Семинар «Приемы и формы установления причинно- следственных связей учебных понятий, аргументации выводов» для представителей апробационных площадок Пермского края Акулов А.А., начальник отдела сопровождения ФГОС Институт развития образования Пермского края

Стандарты второго поколения. Примерная основная образовательная программа образовательного учреждения. Основная школа Познавательные универсальные учебные действия Выпускник научится: осуществлять сравнение, классификацию и сериацию, самостоятельно выбирая основания и критерии для указанных логических операций; строить классификацию на основе дихотомического деления (отрицания); устанавливать причинно-следственные связи; создавать и преобразовывать модели и схемы для решения учебных задач (использовать знаково-символические средства).

Причина - явление, процесс или предмет, который вызывает определенные изменения окружающего мира. Причина характеризуется тем, что всегда предшествует результату. Она лежит в основе последствия. Причина - объективная связь между двумя явлениями, когда одно из них вызывает другое следствие. Пример: «Во время грозы загорелся лес». Очевидно, что здесь причиной является гроза (точнее - молния). Без такой причины следствия быть не могло. Следствие это то, что влечет за собой причина; оно всегда вторично и определяется причиной. На этом соотношении причины и следствия построена профессиональная деятельность многих людей. Пожарные, спасатели, сотрудники правоохранительных органов, медики первым делом ищут причину события.

Причинно-следственная связь является: 1) объективной; 2) необходимой (определенная причина в соответствующих условиях обязательно вызывает определенное следствие); 3) всеобщей (в природе нет беспричинных явлений); 4) причина предшествует следствию во времени (следствие не может появиться раньше причины).

ТРУДНОСТИ УСТАНОВЛЕНИЯ ПРИЧИННЫХ СВЯЗЕЙ : 1)КАЖДОМУ ЯВЛЕНИЮ ПРЕДШЕСТВУЕТ МНОЖЕСТВО ДРУГИХ ЯВЛЕНИЙ, СРЕДИ КОТОРЫХ БЫВАЕТ ВЕСЬМА СЛОЖНО ВЫЯВИТЬ ПРИЧИНУ данного ЯВЛЕНИЯ; 2)ПРИЧИНА И ДЕЙСТВИЕ, КАК И ВСЕ ЯВЛЕНИЯ, ВЗАИМОСВЯЗАНЫ И ВЗАИМОЗАВИСИМЫ. ПРИ ЭТОМ АКТИВНА НЕ ТОЛЬКО ПРИЧИНА, НО И ДЕЙСТВИЕ, ТАКЖЕ НЕРЕДКО ВЛИЯЮЩЕЕ НА ПРИЧИНУ; 3)СМЕШЕНИЕ ДЕЙСТВИЙ РАЗЛИЧНЫХ ПРИЧИН (ЯВЛЕНИЕ МОЖЕТ БЫТЬ РЕЗУЛЬТАТОМ СОВМЕСТНОГО ДЕЙСТВИЯ ДВУХ ИЛИ БОЛЕЕ ПРИЧИН). КАЖДАЯ ИЗ ПРИЧИН ВЫЗЫВАЕТ СВОЕ ДЕЙСТВИЕ, А СЛОЖЕНИЕ ИХ ДАЕТ ТО ЯВЛЕНИЕ, КОТОРОЕ ИЗУЧАЕТСЯ. ПРИМЕР. НАГРЕВАНИЕ ЯКОРЯ ЭЛЕКТРОМОТОРА ПРОИСХОДИТ ЗА СЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА, ПРОХОДЯЩЕГО ПО ЕГО ОБМОТКЕ, ЗА СЧЕТ ПАРАЗИТНЫХ ТОКОВ (ТОКОВ ФУКО), ВОЗНИКАЮЩИХ В МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЧАСТЯХ ЯКОРЯ, И ЗА СЧЕТ ТРЕНИЯ ЯКОРЯ В ПОДШИПНИКАХ.

