ФОРМИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОЙ ГРАМОТНОСТИ НА УРОКАХ ФИЗИКИ И ВНЕУРОЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
города Новосибирска «Лицей № 136

имени Героя Российской Федерации

Сидорова Романа Викторовича»

г. Новосибирск, 630073, улица Космическая, дом 10
тел. факс 346-23-21, e-mail: l_136_@edu54.ru

Проект

ФОРМИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОЙ ГРАМОТНОСТИ НА УРОКАХ ФИЗИКИ И ВНЕУРОЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Разработала:

Поломошнова А.Г., учитель высшей

квалификационной категории

Новосибирск, 2019 г.

«Все вещи находятся во Вселенной

и Вселенная во всех вещах;

мы в ней, она – в нас.

Так всё сходится в

совершенном единстве».

Джордано Бруно

Постановка проблемы

Методологическую и теоретическую основу формирования естественнонаучной картины мира составили идеи В.И. Вернадского, Л.С. Выготского, В.В. Давыдова, В.Р. Ильченко, С. Л. Рубинштейна, М. Планка, А.А. Пинского, В.Г. Разумовского, К.Д. Ушинского и др. Как говорил К.Д. Ушинский, логика природы – самая полезная и самая доступная логика для детей. Необходимо, чтобы она понятна была обучающимся при изучении ими отдельных естественнонаучных предметов, на которые мы расчленили знание о мире природы. Как соединить получаемые при изучении знания в сознании обучающихся? Каждый момент получения знаний по физике, химии, биологии и другим предметам, должен быть одновременно и формированием целостности сознания обучающегося, единой системы знаний о природе – интегрального её образа. Интеграция знаний осуществляется на основе общих для всех предметов естественнонаучного цикла фундаментальных закономерностей природы. С ними связывается управление процессом формирования целостности сознания обучающихся, понятия интегрального «образа природы», их умственного, нравственного и эстетического воспитания.

Система общего образования в Российской Федерации строится на основе российских образовательных стандартов, устанавливающих, в том числе, требования к результатам освоения основной образовательной программы. «Федеральные государственные образовательные стандарты (ФГОС) обеспечивают государственные гарантии уровня и качества образования на основе единства обязательных требований к условиям реализации основных образовательных программ и результатам их освоения».  Таким образом, ФГОС направлены на формирование единого образовательного пространства в Российской Федерации, что предполагает формирование единых требований к результатам обучения всех школьников страны.

Федеральные Государственные образовательные стандарты устанавливают требования к личностным, метапредметным и предметным результатам образования. И если предметные требования можно реализовать средствами отдельных учебных предметов, то требования к личностным и метапредметным результатам образования могут быть успешно реализованы лишь совместным и согласованным воздействием всех школьных предметов, курсов и модулей, входящих в основную образовательную программу школы.

Если в концентрированном виде формулировать основную цель естественнонаучного образования в основной школе, то эта цель – формирование естественнонаучной грамотности обучающихся. Естественнонаучная грамотность – это не только образовательная, но и гражданская характеристика, которая в большой мере отражает уровень культуры общества, включая его способность к поддержке научной и инновационной деятельности. Можно утверждать, что для осуществления технологической модернизации РФ естественнонаучная грамотность населения необходима в той же мере, в какой нужны и сами профессионалы – ученые, конструкторы, инженеры.

В мае 2021 года я проводила среди обучающихся восьмых классов тестирование по проверке естественнонаучной функциональной грамотности. Предварительное тестирование было подготовительным перед международным мониторингом в формате PISA. Результаты говорят о том, что для у российских школьников функциональная грамотность недостаточно сформирована.

Обоснование актуальности проекта

Ускорение темпов жизни и возрастание объема информационного потока, выделения главного и фильтрация лишнего; потребность в большей актуальности информации и скорости ее поступления; увеличение разнообразия поступающей информации; увеличение количества дел, которыми человек занимается одновременно привели к тому, что появился такой феномен, как «клиповое мышление». Клиповое мышление - способность быстро переключаться между разрозненными смысловыми фрагментами, но неспособность к восприятию длительной линейной последовательности — однородной информации. Для него характерно быстрое, но поверхностное мышление, языковой минимализм, речевая бедность, визуальность, рассеянность, гиперактивность, дефицит внимания и преобладание конкретного мышления над абстрактным.

В связи с этим для достижения целей и решения задач, выдвигаемых ФГОС и формирования естественнонаучной грамотности подход к составлению учебно-методических и диагностических материалов должен совершенствоваться с учётом психолого-педагогических особенностей современных детей.

