Задания на решение естественно-научных проблем

Задания на развитие креативности можно объединить в две большие группы: задания на креативное самовыражение и решение проблем.

Результатом заданий по решению проблем всегда является получение нового знания.

Решение естественно-научных проблем - это формулировка и проверка гипотез, замысел и реализация эксперимента, проведение исследования, создание изобретений, демонстрация и описание свойств этих изобретений, выводы и анализ данных.

В ходе занятия вы познакомитесь с заданиями на решение естественно-научных проблем и попробуете их выполнить.

Первая ситуация называется «Почемучки».

Введение.

Как путь начинается с первого шага, так и успех начинается с любознательности. Как же она проявляется? В вопросах!

Все последующие задания связаны с постановкой исследовательских вопросов.

Проявите своё воображение. Успехов!

В первую очередь найдём в тексте ключевые фразы. Они нам дадут подсказки к пониманию заданий.

Посмотрим на фразу «Все последующие задания связаны с постановкой исследовательских вопросов». Значит задание направлено на решение естественно-научных проблем.

Критериями оценки в этом случае будут оригинальность, научная ценность и направленность на получение нового знания.

Следует обратить внимание на слово «исследовательских». Оно подсказывает, что ответы на вопросы можно получить с помощью методов наблюдения, выдвижения предположений и их экспериментальной проверки, обсуждения результатов. Ответы на исследовательские вопросы увеличивают количество наших знаний.

Как правило, исследовательские вопросы начинаются со слов «как», «почему», «что, если».

Ответы на исследовательские вопросы можно найти в науке. В этом их главное отличие от философских и нравственных вопросов.

Задание номер один.

Прочитаем стихотворение Петуховой Татьяны:

Интересно, почему?

Ну, никак я не пойму.

Почему горбат верблюд?

Что такое целый пуд?

Отвечает мама строго:

Задаёшь вопросов много…

Интересно, почему?

Ну, никак я не пойму.

Отчего трещит мороз?

Почему курносый нос?

Отвечает папа строго:

Задаёшь вопросов много.

Подумайте, есть ли в этом стихотворении исследовательские естественно-научные вопросы?

Помните, что исследовательские вопросы отличаются тем, что для получения ответа необходимо выдвинуть гипотезу и проверить её, провести наблюдение или поставить опыт.

Перечитайте внимательно вопросы ребёнка и отметьте исследовательские естественно-научные вопросы.

Задание номер два.

Задайте свои исследовательские естественно-научные вопросы. Запишите не меньше четырёх разных вопросов, для ответа на которые нужно провести научное исследование. 

Предложите интересные и необычные вопросы – такие, которые придут в голову не каждому. 

Запишем наши исследовательские естественно-научные вопросы.

Почему снег белый?

Можно ли поумнеть после прочтения одной книги?

Почему лёд на вкус похож на воду?

Как под землёй живёт крот?

Как работает телефон?

Почему в радуге семь цветов?

Почему у берёзы белая кора?

Задание номер три.

Выберите самый удачный исследовательский естественно-научный вопрос. Он должен быть интересным, таким, на который имеет смысл искать ответ. Желательно, чтобы этот вопрос был неожиданным.

Посмотрим на наши вопросы и попробуем выбрать…

Нам самым удачным показался вопрос «Как под землёй живёт крот?».

Задание номер четыре.

Ученики в классе решили провести исследование, чтобы понять, верна ли народная примета: если ласточки низко летают, значит будет дождь.

Помогите им доработать эту идею. Подскажите, как лучше доработать примету, на что обратить внимание, как организовать исследование.

Запишите как минимум две идеи для проверки приметы.

Попробуем выполнить это задание.

Наблюдаем за ласточками в ясную солнечную погоду. Отмечаем в специальном блокноте, насколько высоко они поднимаются. Можно зарисовать.

Наблюдаем за ласточками в пасмурную погоду. Отмечаем в специальном блокноте, спускаются ли они ниже к земле.

Наблюдаем, увеличилось ли количество мошкары в пределах видимости.

