ФОРМИРОВАНИЕ
ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНОЙ ГРАМОТНОСТИ
на уроках химии

В последние годы система российского образования, как и в целом в мире, претерпевает серьезные изменения, новый компетентный подход связан с необходимостью непрерывного самообразования молодых людей, овладением новыми информационными технологиями, умением сотрудничать и работать в группах. Эти изменения требуют некоторого пересмотра как содержания обучения, так и подходов к выявлению его эффективности.

Упомянутые изменения учитывались при разработке нового стандарта [1] основного общего образования, который ориентирован не только на конкретные знания, но и на деятельностный характер образования. Поскольку основное общее образование – завершающая ступень обязательного образования в Российской Федерации, то одним из базовых требований к его содержанию является достижение выпускниками высокого уровня функциональной грамотности.

Наряду с имеющимися в российской школе традициями формирования высокообразованного человека необходимо развивать его компетентность – способность результативно действовать в нестандартных ситуациях. Иными словами, человек должен уметь проявить свою образованность в конкретной жизненной ситуации.

Рассматриваемые изменения в образовании нашли отражение в программе международного исследования PISA (Programme for International Student Assessment), основной целью которого является оценка подготовленности учащихся 15-летнего возраста к активному участию в жизни общества, т.е. их функциональной грамотности. В исследовании PISA 2000–2003 гг. [2] под естественно-научной грамотностью понимается «способность использовать естественно-научные знания для выделения в реальных ситуациях проблем, которые могут быть исследованы и решены с помощью научных методов, для получения выводов, основанных на наблюдениях и экспериментах. Эти выводы необходимы для понимания окружающего мира и тех изменений, которые вносит в него деятельность человека, и для принятия соответствующих решений».

Таким образом выявляется степень развития у учащихся умений использовать знания в cитуациях, близких к реальным. В дальнейшем подобные навыки будут способствовать активному участию выпускника школы в жизни общества, помогут ему приобретать новые знания.

Выполняя задания данного исследования, учащиеся должны были продемонстрировать: умения описывать, объяснять и прогнозировать естественно-научные явления; умения интерпретировать научную аргументацию и выводы, с которыми они могут встретиться в средствах массовой информации; понимание методов научных исследований, выявление вопросов и проблем, которые могут быть решены с помощью научных методов.

Одной из характеристик заданий для оценки естественно-научной грамотности являются ситуации, в которых раскрываются различные проблемы. Предлагаемые учащимся ситуации в заданиях были связаны с повседневной жизнью людей, сохранением здоровья, использованием естественно-научных знаний для развития техники, c проблемами окружающей среды.

Анализируя результаты исследования, специалисты Центра оценки качества образования РФ под руководством Г.С.Kовалевой выявили значительные недостатки в умениях российских учащихся применять полученные в школе знания и умения в контексте жизненных ситуаций [см. 2]. На основе детального анализа полученных результатов были сделаны выводы о том, что в практике обучения российские учащиеся не встречаются с заданиями:

• содержащими большой объем как текстовой информации, так и информации, предъявляемой в виде таблиц, диаграмм, графиков, рисунков, схем;

• составленными на материале разных предметных областей, для правильного выполнения которых надо интегрировать разнообразные знания, использовать общеучебные умения, отбирать и использовать адекватные описываемой ситуации способы размышления, анализа, обоснований, коммуникаций и т.п.;

• в которых не ясно, к какой области знаний надо обратиться, чтобы определить способ действий или найти информацию, необходимые для постановки и решения проблемы;

• требующими привлечения дополнительной информации (в том числе выходящей за рамки описанной в тексте задания ситуации) или, напротив, содержащими избыточную информацию и «лишние данные»;

• комплексными или структурированными, состоящими из нескольких взаимосвязанных вопросов: каждый вопрос проверяет овладение отдельным знанием или умением, а группа вопросов – некоторой их совокупностью. По мнению разработчиков, именно такой подход в большей степени отражает сложность реального мира и позволяет уменьшить время на введение учащихся в рассматриваемую проблему.

Экспертный анализ заданий международного исследования был проведен группой преподавателей факультета «Менеджмент в сфере образования» Московской высшей школы социальных и экономических наук, Центра изучения образовательной политики и привлеченными специалистами под руководством Ан.Kаспржака [см. 2]. В результате были выделены следующие признаки этих заданий:

•  условие представлено в неявном виде, содержит информацию, которая не требуется для ответа на вопрос;

• в условии много лишних деталей, в то же время отсутствует часть необходимой информации, в некоторых случаях эта информация может содержаться в вопросе;

• необходимая информация представлена в разных форматах (текст, графики, таблицы, справочники, собственные знания);

• необходимая информация задана не в логике отнесения ее к конкретному предмету (учебному или научному), а в логике к конкретной жизненной ситуации (условие взято из жизни, а не из учебника);

• форма ответа не задана (или задана в неявном виде).

Данные признаки демонстрируют существенные отличия таких задач от тех, которые наши учащиеся привыкли решать на уроках. И самое главное отличие состоит в том, что их решения не укладываются в рамки привычных алгоритмов.

Чтобы решить задачу в исследовании PISA, необходимо применить (а значит, владеть ими) следующие общеучебные умения:

• дифференцировать, вычленять искомую информацию;

• производить поиск информации в разных местах: в тексте вопроса, опираясь на свои знания или собственный опыт;

• выделять в задании собственно вопрос и дополнительную информацию, переструктурировать вопрос, изменять его форму;

• отбирать информацию, необходимую для принятия решения;

• распорядиться отобранной информацией, чтобы получить ответ;

• перевести задачу в относительно стандартный вид;

• разработать программу действий для поиска решения;

• проводить постоянный мониторинг результатов при выполнении программы (постоянная проверка хода выполнения действий);

• удерживать в памяти вопрос как критерий правильности программы;

• при выполнении действий понимать, что получается, отбрасывать ненужные результаты, производить их проверку;

• восстановить связи вопрос–результат и преобразовать результат в ответ;

• разработать дизайн ответа и его оформление;

• учесть адресность вопроса.

