Интеграция экспериментально-исследовательской деятельности в процессе освоения естественнонаучного компонента в учебном предмете «Функциональная грамотность»

 

Албут Антонина Григорьевна, учиитель химии и биологии МАОУ «Школа №5 г. Благовещенска имени Героя Советского Союза Ю.А. Гагарина»

 

Аннотация: статья посвящена вопросам интеграции экспериментально-исследовательской деятельности в процессе освоения естественнонаучного компонента учебного предмета «Функциональная грамотность». В работе обосновывается значимость исследовательских методов для формирования у обучающихся основных компетенций.

 

Ключевые слова: функциональная грамотность, компетенции, экспериментально-исследовательская деятельность, практико-ориентированное обучение.

 

В последние годы функциональная грамотность заняла центральное место в реформировании российской системы образования, вызывая интерес, как у теоретиков, так и у практиков. Согласно федеральным государственным образовательным стандартам (ФГОС), функциональная грамотность подразумевает умение использовать знания и навыки в реальных жизненных обстоятельствах, что требует от учащихся не только освоения учебных предметов, но и развития критического мышления, креативности, коммуникативных и цифровых компетенций.

В ответ на эти вызовы образовательные учреждения вынуждены внедрять новые концептуальные подходы и методики для успешного формирования и развития функциональной грамотности. Это включает применение современных образовательных технологий, интерактивных методов обучения и междисциплинарных проектов, а также экспериментально-исследовательской деятельности позволяющих учащимся применять знания в контексте реальных жизненных ситуаций.

Экспериментальная деятельность в школе помогает учащимся лучше понять причинно-следственные связи и закономерности. Работа с реальными объектами и явлениями делает учебный процесс более наглядным и запоминающимся. Это особенно важно для формирования функциональной грамотности, так как позволяет применять теоретические знания на практике. Кроме того, эксперименты способствуют развитию мотивации к обучению. Когда ученики видят результаты своих действий и понимают, как они могут использовать полученные знания в жизни, у них появляется интерес к дальнейшему изучению предмета. Это создаёт основу для непрерывного образования и саморазвития. Наконец, экспериментальная деятельность помогает готовить школьников к решению сложных задач в будущем. Навыки, приобретённые в ходе опытов и исследований, могут быть полезны в различных сферах жизни, от науки и техники до искусства и гуманитарных наук. Это делает экспериментальное обучение важным компонентом современной образовательной системы.

Была поставлена цель исследования – разработать и апробировать методическую модель интеграции экспериментально-исследовательской деятельности в процессе освоения естественно-научного компонента учебного предмета «Функциональная грамотность» для повышения уровня сформированности компетенций в рамках естественно-научной грамотности обучающихся.

Педагогическое исследование проводилось на базе муниципального автономного общеобразовательного учреждения «Школа №5 г. Благовещенска», расположенного по адресу Амурская область, г. Благовещенск, улица Театральная, д.2. В исследование участвовали ученики двух классов: 8 «А» - экспериментальная группа, 27 обучающихся, 8 «Б» - контрольная группа, 32 человека.

Объектом исследования является процесс освоения естественнонаучного компонента учебного предмета «Функциональная грамотность».

Предмет исследования – интеграция экспериментально-исследовательской деятельности в процессе освоения естественнонаучного компонента учебного предмета «Функциональная грамотность».

Для проведения исследования использовались различные методы: наблюдение, анкетирование учащихся, педагогический эксперимент, сравнение, мониторинг и анализ данных, а также графическое представление результатов.

При подготовке и планировании исследования были выделены следующие этапы.

Во время констатирующего этапа – был проведен анализ исходного уровня развития компетенций, а также уровня знаний у обучающихся в рамках учебного предмета «Функциональная грамотность». Сентябрь 2024 года.

В ходе формирующего этапа был разработан план интеграции экспериментально-исследовательской деятельности в процесс освоения естественнонаучного компонента учебного предмета «Функциональная грамотность» (см. Приложение). Организованы практические занятия, направленные на развитие практических умений и навыков обучающихся. Внедрены методы активного обучения, такие как экспериментально-исследовательская деятельность, лабораторные работы, проекты и групповые задания. Сентябрь 2024 года – апрель 2025 года.