Формирование «понятийного мышления» - медленного, но глубокого – это формирование умения углубляться в информацию, находить и выделять существенные признаки, анализировать и синтезировать информацию, давать ей глубокую критику. Всё это в образовательном процессе напрямую связано с запросами современного общества. Постоянное увеличение объёма и скорости обновления информации, интенсивное развитие новых форм коммуникации требует от обучающихся умений оперативно реагировать на поставленные задачи, эффективно общаться, рефлексировать и адекватно оценивать собственную деятельность. Навык смысловой переработки информации в наше время информационного «взрыва» во многом обеспечивают успешную социализацию человека.

Считаю, что именно поиск новых методов и приёмов, разработка новых методик формирования «понятийного мышления» являются способом реализации требований ФГОС и формирования естественнонаучной грамотности, что позволит «превратить» ученика из пассивного объекта педагогического воздействия в активного субъекта учебно-познавательной деятельности.

Цель и задачи проекта

Цель: развитие функциональной грамотности обучающихся как индикатора качества и эффективности образования

Задачи:

1.   Изучить отечественные и международные технологии и методы, способствующие развитию естественнонаучной функциональной грамотности школьников.

2.   Создать кейс практико-ориентированных заданий, направленных на формирование естественнонаучной функциональной грамотности.

3.   Разработать систему оценки и мониторинга качества образования школьников.

Этапы реализации проекта

I этап – сентябрь 2018 года – июнь 2019 года

         Основными мероприятиями на первом этапе должны стать следующие мероприятия: изучение специфики и требований к заданиям по оцениванию ЕНГ; изучение уровня естественнонаучной грамотности обучающихся лицея; составление плана мероприятий, направленных на формирование естественнонаучной грамотности; вовлечение обучающихся в мероприятия, формирующие ЕНГ.

II этап – сентябрь 2019 – июнь 2020 года

Ключевые мероприятия второго этапа: реализация плана мероприятий; определение темы по самообразованию, задач и плана ее реализации; трансляция своего опыта на заседаниях межпредметной кафедры и педагогических советах; разработка заданий по функциональной естественнонаучной грамотности; прохождение курсов повышения квалификации по теме проекта.

III этап –сентябрь 2019 года - июнь 2020 года

         На третьем этапе - создание кейса практико-ориентированных заданий, направленных на формирование естественнонаучной функциональной грамотности; разработка системы оценки и мониторинга качества образования школьников.

Содержание и методы реализации проекта

На первом этапе реализации проекта были изучены теоретические основы формирования естественнонаучного мировоззрения обучающихся, ключевые положения отечественных и международных форм мониторинга функциональной грамотности и разработан план работы по реализации задач проекта.

План работы

Исследование PISA по естественнонаучной грамотности требует от обучающихся продемонстрировать компетенции в определенном контексте: личностные, местные/национальные и глобальные проблемы, как современные, так и исторические, которые требуют понимания вопросов науки и технологии. Результаты обучающихся определяют знания; понимание основных фактов, идей и теорий, образующих фундамент научного знания; отношение к науке, которое характеризуется интересом, пониманием ценности научного изучения вопросов, осведомленностью о проблемах окружающей среды, осознанием важности их решения.

Характер заданий для оценивания ЕНГ российских учащихся в рамках национального мониторинга основывается на материалах международного исследования PISA. Эти материалы включают в себя собственно концепцию ЕНГ, модель заданий по ее оцениванию и образцы таких заданий. Согласно определению, используемому в PISA, естественнонаучная грамотность – это способность человека занимать активную гражданскую позицию по общественно значимым вопросам, связанным с естественными науками, и его готовность интересоваться естественнонаучными идеями.

Естественнонаучно грамотный человек стремится участвовать в аргументированном обсуждении проблем, относящихся к естественным наукам и технологиям, что требует от него следующих компетентностей:

➢ научно объяснять явления;

➢ понимать основные особенности естественнонаучного исследования;

➢ интерпретировать данные и использовать научные доказательства для получения выводов.

Из приведенного выше определения вытекают требования к заданиям по оцениванию ЕНГ. Они должны быть направлены на проверку перечисленных выше компетентностей и при этом основываться на реальных жизненных ситуациях. Именно такие задания, объединенные в тематические блоки, составляют измерительный инструментарий PISA. Типичный блок заданий включает в себя описание реальной ситуации, представленное, как правило, в проблемном ключе, и ряд вопросов-заданий, связанных с этой ситуацией. При этом каждое из заданий классифицируется по следующим параметрам:

• компетентность, на оценивание которой направлено задание;

• тип естественнонаучного знания, затрагиваемый в задании;

• контекст;

• познавательный уровень (или степень трудности) задания.