При наличии возможности наблюдаем за другими птицами. Они также летают ниже перед дождём.

А теперь давайте вместе оценим наши ответы на ситуацию «Почемучки».

В первом задании оценивается умение отбирать естественно-научные вопросы.

Максимум за это задание можно получить 2 балла.

Главным критерием оценки является количество найденных естественно-научных вопросов.

2 балла присуждается, если найдены и отнесены к исследовательским вопросам: почему горбат верблюд? отчего трещит мороз? почему курносый нос? Больше ничего не отмечено.

1 балл – если найден и отнесён к исследовательским хотя бы один из вопросов: почему горбат верблюд? отчего трещит мороз? почему курносый нос? Больше ничего не отмечено.

0 баллов – любой ответ, отличающийся от приведённых выше.

Во втором задании оценивается умение ставить различные естественно-научные вопросы.

Максимум за это задание можно получить 2 балла.

Оцениваем по следующим критериям:

вопросы имеют отношение к реальной действительности;

вопросов много, и они разнообразные;

вопросы оригинальные.

2 балла можно получить, если записано не меньше четырёх различных интересных естественно-научных вопросов.

1 балл – написано не менее трёх интересных естественно-научных вопросов.

0 баллов - ответа нет, или записано меньше трёх вопросов.

В третьем задании оценивается умение выбирать исследовательские вопросы.

Максимальная оценка 2 балла.

При оценке используем следующие критерии:

исследовательский характер вопроса;

осмысленность поиска ответа;

оригинальность вопроса.

Итак, 2 балла присуждается, если выбран действительно исследовательский вопрос, и он отвечает требованиям задания. Например, выбраны первый, четвёртый, пятый, шестой или седьмой вопрос.

1 балл – если выбранный вопрос является исследовательским, но не отвечаем всем требованиям. Например, третий вопрос.

0 баллов – если выбранный вопрос не является исследовательским, например, второй вопрос. Или выбран не один, а несколько ответов. Или ответа нет.

В четвёртом задании оценивается умение дорабатывать и совершенствовать идею исследования. 

Максимум за это задание можно получить 2 балла.

Критерии оценки: количество идей; содержание идей; присутствуют организация и проведение исследования.

2 балла присуждаются, если в ответе есть указание на необходимость найти связь между состоянием погоды и высотой полёта ласточек. А также предложен способ проведения исследования - например, их фиксация на любом носителе.

1 балл – присутствует только способ организации исследования, но не оговорена необходимость выявления связи между состоянием погоды и высотой полёта ласточек.

0 баллов – ответа нет, или в нём нет обоих обозначенных выше элементов.

Рассмотрим ещё одну ситуацию. Называется она «Ручка».

Введение.

У каждого из вас есть обычная шариковая ручка.

Она не всегда выглядела так, как мы привыкли. И, конечно же, ручки ещё будут меняться. Как вы думаете, как шариковая ручка будет выглядеть в будущем?

Как можно усовершенствовать ручку, чтобы появились новые функции, дополнительные возможности в использовании?

Проявите воображение. Успехов!

Поработаем с текстом введения. Ключевой фразой здесь является «Как можно усовершенствовать ручку, чтобы появились новые функции, дополнительные возможности в использовании?». Это изобретательское задание. Критериями отбора в нём будут новизна, эффективность и прикладная ценность.

Ключевое слово здесь «усовершенствовать». Значит внести такие изменения, которые приведут к появлению новых функций и новых возможностей в использовании. Они должны дополнять имеющиеся свойства ручки.

Не будут приниматься ответы, которые предлагают улучшить уже существующие свойства шариковой ручки.

Задание номер один.

Предложите три различных изменения, при помощи которых можно усовершенствовать шариковую ручку и расширить возможности её использования. Основное её назначение должно быть сохранено. Запишите свои предположения.

Давайте посмотрим, что у нас получилось.

Первое усовершенствование. Встроить в ручку специальный световой датчик, который будет подавать сигнал, когда слово написано с орфографической ошибкой.