При проведение контрольного этапа мы провели итоговую диагностику уровня развития компетенций, уровня знаний у обучающихся в рамках учебного предмета «Функциональная грамотность». Обобщены результаты опытно-экспериментальной группы. Сделаны выводы о эффективности интеграции экспериментально-исследовательской деятельности в процесс освоения естественнонаучного компонента. Разработаны методические рекомендации для дальнейшего совершенствования и улучшения образовательных результатов. Апрель – 2025 года.

Основная функция интеграции экспериментально-исследовательской деятельности  заключается в развитии естественнонаучной грамотности и ключевых метапредметных компетенции посредством включения обучающихся в активную экспериментально-исследовательскую деятельность. Это также может быть полезено для обучающихся профильных классов, чтобы расширить их кругозор и подготовить к дальнейшему обучению в выбранной профессии.

На констатирующем этапе исследования поставлена цель: оценка исходного уровня развития компетенций, а также уровня знаний у обучающихся в рамках учебного предмета «Функциональная грамотность». Это позволило не только выявить их сильные и слабые стороны, но и определить, ключевые области, требующие дальнейшего развития. Анкета была анонимной, и ответы были собраны в общий массив данных. Сводные таблицы результатов опроса, для контрольной группы и экспериментальной, на констатирующем этапе.

До проведения педагогического эксперимента были определены уровни сформированности ключевых компетенций, а также рейтинговая шкала, определяющая уровень знаний, где 80 – 100 баллов – «отлично», а 0 – 39 баллов «неудовлетворительно».

 

Рисунок 1 – результаты анкетирования по уровням сформированности у обучающихся ключевых компетенций до педагогического эксперимента.

 

Рисунок 2 – Результаты анкетирования по уровням сформированности у обучающихся знаний до педагогического эксперимента

 

На этапе формирования педагогического исследования, целью которого была оценка эффективности интеграции экспериментально-исследовательской деятельности в процесс освоения естественнонаучного компонента, были организованы лекции, практические занятия и учебно-исследовательские эксперименты, игры-эксперименты. Практическая составляющая строилась на методах практической деятельности, активном взаимодействии с объектом изучения и максимальном самостоятельном получении знаний и развитии навыков.

На контрольном этапе эксперимента повторно опросили учащихся. Затем обработали и проанализировали полученные данные. Сравнили результаты начального и заключительного этапов исследования, провели статистический анализ для выявления значимых изменений и выявили основные тенденции и закономерности. На основании этого анализа подвели итоги исследования, сделали выводы о достижении поставленных целей и задач. Результаты эксперимента позволили разработать рекомендации по улучшению образовательного процесса.

 

Рисунок 3 – Результаты анкетирования по уровням сформированности у обучающихся ключевых компетенций после педагогического эксперимента

 

Рисунок 4 – Результаты анкетирования по уровням сформированности у обучающихся знаний после педагогического эксперимента.

 

Проведенное исследование подтвердило высокую эффективность разработанной модели интеграции экспериментально-исследовательской деятельности в образовательный процесс при освоении естественнонаучного компонента «Функциональной грамотности». Модель успешно способствует формированию ключевых компетентностей, таких как критическое мышление, креативность, коммуникация и сотрудничество, а также повышению уровня знаний и навыков учащихся.

Теоретическое обоснование модели основано на принципах когнитивной психологии, теории конструктивизма и системно-деятельностного подхода в обучении. Опытно-экспериментальная проверка, включающая качественные и количественные методы анализа, продемонстрировала статистически значимые улучшения в когнитивных и метакогнитивных показателях учащихся экспериментальной группы.

Ключевые методические приемы, такие как проектное обучение, исследовательские методы и проблемно-ориентированное обучение, стимулируют активное участие учащихся в образовательном процессе и развивают их исследовательские компетенции. Внедрение модели интеграции способствует формированию научного мировоззрения и мотивации к познанию. Полученные данные свидетельствуют о целесообразности широкого применения предложенной модели в образовательной практике для повышения качества естественнонаучного образования и формирования функциональной грамотности учащихся.