Ниже смысл каждого из этих параметров раскрывается подробнее.

Компетенции и умения

Каждая из трех основных компетенций, составляющих ЕНГ, включает в себя набор конкретных умений, на проверку которых может быть непосредственно направлено задание. В таблице 1 приводятся эти умения, раскрывающие содержание каждой из основных компетенций, и краткая характеристика учебного задания, с помощью которого можно формировать или оценивать соответствующее умение.

Таблица 1. Умения, раскрывающие содержание ЕНГ, и характеристика заданий по формированию/оценке этих умений

Данную таблицу можно рассматривать в качестве кодификатора, который используется для разработки и оценки выполнения заданий по ЕНГ.

Типы научного знания

Каждая из компетентностей, оцениваемых в задании, может демонстрироваться на материале научного знания следующих типов:

• Содержательное знание, знание научного содержания, относящегося к следующим областям: «Физические системы», «Живые системы» и «Науки о Земле и Вселенной».

• Процедурное знание, знание разнообразных методов, используемых для получения научного знания, а также знание стандартных исследовательских процедур.

Содержательные области можно формально соотнести с предметными знаниями. Так, «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 ЕНГ, используемые в PISA, часто имеют межпредметный характер.

Что касается процедурного знания, то 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. В нашей практике комплекс знаний, умений, компетентностей, относящихся к типу процедурного знания, принято объединять под рубрикой «Методы научного познания».

Контексты

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.

При этом каждая из ситуаций может рассматриваться на одном из трех уровней: личностном (связанном с самим учащимся, его семьей, друзьями), местном/национальном (связанном с проблемами данной местности или страны) и глобальном (когда рассматриваются явления, происходящие в различных уголках мира). Посмотрим, например, как выглядит на разных уровнях ситуация, относящаяся к контексту «связь науки и технологий» и содержательному типу знания «Физические системы». На личностном уровне она может быть связана с работой бытовых электрических приборов. На местном/национальном уровне – с работой ветряного электрогенератора, используемого для обеспечения энергией небольшого поселения. На глобальном уровне – с использованием в целом возобновляемых и не возобновляемых источников энергии.

Контекст – очень важное условие того, чтобы данное учебное задание можно было считать заданием на естественнонаучную грамотность. Ведь ЕНГ (как и другие виды функциональной грамотности) как раз и предполагает способность применить знания в реальной ситуации, а не в рафинированных абстрактных условиях. На последнее рассчитаны задания (задачи) другого типа.

Именно наличие контекста, в который помещена проблемная ситуация, дает ответ на вопрос, зачем может понадобиться то или иное естественнонаучное знание. Задания (задачи) вне контекста оставляют этот вопрос открытым, что делает для многих учеников бессмысленным приложение усилий к таким задачам.

Познавательные уровни

Для заданий по ЕНГ в PISA определяются уровни познавательных действий, которые должен выполнить ученик для выполнения данного задания. Трудность любого задания – это сочетание его собственной интеллектуальной сложности (т.е. сложности требуемых мыслительных процедур) и объема знаний и умений, необходимых для его выполнения. 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.

Определение познавательного уровня, или степени трудности, задания в соответствии с этими критериями – порой само по себе нелегкая задача. Чаще всего мы оцениваем эту трудность интуитивно, «на глазок», или она определяется эмпирически, в зависимости от того, какой процент ребят на той или иной выборке выполняет данное задание.

Модель заданий по естественнонаучной грамотности в формате PISA

В наиболее общем виде модель задания по оценке ЕНГ можно представить в виде следующей схемы:

В этой модели в явном виде не фигурирует такой параметр, как «познавательные уровни». Однако неявно он присутствует в каждой из остальных характеристик. Ведь трудность задания может зависеть от сложности описания самой реальной ситуации, необходимого объема содержательного знания и того, на каком уровне должна быть продемонстрирована та или иная компетентность. Например, если предлагается дать научное объяснение какого-то явления, то, во-первых, само явление может быть проще или сложнее, а во-вторых, объяснять его можно поверхностно, на качественном уровне или, например, с использованием математического аппарата.

Прогнозируемые конечные результаты деятельности:

Уровень узнавания и понимания

- находить и извлекать информацию о естественнонаучных явлениях в различном контексте.