Методы установления причинно-следственных связей Метод единственного сходства: если два и более случая исследуемого явления сходны только в одном обстоятельстве, существует вероятность, что именно это обстоятельство и есть причина или часть причины данного явления. Например: При условиях АВС возникает явление а. При условиях АDЕ возникает явление а. При условиях АFG возникает явление а. Вероятно, обстоятельство А есть причина а. ПРИМЕР рассуждения на основе метода единственного сходства. Английский физик Д. Брюстер следующим образом открыл причину переливов радужных цветов на поверхности перламутровых раковин. Случайно он получил отпечаток перламутровой раковины на воске и обнаружил на поверхности воска ту же игру радужных цветов, что и на раковине. Он сделал отпечатки раковины на гипсе, смоле, каучуке и других веществах и убедился, что не особый химический состав вещества перламутровой раковины, а определенное строение ее внутренней поверхности вызывает эту прекрасную игру цветов. Метод единственного сходства может выступать в качестве метода наблюдения. Заключение, получаемое посредством этого метода, не обладает высокой степенью правдоподобия.

Метод единственного различия Рассматриваются два случая. В первом обстоятельства ABC предшествуют явлению а; во втором одно из обстоятельств (А) отсутствует, явление а тоже отсутствует. Делается вывод о том, что отсутствующее обстоятельство является причиной явления а. Например: При условиях АВС возникает явление а. При условиях ВСD явление а отсутствует. Вероятно, обстоятельство А есть причина а. ПРИМЕР: До 80-х годов XIX века существовало упрощенное представление о пищевых потребностях животного организма. Ученые Англии, Франции и Германии утверждали, что организм нуждается только в белке и небольших количествах разных солей. В 1880 году русский доктор Н.И. Лунин решил проверить эти утверждения. Он взял несколько десятков мышей и разделил их на подопытных и контрольных. Первых он стал кормить искусственным молоком, изготовленным из очищенных веществ, входящих в состав натурального молока, - белка, жира, казеина, сахара и соответствующих солей; других мышей, контрольных, - натуральным молоком. Подопытные мыши заболевали и гибли, контрольные оставались здоровыми. На основании этого Н.И. Лунин сделал вывод, что в естественной пище присутствуют в малых количествах неизвестные еще вещества, которые необходимы для организма. Так было положено начало учению о витаминах. Метод единственного различия может применяться в качестве метода экспериментального исследования. В естествознании он дает более правдоподобное заключение, чем первый метод. Однако в социальном познании его следует применять с большой осторожностью, поскольку при исследовании социальных явлений не всегда можно выделить обстоятельства, предшествующие явлению. Чаще всего исследуемое явление а и обстоятельства ABC, среди которых предполагается найти причину явления а, существуют одновременно и возможна ситуация, когда А и а являются следствиями общей причины. Отсутствие А и а в этом случае говорит лишь об отсутствии общей причины.

Соединенный метод сходства и различия В первых случаях группы обстоятельств, сходные в отношении одного обстоятельства, предшествуют явлению а. В последних случаях в группах обстоятельств отсутствует А, остальные обстоятельства имеют место, но явление а тоже отсутствует

ПРИМЕР. Бобовые растения (горох, бобы, чечевица, соя и др.) не только не нуждаются в азотных удобрениях, но и сами обогащают землю азотом. Другие растения нуждаются в азотном удобрении. В чем причина того, что бобовые растения не нуждаются в азотных удобрениях и даже обогащают землю азотом? Наблюдения показали, что все бобовые растения имеют на корнях белые бугорки (т.е. все они сходны в одном обстоятельстве А). Другие растения не имеют на корнях белых бугорков (т.е. при сходстве других обстоятельств обстоятельство А у них отсутствует). Вывод: белые бугорки на корнях бобовых растений являются причиной обогащения почвы азотом. Затем было установлено, что в этих бугорках живут бактерии, которые обогащают почву азотом.

Метод сопутствующих изменений Пусть обстоятельства ABC предшествуют явлению а. Если изменение одного из предшествующих обстоятельств (А) (при неизменности остальных) вызывает изменение явления а, то изменение обстоятельства А является причиной изменения явления а. Например: При условиях A1ВС возникает явление а1. При условиях А2ВС возникает явление а2. При условиях А3ВС возникает явление а3. Вероятно, обстоятельство А есть причина а. ПРИМЕР Долгое время замечали, что высота морских приливов и их периодичность связаны с изменениями положения Луны. Наибольшие приливы бывают в дни полнолуний и новолуний, наименьшие в дни, когда линии, мысленно проведенные от Земли к Луне, а от Луны к Солнцу, образуют прямой угол. Вывод: изменение положения Луны вызывает изменение морских приливов и отливов.

