Samodzielność myślenia (nazywana również krytycznym myśleniem) to wiązka kompetencji proinnowacyjnych, która ułatwia młodemu człowiekowi poznawanie otaczającego go świata i jego rozumienie. Na samodzielność myślenia składają się:
postawa ciekawości poznawczej,
nonkonformizm poznawczy,
umiejętności zarządzania informacjami oraz wnioskowania na ich podstawie.
Dlaczego ta wiązka kompetencji jest ważna w dzisiejszym świecie? Samodzielność myślenia jest jedną z najważniejszych kompetencji niezbędnych obecnie młodym ludziom do świadomego i skutecznego poruszania się w świecie. Potrzeba samodzielnego, krytycznego myślenia jest szczególnie widoczna podczas korzystania z Internetu. Dzięki Internetowi mamy dostęp do różnych danych, jednak ich przytłaczająca ilość wymaga od młodych ludzi zdobywania coraz to nowych umiejętności ich selekcji i krytycznej oceny. Coraz częściej w Internecie, mediach i dyskusjach możemy obserwować zjawiska manipulowania informacjami, ich dystrybucją i dostępnością. Zjawiska te bazują przede wszystkim na niedostatecznym poziomie kompetencji samodzielnego i krytycznego myślenia.
_____________________
Strenberg i Lubart (1991) zidentyfikowali sześć zasobów osobistych do kreatywnego myślenia. Są nimi:
-inteligencja,
-styl intelektualny,
-osobowość,
-motywacja,
-kontekst środowiskowy.
__________________
Rozumowanie. Rozumowanie naukowe w niniejszej dysertacji rozumiane jest jako pojęcie opracowane przez Piageta, Karplusa i Lawsona[1]. Wskazano także do porównania, jak opisane jest rozumowanie naukowe w badaniach PISA 2006. Rozumowanie naukowe w niniejszej rozprawie (ang. scientific reasoning) uwzględnia stawianie pytań badawczych, formułowanie hipotez oraz ich weryfikację. W literaturze dostępnych jest wiele definicji rozumowania naukowego[2],[3]. Umiejętności czytania, pisania i rozumowanie naukowe stanowią zdolności poznawcze potrzebne do zrozumienia i określenia informacji, co najczęściej wiąże się ze zrozumieniem i określeniem pytań badawczych, hipotez teoretycznych, statystycznych i przyczynowych. Szeroko definiowane rozumowanie naukowe[4] obejmuje umiejętności stawiania pytań badawczych, sformułowania hipotez wyjaśniających, konstrukcję eksperymentu badawczego, uporządkowanie danych badawczych w odpowiednio dobranej strukturze formalno-teoretycznej oraz wnioski, które tworzą system przekonań o naturalnym i społecznym świecie. Praktyczne rozwijanie rozumowania naukowego opiera się na kilkuetapowym działaniu uczniów polegającym na postawieniu przez nich pytania badawczego, sformułowaniu hipotezy, sprawdzeniu jej lub obaleniu, wysunięciu wniosków z przeprowadzonego doświadczenia oraz świadomym podaniu przez uczniów czego się konkretnie nauczyli. Propozycją na praktyczne rozwijanie rozumowania naukowego jest lekcyjne zadanie projektowe LZP opisane pod koniec rozdziału.
[1] C. Fuller, S. Dykstra Jr., College Teaching and Development of Reasoning, Information Age Publishing, Charlote, North Carolina, 2009.
[2] R.M. Hazen, J. Trefil, Science Matters: Achieving Scientific Literacy, Anchor Books, New York 1991.
[3] R.N. Giere, J. Bickle, R.F. Mauldin, Understanding Scientific Reasoning, 5th edition, Belmont, CA: Thomson/Wadsworth 2006.
[4] C. Zimmerman, The Development of Scientific Reasoning: What psychologists contribute to an Understanding of Elementary Science Learning. Paper commissioned by the National Academies of Science (National Research Council’s Board of Science Education, Consensus Study on Learning Science, Kindergarten through Eighth Grade) (2005). http://www7.nationalacademies.org/bose/Corinne_ Zimmerman_Final_Paper.pdf.
