Лавров А. П. | ЦИФРОВИЗАЦИЯ ОЦЕНКИ РЕШЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ТВОРЧЕСКОЙ ЗАДАЧИ ПО ХИМИИ В ПАРАХ ОБУЧАЮЩИХСЯ ПЕРЕМЕННОГО СОСТАВА

Лавров А. П., аспирант, ФГБОУ ВО МПГУ, Москва

E—mail: alex19971550@gmail.ru

Научный руководитель: 

Оржековский П. А., доктор педагогических наук, профессор, член-корреспондент РАО ФГБОУ ВО МПГУ, Москва

В данной статье описан процесс подготовки к цифровизации оценивания вклада обучающихся в решение экспериментальных творческих задач по химии в 8 классе средней школы. Данный процесс рассматривался на примере экспериментальных творческих задач, которые решались в условиях сотворчества обучающихся в парах переменного состава. Целью работы стало выявление вклада каждого ученика в решение экспериментальной творческой задачи. В результате работы были созданы специальные поправочные коэффициенты, определяющие роль каждого учащегося в решении творческой задачи. Также была проведена апробация применения данных коэффициентов в процессе работы с обучающимися 8-х классов, анализ которой описан в данной статье на примере вариантов решения задачи по теме «Чистые вещества и смеси».

В соответствии с требованиями ФГОС нового поколения особую актуальность в обучении химии приобретает подготовка обучающихся к решению разнообразных учебных проблем, которая сможет помочь им в будущем в различных жизненных ситуациях.

Средством такой подготовки в обучении химии являются экспериментальные творческие задачи, при решении которых обучающиеся учатся использовать полученные знания по химии в незнакомых ситуациях, зачастую отличающихся парадоксальностью или требующие осуществления поиска в условиях неопределённости.

Н.А. Титовым [4] было установлено, что экспериментальные творческие задачи по химии наиболее продуктивно решаются в условиях сотрудничества в парах переменного состава. Для создания подобного сотрудничества используется разработанный И.Н. Семеновым и С.Ю. Степановым [3] рефлексивый диалог, при котором сами учащиеся участвуют в выявлении проблемной ситуации при решении задачи, и ищут её разрешение. Работа педагога сводится к трём направлениям.

1. Помощи в выявлении учебной проблемы.
2. Регулированию процесса высказывания идей.
3. Культивированию рефлексии – то есть организации осмысления и переосмысления учащимися своих и чужих идей.

В итоге проблема решается или переходит на новый уровень осмысления. Только при совместной выработке представлений о предмете может происходить продвижение учащихся в понимании сути учебной проблемы в выработке способов ее решения и, следовательно, их творческое развитие.

При решении экспериментальных творческих задач на уроках химии в парах учителю трудно выявить роль каждого учащегося в процессе поиска решения. Обычная отметка по пятибалльной шкале не годится для адекватного оценивания обоих учащихся, работающих в условиях творческого сотрудничества. Дело в том, что обучающиеся, особенно в подростковом возрасте, могут воспринять любую отметку эмоционально, она может вызвать негативную реакцию и даже стресс, а предположить результат творческой деятельности порой затруднительно.

Поэтому на сегодняшний день актуально разработать способ оценивания результатов творческой деятельности обучающихся при решении экспериментальных творческих задач по химии.

Сделать это поможет внедрение различных цифровых технологий оценивания творческого развития обучающихся. На сегодняшний день уже существует цифровая система «Сreo Datum» (создана при поддержке РФФИ, грант №19-29-14136), которая позволяет собирать и моментально обрабатывать получаемые результаты творческой мыслительной деятельности как отдельного учащегося, так и всего класса в on-line режиме. Нам только нужно «научить» цифровую систему оценивать вклад каждого учащегося, работающего в той или иной паре. Для этого была проведена достаточно большая работа.

Прежде всего, для учета значительной нелинейности в зависимости количества выдвинутых обучающимися идей и затраченных ими усилий для решения задачи было предложено использование ряда Фибоначчи [4], который является общепризнанной последовательностью, отражающей быстрое неравномерное возрастание признака [3].  При этом первый член ряда отбрасывался т.к. по значению он совпадал со вторым и не отражал роста при изменении признака. В результате в настоящий момент последовательность выглядит следующим образом: 1, 2, 3, 5, 8, 13 и т.д. и представляется в виде таблицы 1 для оценки основных характеристик творческого развития обучающихся: дивергентности D (предложение решений, соответствующих различным моделям) и конвергентности K (степени проработанности каждой идеи решения).

