Формирование естественнонаучной грамотности у обучающихся основного общего и среднего общего образования

Семенец Марина Владимировна, учитель

Разделы: Химия, Общепедагогические технологии, Профессия — педагог

Уровень развития науки и техники в государстве - это показатель уровня развития общества. Соответственно, государство предъявляет особые требования к уровню естественнонаучной грамотности выпускника школы. Естественнонаучная грамотность определяется как способность человека занимать активную гражданскую позицию по общественно значимым вопросам, связанным с естественными науками, и его готовность интересоваться естественнонаучными идеями.

Результаты международного исследования PISA-2015, где особое внимание уделялось естественнонаучной грамотности 15-летних школьников, говорят о снижении её уровня у учащихся основной и старшей школы по сравнению с учащимися начальной школы. При переходе из начальной школы в основную происходит переориентация учащихся на антропоцентрические ценности, когда усваивается культура человека-потребителя, а полученные естественнонаучные знания носят отвлечённо-теоретический характер. Исследования констатируют достаточно высокий уровень овладения предметными знаниями и умениями у учащихся и затруднения в применении этих знаний в ситуациях, близких к повседневной жизни. Все это позволяет сделать вывод о недостаточном уровне естественнонаучной грамотности ученика основной и старшей школы.

Модель естественнонаучной грамотности исследования PISA

Контексты: личные, местные/национальные и глобальные проблемы, как современные, так и исторические, которые требуют понимания вопросов науки и технологий.

От учащихся требуется продемонстрировать компетенции в определенном контексте.

Компетенции: способность научно объяснять явления, применять методы естественнонаучного исследования, интерпретировать данные и использовать научные доказательства для получения выводов.

Знания и отношение определяют результаты учащихся:

Отношение: отношение к науке, которое характеризуется интересом к науке и технологиям, пониманием ценности научного изучения вопросов, там, где это необходимо, и осведомленностью о проблемах окружающей среды, а также осознанием важности их решения.
Знания: понимание основных фактов, идей и теорий, образующих фундамент научного знания. Такое знание включает в себя знание о природе и технологиях (знание содержания), знание о методах получения научных знаний (знание процедур), понимание обоснованности этих процедур и их использования (методологическое знание).
Контекстом можно назвать тематическую область, к которой относится описанная в задании проблемная ситуация. Например, в PISA эти ситуации группируются по следующим контекстам:
- здоровье;
- природные ресурсы;
- окружающая среда;
- опасности и риски;
- связь науки и технологий.

Три уровня рассмотрения ситуации:

Личностный - связан с самим учащимся, его семьей, друзьями.
Местный национальный - связан с проблемами данной местности или страны.
Глобальный - рассматриваются явления, происходящие в различных уголках мира.

От учащихся требуется продемонстрировать компетенции в определенном контексте:

научно объяснять явления;
понимать основные особенности естественнонаучного исследования;
интерпретировать данные и использовать научные доказательства для получения выводов.

Результаты учащихся определяются, в первую очередь, отношением к науке, которое характеризуется интересом к науке и технологиям, пониманием ценности научного изучения вопросов, там, где это необходимо, и осведомленностью о проблемах окружающей среды, а также осознанием важности их решения. Кроме того, на результаты учащихся оказывает понимание основных фактов, идей и теорий, образующих фундамент научного знания. Такое знание включает в себя знание о природе и технологиях (знание содержания), знание о методах получения научных знаний (знание процедур), понимание обоснованности этих процедур и их использования (методологическое знание).

Трудность любого вопроса - это сочетание его собственной интеллектуальной сложности (т.е. сложности требуемых мыслительных процедур) и объема знаний и умений, необходимых для выполнения задания. Выделяются следующие познавательные уровни:

Низкий - выполнять одношаговую процедуру, например, распознавать факты, термины, принципы или понятия, или найти единственную точку, содержащую информацию, на графике или в таблице.
Средний - использовать и применять понятийное знание для описания или объяснение явлений, выбирать соответствующие процедуры, предполагающие два шага или более, интерпретировать или использовать простые наборы данных в виде таблиц или графиков.
Высокий - анализировать сложную информацию или данные, обобщать или оценивать доказательства, обосновывать, формулировать выводы, учитывая разные источники информации, разрабатывать план или последовательность шагов, ведущих к решению проблемы.