__________________________________
Wzorce rozumowania Karplusa. Początkowo prace Piageta z trudem przebijały się do Stanów Zjednoczonych. Praktyczni Amerykanie zaproponowali zamiast testów klinicznych, czyli czasochłonnych obserwacji dzieci i wywiadów z nimi, testy typu papier i ołówek. Znane były testy Lawsona, które w wielu przypadkach (równowaga dźwigni, zsuwanie się ciał po równi, proporcje) potwierdziły wyniki Piageta. Do opracowywania testów wykorzystano statystykę. Tego typu badania gubią jednak część informacji o rozumowaniu uczniów. Testy informują bowiem o końcowym wyniku rozumowania badanych. Karplus poszedł dalej w uproszczeniu opisu rozwoju myślenia formalnego. Zaproponował on opis rozwoju rozumowania logicznego poprzez śledzenie rozwoju tak zwanych wzorców rozumowania (reasoning patterns). W tych wzorcach rozróżnia się dwa etapy rozwojowe: rozumowanie na poziomie konkretnym i rozumowanie na poziomie formalnym. Poprzez badanie rozwiązań testów typu papier i ołówek nauczyciel może ocenić poziom rozumowania ucznia dla poszczególnych wzorców. Karplus wyodrębnił następujące wzorce opisane poniżej.
Klasyfikowanie. Na poziomie rozumowania konkretnego: podział zbioru na podzbiory lub wydzielenie ze zbioru podzbiorów, według obserwowalnej cechy (np. w zbiorze dzieci wyodrębnienie dziewczynek). Na poziomie myślenia formalnego: znalezienie w zbiorze struktury, na ogół hierarchicznej, kierując się kluczem (np. zrozumienie struktury administracyjnej państwa).
Zachowanie wielkości fizycznych. Na poziomie konkretnym: zauważenie, że przedmioty zachowują pewną cechę (np. ilość, objętość, ciężar), pomimo że są inaczej ułożone lub zdeformowane (woda przelana do innego naczynia zachowuje masę i objętość). Na poziomie formalnym: uświadomienie sobie, że wielkości fizyczne w pewnych warunkach są zachowywane (np. masa, energia, ładunek, kręt).
Myślenie proporcjonalne. Na poziomie konkretnym: wyliczenie wielkości w prostych konkretnych zadaniach, związanych z małymi liczbami (np. koszt zakupu). Na poziomie formalnym: rozwiązywanie problemów, niezależnie od kontekstu, z „trudnymi” liczbami.
Oddziaływanie, zauważenie relacji przyczynowej. Poziom konkretny: dostrzeżenie, że ciała mogą oddziaływać (np. magnes przyciąga gwóźdź, ciągnięta sprężyna wydłuża się).
Rozumowanie korelacyjne. Poziom formalny: rozpoznanie relacji pomiędzy zmiennymi (obserwablami) pomimo maskujących je fluktuacji i innych efektów (np. prowadzenie auta po pijanemu jest związane z większą liczbą wypadków, pomimo że trzeźwi kierowcy też powodują wypadki, w fizyce, np. umiejętność zaniedbywania tarcia).
Logiczne rozumowanie. Rozumienie implikacji. Rozróżnianie pomiędzy warunkiem koniecznym i dostatecznym. Na poziomie konkretnym: w konkretnych, znanych z poprzedniego doświadczenia sytuacjach. ,,Jeśli pogoda będzie dobra, to pójdziemy na plażę”, oznacza oczekiwanie pójścia na plażę w wypadku dobrej pogody. Na poziomie formalnym: wyciąganie prawidłowych wniosków, na podstawie reguł wnioskowania, bez znajomości konkretnej sytuacji.
Rozróżnianie warunku koniecznego od wystarczającego. W rozumowaniu formalnym u uczniów będących na różnych etapach rozwoju występują następujące różnice: uczeń rozumujący na poziomie konkretnym: potrzebuje odniesienia do działania, przedmiotów i sytuacji znanych, wymaga prowadzenia krok po kroku bez pośpiechu, nie jest świadomy własnego rozumowania, bywa niespójny, przeczy sobie, uczeń rozumujący na poziomie formalnym: uczeń nie potrzebuje odniesienia do konkretu, rozumuje używając pojęć abstrakcyjnych, twierdzeń, stosuje logikę i używa symboli opisu idei, sam może zaplanować dłuższą procedurę wymagającą wielu kroków, jest świadom swego rozumowania, jest krytyczny.