Таблица 1. Количественная оценка решения экспериментальной творческой задачи

Дивергентность Конвергентность	Идея 1	Идея 2	Идея 3	Идея 4	Макс сумма
1. Предложение идеи решения.	1	2	3	5	11
2. Предложение плана эксперимента	2	3	5	8	18
3. Экспериментальная проверка идеи решения.	3	5	8	13	29
4. Вывод	5	8	13	21	47
Сумма	11	18	29	47	105

Далее, для оценки того, кто из обучающихся высказал ту или иную идею была разработана специальная таблица рефлексии, которая выдавалась обучающимся при решении творческой задачи.

Таблица 2. Таблица рефлексии ходя решения экспериментальной творческой задачи

Какие идеи и кто высказал? Какие критические высказывания и кто высказал? Кто предложил эксперимент? Кто выполнил эксперимент? Кто сделал вывод?		Балл в соответствии с уровнем решения задачи (Заполняется учителем)		Что было наиболее понятным при решении задачи?	Что показалось наиболее сложным для понимания при решении  задачи?	Что показалось наиболее интересным при решении задачи?
Уч№1	Уч.№2	Уч№1	Уч.№2

В этой таблице учащиеся могут указать какую идею высказал каждый из них, и то, что было наиболее понятным, сложным и интересным при решении задачи. Во второй колонке таблицы в результате анализа ключевых слов учитель может присвоить паре обучающихся балл в соответствии с выполнением задачи. Для этого были созданы специальные поправочные коэффициенты, определяющие роль каждого учащегося в решении творческой задачи. Расчет производится по формуле:

Ai = ТМ∙k,

где Аi – уровень вклада каждого учащегося (в долях единицы), k – поправочный коэффициент участия каждого учащегося в решении группового экспериментальной творческой задачи, ТМ – суммарный показатель творческого развития пары обучающихся.

Было предложено четыре варианта поправочных коэффициентов, на основании роли участия обучающихся в выполнении задачи (см. таблицу 3).

Таблица 3. Варианты поправочных коэффициентов в соответствии с ролью обучающегося в процессе решения задачи

Вариант вклада в решение	Роль учащегося №1	Роль учащегося №2	k1	k2
1.	«Генератор идеи»	«Активный слушатель»	1	0,1
2.	«Генератор идеи»	«Генератор идеи»	1	1
3.	«Генератор идеи»	«Критик идеи»	1	0,5
4.	«Генератор идеи»	«Исполнитель»	1	0,3

Вариант 1.  Если в таблице рефлексии (см. Таблица 2) были высказаны различные идеи, но один из ответов представлял собой фразу: «Учащийся №1. предложил эту идею, и я (№2) согласился», то скорее всего здесь, как генератор идей развивается учащийся №1, а учащийся №2 развивается, но как активный слушатель и в выдвижении идеи не участвует. Так как основную работу выполняет учащийся №1, то доля его участия близка к 100%, но поскольку учащийся №2 тоже выполняет работу – стимулирует творческий поиск учащегося №1, долю его участия нельзя принимать равной нулю, поэтому будем считать, что балл учащегося №2 перемножается на коэффициент k=0,1, а учащегося №1 – на коэффициент k= 1.

Вариант 2. В данном случае один из учащихся пришел к тому же выводу, что и другой, интерпретировав идею первого своими словами. В таком случае суммарный результат их решения перемножается на k=1 и распределяется между ними пополам. Та же ситуация наблюдается и при условии, если обучающимися были высказаны идеи разного уровня – оба они в любом случае выступали как генераторы идей, и их суммарный балл тоже перемножается на коэффициент k=1.

