Обґрунтування необхідності використання пізнавальних завдань під час організації процесу формування знань в учнів початкової школи міститься в працях Д.М. Богоявленського і Н.О. Менчинської [8], В.І. Зикової [35], Є.М. Кабанової-Меллер [38], З.І. Калмикової [42] та інших учених.
Слід зазначити, що в педагогічній літературі використовуються різні визначення поняття "пізнавальні завдання". Так, Н.С. Коваль [48] вважає, що пізнавальні завдання - це сукупність проблемних запитань, логічних завдань, виконання яких вимагає від учня певного рівня самостійності. На думку Н.І. Підгорної [91], пізнавальні завдання - це комплекс тренувальних, частково самостійних, пошукових вправ, спрямованих на утворення в учнів повноцінних знань про властивості та ознаки предметів і явищ, які вчать виділяти та диференціювати їх на істотні й неістотні. І.М. Трубавіна [119] під пізнавальними завданнями розуміє об'єктивно задані, виражені у наочній формі навчальні ситуації, які вимагають від учня певної системи дій (розумових або практичних) для досягнення поставленої мети. О.Я. Савченко [105], П.І. Підкасистий [88], І.Я. Лернер [64], Н.І. Грюцева [17] та інші зазначають, що пізнавальні завдання - це такі завдання, розв’язання яких за допомогою різних методів пошукової діяльності забезпечує формування у школярів нових знань про об’єкт та спосіб діяльності. В основі будь-якого пізнавального завдання, - вважає М.М. Скаткін, - лежить суперечність між тим, що є, і тим, чого людина хоче досягнути. Саме ця суперечність і рухає думку вперед, стимулюючи пошуки способів розв’язання [107]. Основною ознакою пізнавальних завдань, зазначає І.Я. Лернер [64], є те, що учень, маючи усі необхідні дані не може отримати результат безпосередньо з пізнавальних завдань. Для цього йому необхідно перетворити ці дані й самостійно виконати з ними практичні та розумові операції у певній послідовності. На думку О.Я. Савченко [105], особливостями пізнавальних завдань є широкий діапазон їх застосування на різному навчальному матеріалі; чітке регулювання змістово-процесуальної складності у межах уроку, теми; різноманітність форм подачі завдання; можливість використання на всіх етапах засвоєння; зумовленість способу виконання завдання його типом.
Відповідно до мети нашого дослідження ми вважаємо, що пізнавальні завдання - це завдання, співвіднесені зі структурою знань навчального предмета, що потребують для свого розв’язання різних методів частково самостійної пошукової діяльності та сприяють формуванню у молодших школярів уміння застосовувати природничі знання у нових навчальних ситуаціях.
Пізнавальні завдання можуть бути різної форми і пропонуватись молодшим школярам у колективній, груповій та індивідуальній роботі на різних етапах уроку. Пізнавальні завдання можуть прийняти форму запитання, коли дані включені у питальне речення; можуть мати форму логічної вправи - тоді дані включені у спонукальне речення. Форми пізнавальних завдань не змінюють їх суті - зв’язок відомого із невідомим, зазначає Е.Г. Мигазов [73]. Крім того, пізнавальні завдання можуть мати форму кросвордів, дидактичних ігор, загадок, ребусів тощо, розв’язання яких вимагає творчої самостійної пошукової діяльності учнів, застосування здобутих знань на практиці, у нових навчальних ситуаціях, незалежності мислення дитини, оригінальності, винахідливості. Істотною ознакою, що об'єднує всі ці різні за формою пізнавальні завдання, є необхідність самостійних суджень, активізації раніше засвоєних знань й умінь та пошуку нових знань чи способів дії під час їх розв’язання.
У науковій літературі описані різні типи пізнавальних завдань. Їх класифікація проводилась за різними ознаками:
за організацією процесу засвоєння знань (Д.Д. Зуєв);
за характером пізнавальної діяльності учнів (В.Ф. Паламарчук, З.О. Клепініна, М.І. Іпполітова);
за рівнем пізнавальної самостійності (В.О. Онищук);
за прийомами розумової діяльності, що лежать в основі розв’язання завдання (Д.М. Богоявленський, Т.М. Байбара, З.В. Друзь, Н.С. Коваль, Н.І. Підгорна, О.Я. Савченко).
Розробляючи пізнавальні завдання для проведення експериментального дослідження, ми вважали за доцільне використати класифікацію пізнавальних завдань, в основі якої лежать прийоми розумової діяльності. Це пояснюється тим, що розвиток прийомів розумової діяльності є важливим засобом ефективного засвоєння навчального матеріалу та формування у молодших школярів уміння застосовувати природничі знання у нових навчальних ситуаціях. Мета використання пізнавальних завдань - навчити учнів початкової школи орієнтуватися в умові завдання; аналізувати дані; диференціювати істотні та неістотні ознаки, співвідносити їх; встановлювати причинно-наслідкові зв’язки; доводити істинність судження; узагальнювати і формулювати висновки. Це дало можливість виділити такі типи пізнавальних завдань:
завдання для порівняння об’єктів;
завдання для класифікації тіл та явищ природи;
завдання для встановлення причинно-наслідкових зв’язків;
завдання, що передбачають використання аналогії як засобу переносу способу дії;
завдання для доведення істинності судження.
Такі типи пізнавальних завдань, на нашу думку, передбачають відпрацювання пошукових умінь, що входять до складу узагальненого уміння застосовувати знання у нових навчальних ситуаціях.