Cykl nauczania według Karplusa. Cykl ten opisany jest w książce Fullera[1] i składa się z pięciu zachodzących na siebie cykli:
Test na rozumowanie naukowe Lawsona. Testem na rozumowanie naukowe najbliższym prac Karplusa i Piageta jest praca Antona Lawsona z Uniwersytetu Stanowego w Arizonie, który wcześniej współpracował z Karplusem w Berkeley. Lawson opublikował ją w 1978 roku. Od tego czasu można znaleźć wiele publikacji Lawsona na temat rozumowania[2]. Test na rozumowanie naukowe Lawsona ocenia zdolności uczniów w sześciu wymiarach (poziomach):
Te zdolności są ważnymi i konkretnymi częściami szeroko definiowanych umiejętności rozumowania naukowego.
Związki przyczynowo-skutkowe. O związkach przyczynowo-skutkowych na lekcjach fizyki często wskazywał dr Zenon Gubański, który uważał, że: „Człowiek może kształtować świat tylko w zgodzie z prawami przyrody. Może się realizować twórczo nie tylko słowem, pismem, sztuką, ale także produktywną pracą. Ale uczniów trzeba tak kształcić, żeby dobrze pojęli rolę przyczynowości w przyrodzie. Żeby umieli przewidywać i technicznie wykorzystywać zjawiska przyczynowo-skutkowe”. W wielu doświadczeniach i tekstach umieszczanych w podręcznikach uczniowie nie dostrzegają związków przyczynowo-skutkowych. W eksperymencie nie zauważają, który parametr zmieniamy i co jest efektem tych zmian. Podstawowym celem prowadzenia eksperymentów i obserwacji w fizyce jest znalezienie związków przyczynowo-skutkowych. Chcemy, by uczniowie odkryli, że zwiększając napięcie zasilania żarówki, zmieniają wiele jej parametrów, w tym m.in. zwiększają temperaturę włókna. Włókno w wyższej temperaturze jest źródłem światła o większym natężeniu. W skrajnej sytuacji wysoka temperatura włókna prowadzi do częściowego jego stopienia – „żarówka przepala się”. Zapisując związek przyczynowo-skutkowy badany w powyższym eksperymencie za pomocą zmiennych zauważyć można, że to, co zmieniono, to napięcie żarówki (zmienna niezależna); to, co ulega zmianie na skutek działania, to nie tylko temperatura włókna, ale również opór elektryczny, moc żarówki, natężenie prądu płynącego przez żarówkę (są to zmienne zależne, zależne od napięcia zasilania).
Wpływ metod nauczania i uczenia się na umiejętność rozumowania[3]. Chociaż rozumowanie naukowe nie jest wyraźnie nauczane w szkołach, to jednak czynione są badania, jak różne metody nauczania i uczenia się wpływają na rozumowanie naukowe uczniów. Relacje pomiędzy metodami instruktażowymi i rozwojem rozumowania naukowego zostały szeroko zbadane[4]. Udokumentowano, że nauczanie przedmiotów ścisłych oparte na nauczaniu problemowym, propaguje zdolności rozumowania naukowego. Badania wykazały, że uczniowie mają większe zdolności rozumowania naukowego w klasach pracujących metodami problemowymi, z zadawaniem pytań i dociekaniem, niż w klasach pracujących tradycyjnie.
[1] C. Fuller, S. Dykstra Jr., College Teaching and Development of Reasoning, Information Age Publishing, Charlote, North Carolina, 2009.
[2] Tamże.
[3] A. Adey, M. Shayer, Accelerating the development of formal thinking in middle and high school students, Journal of Research in Science Teaching, 27(1990), s. 267−285; A.E. Lawson, Science Teaching and the Development of Thinking, Belmont, CA: Wadsworth Publishing Company, 1995, s. 19. R. Benford, A.E. Lawson, Relationships between Effective Inquiry Use and the Development of Scientific Reasoning Skills in College Biology Labs, MS Thesis, Arizona State University. ERIC Accession Number: ED456157, 2001; E.A. Marek, A.M.L. Cavallo, The Learning Cycle and Elementary School Science, Portsmouth, NH: Heinemann, 1997, s. 19; B.L. Gerber, A.M. Cavallo, E.A. Marek, Relationships among informal learning environments, teaching procedures and scientific reasoning ability, „International Journal of Science Education” 2001, nr 23(5), s. 535−549.
