Анализ результатов ЕГЭ по биологии как источник повышения качества биологического образования учащихся

Один из ключевых приоритетов развития образования в России – это повышение и оценка качества общего образования. Российская система оценки качества общего образования является многоуровневой и состоит из нескольких процедур, важнейшая из которых – национальный единый государственный экзамен (ЕГЭ).

Для успешного прохождения испытания на ЕГЭ по биологии современный выпускник школы должен иметь прочные и глубокие знания по биологии, уметь работать с информацией, представленной в различных формах, решать задачи практического содержания, развернуто излагать свои суждения и аргументировать собственное мнение.

Учебный предмет «Биология» лидирует по числу участников сдачи ЕГЭ в Волгоградской области среди предметов по выбору, занимая четвертое место после обществознания. И это, несмотря на сохраняющуюся в регионе тенден- цию сокращения доли участников ЕГЭ по биологии из общеобразовательных организаций, расположенных в сельских районах Волгоградской области. В ситуации 2021 года, из-за пандемической обстановки, сдавали ЕГЭ по биологии только выпускники, планирующие поступать в вузы, и это, несомненно, сказалось на экзаменационной кампании. Всего в 2021 году ЕГЭ по биологии в области сдавало 2401 чел.

Наибольший процент участников ЕГЭ располагается в пределах от 40 до 60 баллов, т.е. ниже от среднего значения. Это свидетельствует о преобладании в регионе работ со средними значениями баллов ЕГЭ по биологии. Как и в предыдущих 2020 и 2019 годах, максимальные 100 баллов не набрал никто. Обнаружилось тревожное увеличение на 0,35% количества выпускников, не преодолевших минимального балла. Такая динамика, скорее всего, связана с недостаточно оперативным реагированием на изменения в контрольно-измерительных материалах (КИМ) и подходах к оцениванию в сравнении с прошлым годом. Сказались и трудности в подготовке к ЕГЭ в условиях пандемии в районах области.

В результатах ЕГЭ 2021 года значимым изменением стало увеличение числа выпускников, получивших высокие баллы от 81 до 99. Это по сравнению с 2020 годом больше на 13,5%. Средний балл среди участников по Волгоградской области оказался несколько выше (по сравнению с 2020 г.) на 0,8% и составил 47,9 балла, при среднем значении по России – 51,1 балл. Тенденция повышения среднего балла ЕГЭ и доли высоко- балльников позволяет предположить, что участники ЕГЭ с каждым годом лучше готовятся, несмотря на то, что задания ЕГЭ изменяются.

Причинами таких значимых изменений являются:

– повышение мотивации выпускников к изучению биологии;

– осознанный подход к выбору экзамена;

– ориентация выпускников на естественнонаучный профиль, связанный с будущей профессией;

– повышение профессиональной компетентности учителей в результате эффективной работы методических служб и методических объединений разного уровня.

Все задания ЕГЭ по биологии в 2021 году полностью соответствуют спецификации, кодификатору и демоверсии. Они включают все разделы биологии, соответствуют изучаемым программам, имеют однозначные ответы, некорректных формулировок вопросов не выявлено.

В 2021 году для содержательного анализа был предложен вариант КИМ № 311, результаты выполнения заданий (средний процент), которого представлен на рисунке 1.

Рис. 1. Результаты анализа выполнения заданий открытого варианта № 311 в 2021 году (средний процент)

Традиционно экзаменационная работа включает задания базового и повышенного уровней сложности.

V В 2021 году задания базового уровня сложности (№ № 1–4, 6,7,9, 11,12, 15,17, 21) относительно успешно выполнили большинство участников экзамена, продемонстрировав владение основами биологии (более 55%).

Среди заданий базового уровня большие затруднения участники испытывают при выполнении заданий из раздела «Биологические системы и их закономерности». Наименьший процент выполнения наблюдается в 12 задании. При решении биологической задачи возникло затруднение, и процент выполнения заданий базового уровня сложности оказался низким. В связи с этим учителям биологии необходимо уделять внимание при подготовке учащихся по материалу из раздела «Генетическая информация в клетке. Хромосомный набор соматические и половые клетки».

Из года в год типовые задания ЕГЭ по биологии, а именно: установление соответствия (с рисунком и без рисунка) и установление последовательности, работа с таблицей (с рисунком и без рисунка) – для большинства участников экзамена вызывают большую трудность. Не стали исключением подобные задания повышенной сложности по тематическому блоку «Организм человека».