Вариант 3. Отдельно следует рассмотреть роль критика идеи, так как критика играет важную роль в решении экспериментальной творческой задачи.  Если критика будет производится по принципу «отвергаешь – предлагай» и учащемуся №2 будет предложена для проверки идея более высокого порядка, чем идея учащегося №1 – будет считаться, что он тоже высказал свою идею, и уже играет роль генератора идеи.  Если же учащийся №1 высказывает идею, а учащийся №2 критикует её не высказывает свою, учащемуся №1 присваивается поправочный коэффициент k=1, а учащемуся №2: k=0,5

Вариант 4. Если учащийся №1 высказывает идею, а учащийся №2 не критикует её, и не просто занимается созерцанием того, что делает учащийся №1, указывая, что сам идей не высказывал, но участвовал в эксперименте по подтверждению или опровержению той или иной идеи (играл роль исполнителя), то в его случае поправочный коэффициент равняется k=0,3, а у учащегося №1 k=1, так как автором идеи является именно он.

С целью выявления оценки вклада каждого обучающегося в решение экспериментальной творческой задачи был проведен педагогический эксперимент. Он проводился в двух 8 – х классах МОУ СОШ «Горизонт» г. Воскресенска Московской обл. в 2022 – 2023 учебном году. Общее количество обучающихся составило 46 человек – 23 пары в процессе изучения раздела курса химии «Первоначальные химические понятия». Работа пар учащихся была проанализирована в соответствии с вариантами вклада в поиск решения. Разберем на примере конкретной творческой задачи по теме «Чистые вещества и смеси».

Прослушайте фрагмент сказки «Василиса Прекрасная». Нет ли в ней проблем, имеющих отношение к химии? Если есть, то попытайтесь сформулировать их и предложить варианты решения.

Проверьте свои предложения экспериментально.

Далее учитель знакомит обучающихся с фрагментом сказки, где Баба-Яга приказывает Василисе разделить смесь ржи с чернушкой и мака с землей. Эта проблема имеет отношение к химии. Химикам часто приходится разделять различные смеси веществ на составляющие компоненты.

Возможный вариант решения задачи заключается в следующем: Смесь ржи с чернушкой (можно брать и другие смеси, например, фасоли и пшеницы) можно разделить с помощью сита, используя разницу в размерах ее компонентов. Смесь мака и песка можно взболтать в воде, дождаться оседания в воде песка и собрать мак на поверхности. Для решения задачи можно использовать прием золотодобытчиков: положить смесь на наклонную поверхность и подвергнуть ее размыванию струей воды, чтобы мелкие частицы унесло потоком, а более плотные песчинки оставались на месте.

Существует несколько вариантов развития идей, которые высказывают обучающиеся при поиске решения данной творческой задачи, которые можно отнести к четырем уровням.

Идея 1. Поверхностное решение

• Конкретизация цели: разделение смесей
• Разделение смеси, используя различие свойств компонентов

Ключевые слова: разделение, отличие, разница, смесь, различие, система, физическ(-ие), свойства, природа, характеристика, качество, особенность, разъединение.

Идея 2. Тривиальное решение

• Перебрать смесь вручную
• Рассыпать на столе и перебрать — разделить на две части.
• Так разделить возможно, но требует время.

Ключевые слова: перебрать, вручную, руками, рассыпание.

Идея 3. Близкое решение

• Использовать различие размера гороха и чечевицы.
• Разделить с помощью сита, через которое чечевица проходит, а горох – нет.
• Разделить удалось. Не требует много времени.

Ключевые слова: сито, размер, ячейка, фильтр.

У задачи также может быть иное близкое решение:

• Использовать различие плотности мака и песка.
• Высыпать смесь в воду. Мак всплывет, а песок утонет.
• Смесь разделить удалось.

Ключевые слова: плотность, легкость, вода, мак, всплывает, песок, тонет, плавает, оседает, дно, поверхность.

Идея 4. Полное оригинальное решение

• Для разделения первой смеси использовать различие размеров гороха и чечевицы, воспользоваться ситом.
• Для разделения второй смеси использовать различие плотности мака и песка.
• Обе смеси удалось разделить без затрачивания большого количества времени.

Ключевые слова: плотность, легкость, вода, мак, всплывает, песок, тонет, плавает, оседает, дно, поверхность, сито, размер, ячейка, фильтр.

С помощью ключевых слов, представленных после каждого варианта решения, определялся уровень развития решения задачи, а в таблице 4 приведен пример оценки вклада каждого ученика в решение экспериментальной творческой задачи по химии.