[4] C. Zimmerman, The development of scientific thinking skills in elementary and middle school, „Developmental Review” 2007, nr 27, s. 172−223.
_______________________
Poziom rozumowania i postaw w badaniach PISA. Rozumowanie w naukach przyrodniczych jest jedną z trzech dziedzin pomiaru w badaniu PISA. Mimo obecności słowa nauka, dziedzina ta obejmuje nie tylko zagadnienia stricte naukowe, ale przede wszystkim umiejętność racjonalnego myślenia oraz formułowania wniosków opartych na obserwacjach i doświadczeniu, a zatem kompetencje niezwykle ważne dla każdego człowieka. Umiejętności w zakresie rozumowania w naukach przyrodniczych były główną dziedziną pomiaru w 2006 roku. Wykorzystano wówczas 103 zadania; 53 z nich wystąpiły w badaniach w 2009 i w 2012 roku, co umożliwiło porównanie wyników. Są to tzw. zadania kotwiczące. W 2006 roku dokonano także skalowania wyników, przyjmując wartość 500 punktów jako średni wynik w krajach OECD, a 100 p. – jako odchylenie standardowe. Na tej samej skali wyznacza się zarówno poziom trudności zadania, jak i poziom umiejętności ucznia. Ponieważ w następnych badaniach powtarzały się te same zadania, wyniki z lat 2006–2012 można bezpośrednio porównywać. Wyniki sprzed skalowania, czyli z badań w latach 2000 i 2003, należy traktować z pewną ostrożnością, mogą one jednak posłużyć do pokazania tendencji zachodzących zmian. Zadania zebrano w trzech grupach, z których każda mierzy inną składową rozumowania naukowego: rozpoznawanie zagadnień naukowych, wyjaśnianie zjawisk przyrodniczych w sposób naukowy, interpretację oraz wykorzystanie wyników i dowodów naukowych. Należy podkreślić, że najważniejsze elementy rozumowania naukowego, takie jak stawianie pytań badawczych, formułowanie hipotez i ich empiryczne weryfikowanie, pojawiają się w kształceniu powszechnym jedynie w podstawie programowej przyrody (II etap edukacyjny) i biologii (III etap edukacyjny). Umiejętności stawiania i weryfikacji hipotez w chemii ograniczone są jedynie do zakresu rozszerzonego na IV etapie edukacyjnym, w geografii pojawiają się w zakresie podstawowym dla IV etapu edukacyjnego, natomiast w fizyce pojęcia pytania badawczego i hipotezy nie są wprowadzane. Badanie PISA zbiegło się w czasie z reformą polskiej edukacji, dlatego też może służyć jako jedno z narzędzi do oceny ich skuteczności – tym cenniejsze, że badanie prowadzone było według bardzo rygorystycznych procedur i pokazuje wyniki polskich 15-latków na szerokim tle ich rówieśników z całego świata. W 2012 roku w badaniu uczestniczył pierwszy rocznik uczniów, którzy w gimnazjum uczyli się według nowej podstawy programowej kształcenia ogólnego. „Umiejętność rozumowania w naukach przyrodniczych jest we współczesnym świecie – i będzie w coraz większym stopniu – niezbędną umiejętnością dla każdego, nie tylko dla pracowników naukowych. Chodzi m.in. o naukowe sposoby zbierania danych, docenianie twórczego myślenia, racjonalnego rozumowania i krytycyzmu charakterystycznego dla nauk przyrodniczych. (…) Rozpoznawanie zagadnień naukowych nie dotyczy tylko pytań, które stawiają naukowcy. Ważne jest też rozróżnienie informacji naukowych od nienaukowych oraz krytyczna ocena wyników i dowodów naukowych – umiejętności, które wykraczają poza potocznie rozumianą wiedzę przyrodniczą. Każdego dnia zadajemy pytania wymagające logicznego myślenia, czy zebrania odpowiednich argumentów, np. zrozumienia, że jeśli więcej niż jeden