Больше всего затруднений, как и в предыдущие годы, вызвали задания на сопоставление биологических объектов, процессов, явлений, проявляющихся на всех уровнях организации жизни, а также задания на установление последовательности объектов процессов и явлений.

Все затруднения и ошибки при выполнении выше указанных заданий свидетельствуют как об отсутствии фактических знаний на уровне понимания, так и о невнимательной работе с текстами-условиями заданий.

V Часть 2 экзаменационной работы включает задания высокого уровня сложности (№ № 22–28), причем во всех случаях требуется дать развернутый ответ с пояснениями. Уровень сложности заданий части 2 в основном отражается в необходимости применения сложных способов умственных действий и интегрирования знаний за 5–9 и 10–11 классы, что существенно влияет на реальные результаты испытаний.

При решении заданий из открытого варианта самый низкий процент по результатам выполнения 26-го задания «Обобщение и применение знаний об эволюции органического мира и экологических закономерностях в новой ситуации». Это отражает общую ежегодную тенденцию: задания 2-ой части требуют использования имеющихся знаний в новой ситуации, а выпускники не всегда готовы это продемонстрировать.

Кроме того, задания линии 26 всегда многокомпонентные, требуют логического построения ответа, базирующегося на знаниях из разных разделов. Выпускники 2021 года и по программному материалу, и по нестандартным вопросам дали ответы слабые, неточные, неполные, с отсутствием понимания взаимосвязи эколого-эволюционных процессов, закономерностей функционирования живых систем.

Характер выявленных затруднений при выполнении заданий № 26 сильно меняется в зависимости от контекста задания (в разных вариантах). В значительной степени это связано с недопониманием смысла формулировки задания, неумением применить знания в новой ситуации, определенной шаблонностью мышления.

Выполнение задания № 25 проверяло умение обобщать и применять знания о строении и жизнедеятельности организма человека и многообразии организмов. Оно вызвало наибольшие затруднения у большинства участников экзамена, которые показали низкий процент.

V Далее рассмотрим задания в открытом варианте 311, которые вызвали затруднения у выпускников, их средний процент выполнения оказался ниже значения 50%.

Линия 5 (повышенный уровень): установите соответствие между характеристиками и процессами обмена веществ у растений: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.

Характеристики веществ	Процессы обмена
А)    Образуется вода. Б) Процесс осуществляется в пластидах. В)    Различают анаэробный и аэробный этапы. Г) Процесс происходит во всех живых клетках. Д) Углекислый газ присоединяется к углеводу. Е)    Происходит транспорт возбужденного светом электрона.	1)    фотосинтез 2)    дыхание
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами

В данном задании требовалось применить навыки сравнительного анализа и использовать знания процессов энергетического обмена. Этот учебный материал содержится во всех учебниках по биологии для 10,11 классов, но недостаточно хорошо проработан выпускниками.

Средний процент выполнения задания – 44%.

Линия 8 (повышенный уровень): установите соответствие между организмами и типами их питания; к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.

Организмы	Типы питания
А)    кишечные палочки Б) шампиньоны В)    цианобактерии Г) бактерии гниения Д) серобактерии Е) дрожжи	1) автотрофный 2) гетеротрофный

Ошибки, допущенные участниками при выполнении данного задания, не имели закономерного характера. Все затруднения и ошибки при выполнении заданий по экологии в основном связаны либо с отсутствием знаний характеристики ключевых понятий, или с незнанием экологии данных представителей, либо с неумением использовать знания по другим разделам биологии для объяснения экологических закономерностей, а также с недостаточным умением устанавливать причинно-следственные связи.

Средний процент выполнения задания – 47%.

Линия 10 (повышенный уровень): установите соответствие между инфекционными заболеваниями и их возбудителями; к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.

Заболевания	Возбудители
А)    лямблиоз Б) куриная холера В)    мозаичная болезнь табака Г) коровья оспа Д) малярия Е) туберкулез	1)    бактерии 2)    вирусы 3)    простейшие

Следует отметить, что отсутствие или ошибочность ответов на задания этого содержательного блока часто связано с тем, что участники экзамена не знают представителей различных систематических групп живых организмов. (даже начиная с царств).

Возможная причина – незнание представителей различных систематических групп живых организмов, к сожалению, отмечается ежегодно. Явная причина этого явления – дефицит наблюдений за живой природой, чтения биологической литературы (учебника, прежде всего), а также работы с иллюстративным аппаратом учебников и другими источниками биологической информации.

