетами по результатам сравнительных международных исследований качества образования можно ознакомиться на сайте Центра ОКО ИСМО РАО Руководитель Ковалева Галина Сергеевна http://www. centeroko.ru