Методом сопутствующих изменений пользуются в тех случаях, когда предшествующие явлению обстоятельства нельзя изолировать друг от друга, т.е. когда нельзя применить метод единственного различия. Применение этого метода тоже иногда является непростым, особенно в социальном познании. Известно, что средний вес новорожденного ребенка тем выше, чем больше возраст матери (при одинаковых условиях жизни, профессиях матерей и т.д.). Долгое время считали, что между этими явлениями имеет место причинно-следственное отношение. Однако не был учтен порядок рождения детей. Оказалось, что вес ребенка увеличивается не с возрастом матери, а с порядком рождения. У одной и той же матери 4-й и 5-й дети имеют больший вес, чем 1, 2, 3-й.

Метод остатков Рассматривая причины сложного явления abc, которое вызвано целым рядом обстоятельств АВС, можно двигаться поэтапно. Изучив определенную часть причинных обстоятельств, можно вычесть ее из явления abc. В результате получим остаток данного явления, который будет следствием оставшихся из комплекса АВС обстоятельств. Например: Явление аbс вызывается обстоятельствами АВС. Часть b явления аbс вызывается обстоятельством В. Часть с явления аbс вызывается обстоятельством С. Вероятно, часть а явления аbс находится в причинной зависимости с обстоятельством А. С помощью этого метода была открыта планета Нептун. Оказалось, что движение планеты Уран имеет отклонение от вычисленной орбиты. В чем же причина отклонения? Установили, что частично отклонение происходит под влиянием известных планет. Часть отклонения оставалась необъясненной. Тогда предположили, что существует неизвестная планета, вызывающая необъясненное отклонение движения планеты Уран. Астроном Леверье с помощью вычислений определил положение этой планеты. Вскоре она действительно была обнаружена в предполагаемом месте и получила название Нептун.

Методы установления причинно - следственных связей относятся к сложным умозаключениям. В них индукция сочетается с дедукцией, индуктивные обобщения строятся с использованием дедуктивных следствий. Опираясь на свойства причинной связи, дедукция выступает логическим средством исключения случайных обстоятельств, тем самым она логически корректирует и направляет индуктивное обобщение. Установление причинно - следственных связей – важнейшая цель доказательства, результат логического мышления, мотивирующий познавательный потенциал. Доказательство - совокупность логических приемов обоснования истинности какого - либо суждения с помощью других истинных и связанных с ним суждений. Структура доказательства: Тезис положение, требующее доказательства. Аргументы истинные суждения, используемые в процессе доказательства. Демонстрация способ логической связи между тезисом и аргументами. Теории и доказательства являются средствами создания новых обоснованных знаний

Прямое доказательство идет от рассмотрения аргументов к доказательству тезиса, т. е. истинность доказательства непосредственно обосновывается аргументами. При прямом доказательстве из аргументов (a, b, c...) обязательно следуют истинные суждения (k, m, l...), а из последних следует доказываемый тезис q. При непрямом доказательстве истинность выдвинутого суждения обосновывается путем доказательства ложности исключающего его суждения. Применение такого доказательства обосновано, когда нет аргументов для прямого доказательства. В зависимости от формы антитезиса можно выделить два вида непрямого доказательства от противного и разделительное. Доказательство от противного (апагогическое) осуществляется путем установления ложности противоречащего тезису суждения. Этот метод часто используется в математике. Разделительное доказательство производится на основе отрицания антитезиса. При условии перечисления всех антитезисов и их последовательном отрицании (и отбрасывании) можно говорить об установлении истинности утверждаемого суждения.