Средний процент выполнения задания – 26%.

Линия 14 (повышенный уровень): установите последовательность движения по кровеносной системе человека витамина C, начиная с момента его всасывания в желудочно-кишечном тракте; запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр, а именно:

• 1)    капилляр тонкого кишечника;

• 2)    легочный ствол;

• 3)    легочная вена;

• 4)    правый желудочек;

• 5)    правое предсердие;

• 6)    нижняя полая вена.

Несмотря на то, что анатомия и физиология человека изучается в 8-м классе, а кровеносная система в учебниках освещена доступно как в текстовом формате, так и в рисунках, содержание данного блока 5 «Человек и его здоровье» в целом слабо усвоено большинством участников экзамена.

Задание усложнено тем, что требуется устанавливать причинно-следственные связи в работе кровеносной и пищеварительной систем.

Средний процент выполнения задания – 33%.

Линия 16 (повышенный уровень): установите соответствие между органами и сравнительно-анатомическими доказательствами эволюции; к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.

Органы сравнительно-анатомические	Доказательства эволюции
А) передние конечности лошади и крылья птицы Б) клубень картофеля и ус садовой земляники В) крылья птицы и крылья бабочки Г) клубень картофеля и корневой клубень георгина Д) колючка кактуса и ловчий аппарат росянки	1)    гомологичные органы 2)    аналогичные органы

Характер ошибок, ежегодно допускаемых выпускниками при выполнении заданий, проверяющих знания и умения по данному содержательному блоку, свидетельствует о недостаточном внимании к формированию ключевых понятий раздела «Эволюционное учение» на уровне свободного ими владения в знакомой и измененной ситуации.

Не уделяется должного внимания рассмотрению механизмов и доказательств эволюционного процесса. Не формируется умение давать аргументированные объяснения эволюционным событиям и явлениям, установлению причинноследственных связей между эволюционными явлениями и событиями.

Ликвидировать эти недостатки в подготовке учащихся поможет изучение эволюционного учения на глубоко осознанном уровне в 10–11 классах, а также использование эволюционного подхода при изучении разделов биологии на основном уровне общего образования. Многие учащиеся относятся к изучению этого материала как к второстепенному. Они не возвращаются к нему при повторении пройденных тем.

Средний процент выполнения задания – 45%. V Распределение заданий высокого уровня сложности по содержательным линиям (задания № № 23–28) осуществлялось в соответствии с Обобщенным планом варианта КИМ ЕГЭ 2021 года по биологии.

Содержательная линия 1 (задание № 22) контролировала знания по разделам «Организм как биологическая система». Задания на повышенном уровне проверяли знания о хромосомной теории наследственности, строении хромосомы, сцепленном наследовании признаков, нарушении сцепления генов.

Приведем пример задания.

Анализ результатов нарушения сцепленного наследования генов позволяет определить последовательность расположения генов в хромосоме и составить генетические карты. Результаты многочисленных скрещиваний мух дрозофил показали, что частота нарушения сцепления между генами А и В составляет 5%, между генами А и С – 11%.

Перерисуйте предложенную схему хромосомы на бланк ответов, отметьте на ней возможное взаимное расположение генов А, В, С и укажите расстояние между ними.

Можно ли на основании предложенных данных однозначно определить расположение генов А, В, С относительно друг друга на хромосоме?

Ответ обоснуйте.

Содержательная линия 2 (задание № 23) контролировала знания по разделу «Организм человека и его здоровье». Предусматривалась проверка знаний учащихся на строение и жизнедеятельность органов и систем органов, а также проверялось умение работать с рисунком.

Пример задания ниже.

Рассмотрите модель, которую впервые предложил голландский физиолог Дондерс.

Какой процесс в организме млекопитающего демонстрировал ученый с помощью этого устройства?

Какое физическое явление лежит в основе работы этой модели?

Функцию каких мышц выполняет резиновая мембрана, обозначенная цифрой 1?

Что произойдет с объемом мешков, находящихся внутри модели, если экспериментатор отпустит эту мембрану? Ответ аргументируйте.

Содержательная линия 3 (задание № 24) контролировала знания по блоку «Организм как биологическая система», а именно: знание особенностей строения и жизнедеятельности Царства «Животные», в том числе многоклеточные животные, характеристика, особенности строения, жизнедеятельности, размножения, роль в природе и жизни человека. Проверялось также умение работать с текстом.

Ниже приводим пример задания.

Найдите три ошибки в приведенном тексте «Моллюски». Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, исправьте их.