Уровень понимания и применения

- объяснять и описывать естественнонаучные явления на основе имеющихся научных знаний.

Уровень анализа и синтеза

- распознавать и исследовать личные, местные, национальные, глобальные естественнонаучные проблемы в различном контексте.

Уровень оценки (рефлексии)

- в рамках предметного содержания интерпретировать и оценивать личные, местные, национальные, глобальные естественнонаучные проблемы в различном контексте в рамках предметного содержания.

Уровень оценки (рефлексии) в рамках метапредметного содержания

- интерпретировать и оценивать, делать выводы и строить прогнозы о личных, местных, национальных, глобальных естественнонаучных проблемах в различном контексте в рамках метапредметного содержания.

- объяснять гражданскую позицию в конкретных ситуациях общественной жизни на основе естественнонаучных знаний с позиции норм морали и общечеловеческих ценностей.

Практическая значимость проекта

Понятие ЕНГ, как и задача формирования этого вида функциональной грамотности, абсолютно согласуются с требованиями к образовательным результатам, определенным в ФГОС ООО. Чтобы убедиться в этом, достаточно сравнить набор основных компетенций, определяющих ЕНГ, с требованиями ФГОС ООО к ряду метапредметных и предметных образовательных результатов.

Таблица 3. Компетенции ЕНГ и требования ФГОС ООО к образовательным результатам

Сравнение показывает, что компетентности, составляющие ЕНГ, и требования стандарта вполне согласуются друг с другом, однако в ФГОС для определения соответствующих умений часто используются другие слова, но главное, эти умения «рассеяны» по группам метапредметных и предметных результатов, не образуя в стандарте единого блока, показывающего общие цели и планируемые результаты изучения всех естественнонаучных предметов.

Это и в целом отражает современную ситуацию в российском школьном естественнонаучном образовании, характеризуемом разрозненностью учебных предметов и непониманием общих задач. В этом, по-видимому, состоит одна из причин отсутствия прогресса российских учащихся в PISA по направлению «естественнонаучная грамотность».

Заключение

Систематический мониторинг формирования ЕНГ в российской школе, который планируется проводить на протяжении ряда лет в рамках данного проекта, будет лишен смысла, если в этот же период не будут предприняты усилия, направленные собственно на формирование ЕНГ. Эти усилия предполагают целый комплекс мер, которые в случае их реализации будут означать существенную модернизацию подходов в школьном естественнонаучном образовании. Среди этих мер и усиление естественнонаучной составляющей в курсе «Окружающий мир» начальной школы, и возвращение полноценного естественнонаучного образования в 5-6 классы, и согласование общих задач естественнонаучного образования в преподавании отдельных естественнонаучных предметов. Разумеется, это подразумевает изменения в учебно-методических комплексах естественнонаучных предметов и методах их преподавания. Естественные науки, особенно в современную информационную эпоху, должны преподаваться не как огромный набор сведений, предназначенный для запоминания, а как действенный инструмент познания мира. В этом инструменте научные знания, методы исследования и заинтересованная позиция учащегося имеют равное значение, а это означает, что ориентация на чрезмерный объем знаний, якобы продиктованный программой, будет неизбежно ущемлять две другие, ничуть не менее важные составляющие.

С этой точки зрения достаточно большой массив новых учебных заданий, направленных на формирование и оценивание ЕНГ, может показать направление, в котором должны меняться содержание и методика естественнонаучного образования, ориентированного на достижение современных требований к образовательным результатам в области естествознания.

Ресурсы проекта:

-нормативно-правовые документы (в лицее создан и ежегодно актуализируется банк нормативно-правовых документов, регламентирующих образовательную деятельность);

-кадровые (высокий профессиональный уровень педагогического коллектива);

-современная материально-техническая база лицея позволяет организовать образовательную деятельность на высоком уровне и активно участвовать в инновационной деятельности;

- информационные (информационно-библиотечный центр имеет выход в интернет и подключен к региональному виртуальному читальному залу);

-инновационные ресурсы (лицей участвует в реализации региональных проектов: «Специализированные классы для обучения одаренных детей математического, естественнонаучного и инженерно-технологического направлений», «Сетевая дистанционная школа Новосибирской области», «Модернизация организационно-технологической инфраструктуры и обновление фондов школьных библиотек» и муниципального проекта «Технологическое образование городских школьников через новый формат урока технологии»;

-финансовые (при необходимости, кроме бюджетных, привлекаются ресурсы Новосибирского общественного Фонда поддержки и развития МБОУ «Лицей №136»).