czynnik zmienia się w danym czasie, to otrzymany wynik nie może być jednoznacznie przypisany żadnemu z tych czynników. Odpowiednia edukacja w dziedzinie nauk przyrodniczych może być świetną metodą przygotowującą uczniów do sprawnego i skutecznego funkcjonowania w świecie, na podstawie zasad naukowego rozumowania, najlepiej na podstawie praktycznie wypracowanych umiejętności takiego sposobu rozumowania”[1]. „Podstawowym pytaniem jest, w jakim stopniu młodzież w jednym z kluczowych momentów drogi edukacyjnej rozumie zasady myślenia naukowego i radzi sobie z tymi aspektami codziennego życia, w których mogą być one przydatne. Chodzi tu zarówno o wiedzę i umiejętności niezbędne w codziennym życiu (np. znajomość podstawowych zasad działania urządzeń czy rozumienie treści ulotek załączanych do leków), jak też wiedzę i umiejętności potrzebne do pełnego i świadomego uczestniczenia w życiu społecznym, gospodarczym i politycznym, w którym odniesienia do badań naukowych (a niekiedy ich pozory) są coraz bardziej obecne. Ważne jest, zarówno w interesie osobistym, jak i społecznym, by młodzi ludzie umieli odróżnić w przekazach informacyjnych argumenty naukowe od nienaukowych i by potrafili, często na podstawie sprzecznych opinii, wyrobić sobie własne zdanie w sprawach związanych z naukami przyrodniczymi”[2].
„W badaniach PISA nauki przyrodnicze przedstawione są w trzech płaszczyznach: wiedzy, pojęć naukowych i procesów naukowych. Wiedza i pojęcia naukowe rozumiane tak, by: sprawdzana wiedza miała odniesienie do sytuacji wziętych z życia; wymagana do odpowiedzi wiedza musiała być związana z konkretnym procesem oceniana wiedza była trwale obecna w nauce i nie dotyczyła dyskusyjnych, czy kontrowersyjnych jej aspektów. Procesy naukowe, które obejmują: opis, wyjaśnienie i przewidywanie zjawisk przyrodniczych; rozumienie dociekań i analiz naukowych; interpretację danych i wniosków z zakresu nauk przyrodniczych”[3]. Czym jest „literacy” – pojęcie, które w badaniach PISA zrobiło karierę i które jest głównym przedmiotem pomiarów w testach? Dlaczego i czym dokładnie owa „alfabetyzacja” ma się odróżniać w matematyce, czytaniu i naukach przyrodniczych? Jaki jest jej związek z „rozumieniem” i co dokładnie znaczą w myśleniu PISA oba te pojęcia? OECD w oficjalnych dokumentach określa pojęcie „literacy” następująco: „Zdolność młodzieży do wykorzystania własnej wiedzy i umiejętności w wyzwaniach prawdziwego życia, a nie zaledwie stopień opanowania określonego szkolnego programu”[4]. Model Rascha[5] każe widzieć „literacy” jako jednowymiarową „zdolność”, którą ten model mierzy. W badaniu PISA 2006 przyjęto, że rozumowanie w naukach przyrodniczych (ang. scientific literacy) zawiera dwa nieodzowne aspekty. Są to: wiedza przyrodnicza wraz z umiejętnością jej wykorzystania do stawiania pytań, zdobywania nowej wiedzy, wyjaśniania zjawisk oraz wyciągania wniosków na podstawie dostępnych obserwacji i dowodów, dotyczących zarówno samych zagadnień naukowych, jak i spraw choćby luźno odwołujących się do nauki (ang. knowledge of science); rozumowanie naukowe, polegające na zrozumieniu charakterystycznych cech nauki jako pewnego rodzaju aktywności umysłowej, zasad, według których prowadzi się badania naukowe i wyciąga z nich wnioski, np. umiejętności odróżnienia informacji opartych na faktach, czy dowodach naukowych od informacji zawierającej opinie czy przypuszczenia (ang. knowledge about science)”[6].