Дайте правильную формулировку:

• (1)    Моллюски – тип беспозвоночных животных, имеющих несегментированное тело.

• (2)    Моллюски имеют складку кожи – мантию.

• (3)    Между мантией и телом образуется мантийная полость, в которой расположено сердце.

• (4)    У большинства моллюсков есть раковина.

• (5)    Кальмары, виноградные улитки, большой и малый прудовики, слизни – брюхоногие моллюски.

• (6)    Все моллюски, обитающие в воде, дышат с помощью жабер.

• (7)    У моллюсков нервная система узлового типа; наибольшего развития она достигает у осьминогов, каракатиц и кальмаров.

Содержательную линию 4 составили задания № 25 по содержательным блокам «Клетка как биологическая система». Выполнение этих заданий требует от учащихся умений выделять особенности строения и функционирования биологических объектов, объяснять причины био- логических явлений, выявлять характерные признаки биологических объектов путем их сравнения между собой, давать ответ в виде перечисления признаков и действий. Одним из элементов содержания, проверяемых на ЕГЭ, является «Строение клетки». Взаимосвязь строения и функций частей и органоидов клетки – основа ее целостности.

Приводим пример задания.

В хлоропластах зерна крахмала мелкие, а в лейкопластах крупные. Объясните этот факт, исходя из функций этих органелл.

В каких вегетативных органах растения находится наибольшее количество лейкопластов (приведите примеры)? Как в этих органах появляется крахмал?

Содержательная линия 5 (задания № 26) проверяла знания по блоку «Экосистемы и присущие им закономерности». Задания предусматривали проверку умений обобщать и применять знания о биологических системах в новой ситуации и требовали развернутого аргументированного ответа учащихся на поставленный вопрос.

Пример задания:

При использовании ядохимикатов для борьбы с сельскохозяйственными насекомыми-вредителями вместе с ними погибают и другие животные.

Почему при этом чаще погибают именно хищники, а не травоядные животные?

Как называют эту группу препаратов?

Задание № 27 содержательной линии 6 формулировалось в виде традиционной задачи по цитологии (задание № 27) на определение хромосомного набора и числа молекул ДНК, решение которой содержит семь элементов ответа.

Средний балл выполнения –27%.

Пример задания:

Хромосомный набор соматических клеток редиса равен 18. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в клетках кончика корня в метафазе и конце телофазы митоза. Ответ поясните.

Какие процессы происходят с хромосомами в эти фазы?

Задание № 28 содержательной линии 7 сформулировано в виде биологической задачи по генетике, решение которой содержит три элемента ответа. В эту линию были включены генетические задачи на сцепленное наследование, сцепленное с полом наследование. Задания требовали привести соответствующие пояснения и схему решения задачи.

Пример задания:

У человека аллели генов ихтиоза (заболевание кожи) и красно-зеленого дальтонизма находятся в одной хромосоме.

Не имеющая указанных заболеваний женщина, у матери которой был ихтиоз и дальтонизм, а отец не имел указанных заболеваний, вышла замуж за мужчину-дальтоника.

Родившаяся в этом браке дочь-дальтоник вышла замуж за мужчину, не имеющего указанных заболеваний.

В этом браке родился ребенок с ихтиозом и дальтонизмом. Составьте схемы решения задачи.

Определите генотипы, фенотипы родителей и генотипы, фенотипы, пол возможного потомства в двух браках.

Возможно ли в первом браке рождение ребенка с ихтиозом и отсутствием дальтонизма? Ответ поясните.

Наибольшие затруднения у всех групп участников ЕГЭ вызвали задания на проверку таких видов умений, как определение последовательности явлений или процессов и установление соответствия.

По сравнению с 2020 годом участники стали лучше анализировать таблицы и графики. С точки зрения содержания проверяемых элементов наиболее сложными для участников стали вопросы по разделу «Организм человека».

Традиционно большие затруднения вызывают у участников ЕГЭ следующие разделы биологии:

– «Обмен веществ в клетке»;

– «Реакции матричного синтеза» (особенно задачи № 27 нового типа);

– «Деление клетки»;

– «Нейрогуморальная регуляция»;

– «Селекция и биотехнология»;

– «Генетика»;

– «Жизненные циклы высших растений»;

– «Понятие гаметофита и спорофита»;

– «Особенности строения различных типов и классов беспозвоночных животных»;

• - «Жизненные циклы паразитических животных»;

• - «Строение кровеносной системы у животных и человека»;

  – вопросы эволюционной теории;

  – «Строение различных тканей человека»;

  – «Круговорот веществ в биосфере»;

  – решение задач по генетике и молекулярной биологии;

  – «Гипотезы происхождения жизни на Земле».

