Під час формувального експерименту пізнавальні завдання пропонувались молодшим школярам як колективна, групова та індивідуальна робота на різних етапах уроку. Основними формами були запитання, логічні вправи, тести. Крім того, пізнавальні завдання мали форму кросвордів, дидактичних ігор, загадок, ребусів тощо, розв’язання яких вимагало творчої самостійної пошукової діяльності учнів, застосування здобутих знань у нових ситуаціях, незалежності мислення дитини, винахідливості. Істотною ознакою, що об'єднувала різні за формою пізнавальні завдання, була необхідність самостійних суджень, активізації раніше засвоєних знань та пошуку нових знань або способів дії під час їх розв’язання.
Мотиваційний компонент передбачав формування у молодших школярів допитливості, інтересу та стійкого позитивного ставлення до навчально-пізнавальної діяльності; а також формування внутрішньої потреби учнів до самостійного подолання труднощів і розв'язання завдань. Упродовж експериментального навчання це здійснювалось шляхом відбору навчального матеріалу, який викликав інтерес в учнів; демонстрування практичного й теоретичного значення знань, що вивчаються; проектування ситуацій успіху для учнів із різним рівнем сформованості знань та вмінь; створення ситуацій осмислення особистісного значення нових знань для успіху роботи класу; створення ситуацій осмислення значення особистих нових знань для успіху роботи класу; створення такої атмосфери спілкування, щоб складні й проблемні завдання викликали в учнів здивування, зацікавленість і бажання розв’язати їх.
Повноцінним дидактичним засобом, який органічно вписується в процес навчання, комплекс пізнавальних завдань може стати лише за таких дидактичних вимог:
а) завдання повинні відповідати змісту програмового матеріалу;
б) складність завдань та способів їх виконання має поступово зростати;
в) завдання мають бути посильними для учнів тієї чи іншої вікової групи;
г) завдання повинні відповідати певному типові алгоритму;
д) завдання повинні позитивно впливати на процес формування в учнів уміння застосовувати природничі знання у нових навчальних ситуаціях.
Експериментальному комплексу пізнавальних завдань притаманні ознаки чіткої структуризації, що проявляються у таких особливостях. Кожен узагальнений компонент (тип пізнавальних завдань) розчленовується в процесі реалізації на декілька окремих видів пізнавальних завдань, взаємопов’язаних між собою. Виконання видів пізнавальних завдань кожного типу сприяє формуванню у молодших школярів уміння застосовувати природничі знання у нових навчальних ситуаціях.
Охарактеризуємо визначені компоненти експериментального комплексу пізнавальних завдань для формування у молодших школярів уміння застосовувати природничі знання в нових навчальних ситуаціях.
І. Завдання для порівняння об’єктів у формі зіставлення та протиставлення.
Порівняння - це найелементарніша, але досить суттєва розумова операція, важлива сторона аналітико-синтетичної діяльності учня. Без порівняння предметів та явищ неможливе виділення характерних ознак предметів і явищ, що вивчаються. Мета порівняння полягає у встановленні ознак подібності та відмінності між певними предметами і явищами. Порівняння здійснюється у формі зіставлення й протиставлення. Зіставлення ми розглядаємо як форму порівняння, спрямовану на визначення суттєвих ознак, спільних для ряду об’єктів, а протиставлення - як форму порівняння, спрямовану на встановлення відмінного в предметах і явищах у визначенні їх суттєвих ознак та властивостей. Результати досліджень Г.І. Кагальняк [40], О.Я. Савченко [102] та інших вчених свідчать, що учням молодшого шкільного віку є доступними обидва види порівнянь.
Виконуючи пізнавальні завдання на порівняння, молодші школярі можуть порівнювати різні ознаки, властивості, способи дії, стани, які за характером сприймання були конкретними й абстрактними, наочними та уявними. Зміст природничих знань, що повинні засвоюватись у початковій школі, містить значну кількість як близьких, так і протилежних понять. Ця обставина дає змогу широко використовувати пізнавальні завдання для порівняння в процесі навчання молодших школярів.
Розробляючи завдання для порівняння, ми враховували вимоги до об’єктів порівняння, що обумовлені логікою цього процесу та віковими можливостями молодших школярів, а саме:
порівняння взаємопов’язаних об’єктів, один із яких має бути добре відомий дітям;
визначення суттєвої подібності та несуттєвої відмінності при зіставленні, а при протиставленні - суттєвої відмінності об’єктів чи явищ;
подібність і відмінність спостерігати на достатньому фактичному матеріалі.