Дослідження В.І. Загвязінського [29], Г.О. Балла і Г.С. Костюка [122], І.Я. Лернера [64], І.К. Журавльова [28], інших учених свідчать, що епізодичне застосування пізнавальних завдань не має позитивного впливу на розвиток учнів. Результативність використання завдань у навчальному процесі значно підвищується за умови організації їх у певну систему. Оскільки процес формування у молодших школярів уміння застосовувати природничі знання у нових навчальних ситуаціях вимагає системного підходу, то лише певна досить стійка послідовність розв’язання пізнавальних завдань забезпечить досягнення необхідного рівня якостей знань та розумових дій, що формуються. Виходячи з цього, ми розробили комплекс пізнавальних завдань, виконання яких буде сприяти формуванню в учнів початкової школи уміння застосовувати природничі знання у нових навчальних ситуаціях.
Під комплексом пізнавальних завдань ми розуміємо сукупність завдань, що об’єднані загальною дидактичною метою, побудовані з урахуванням вікових особливостей розвитку мислення учнів молодшого шкільного віку і спрямовані на формування уміння застосовувати природничі знання у нових навчальних ситуаціях. У нашому дослідженні комплекс пізнавальних завдань ми розглядаємо як єдине ціле, де компонентами є види конкретного типу завдань, а їх сукупність, завдяки наявності взаємозв'язків між ними, дає можливість сформувати у молодших школярів уміння застосовувати природничі знання у нових навчальних ситуаціях. Комбінації завдань, залежно від виду базового знання що формується, створюють основу алгоритму дії учня.
Пізнавальні завдання, що розв’язується за допомогою алгоритмів, створюють можливості розвитку творчого мислення школярів, оскільки вони можуть самостійно будувати алгоритм. У дослідженні Л.Н. Ланда [60] встановлено, що учні можуть самостійно виявляти ознаки предметів та явищ, що вивчаються, визначати їх логічні структури і складати схеми алгоритмів. Крім того, виникає широка можливість переносу сформованих загальних прийомів розв’язання завдань з однієї галузі діяльності в іншу.
Хоча природничі знання формуються в учнів початкової школи переважно на уроках "Я і Україна", проте вони мають міжпредметний характер. Тому під час формування в учнів уміння застосовувати природничі знання у нових навчальних ситуаціях доцільно реалізовувати міжпредметні зв’язки у напрямі забезпечення наступності й неперервного розвитку знань та уникнення можливих відмінностей у розкритті їх змісту.
Оскільки кожна навчальна дисципліна розкриває лише певну групу суттєвих ознак і властивостей, які відображають особливості відповідної науки, то послідовне вивчення окремих дисциплін створює певні умови для формування основ наукового світогляду і нагромадження системи знань [65]. Таким чином, міжпредметні зв’язки як педагогічна умова координують навчальну інформацію з різних предметів і надають їй узагальненої спрямованості у процесі формування у молодших школярів уміння застосовувати природничі знання у нових навчальних ситуаціях.
Питання реалізації міжпредметних зв’язків висвітлене в працях Г.П. Кулагіна [56], В.В. Стешенко [113], С.В. Тадіяна [116], В.М. Федорової і Д.М. Кирюшкіна [123] та інших.
У нашому дослідженні міжпредметні зв’язки ми розглядаємо як педагогічну умову, яка орієнтує вчителя на актуалізацію та застосування учнями знань із різних предметів для формування уміння застосовувати природничі знання у нових навчальних ситуаціях.
У педагогічній науці існує класифікація міжпредметних зв’язків, в основі якої покладено хронологічний фактор (П. Г Кулагін [56], В.М. Федорова і Д.М. Кирюшкін [123], інші). Вчені виділяють попередні, перспективні й супутні зв’язки. До попередніх відносять зв’язки, які визначаються навчальною інформацією двох предметів і проявляються в обмежених, але послідовних періодах навчального року. Перспективні зв’язки визначаються як зв’язки, що обумовлені навчальною інформацією двох-трьох і більше дисциплін, які діють упродовж тривалого періоду навчального часу. До супутніх зв’язків відносять ті, що визначаються навчальною інформацією двох чи трьох предметів, що діють в одні й ті ж, синхронні періоди навчального часу.
Таким чином, вирішуючи проблему реалізації міжпредметних зв’язків під час формування уміння застосовувати природничі знання у нових навчальних ситуаціях, необхідно узгоджувати у часі вивчення природничих знань та формування умінь виконувати певну систему розумових операцій (аналізувати, виділяти суттєве в навчальному матеріалі, порівнювати, робити узагальнення, встановлювати причинно-наслідкові зв’язки, застосовувати аналогію, доводити істинність суджень), оскільки кожен вид знань і умінь базується на попередніх і готує учнів до успішного засвоєння наступних. Крім того, потрібно забезпечувати наступність і неперервність у розвитку уміння застосовувати знання у нових навчальних ситуаціях. Дотримання цієї вимоги означає, що основні види знань та розумових операцій, які є загальними для ряду предметів, повинні від предмета до предмета неперервно розвиватись. У процесі вивчення кожного нового предмета раніше сформовані знання й уміння повинні наповнюватись новим змістом, збагачуватися новими зв’язками. При цьому раніше засвоєний зміст повинен зберігатись як складова частина збагаченого новими ознаками знання.