Выпускники достаточно хорошо справляются с выбором нескольких верных ответов из шести.

Значительно слабее они справляются с заданиями на сопоставление и на установление последовательности биологических объектов, процессов, явлений.

Особые сложности вызывала задача по генетике на сцепленное наследование генов, локализованных в Х-хромосоме.

V Рассматривая вопрос о типичных ошибках на ЕГЭ по биологии, отметим отсутствие у выпускников умений объяснять полученный результат. При выполнении заданий со свободным развернутым ответом участники ЕГЭ должны были самостоятельно сформулировать ответ на поставленный вопрос, что у многих вызвало затруднения.

Распространенной типичной ошибкой при ответе на задания с развернутым ответом является слабое умение структурировать свой ответ.

Многие выпускники не всегда внимательно читают поставленные вопросы. Часто не обращают внимания на такие указания в вопросе, как «ответ обоснуйте», «ответ поясните», «объясните фенотипическое расщепление в первом или втором скрещивании» и т.п. Это приводит к снижению итоговой оценки.

Нами подмечено, что в процессе выполнения заданий, участники ЕГЭ испытывают типичные проблемы:

– непонимание сути вопроса, и, как следствие, ответ не соответствует рассматриваемой проблематике или при наличии в ответе одного-двух правильных из названных в эталоне элементов ответ содержит грубые биологические ошибки;

– отсутствует конкретика, выпускники дают общую характеристику объектов, процессов и явлений;

– содержание напрямую не соответствует заданию и содержит общие рассуждения;

– в ответах указывают сведения, не содержащиеся в эталоне, так как выпускники не понимают сущности схемы, рисунка или графика;

– зачастую отсутствуют ответы на задания, но в 2021 году, отмечается уменьшение количества пустых заданий, которые экзаменуемые не выполнили (ответы отсутствуют);

– указывается один правильный элемент ответа, например, приведена схема решения задачи, но отсутствуют комментарии; схема решения задачи приведена неполно, содержит грубые ошибки или схема отсутствует; обозначения указаны с неточностями, ошибками или неверно; схема решения неверна; в ответе правильно указаны обозначения, верно дана схема решения, но отсутствует объяснение решения задачи.

К сожалению, задания с развернутым ответом одной и той же линии в разных вариантах КИМ могут значительно отличаться по сложности. Разная сложность заданий одной линии снижает объективность оценок ЕГЭ.

Анализ результатов ЕГЭ 2021 года снова подтвердил, что некоторые типичные ошибки, допускаемые независимо от вида и уровня сложности заданий, закономерно связаны с применяемой методикой преподавания биологии и подготовки к ЕГЭ.

С целью преодоления ошибок при выполнении заданий ЕГЭ, при подготовке учащихся к ЕГЭ по биологии рекомендуем учащимся:

– использовать в полной мере знания содержания биологии за курс основной школы, основные биологические понятия; ориентироваться в рисунках, схемах;

– структурировать ответ и по формулировке отнести задание к какому-либо разделу курса биологии;

– научиться интегрировать знания, применять системный подход и межпредметные связи при ответе;

– давать полные, аргументированные ответы, строго соответствующие существу вопросов;

– необходимо научиться владеть алгоритмами мыслительных операций (сравнения, выявления причин и следствий, выделения главного, обобщения и др.);

– важно научиться внимательно работать с текстами заданий, понимать смысл условий, интерпретировать требования в условиях заданий.

Несмотря на то, что требования ЕГЭ по биологии в основном усвоены большинством учителей, при подготовке учащихся к ЕГЭ, необходимо учителям учесть следующее:

• 1)    при изучении учебного материала на основном и среднем уровнях общего образования необходимо обеспечивать усвоение учащимися биологических понятий на уровне, прежде всего, понимания, а затем более свободного ими владения;

• 2)    использовать анализ одних и тех же фактов, процессов, явлений одновременно в функциональном, эволюционном, экологическом аспектах;

• 3)    активно использовать метод наглядности при изучении теоретического материала, особенно это касается применения динамических наглядных средств при изучении процессов, явлений;

• 4)    уделять обучению осмысленного восприятия разного вида заданий, используемых для контроля знаний учащихся, и обучению алгоритмам мыслительных операций.