Типы научного знания

Содержательное знание - можно формально соотнести с предметными знаниями:

«Физические системы» - это преимущественно материал физики и химии;
«Живые системы» - биология;
«Науки о Земле и Вселенной» - география, геология, астрономия.

Однако с точки зрения содержания задания по естественнонаучной грамотности, используемые в PISA, имеют межпредметный характер.

Процедурное знание - включает в себя знание разнообразных методов, используемых для получения научного знания, а также знание стандартных исследовательских процедур. Оно в равной мере относится ко всем естественнонаучным предметам, что, в первую очередь, и позволяет объединять их в одну группу и говорить именно о естественнонаучной, а не о какой-то узко предметной, грамотности.

Модель заданий по естественнонаучной грамотности типа PISA обязательно включает в себя следующие категории:

оцениваемые умения;
тип знания;
реальную ситуацию;
контекст.

В начальной школе вводный курс естественнонаучной грамотности начинается с изучения предмета «Окружающий мир». В 5 классе - появляются биология и география. Курс географии 5 класса включает основы элементарной астрономии. В 7 классе в дополнение к биологии и географии из естественнонаучных предметов изучается физика. Химию обучающиеся начинают постигать в 8 классе. В результате формируются общие предметные результаты для предметной области «Естественнонаучные предметы».

Федеральным институтом педагогических измерений в рамках Федерального проекта «Развитие банка оценочных средств для проведения всероссийских проверочных работ и формирование банка заданий для оценки естественнонаучной грамотности» разработана типология моделей заданий для обучающихся 7 - 9 классов и, на ее основе, разработаны задания, которые способствуют формированию естественнонаучной грамотности обучающихся в учебном процессе.

Приведу два примера таких заданий.

Пример 1. Задание для 8 класса «Вездесущий йод»

Йод - это кристаллическое вещество чёрно-серого цвета с металлическим блеском. Обладает замечательным свойством: при нагревании, не плавясь, т.е. минуя жидкое состояние, переходит в газообразное состояние. Пары йода имеют резкий запах и фиолетовую окраску, откуда и произошло название данного элемента - «фиалковый» (греч.).

В виде свободного вещества ядовит: при вдыхании паров йода появляется головная боль, кашель, насморк, может быть отёк лёгких.

Йод - это редкий элемент, его содержание в земной коре составляет около одной стотысячной процента. Вместе с тем с помощью современных методов анализа можно обнаружить присутствие хотя бы незначительных следов йода в почве, воде, растениях, организмах животных. Морские водоросли накапливают йод. «Йод вездесущий», - писал о нём академик А.Е.Ферсман.

Особую роль йод играет в жизни животных и человека. Добавление небольших доз йода в корм скоту увеличивает удой молока у коров, ускоряет рост шерсти у овец, повышает яйценоскость кур. При недостатке йода у человека нарушается интеллект, развивается базедова болезнь, которая обусловлена сбоем в выработке гормона и нарушением функционирования щитовидной железы. Наибольшую славу йод приобрёл благодаря активному использованию в качестве средства для дезинфекции кожи вокруг места повреждения.

Другое применение спиртовой настойки йода в домашних условиях - нанесение йодной сетки на кожу в месте ушиба, шишки (гематомы).

1 задание. Йод - неметалл, однако имеет металлический блеск. С учётом расположения йода в Периодической системе химических элементов (5-й период, VIIА группа) объясните твёрдое агрегатное состояние йода и наличие у него металлического блеска.

Ответ: у йода 5 электронных слоев (по номеру периода), что предполагает большой радиус атома химического элемента. А с увеличениемпорядкового номера химического элемента металлические свойства усиливаются.

Дан верный ответ, объясняющий твёрдое агрегатное состояние и металлический блеск йода - 1 балл.