 

Список источников

1.                  Суворова С. А., Смирнова А. В. Проблема определения понятия «научная грамотность» в рамочных документах международного исследования PISA // Педагогическая перспектива. – 2021. – № 4. – С. 3–12.

2.                  Перминова Л. М. Дидактическое обоснование формирования естественно-научной грамотности // Отечественная и зарубежная педагогика. – 2017. – Т. 1. – № 4 (41). – С. 162–171.

3.                  Пентин А. Ю., Ковалева Г. С., Давыдова Е. М., Смирнова Е. С. Особенности школьного естественнонаучного образования в России в ракурсе международных исследований TIMSS и PISA // Естественнонаучное образование: проблемы оценки качества. – М., 2018. – С. 42–60

4.                  Филимонова Л.В. Практическое руководство по экспериментальноисследовательской деятельности студентов: учеб. пособие. – Елец: ЕГУ им. И.А. Бунина, 2020. – 112 с.

5.                  Философская энциклопедия. – [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://dic.academic.ru/ (дата обращения: 28.01.2026).

 

Приложение

План интеграции экспериментально-исследовательской деятельности в процесс освоения естественнонаучного компонента в учебном предмете «Функциональная грамотность»

 

План для интеграции экспериментально-исследовательской деятельности в процесс освоения естественно-научного компонента предмета «Функциональная грамотность»

Цель: Повышение уровня естественно-научной грамотности учащихся посредством активного вовлечения в экспериментально-исследовательскую деятельность, что способствует формированию целостного понимания естественно-научных процессов и явлений.

Задачи:

1.                  Системное развитие исследовательских умений и навыков, включая планирование, проведение и интерпретацию экспериментов.

2.                  Формирование критического мышления и аналитических способностей, необходимых для оценки достоверности научных данных и выводов.

3.                  Повышение мотивации к изучению естественных наук через практическое применение теоретических знаний в реальных экспериментальных условиях.

4.                  Развитие навыков трансдисциплинарного подхода, позволяющего интегрировать знания из различных естественно-научных областей.

Методы:

·                    Мозговой штурм: Метод коллективного обсуждения целей и задач, направленный на выявление интересов и ожиданий учащихся, а также на генерацию идей для исследовательских проектов.

·                    SWOT-анализ: Систематический анализ сильных и слабых сторон учащихся, а также возможностей и угроз, связанных с экспериментально-исследовательской деятельностью, что позволяет разработать эффективные стратегии интеграции.

·                    Постановка проблемных вопросов: Использование проблемных ситуаций, стимулирующих критическое мышление и побуждающих к глубокому исследованию естественно-научных явлений.

Разработка содержания

Компоненты содержания:

·                    Теоретический модуль: Введение в методологию научного исследования, основные принципы экспериментальной физики, химии, биологии и методы их применения.

·                    Практический модуль: Комплекс лабораторных работ, экспериментов и полевых исследований, направленных на практическое освоение теоретических знаний.

·                    Рефлексивный модуль: Анализ результатов экспериментальной деятельности, обсуждение выводов и рефлексия, способствующие углублению понимания и развитию исследовательских навыков.

Тематика заданий: физические эксперименты, химические реакции, биологические эксперименты.

Методы и формы работы:

·                    Проектное обучение: Разработка и реализация междисциплинарных мини-проектов, направленных на комплексное исследование естественно-научных объектов и явлений.

·                    Проблемное обучение: Построение образовательного процесса на основе проблемных ситуаций, требующих применения исследовательских методов и критического мышления.

·                    Интерактивные лекции: Использование мультимедийных технологий, интерактивных досок и виртуальных лабораторий для визуализации сложных естественно-научных процессов.

·                    Планирование этапов интеграции

Этапы:

Подготовительный этап:

·                    Обучение основам методологии научного исследования и современным методам экспериментальной работы.

·                    Подготовка лабораторного оборудования, цифровых инструментов и программного обеспечения для обработки данных.

