"Формирование естественно - научной грамотности у учащихся по химии"

Формирование естественно - научной грамотности у учащихся по химии

Автор: Волохова Ж.А.,

МОУ СОШ № 13 п. Искра

Буденновского района

Под естественно-научной грамотностью в исследовании PISA понимается способность использовать естественно-научные знания для постановки вопросов, освоения новых знаний, объяснения естественнонаучных явлений и формулирования выводов, основанных на научных доказательствах в отношении естественно-научных проблем; понимать основные особенности естествознания как формы человеческого познания; демонстрировать осведомленность о влиянии естественных наук и технологий на материальную, интеллектуальную и культурную сферы жизни общества; проявлять активную гражданскую позицию по вопросам, связанных с естествознанием. То есть владение какими   сформированными естественно-научными компетенциями должны продемонстрировать обучающиеся, позволяющими им принимать участие в различных жизненных ситуациях, связанных с естествознанием и технологиями.

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.

Научное объяснение явлений включает в себя распознавание, выдвижение  и оценку объяснений для природных и техногенных явлений, что включает способности:

• Вспомнить и применить соответствующие естественнонаучные знания;
• Распознавать, использовать и создавать объяснительные модели и представления;
• Сделать и подтвердить соответствующие прогнозы;
• Предложить объяснительные гипотезы;
• Объяснить потенциальные применения естественнонаучного знания для общества.

Понимание особенностей естественнонаучного исследования подразумевает описание и оценку исследований, предположение научных способов , что включает способности:

·       Распознавать вопрос, исследуемый в данной естественнонаучной работе;

·       Различать вопросы, которые возможно естественнонаучным путем исследовать;

·       Предложить способ научного исследования данного вопроса;

·       Оценить с научной точки зрения предполагаемые способы изучения данного вопроса;

·       Описать и оценить способы, которые используют ученые, чтобы обеспечить надежность данных и достоверность объяснений.

Интерпретация данных научных доказательств для получения выводов использует анализ и оценку научной информации, утверждений и аргументов при получении выводов, что включает способности:

• Преобразовывать одну форму представления информации в другую;
• Анализировать, интерпретировать данные и делать соответствующие выводы;
• Распознавать допущения, доказательства и рассуждения в научных статьях;
• Отличать аргументы, которые основаны на научных доказательствах, от аргументов, основанных на других соображениях;
• Оценить научные аргументы и доказательства из различных источников

Из приведенного выше списка вытекает, что задания PISA 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 определённым параметрам.

Каждая из трех основных компетенций, составляющих ЕНГ, включает в себя набор конкретных умений, на проверку которых может быть непосредственно направлено задание.

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». При этом каждая из ситуаций может рассматриваться на одном из трех уровней: личностном , местном/национальном  и глобальном.

Контекст – очень важное условие того, чтобы данное учебное задание можно было считать заданием на естественнонаучную грамотность.  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.

Перечень контекстов, представленных в заданиях PISA, нуждается в некоторой корректировке, учитывающих возрастные особенности, интересы и жизненный опыт учащихся 5 - 8 классов, потому что именно на эти возрастные рамки ложится основная работа по формированию функциональной грамотности.

Функциональная грамотность – тот уровень образованности, который может быть достигнут учащимися за время обучения в школе, и предполагает способность человека решать стандартные жизненные задачи в различных сферах жизни и деятельности на основе преимущественно полученных знаний. Что понимают под естественнонаучной грамотностью.

Понятие естественнонаучной грамотности пришло из международного сравнительного исследования PISA. В рамках этого исследования оценивается функциональная грамотность, включающая читательскую, математическую, естественно-научную.

Оценка функциональной грамотности в PISA базируется на компетентностном подходе. Эффективность обучения при таком подходе определяется не только полнотой и систематичностью знаний, но и способностью обучающихся оперировать имеющимся запасом предметных знаний и умений в новых ситуациях, в том числе и при решении проблем, возникающих в окружающей действительности. Компетентность не противопоставляется знаниям и умениям, она включает их в себя, но не путем простого суммирования, а посредством свободного использования наиболее эффективного для данной конкретной ситуации набора из имеющихся в арсенале учащегося знаний-умений.

Компетентность рассматривается как интеграция знаний, умений, отношений и ценностей, возникающих как эффект формирования знаний и умений. Проявляется компетентность в действии. Такое понимание компетентности было сформулировано в Образовательной организации экономического сотрудничества и развития.

Для формирования/оценки естественнонаучной грамотности используются тематические блоки, которые включают описание реальной ситуации, и задания, связанные с этой ситуацией.

Каждое из заданий характеризуется следующими признаками:

·        компетентность (как правило, умение, составляющее данную компетентность);

·        естественнонаучное знание (то есть, те знания из биологии, физики, химии или физической географии, которые необходимы для выполнения задания);

·        контекст (то есть, характеристика жизненной ситуации, использующейся в задании);

·        уровень сложности.

Компетентностно-ориентированные задания, как правило, содержат информацию, описывающую реальную жизненную ситуацию, но для ее понимания необходимо обладать определенным запасом естественно - научных знаний и уметь пользоваться терминологией естественных наук. Все это возможно в том случае, если контекст учитывает тематику вопросов, изучаемых по биологии, физике и химии в данном классе.

Знаниевая (или тематическая) составляющая представляется двумя блоками:

·        знание содержания (определяется для каждого из классов на основе программ по биологии, физике и химии);

·        знание процедур (включает понимание естественнонаучных методов познания).

Блок «Знание процедур», в котором можно выделить две составляющие: знание о различных методах научного познания (наблюдение, измерение, опыт, моделирование, гипотеза) и приемы проведения исследований и обработки данных (выбор оборудования, способы увеличения точности измерений и т.д.).