Структура аргументов Аристотель: «Имеется три вида положений и проблем, а именно: одни положения, касающиеся нравственности, другие природы, третьи построенные на рассуждениях". Основание аргумента можно находить либо в фактах реальности, либо в общественных установлениях и опыте культуры, либо в самом рассуждении, то есть в его логической структуре. К этим трем классам аргументов следует добавить четвертый класс аргументов, основанных на категории личности и обращенных к самосознанию и внутреннему опыту личности как критерию истины или правильности положения. Аргументация к личности апеллирует как к свидетельству личного самосознания, так и к утверждению внутренней цельности личности, которое предполагает последовательность и ответственность. Аргументы: удостоверенные единичные факты, аксиомы и постулаты, ранее доказанные положения и определения. -Удостоверенные факты представляют собой информацию, закрепленную в каких- либо документах, произведениях, базах данных и на различных носителях (фактические данные). Играют важную роль в процессе доказательства, так как неопровержимы, уже доказаны. -Аксиомы – суждения, подтвержденные опытом, ранее доказанными фактами, не нуждающиеся в повторных доказательствах. Положения законов, теоремы, которые были доказаны в прошлом, принимаются в качестве аргументов доказательства, так как истинность их уже определена и принята. -Определения - создаются в рамках всех наук относительно рассматриваемых предметов и раскрывают суть последних. В доказательстве нужно опираться на определения, принятые и применяемые в науке. При доказательстве тезиса можно использовать несколько видов аргументов это приведет к большей убедительности. Главным фактором в доказательстве теории является практическое применение. Если на практике теория была подтверждена, другого доказательства или обоснования она не требует.

Демонстрация это способ логической связи между тезисом и аргументами. Правила демонстрации. 1.Тезис должен быть заключением, необходимо следующим из аргументов по общим правилам умозаключений, либо он должен быть получен в соответствии с правилами косвенного доказательства. 2.Дедуктивная форма демонстрации требует соблюдения правил вывода, касающихся терминов, количества и качества посылок, свойств логических связок. 3. Индуктивный способ демонстрации сопровождается анализом и отбором фактического материала. 4.Взаимное дополнение индуктивного и дедуктивного способов обоснования является наиболее действенным способом демонстрации. 5.Демонстрация в форме аналогии уместна лишь в тех случаях, когда два явления сходны между собой не в любых, а в существенных признаках.

Как установить причинно-следственные связи? 1. Выясни главную причину явления. 2. Укажи следствие, вытекающее из причины. 3. Проанализируй причину и следствие в отдельности. 4. Построй гипотезу взаимосвязи причины и следствия и докажи е. Игры, направленные на развитие причинно-следственных связей. Игра «Почему это произошло?» Предложите ребенку назвать как можно больше причин для следующих ситуаций: Вода в чашке стала мутной. Внезапно в комнате погас свет. Пение птиц внезапно прекратилось. Игра «Что может произойти, если…» Если положить лед на ладонь, то …. Если полететь высоко-высоко, то …. Если летом пойдет снег, то …. Игра «Продолжи предложения» На горячую сковороду капнула вода …. Мы уехали и забыли полить цветы …. Птицы начали собираться в теплые края, потому что ….

Игра «Найди связь» Предложите ребенку найти связь между двумя предложениями, на первый взгляд не имеющих ничего общего. Объясните, как все происходило. Например: Шишка упала с елки. Автобус не пришел вовремя. Вариант ответа. Белка сидела на дереве и упустила шишку. В это время под деревом сидел зайчик, на которого упала шишка. С перепугу трусишка бросился бежать, выскочил на дорогу. Дети, сидящие в автобусе выбежали посмотреть на зайца и разбрелись. Водитель их долго ждал и поэтому автобус не пришел на станцию вовремя. Игра «Невероятные фантазии» Что произойдет, если зима будет круглый год? Что произойдет, если рыбы станут летать? Что произойдет, если муравьи станут ростом со слона? Игра «Понимание назначения» Зачем каждому человеку имя? Для чего нужны светофоры на улицах? Зачем нужна печка? Что можно сделать, если ты заблудился? Игра «Состав предметов и явлений» Из чего птицы строят свои гнезда? Как получается дождь? Как отличить живой предмет от неживого