Базовый этап:

·                    Введение учащихся в основы экспериментально-исследовательской деятельности на уроках «Функциональной грамотности»

·                    Проведение первых лабораторных работ, направленных на освоение базовых экспериментальных навыков.

Продвинутый этап:

·                    Организация междисциплинарных исследовательских проектов, объединяющих знания из различных естественно-научных областей.

·                    Участие учащихся в научных конференциях и конкурсах, направленных на популяризацию естественно-научных знаний.

Творческий этап:

·                    Реализация самостоятельных исследовательских проектов, направленных на глубокое изучение конкретных естественно-научных проблем.

·                    Публикация результатов исследований в научных журналах и на образовательных платформах.

Методы и формы работы:

·                    Коучинг: индивидуальная и групповая поддержка учащихся со стороны педагогов-наставников.

·                    Групповая работа: организация совместной деятельности учащихся в рамках исследовательских проектов.

·                    Самостоятельное исследование: предоставление учащимся возможности самостоятельно выбирать темы и методы исследования, способствующие развитию их самостоятельности и ответственности.

Сотрудничество:

·                    Взаимодействие с научными и производственными организациями для проведения совместных исследований и получения дополнительных ресурсов.

·                    Участие в научных грантах и проектах, направленных на поддержку исследовательской деятельности учащихся.

Методы:

Виртуальные лаборатории: Использование онлайн-платформ для проведения дистанционных экспериментов и исследований.

Кейс-стади: Анализ реальных научных кейсов и их интеграция в учебный процесс для демонстрации практического применения естественно-научных знаний.

Интеграция экспериментально-исследовательской деятельности в учебный процесс на уроках.

Проведение лабораторных работ, направленных на практическое применение теоретических знаний.

Проведение тематических семинаров и мастер-классов для развития исследовательских навыков учащихся.

Разработка и реализация междисциплинарных проектов, объединяющих знания из различных естественно-научных областей, таких как биофизика, экохимия и биоинформатика.

Участие учащихся в междисциплинарных исследованиях, направленных на решение комплексных научных задач.

Интегрированные уроки: совмещение нескольких предметов в одном учебном занятии для формирования целостного понимания естественно-научных процессов.

Ролевые игры: моделирование научных исследований и экспериментов для развития критического мышления и исследовательских навыков.

Диагностика и оценка результатов

·                    Инструменты оценки: использование тестов, контрольных работ и практических заданий для оценки уровня естественно-научной грамотности и исследовательских умений.

·                    Наблюдение за процессом выполнения экспериментальных заданий для оценки уровня самостоятельности и креативности учащихся.

·                    Анкетирование учащихся для выявления их мнений и предложений по улучшению образовательного процесса.

Критерии оценки:

·                    Оценка уровня естественно-научной грамотности, включая понимание основных концепций и умение применять их на практике.

·                    Оценка исследовательских умений, таких как планирование, проведение и интерпретация экспериментов.

·                    Оценка мотивации к изучению естественных наук, включая интерес к исследовательской деятельности и стремление к получению новых знаний.

·                    Оценка практического применения знаний, включая способность применять теоретические знания в реальных экспериментальных ситуациях.

Мониторинг и корректировка

·                                                                               Отслеживание прогресса: регулярное проведение мониторинговых исследований для оценки эффективности экспериментально-исследовательской деятельности.

·                    Анализ данных, полученных в результате диагностики, для выявления тенденций и проблем.

·                    Корректировка плана:

·                    Внесение изменений в методы работы и образовательные программы на основе результатов мониторинга.

·                    Адаптация заданий и проектов в соответствии с уровнем подготовки и интересами учащихся.

Методы:

·                    Самооценка: организация рефлексивных сессий с учащимися для оценки их собственных достижений и определения областей для дальнейшего развития.

·                    Анализ данных: использование статистических методов для анализа результатов и выявления закономерностей.

Анализ результатов и отчётность

·                    Комплексный анализ достигнутых результатов, включая оценку уровня естественно-научной грамотности и исследовательских умений учащихся.

·                    Выявление областей для дальнейшего развития и совершенствования образовательного процесса.