Достаточно сложной процедурой является отбор контекстов, то есть поиск тех реальных жизненных ситуаций, которые можно описать, объяснить или исследовать с использованием имеющегося у учащихся запаса естественно - научных знаний.

Как правило, удобно выделить блоки контекстов, которые можно наполнять конкретными ситуациями с учетом программ по предметам.

В данном пособии предложены задания различного типа по формированию функциональной грамотности учащихся при изучении биологии, химии как критерию формирования учебно-познавательной компетентности.

Предложенные задания для учащихся способствуют развитию таких компетентностей как информационная, коммуникативная, бытовая, познавательная. Задания ориентированы на активизацию учебной работы школьников, формирование у них организованности, способности самостоятельно учиться, находить и использовать нужную информацию, работать в группах, парах, индивидуально, находить решения в нестандартных ситуациях.

Это способствует развитию информационно-образовательной среды, направленной на повышение функциональной грамотности учащихся, обеспечивающей личное саморазвитие, самостоятельность в приобретении знаний, формирующей коммуникативные навыки, умения использовать информацию и технологии, решать проблемы, предприимчивость и креативность.

Процесс формирования естественнонаучной грамотности обучающихся непрерывен и происходит в течение всего обучения в школе. Имеющиеся тематические блоки, представленные ниже, представляют собой описание реальной ситуации и задания, связанные с этой ситуацией, и используются для корректной оценки правильности формирования естественнонаучной грамотности обучающихся.

2. Пример блока заданий. Блок формулируется на одном контексте. Как правило, предлагается один или несколько информационных текстов, так, чтобы необходимая информация шла непосредственно перед заданиями, в которых она требуется. Это условие обязательно соблюдается при оценке ЕНГО, но в процессе формирования можно использовать и общий текст, к которому учащиеся могут обращаться неоднократно.

В данном случае предлагается текст «Выпечка хлеба», в котором рассматриваются процессы брожения. Контекст относится к блоку «Техника и технологии в быту»

В задании 2 проверяется понимание того факта, что при брожении выделяется углекислый газ, а в задании 3 – понимание тех процессов, которые наблюдаются уже при выпечке хлеба.

Вторая часть блока представляет собой еще один текст, в котором в виде графиков отражено как влияет добавление сахара и масла в тесто на процесс его брожения. Сами графики трудны для понимания учащихся, поскольку содержат не одну зависимость, а семейство зависимостей от времени брожения. Эти зависимости, в свою очередь, позволяют понять, как меняется объем углекислого газа в тесте при увеличении процентного содержания сахара или масла.

В задании требуется «найти золотую середину» между сладостью и жирностью булочек и их воздушностью.

Эта часть блока направлена на проверку интерпретации данных и формулировку выводов на основе имеющихся данных исследований.

Далее в блоке «Выпечка хлеба» предлагается еще один информационный сюжет о способах разрыхления теста (образования в нем газов). В частности, говорится о том, как хозяйки «гасят» лимонным соком пищевую соду.

На основании этой информации предлагается задание на самостоятельное описание эксперимента по проверке гипотезы, которая частично сформулирована в ответе

Эта часть блока направлена на проверку второй компетенции – понимание естественнонаучного исследования.

Таким образом, в одном тематическом блоке заданий могут быть представлены задания на проверку разных компетенций. Кроме того, разбиение необходимой для выполнения заданий информации на отдельные части дает возможность при желании разбить и сами блоки на несколько частей и использовать эти части отдельно друг от друга. Например, при работе в малых группах, когда все получают задания, объединенные одним сюжетом, но решают разные проблемы.

Коррозия

1.Какие металлы могут использоваться в качестве протекторов для защиты стального корпуса корабля:

цинк, медь, алюминий, барий?

Ответ поясните.

2.К железной трубе присоединили антенну, сделанную из:

а) алюминия;

б) меди.

Повлияет ли это на процесс коррозии трубы?

3.Две железные пластинки соединили с другими металлами и поместили на длительное время в атмосферу влажного кислорода. По окончании опыта в первом случае железо покрылось ржавчиной, а во втором не изменилось. Приведите примеры металлов, которые могли бы взять для проведения опыта.

4.Какой из известных вам способов защиты металлов от коррозии чаще используется для защиты:

Рельс;

Днищ кораблей;

Деталей машин;

В быту.

Анализ задания

Первый и четвертый пункты. Формирование компетенции «Научное объяснение явлений» через умение применить соответствующие естественнонаучные знания для объяснения явления.

Второй пункт. Та же компетенция. Через умение делать и научно обосновывать прогнозы о протекании процесса или явления.

Третий пункт. Формирование компетенции «Понимание особенностей естественнонаучного исследования» через умение выдвигать объяснительные гипотезы и предлагать способы их проверки.

Типы химических реакций

1. HNO₂ + Ca(OH)₂ =

2. B + O₂ =

3. Cs + O₂ =

4. Fe + HCl =

5. Ba + H₂O =

6. Na₂O + H₂O =

7. Fe₂O₃ + H₂O =

8. SO₂ + H₂O =

9. ZnF₂ + KBr =

10. NiCl₂ + Li₂SO₃ =

Задания:

а) допишите правую часть схемы (продукты);

б)расставьте коэффициенты;

в)если реакция не идет, объясните почему;

г)назовите все вещества;

д)укажите тип реакции.

Анализ задания

Данное задание способствует формированию компетенций «Научное объяснение явлений» и «Интерпретация данных и использование научных доказательств для получения выводов» через использование программного материала для объяснения явлений, анализ и интерпретацию данных.

Краткое описание документа:

Данный материал позволит проводить подготовку по функциональной грамотности учащихся.