Anti-PISA
Anatoly Krasnyansky: Errors in PISA tasks
Анатолий Краснянский
Критика группы заданий "Тесто для хлеба" международной программы PISA-2006
"Если ученик знает, что в воде и поваренной соли нет атомов углерода, то он компетентен в научном объяснении явлений?"
Группа заданий "Тесто для хлеба"
При приготовлении теста для хлеба повар смешивает муку, воду, соль и дрожжи. После этого тесто помещают на несколько часов в какую-нибудь емкость, чтобы начался процесс брожения. При брожении в тесте происходят химические процессы: дрожжи (одноклеточный гриб) преобразуют крахмал и сахар, содержащиеся в муке, в углекислый газ и спирт.
Вопрос 1
В результате брожения тесто поднимается. Почему тесто поднимается?
A Тесто поднимается, потому что в нем образуется спирт, который переходит в газообразное состояние.
B Тесто поднимается, потому что в нем размножаются одноклеточные грибы.
C Тесто поднимается, потому что в нем образуется углекислый газ.
D Тесто поднимается, потому что при брожении вода превращается в пар.
ОЦЕНКА ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ
Ответ принимается полностью – 1 балл.
Процент российских учащихся, набравших данный балл 41,8
Код 1: C. Тесто поднимается, потому что в нем образуется углекислый газ.
Ответ не принимается
Код 0: Другие ответы.
Код 9: Ответ отсутствует.
Тип вопроса: с выбором ответа
Компетенция: научное объяснение явлений
Содержание: физические системы
Область применения: связь естествознания и технологии
Контекст: личностный
Анатолий Владимирович Краснянский
Анализ вопроса № 1.
"Правильный" ответ "Тесто поднимается, потому что в нем образуется углекислый газ" является неполным ответом, то есть его нельзя признать правильным.
В результате брожения тесто (более точно: система, содержащая тесто и газовые пузырьки) "поднимается", то есть увеливается объем системы. Объем системы увеличивается за счет газовых пузырьков. Пузырьки содержат углекислый газ (основной компенет), пары спирта и воды. Количество углекислого газа и спирта со временем (за счет брожени\) увеличивается. В результате брожения временно повышается температура системы. При постоянном внешнем давлении объем пузырьков увеличивается, поскольку: 1) в системе увеличивается количество углекислого газа и спирта; 2) увеличивается температура системы; 3) с повышением температуры повышается давление насыщенных паров этанола и воды, то есть увеличивается доля воды и спирта в газовой фазе.
Правильный (истинный) ответ: "Тесто "поднимается", потому что в нем увеличивается объем пузырьков, содержащих углекислый газ, пары спирта и воды".
Вопрос 2
Через несколько часов после приготовления теста повар взвешивает его и обнаруживает, что масса теста уменьшилась. В начале каждого из четырех экспериментов масса теста одна и та же. Результаты каких двух экспериментов должен сравнить повар, чтобы выяснить, являются ли дрожжи причиной уменьшения массы теста?
Эксперимент 1: В закрытой стеклянной банке тесто. Состав теста: мука, вода, соль и дрожжи.
Эксперимент 2: В закрытой стеклянной банке тесто. Состав теста: мука, вода, соль; дрожжей нет.
Эксперимент 3: В открытой стеклянной банке тесто. Состав теста: мука, вода, соль и дрожжи.
Эксперимент 4: В открытой стеклянной банке тесто. Состав теста: мука, вода, соль; дрожжей нет.
A Повар должен сравнить результаты экспериментов 1 и 2.
B Повар должен сравнить результаты экспериментов 1 и 3.
C Повар должен сравнить результаты экспериментов 2 и 4.
D Повар должен сравнить результаты экспериментов 3 и 4.
ОЦЕНКА ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ
Ответ принимается полностью – 1 балл.
Процент российских учащихся, набравших данный балл 23,5
Код 1: D. Повар должен сравнить результаты экспериментов 3 и 4.
Ответ не принимается
Код 0: Другие ответы.
Код 9: Ответ отсутствует.
Тип вопроса: с выбором ответа
Компетенция: распознавание и постановка научных вопросов
Содержание: естественнонаучные объяснения (знание о науке)
Область применения: связь естествознания и технологии
Контекст: личностный
Вопрос 3
Дрожжи в тесте в результате химической реакции превращают крахмал и сахар, содержащиеся в муке, в углекислый газ и спирт. Откуда появляются атомы углерода, входящие в состав углекислого газа и спирта? Обведите «Да» или «Нет» для каждого из приведенных ниже возможных объяснений.