Второе усовершенствование. Настроить в ручке вибросигнал по типу будильника. Каждые 20 минут ручка будет напоминать о необходимости провести физкультминутку.

Третье усовершенствование. Многие ученики грызут ручки. Можно нанести на её верхнюю часть безопасное средство с неприятным вкусом.

Максимум за это задание можно получить 2 балла.

Задание номер два.

Выберите из своих идей самое полезное, оригинальное и интересное. Оно должно сохранять основное назначение шариковой ручки, но расширять возможности её использования в процессе обучения.

Нам понравилась первая идея.

Встроить в ручку специальный световой датчик, который будет подавать сигнал, когда слово написано с орфографической ошибкой.

Далее необходимо пояснить, почему это усовершенствование кажется полезным, интересным и оригинальным.

Орфографические ошибки портят жизнь ученикам. Они получают плохие оценки за диктанты и сочинения. Ручка с датчиком не только будет предупреждать об ошибках, но и помогать запомнить, как верно пишется слово. Ведь повторение, как известно, мать учения.

Максимум за это задание можно получить 1 балл.

Задание номер три.

У вас есть три проекта усовершенствования шариковой ручки.

Какие недостатки есть у каждого из них?

Запишите рядом с номера проекта самый главный его недостаток, тот, который будет затруднять использование ручки в классе или не позволит широко использовать этот проект.

Вот наше решение.

Первый проект. Исправление ручкой орфографических ошибок может помешать ученикам учить правила и вызвать недовольство учителей.

Второй проект. Вибросигнал может срабатывать у разных учеников в разное время. Урок тогда превратиться в сплошную физкультминутку.

Третий проект. Средство может оказаться не совсем безопасным и его использование плохо отразится на самочувствии учеников.

Максимум за это задание можно получить 2 балла.

Задание номер четыре.

Какой проект ручки вам понравился больше всего? Напишите номер этого проекта.

Запишите важный недостаток этого проекта – можете повторить ответ из предыдущего задания.

Какие изменения необходимо внести в проект, чтобы устранить недостаток. Запишите ваши предложение по доработке проекта.

Итак, нам больше всего понравился первый проект. 

Его недостаток в том, что исправление ручкой орфографических ошибок может помешать ученикам учить правила и вызвать недовольство учителей.

Мы предлагаем доработать проект следующим образом. Ограничить количество исправлений на определённом промежутке времени. Например, ручка будет подавать сигнал только раз в пять минут. Это должно увеличить внимательность учеников к орфографии. 

Максимум за это задание можно получить 2 балла.

Пересмотрите ещё раз решения каждого из заданий, проанализируйте их и оцените.

В качестве самостоятельной работы предлагаем вам выполнить задание на решение научной проблемы из теста PISA за 2018 год.

Вопрос номер один.

Представьте себе велосипед будущего. Придумайте три оригинальных изменения, с помощью которых можно улучшить стандартный велосипед. Идеи должны отличаться друг от друга насколько это возможно.

Объясните функцию каждой идеи и то, что вы использовали бы для воплощения этой идеи в реальность.

На этот вопрос рекомендуется потратить не более пяти минут.

Вопрос номер два.

Ваш друг предполагает, что велосипед будущего, скорее всего, будет дорогим. Поэтому он должен быть защищён от краж. Друг предлагает при помощи держателя установить на руль камеру, распознающую лица. Камера отправит на телефон владельца оповещение, если кто-то другой использует велосипед.

Предложите, как сделать идею вашего друга более эффективной. Опишите вашу идею как можно более точно.

Задание номер три.

Велосипед будущего приводится в движение автоматически, поэтому больше нет необходимости в педалях.

Предложите оригинальный способ другого использования педалей велосипеда.

На вопрос рекомендуется потратить не более пяти минут.

Давайте подведём итоги.

Результатом по решению проблем всегда является получение нового знания.

Критерии оценки в заданиях на решение естественно-научных проблем: оригинальность, научная ценность и направленность на получение нового знания.