Знание фактов не помогает находить причины явлений

Заучивание теорем и формул не помогает в главном -- поиске причин и объяснении явлений. Хотя китайские студенты знают физические факты значительно лучше американских, выполнять задания «на подумать» это им не помогает.

«Развитие основных научных навыков необходимо у студентов, изучающих естественные науки, технологии, инженерию и математику. Это дает им возможность успешно решать реальные задачи в будущей работе. В задачи учителей входит не только дать студентам фактологическое знание, но и развить основные исследовательские навыки», -- считает Лэй Бао (Lei Bao), профессор физического факультета университета штата Огайо. Очевидно, что для воспитания таких навыков, например умения находить причинно-следственные связи, необходимо развитие критического мышления. Однако считается, что хорошее знание фактологического материала также помогает в объяснении научных явлений.

США vs Китай

Лэй Бао и его коллеги из США и Китая, занимающиеся в том числе проблемами развития образования в области физики, решили выяснить, действительно ли заучивание фактов помогает развить исследовательские навыки. Для этого они протестировали 6 тыс. вновь поступивших студентов из семи разных университетов. Причем четыре университета находилось в Соединенных Штатах, а три -- в Китае. Такое деление не случайно. Система школьного образования в обеих странах совершенно разная. Если в Китае, как и в России, школьники в течение пяти лет изучают стандартный курс физики, то американские школьники изучают основы этого предмета в составе других базовых курсов. И только некоторые выбирают в старших классах двухсеместровый курс физики.

Тесты ученые использовали разные. Два из них – «Анкетирование о принципе действия сил» (FCI, Force Concept Inventory) и «Краткое тестирование по электричеству и магнетизму» (BEMA, Brief Electricity and Magnetism Assesment) направлены на проверку фактических знаний. Эти тесты часто используют сами ученые для проверки специфических знаний студента по предмету. А для выявления объяснительных способностей авторы работы выбрали тест, разработанный профессором естественных наук Антоном Эриком Лаусоном (Anton Eric Lawson) в 1978 году и направленный на выявление способности находить причинно-следственные связи в научных явлениях (LCTSR, Lawson's Classroom Test of Scientific Reasoning). Этот тест очень популярен и повсеместно используется исследователями для оценки познавательных способностей испытуемых.Ученые специально тестировали только вновь поступивших студентов, у которых еще не начался курс физики.

Знание – бессилие

Результат по тестам на знание оказался ожидаемым. В первом тесте, по механике, большинство китайских студентов набрали около 90 баллов из 100. Результаты американцев варьировались от 25 до 75 баллов, а в среднем они решили около 50% заданий. Электричество и магнетизм и те и другие знали хуже. Средний результат новобранцев китайских университетов оказался 70-процентным. Американцы же в среднем набирали всего по 25% -- это лишь немногим больше того результата, что можно достичь, выбирая ответы случайным образом (в этом случае он был бы 20-процентным).

А вот результаты «причинно-следственного» теста оказались совсем иными. И китайцы, и американцы в среднем выполнили его примерно на 75%. Причем и распределение по количеству ответов оказалось одинаковым. Ученые утверждают, что это не связано с особенностями теста. Например, школьники 11-го и 12-го классов, не поступившие в университет, проходят его на 10--15% хуже прошедших отбор.

Выходит, что заучивание различных научных данных не помогает развивать объяснительные навыки, столь необходимые ученым. А ведь преподаватели, что характерно, уверены в обратном. Исследователи обратились к учителям с вопросом, насколько, по их мнению, изучение математики и физики в школе определяет развитие объяснительных способностей у студентов. Людей, которые считают, что вклад школьных знаний в развитие таких способностей в среднем менее 50%, не нашлось. Самый распространенный ответ – 80%: среди китайских учителей так ответили 82%, среди американских – 54%. Интересно, что 15% американских преподавателей считают, что плотное изучение физики и математики на все 100% определяет дальнейшую возможность стать ученым, хотя среди их китайских коллег таких не нашлось. Видимо, у последних просто больше опыта работы с «накачанными знаниями» выпускниками школ. И опыт этот, вероятно, не самый положительный.

Что делать

По мнению профессора Бао, еще со школьной скамьи нужно учить ребенка не только фактам, но и тому, как эти факты интерпретировать. Ведь в будущем, став учеными, нынешние студенты столкнутся с реальными проблемами, не ограниченными условиями задачи из учебника, и им придется самостоятельно решать их. Студент университета штата Огайо и соавтор работы Цзин Хань (Jing Han) согласен со своим руководителем: «Когда я выполняю свою собственную научную работу, я обязан уметь самостоятельно планировать, что именно собираюсь исследовать и как буду это делать. Я не могу просто спросить у своего профессора или посмотреть ответ в книге».

Отказываться от изучения фактического материала не стоит, считают исследователи. Но обучение школьников и студентов следует сделать сбалансированным и больше внимания уделять именно развитию объяснительных способностей у учеников, поиску причин природных явлений. «Эти навыки особенно важны сегодня, когда мы нацелились создать общество с устойчивым развитием науки и технологий, -- считает Лэй Бао. – Не только ученые, но и обычные люди нуждаются в таких навыках, чтобы уметь корректно интерпретировать научные открытия и мыслить рационально».

Профессор Бао считает, что обучение должно быть похоже на исследовательскую работу, где студенты работают в группах, задают вопросы учителям и сами планируют свои научные исследования. Впрочем, подобная технология обучения и так становится все популярнее в мире.

Статья с результатами работы Лэй Бао и его коллег опубликована в журнале Science.