Вопросы на связь строения с образом жизни (средой обитания) Учащимся необходимо: - выделить признак и объяснить, при каком образе жизни он полезен; - выделить образ жизни и назвать приспособление к нему. Например: 1. Какими особенностями обладают растения засушливых мест обитания? 2. Почему в процессе фотосинтеза происходит выделение кислорода в атмосферу? 3. Для чего птицы весной, покидают изобильный юг и, рискуя жизнью, улетают на холодные северные болота? Задания на отражение последовательности событий (ГИА, ЕГЭ) Установите последовательность реакций биосинтеза белка, выписав цифры в нужном порядке: a) снятие информации с ДНК; b) узнавание антикодоном т-РНК своего кодона на и-РНК; c) отщепление аминокислоты от т-РНК; d) поступление и-РНК на рибосомы; e) присоединение аминокислоты к белковой цепи с помощью фермента.

Примерные задания для оценки предметных результатов на основе установления причинно-следственных связей Задание 1 (базовый уровень). При подъме в гору воздух становится разреженным, и в лгкие человека попадает меньше кислорода. Как это скажется на работе систем органов? Отметьте правильные утверждения. 1. Частота вдоха и выдоха уменьшится. 2. Частота вдоха и выдоха увеличится. 3. Частота сердцебиений уменьшится. 4. Частота сердцебиений возрастт.

Метапредметные задания ГИА 2012 Федеральный институт педагогических измерений Рохлов, МИОО, Москва; В 2012 г. государственная (итоговая) аттестация (ГИА) выпускников 9-х классов общеобразовательных учреждений в новой форме проводилась в большинстве субъектов РФ. Традиционно содержание экзаменационной работы определялось на основе федерального компонента государственного стандарта основного общего образования (Приказ Минобразования России от г. 1089) в соответствии с зафиксированными в нем требованиями к уровню подготовки выпускников. Задания проверяли не только предметные знания и умения, но и общеучебные умения, навыки и способы деятельности, в первую очередь познавательной, а также информационно- коммуникативной.

При разработке инструментария для итоговой аттестации основной акцент был сделан на проверке следующих умений: применять знания для объяснения процессов и явлений природы; объяснять родство, общность; распознавать на рисунках; выявлять изменчивость. Особое место занимали задания, проверяющие умение выпускников работать с текстовой, табличной и графической информацией. Экзаменационная работа предусматривала проверку результатов усвоения знаний и овладения умениями, навыками, способами деятельности на разных уровнях: распознавание, воспроизведение, преобразование, самостоятельное объяснение, сравнение, применение знаний и умений в различных контекстах.

На базовом уровне проверялось преимущественно умение распознавать по описанию или изображению типичные объекты или их части, процессы, явления; давать определения и применять в заданном контексте основные понятия и термины. На повышенном уровне проверялась способность осуществлять более сложные интеллектуальные действия: сравнивать, описывать, классифицировать объекты, процессы и явления. На высоком уровне проверялось умение выпускников основной школы применять знания для объяснения и прогнозирования явлений и процессов, устанавливать причинно- следственные и структурно-функциональные связи, формулировать и аргументировать собственные выводы.

Наибольшие затруднения вызывает: - умение читать и понимать прочитанное; -установление последовательности процессов и явлений; -соотнесение объектов (или процессов) и их признаков; -умение применять знания в повседневной жизни; -определение порядка проведения практической работы и эксперимента.

Использованные источники 1. А.Г. Асмолов и др. «Формирование УУД в основной школе: от действия к мысли». Система заданий. М. «Просвещение», Н. Л. Галеева «Сто приемов для учебного успеха ученика на уроках биологии», М., Н.Н. Жукова «Формирование и развитие общеучебных умений и навыков учащихся на уроках биологии». Журнал «Справочник заместителя директора школы», 6, Г.И. Лернер «Стандарты нового поколения и формирование УУД». Журнал «Биология в школе», 7, Г.И. Лернер «Роль УМК в формировании УУД на уроках биологии». Журнал «Биология в школе», 8, И.Г. Литвинская «Технологические приемы повышения эффективности обучения». Журнал «Справочник заместителя директора школы», 9, Леонов В.Е. и др. Логика и теория аргументации.- СПб.: СПбГИЭУ, 2010.