Таблица 4. Анализ оценки вклада каждого ученика в решение творческой задачи

Какие идеи высказали?		Балл в соответствии с уровнем решения задачи (Заполняется учителем)
Уч№1	Уч.№2	Уч№1	Уч.№2
Смеси можно разделить, используя различие свойств компонентов	Ученик №1 предложил эту идею, и я согласился	11∙1=11 (генератор идей)	11∙0,1=1,1 (активный слушатель)

Представленное в таблице численное значение 11- общий балл за решение задачи, рассчитанный системой «Сreo datum», отражающий творческое развитие обучающихся (см. Таблицу 1). 1 и 0,1 – поправочные коэффициенты, вычисленные в соответствии с ролью каждого ученика.

Экспериментальной группе обучающихся были выданы две экспериментальные творческие задачи по теме «Чистые вещества и смеси» — в начале изучения темы и на этапе закрепления. Состав пар при решении каждой задачи менялся.

Диаграмма 1. Оценка вариантов вклада обучающихся в решение экспериментальной творческой задачи в начале и в конце изучения темы «Чистые вещества и смеси».

Диаграмма 2. Оценка вариантов вклада обучающихся в решение экспериментальной творческой задачи в начале и в конце изучения темы «Чистые вещества и смеси».

Из диаграммы 1 следует отметить небольшое количество пар обучающихся, которые сделали критические высказывания по поводу обсуждаемых идей решения (Вариант 3). Из этого следует необходимость работы учителя над стимулированием обучающихся к высказыванию различных идей. Выявлено небольшое количество «созерцателей» (Вариант 1) и «исполнителей» (Вариант 4), это показывает на то, что решение экспериментальных творческих задач стимулирует интерес обучающихся решать учебную проблему, заложенную в нём.

Из диаграммы 2 можно также сделать вывод о снижении учебной мотивации обучающихся, когда они решают творческую задачу по той же теме, но уже на этапе закрепления учебного материала. Связано это с пониманием трудности для них творческих задач. Эта проблема будет исследоваться нами в следующих работах.

Проведенная работа на сегодняшний день способствует тому, что в цифровой системе «Сreo datum» уже создан специальный интерфейс, позволяющий обучающимся выполнять экспериментальные творческие задачи в парах сменного состава. Активно продолжаются тестирование и доработка системы цифрового оценивания творческих задач для дальнейшего её использования при изучении химии в образовательных организациях.

Cписок литературы

1. Оржековский П.А., Степанов С.Ю., Титов Н.А. Мишина И.Б., Чернышева Л.А., Шойтова В.С., Цифровизация динамических параметров развития креативного мышления в обучении химии// Инновационные процессы в химическом образовании в контексте современной образовательной политики: материалы VI Международной науч. – практ. конф. – Челябинск: изд – во Южно – Урал. гос. гуман. – пед. ун – та, 2021. – С.88 – 97.
2. Оржековский П.А., Степанов С.Ю., Шойтова В.С. Психолого-педагогические аспекты формирования у обучающихся естественнонаучной грамотности // Наука. Управление. Образование. РФ 2022. — №1. – С. 27-36.
3. Степанов С. Ю. Личностно-рефлексивный диалог в развитии творческих возможностей учащихся // Общение и диалог в практике обучения, воспитания и психологического консультирования / под ред. А. А. Бабалева. М.: АПН СССР, 1987. — С. 76–82.
4. Титов Н.А. Методика формирования опыта творческой деятельности учащихся на практических занятиях по химии : диссертация … кандидата педагогических наук : 13.00.02. –  Москва, 1994.  –  198 с.

Abstract. The article describes the process of preparing for digitalization of assessing the contribution of school students who solve the experimental creative tasks in chemistry in the 8^th grade. This process is described on the example of experimental creative tasks that are solved during the co-creation of students in pairs of variable composition. The purpose of the work was to identify the contribution of each student to solving an experimental creative problem. As a result of the work, special correction factors were created that determine the role of each student in solving a creative problem. The application of these coefficients in the process of working with students of 8^th grade was also tested. The analysis of this test is described in this article on the example of solutions of the task on the topic «Pure substances and mixtures.»

Keywords: digitalization, creative tasks, experimental creative tasks in chemistry, rating.