Является ли это верным объяснением появления атомов углерода? Да или Нет?
Некоторые атомы углерода поступают из сахара. Да / Нет
Некоторые атомы углерода входят в состав молекулы соли. Да / Нет
Некоторые атомы углерода поступают из воды. Да / Нет
ОЦЕНКА ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ
Ответ принимается полностью – 1 балл.
Процент российских учащихся, набравших данный балл 44,6
Код 1: Три верных ответа: Да, Нет, Нет в указанном порядке.
Ответ не принимается
Код 0: Другие ответы.
Код 9: Ответ отсутствует.
Тип вопроса: комплексный с выбором ответа
Компетенция: научное объяснение явлений
Содержание: физические системы
Область применения: связь естествознания и технологии
Контекст: личностный
Анализ вопроса № 3
Чтобы ответить на вопрос № 3, достаточно знать, что атомы углерода входят в состав сахара (сахарозы) и не входят в состав поваренной соли и воды. Об этом не могут не знать даже те российские ученики, которым химия не интересна.
Почему же только 44,6 % российских учащихся правильно ответили на этот вопрос? Наиболее вероятная причина - дефицит времени при ответе на вопросы.
Деятели программы PISA устраивают гонку на своих опросах. Каждый ученик должен письменно за 2 часа ответить на 50 - 60 вопросов по чтению, математике и естествознанию.
В тестах используются задания с готовыми ответами, из которых надо выбрать верный ответ, а также задания со свободными ответами, на которые учащийся должен дать собственный краткий или развернутый обоснованный ответ. (Смотрите статью Г.С. Ковалевой и др. "Результаты международного сравнительного исследования PISA в России" в журнале "Вопросы образования", 2004. № 1. С. 141.).
Очевидно, что 2 - 2,4 минуты слишком мало, чтобы прочитать текст, понять что-то и дать краткий или развернутый ответ, или выбрать готовый ответ.
Вопрос 4
Когда подошедшее дрожжевое тесто ставят в печь, пузырьки газа и пара в тесте расширяются. Почему газ и пар расширяются при нагревании?
A Их молекулы становятся больше.
B Их молекулы двигаются быстрее.
C Число их молекул увеличивается.
D Их молекулы сталкиваются реже.
ОЦЕНКА ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ
Ответ принимается полностью – 1 балл.
Процент российских учащихся, набравших данный балл 67,5
Код 1: B. Их молекулы двигаются быстрее.
Ответ не принимается
Код 0: Другие ответы.
Код 9: Ответ отсутствует.
Тип вопроса: с выбором ответа
Компетенция: научное объяснение явлений
Содержание: физические системы
Область применения: связь естествознания и технологии
Контекст: личностный
Анализ вопроса № 4
Во-первых, в тесте не может быть отдельных пузырьков, содержащих только углекислый газ и только водяной пар.
Каждый пузырек в тесте содержит и углекислый газ, и водяной пар, и пары спирта (в незначительном количестве). Поэтому в данном контексте суждение: "пузырьки газа и пара в тесте расширяются" является ложным. Правильно: "пузырьки, содержащие в основном углекислый газ и водяной пар".
Во-вторых, ответ В относительно водяного пара является неправильным. Объем пара увеличивается не только из-за того, что молекулы воды двигаются при нагревании быстрее. При нагревании теста нагревается и вода, входящая в состав теста. При нагревании увеличивается давление насыщенного пара, то есть повышается число молекул воды в газовой фазе.
Поэтому при нагревании газо-паровые пузырьки в тесте увеличиваются (при постоянном внешнем давлении) вследствие того, что увеличивается не только средняя скорость молекул воды, но и число молекул воды в газовой фазе, Следовательно, относительно водяного пара полным правильным ответом являются ответ: "Число молекул воды увеличивается и эти молекулы двигаются быстрее".
В-третьих, связь объем газа (при постоянном давлении) со скоростью (средней) движения молекул не является для школьников очевидной. Надо было связать объем газа (при постоянном давлении) с температурой газа: "При неизменной массе газа и постоянном давлении объём газа прямо пропорционален абсолютной температуре".
Статья не закончена!