Щоб здійснити правильно процес порівняння тіл чи явищ природи, учням необхідно осмислити й запам’ятати послідовність розумових дій (алгоритм міркування) під час виконання пізнавальних завдань:
а) всебічний аналіз об’єкта, виділення його ознак;
б) визначення ознак подібності та відмінності;
в) визначення серед них істотних;
г) порівняння ознак у формі зіставлення чи протиставлення відповідно до мети порівняння;
д) формулювання висновку про результати порівняння.
Анкетування вчителів та спостереження, проведені у початкових класах, засвідчили, що більшість учителів (67,5%) постійно застосовують прийом порівняння для глибшого осмислення учнями матеріалу, що вивчається. Проте цей вид роботи використовується без певної системи і без ускладнення завдань, а також не організовується відповідна робота щодо осмислення учнями поетапності проведення порівняння. У зв’язку з цим ми запропонували такі види завдань для порівняння:
Завдання, у яких потрібно порівняти об’єкти на основі самостійно встановлених ознак.
Наприклад: Визначити, за якою ознакою розподілили перелічені рослини на групи. Дати назву кожній групі.
Редиска, огірок, пшениця, капуста, буряк, квасоля;
Кульбаба, подорожник, волошка, осот, підсніжник, пирій.
Завдання, що передбачають визначення подібності між зовні несхожими об’єктами, на основі вказаних істотних ознак.
Наприклад: Розгляньте метелика і осу. Визначте, чому вони належать до комах.
Завдання, що передбачають протиставлення даного об’єкта подібному, з яким його можна сплутати.
Наприклад: І горб, і гора мають підніжжя, схили та вершину. Як їх відрізнити?
Завдання для часткового порівняння, що вимагає встановлення лише подібності або лише відмінності.
Наприклад: За поданими ознаками визначити, про які корисні копалини йдеться. Що у них спільного?
а) тверда крихка речовина, бурого кольору, складається з решток рослин, легша за воду, горить тьмяним полум’ям і виділяє мало тепла;
б) тверда міцна речовина чорного кольору, складається з решток рослин, важча за воду, горить яскравим полум’ям і виділяє багато тепла.
Завдання для повного порівняння, що вимагає встановлення подібності та відмінності об’єктів.
Наприклад: Порівняти листяні і хвойні рослини.
Ступінь складності пізнавальних завдань для порівняння залежить від багатоплановості самого порівняння (необхідно визначити тільки подібність або тільки відмінність, чи подібність і відмінність разом), а також від складності заданих умов порівняння (ознаки, необхідні для порівняння об’єктів, подані в завданні й ними треба лише скористатись, або ж ці ознаки потрібно виявити, а потім порівняти).
Виконання пізнавальних завдань цього типу сприяє глибшому розумінню учнями відношень подібності й відмінності, що лежать в основі переносу засвоєних знань. Осмислення основи для переносу знань призводить до визначення напряму пошуку, головну роль у цьому починають виконувати дії для встановлення взаємозв’язків і відношень між окремими предметами і явищами та вміння використовувати аналогію як засіб переносу способу дії.
ІІ. Завдання для класифікації тіл та явищ природи за суттєвими ознаками.
Наступним кроком аналізу після визначення та порівняння ознак об'єкта чи явища є класифікація. Якщо порівняння - це знаходження ознак подібності та відмінності, то класифікація - співвіднесення предметів до класу, в межах якого вони не відрізняються за прийнятою ознакою або критерієм. За іншими ознаками предмети можуть відрізнятися. Тобто класифікація полягає в об’єднанні певних об’єктів у групи (класи) відповідно до найсуттєвіших ознак та зв’язків, притаманних об'єктам певного роду і відрізняють їх від об’єктів інших родів.
Класифікація - це складна розумова дія, яка потребує розумових таких операцій: аналіз предметів і явищ; їх порівняння й визначення істотних ознак, властивостей, зв’язків; об’єднання об’єктів у групи за істотними ознаками. Класифікація є тим засобом, за допомогою якого в учнів формуються поняття про класи предметів на основі вражень, що виникають унаслідок активного відображення реальної дійсності. Особливе місце у навчанні школярів, зазначає М.М. Шардаков [129], посідає класифікація, що вимагає віднесення поодиноких об’єктів чи явищ до відповідного ряду або класу. Така класифікація передбачає виявлення як істотних, загальних ознак, зв’язків та відношень тіл чи явищ, так і загальних понять, законів; віднесення поодиноких предметів до відповідного загального поняття, закону, правила.
Сутність уміння класифікувати об’єкти і явища природи зводиться до виділення істотних ознак або властивостей об’єкта відповідно до мети завдання й віднесення їх до одного чи декількох раніше зафіксованих у минулому досвіді класів об’єктів. При цьому суттєвими ми вважаємо загальні ознаки й властивості, без яких певний предмет існувати не може. Це ознаки, які відрізняють об’єкт від об’єктів інших видів та родів.