Список литературы

1. Международная оценка образовательных достижений учащихся (PISA). Примеры заданий по естествознанию // Центр оценки качества образования ИСМО РАО. 2007. 115 с.

2. Основные результаты международного исследования PISA-2015 // Центр оценки качества образования ИСРО РАО, 2016. [Электронный ресурс]. www.centeroko.ru (дата обращения: 11.06.2019).

3. Пентин А.Ю., Ковалева Г.С., Давыдова Е.И., Смирнова Е.С. Состояние естественнонаучного образования в российской школе по результатам международных исследований TIMSS и PISA // Вопросы образования. 2018. №1. С. 79-109.

4. Семке А.И. Нестандартные задачи по физике для классов естественно-научного профиля//Академия развития. Ярославль. 2007.

5. Ильченко В.Р. Формирование естественно-научного миропонимания школьников//Просвещение. Москва.1993.

6. Школа современного учителя. Физика. Цифровой экосистеме ДПО.

Дата___________                                               Подпись_________________

Приложение

Примеры разработанных заданий для проверки функциональной естественно-научной грамотности.

Акустический спектр

        Какую максимальную громкость и минимальную частоту имеет городской шум?

Ответ: ____________________________________________________________________________________________________________________________________

         Какую минимальную громкость и максимальную частоту имеет городской шум?

Ответ:______________________________________________________________________________________________________________________________

            По рисунку и графику определите звуком какой частоты является городской транспорт?

Ответ:______________________________________________________________________________________________________________________________

Во время обычного концерта рок-музыки уровень шума порой достигает  140дБ. Чему равно давление звука на барабанную перепонку в паскалях?

Ответ: ____________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________

Крот и … подземоход

Кроты— насекомоядные мелких и средних размеров: длина тела от 5 до 21 см; масса от 9 до 170 г. Они приспособлены к подземному, роющему образу жизни. Хотя, наверное, не все знают, что кроты обычно появляются там, где здоровая экосистема. Кроты и сами прилагают к этому усилия, разрыхляя почву, обогащая ее органическими веществами и уничтожая вредных насекомых — разных медведок и плодожорок. Кроты, как ни странно, не едят растений, в чем иногда их обвиняют, однако, когда роют ходы, бывает, повреждают корневую систему некоторых из них. У него вытянутое, округлое туловище, покрытое бархатным мехом. Кротова шубка, кроме того, что симпатичная, имеет уникальную особенность — ее ворс растёт прямо, а не направлен в определенную сторону, как это обычно бывает.

Какую роль в жизни крота играет пряморастущий ворс?

Ответ: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Какой должна быть машина, передвигающаяся под землёй?

Чтобы продвинуться вперёд хотя бы на метр, такой машине придётся «перелопатить» очень много земли: трактор слишком широк и высок, он не приспособлен для движения в узком пространстве. Во всех проектах подземоход отбрасывал грунт назад. А крот – живая подземная машина – работает иначе, он оставляет за собой пустой туннель, по которому легко вернуться. Инженер Александр Требелёв задумал построить подземоход и провёл интересные опыты с кротами. В ящик с утрамбованной землёй Требелёв запускал запускал крота и просвечивал ящик рентгеновскими лучами. Оказалось, что крот всё время вертит головой, вдавливая грунт в стенки туннеля. Группа советских изобретателей получила авторское свидетельство на «искусственного крота». В передней части машины расположен режущий конус.

          Что «позаимствовали» изобретатели у крота для работы подземохода?

Ответ: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

          Как могли бы использоваться подземоходы в нефтедобывающей отрасли?

Ответ: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Пульс, подшипники и … стеклянная посуда

Врачи измеряют пульс человека – это самый простой способ узнать о состоянии организма. Плох тот доктор, который не знает о пульсе. Изобретателю тоже необходимо твёрдо помнить, что у каждой «железки» свой «пульс», очень точно сигнализирующий о её состоянии.

          Как на ходу определить есть ли трещина в подшипнике?

Ответ: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Изменилась длина детали, другой стала её масса, иначе давит на деталь внешняя среда – сразу меняется частота колебаний.

             В грунт вбиты сваи. Как проверить, достаточно ли крепко их держит грунт?

Ответ: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

          Как проверить при покупке целостность стеклянной, хрустальной, фарфоровой посуды?

Ответ: _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________­­_________

Скачано с www.znanio.ru