Данные общеучебные умения и навыки развиваются при обучении решению творческих задач [3, 4]. Творческие задачи в школьной практике используются довольно редко, требуют достаточно высокой квалификации педагога и дополнительного учебного времени. Однако вводить постепенно элементы таких заданий в повседневную практику, на наш взгляд, вполне возможно.

Представляется важным разработка таких обучающих и контролирующих задач, их типология, отработка методики их использования на уроках химии в основной школе. Ниже приведены примеры творческих задач.

Анализ и представление информации,
выявление закономерности по результатам анализа

Если спросить у разных людей, из чего состоит организм человека, то, вероятнее всего, получишь различные ответы. В одних ответах прозвучат биологические термины с упоминанием внутренних органов, костей и т.п. В других, возможно, разговор пойдет о таких мелких «деталях», как белки, жиры, углеводы, а также нуклеиновые кислоты. Химики, скорее всего, сразу подумают об атомах и молекулах, т.е. о химических элементах и их соединениях. Всем химикам известно, что организм человека представляет собой не смесь химических элементов, а смесь химических соединений, многие из которых весьма сложны.

Элементы, из которых состоят соединения, входящие в состав организма человека, можно разделить на три типа.

М а к р о э л е м е н т ы (основные элементы), на их долю приходится 2–60% общего количества атомов всего организма; к ним относятся, например, углерод и водород (табл. 1).

Таблица 1

Макроэлементы в организме человека

М и к р о э л е м е н т ы, их доля составляет 0,01–1%, например кальций или фосфор (табл. 2).

Таблица 2

Микроэлементы в организме человека

C л е д о в ы е  э л е м е н т ы содержатся в организме в количествах менее чем 0,01%; это, в частности, железо и йод.

Данные об элементном составе человеческого организма представлены в виде текста и таблиц. Такой способ подачи информации не всегда наилучший. Более удобной может оказаться диаграмма, например секторная или в виде колонок.

Задание 1. а) Используя данные табл. 1, изобразите в виде секторной диаграммы соотношение четырех макроэлементов в организме человека. Пятый сектор отразит долю всех микроэлементов и следовых элементов.

б) Постройте диаграмму в виде колонок.

в) Kакой способ представления информации более нагляден и удобен для проведения сравнения данных?

г) Выполните аналогичное задание, используя данные табл. 2.

д) Назовите одну причину, почему указанные способы подачи информации неудачны для сравнения обобщенных данных табл. 1 и табл. 2.

Для непрерывного самообразования крайне необходимо умение работать с различными источниками информации (текстовыми и нетекстовыми). Выполняя предложенное задание, учащиеся не просто получают фактические знания, а, представляя их различными способами, учатся воспринимать нетекстовую информацию, адекватно ее оценивать, избирать приемы изложения собственных знаний в последующей образовательной деятельности.

Формулирование вывода
с учетом предложенной ситуации
(объяснение явления)

Задание 2. Медную проволоку, очищенную от лакового покрытия, внесли в пламя спиртовки. Через некоторое время ее поверхность стала черной. Объясните наблюдаемое явление.

На первый взгляд, ответ очевиден, черный налет – это оксид меди(II). Но из своего повседневного опыта дети знают, что чайник на костре покрывается сажей, значит, и черный налет на медной проволоке тоже может быть сажей. Таким образом, с учетом жизненного опыта учащихся ответ неоднозначен.

Демонстрация коммуникативных умений
(аргументированно, четко и ясно формулировать выводы,
доказательства)

Для разделения смеси, состоящей из простых и/или сложных веществ, используют разные методы. Далее представлена схема разделения смеси веществ.

Задание 3. а) Предложите варианты состава смеси, которую можно разделить в соответствии с предложенной схемой разделения:

б) Данную схему можно использовать для описания процесса очистки природной воды. Составьте рассказ, описывающий процесс очистки питьевой воды согласно схеме, учитывая, что он предназначен для учащихся начальной школы. Учтите, что некоторые термины нуждаются в пояснениях.

Kак показывает опыт педагогической деятельности, ученик может знать существо вопроса, но поделиться своими знаниями с окружающими не в состоянии, т.е. его коммуникативная компетентность не сформирована. С одной стороны, хорошо известно, что глубокое понимание предмета формируется тогда, когда ты можешь об очень сложном рассказать доступным собеседнику языком. С другой – условия задачи заданы неопределенно: при решении учащемуся приходится опираться на свой жизненный опыт, привлекать знания, полученные на других предметах естественно-научного цикла, высказывать предположения и принимать или отвергать их.

Опыт использования подобных задач на уроках химии в 8-м классе показывает, что рассмотренные и подобные им задания способствуют формированию у учащихся естественно-научной грамотности.

Л и т е р а т у р а

1. Федеральный компонент государственного стандарта общего среднего образования. М.: Министерство образования РФ, 2004, 487 с.

2. Новый взгляд на грамотность. По результатам международного исследования PISA-2000. М.: Логос, 2004, 296 с.

3. Оржековский П.А., Давыдов В.Н., Титов Н.А. Экспериментальные творческие задачи по неорганической химии. Kнига для учащихся. М.: Аркти, 1999, 48 с.

4. Оржековский П.А., Давыдов В.Н., Титов Н.А., Богомолова Н.В. Творчество учащихся на практических занятиях по химии. Kнига для учителя. М.: Аркти, 1999, 152 с.

Н.Н.БОГДАНОВА,
методист кафедры методики
преподавания химии МИОО