Średnie wyniki uczniów oraz ich zmiany w latach 2006–2012. Zauważalna jest istotna poprawa wyników polskich uczniów, zarówno w porównaniu z rokiem 2006, jak i 2009. W badaniu z 2006 roku średni wynik był niemal równy średniej dla krajów OECD i wyniósł 498 punktów, w 2009 roku wyniósł 508 p., natomiast w 2012 roku poprawił się aż o 18 p. i osiągnął poziom 526 p. Polska znalazła się w czołówce krajów, których wyniki są statystycznie istotnie lepsze od średniej dla krajów OECD. Wśród wszystkich krajów lub regionów biorących udział w badaniu, najlepsze wyniki uzyskały Szanghaj (Chiny), Hongkong (Chiny) i Singapur. Lepsze wyniki od Polski uzyskały także Japonia i Korea Południowa, a z krajów europejskich – jedynie Finlandia i Estonia. Polscy uczniowie uzyskali zbliżone wyniki do uczniów z Wietnamu, Kanady, Liechtensteinu, Niemiec, Tajwanu, Holandii, Irlandii, Australii i Macao (Chiny) – różnice między Polską, a tymi krajami były statystycznie nieistotne. W Polsce w 2012 roku w porównaniu z rokiem 2006 procent poprawnych odpowiedzi zwiększył się dla 47 zadań, a zmniejszył się jedynie dla 6. Z tych sześciu zadań jedno dotyczyło rozpoznawania zagadnień naukowych, trzy – wyjaśniania zjawisk przyrodniczych w sposób naukowy, a dwa – interpretacji i wykorzystania wyników i dowodów naukowych (…). Analiza zadań pod kątem treści, mierzonych umiejętności oraz stopnia trudności nie wykazała obszarów zaniedbań – poprawiają się wyniki uczniów w zadaniach odnoszących się do wszystkich przedmiotów przyrodniczych oraz mierzących wszystkie główne umiejętności”[7].
[1] PISA 2006, Program Międzynarodowej Oceny Umiejętności Uczniów OECD PISA, Wyniki badania 2006 w Polsce, Ministerstwo Edukacji Narodowej.
[2] Tamże.
[3] M. Fedorowicz, Umiejętności polskich gimnazjalistów. Pomiar, wyniki, zadania testowe z komentarzami, praca zbiorowa, Wydawnictwo IFiS PAN, Warszawa 2007, s. 51.
[4] http://www.pisa.oecd.org/pisa/pisaproducts/37474503.pdf. Its innovative “literacy” concept, which is concerned with the capacity of students to apply knowledge and skills in key subject areas and to analyse, reason and communicate effectively as they pose, solve and interpret problems in a variety of situations.
[5] Model Rascha – matematyczna konstrukcja, która pozwala posługiwać się jednolitą miarą poziomu „zdolności” ucznia w zestawieniu z równie jednolitą miarą „trudności” zadań, które mu się oferuje do rozwiązania.
[6] PISA 2006, Program Międzynarodowej Oceny Umiejętności Uczniów OECD PISA, Wyniki badania 2006 w Polsce, Ministerstwo Edukacji Narodowej.
[7] PISA 2012, Programme for International Student Assessment – Program Międzynarodowej Oceny Umiejętności Uczniów OECD PISA, Wyniki badania 2012 w Polsce, Ministerstwo Edukacji Narodowej.
_____________________
Istnieje obszerna literatura dotycząca myślenia krytycznego w edukacji (np. Glaser, 1941, Bangert-Drowns i Bankert, 1990, Facione, 1990). Chociaż istnieją różne definicje tego, co stanowi krytyczne myślenie, istnieją pewne podstawowe zasady, które przebiegają przez różne definicje. Szeroko rozumiane, krytyczne myślenie polega na wykorzystaniu umiejętności lub strategii kognitywnych, które zwiększają prawdopodobieństwo pożądanego rezultatu: jest uzasadnione, celowe i ukierunkowane. Jest to rodzaj myślenia związanego z rozwiązywaniem problemów, sformułowaniem wniosków, obliczaniem prawdopodobieństwa i podejmowaniem decyzji (Halpern, 1999). Jako “rozsądne refleksyjne myślenie koncentrowało się na decydowaniu o tym, w co wierzyć lub co robić” (Ennis R., 1993). W pewnym sensie krytyczne myślenie dotyczy “myślenia” i jest uznawane za korzystny sposób na zrozumienie i ocenę przedmiotu, który zapewnia wiarygodną wiedzę i poprawia samo myślenie (Siegel, 1988, Paul, 1990).
_______________________
Pobierz PDF: