Формирование естественнонаучной грамотности
на уроках химии в контексте ФГОС
Шмелева Марина Генриховна,
учитель химии СПб ГБПОУ
«Училище олимпийского резерва № 1»
учитель химии СПб ГБПОУ
«Училище олимпийского резерва № 1»
Недостаточно владеть премудростью,
нужно также умение пользоваться ею
Цицерон
Приоритетной задачей школьного образования сегодня является достижение всех планируемых результатов обучения в контексте требований федеральных государственных образовательных стандартов (ФГОС). Все предусмотренные стандартом образовательные результаты для основной школы в области «Естественнонаучные предметы» могут быть реально достигнуты при условии согласованного взаимодействия учителей физики, химии и биологии. Это взаимодействие в рамках основной образовательной программы школы подразумевает реализацию общих принципов изучения естественнонаучных учебных курсов, использование дидактических средств, базирующихся на реальном жизненном контексте и разнообразных, достаточно сложных видах учебной деятельности. Изменившиеся образовательные приоритеты требуют изменений в содержании и методике естественнонаучного образования: построении обучения на основе научного метода познания, организации деятельности, в процессе которой формируются умения по исследованию явлений, обоснованию полученных результатов, формулированию собственных суждений и выводов.нужно также умение пользоваться ею
Цицерон
В качестве эффективного подхода, объединяющего естественнонаучные предметы и способствующего выполнению требований ФГОС, можно рассматривать направленность естественнонаучных предметов на общий образовательный результат – формирование естественнонаучной грамотности (ЕНГ) учащихся.
Международное понимание естественнонаучной грамотности (по материалу «Основные результаты международного исследования образовательных достижений учащихся PISA-2006.//Центр оценки качества образования ИСМО РАО, 2007) включает в себя ряд умений, или компетентностей, которые, в свою очередь, находятся в полном соответствии с требованиями ФГОС к образовательным результатам (см. таблицу 1).
Таблица соответствия между ЕН грамотностью и требованиями ФГОС ООО к результатам образования.
| Компетентности, определяющие естественнонаучную грамотность | Требования ФГОС ООО к результатам образования |
| Понимание основных особенностей естественнонаучного исследования (или естественнонаучного метода познания) | Приобретение опыта применения научных методов познания (предметный результат- физика); приобретение опыта использования различных методов изучения веществ (химия); приобретение опыта использования методов биологической науки (биология) |
| Умение объяснять или описывать естественнонаучные явления на основе имеющихся научных знаний, а также умение прогнозировать изменения | Умение создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели и схемы для решения учебных и познавательных задач (метапредметный результата образования) |
| Умение использовать научные доказательства и имеющиеся данные для получения выводов, их анализа и оценки достоверности | Умение определять понятия, создавать обобщения, устанавливать аналогии, классифицировать, самостоятельно выбирать основания и критерии для классификации, устанавливать причинно-следственные связи, строить логическое рассуждение, умозаключение (индуктивное, дедуктивное и по аналогии) и делать выводы (метапредметный результат) |
Естественнонаучная грамотность — это способность человека осваивать и использовать естественнонаучные знания, для объяснения явлений, постановки вопросов, осваивать новые знания, основанных на научных доказательствах. Она включает в себя понимание основных закономерностей влияния естественных наук на материальные, интеллектуальные и культурные сферы общества.
Естественнонаучная грамотность включает в себя следующие компоненты:
- «общепредметные» (общеучебные) умения, навыки, формируемые в рамках естественнонаучных предметов.
- Естественнонаучные понятия и ситуации, в которых используются естественнонаучные знания.
- использовать естественнонаучные знания в жизненных ситуациях;
- выявлять вопросы, на которые может ответить естествознание;
- выявлять особенности естественнонаучного исследования;
- делать выводы на основе полученных данных;
- формулировать ответ в понятной для всех форме.
- уметь описывать, объяснять и прогнозировать естественнонаучные явления;
- уметь интерпретировать научную аргументацию и выводы, с которыми они могут встретиться в средствах массовой информации;
- понимать методы научных исследований;
- выявлять вопросы и проблемы, которые могут быть решены с помощью научных методов.
Уровни естественнонаучной грамотности.
- Воспроизведение простых знаний (терминов, фактов, правил), умение приводить примеры явлений и формулировать выводы при помощи основных естественнонаучных понятий.
- Использование естественнонаучных знаний для объяснения отдельных явлений; выявление вопросов, на которые могла бы ответить наука, определение элементов научного исследования.
- Объяснение явлений на основе их моделей, анализ результатов проведенных исследований, сравнение данных, научная аргументация своей позиции, оценка различных точек зрения.
Достаточный уровень овладения ЕНГ означает приобретение учеником способности действовать, применяя освоенные предметные и метапредметные способы деятельности и умения (познавательные, информационные, коммуникативные, исследовательские и т.д.) для решения встречающихся в жизни проблем, связанных с естественными науками. Одним из средств формирования этих умений и способов деятельности является использование общих подходов к разработке учебных заданий в курсах химии, физики и биологии. Задания на материале каждого учебного предмета должны включать решение мировоззренческих, экологических и практико-ориентированных проблем в контексте реальных жизненных ситуаций.
Возможные типы заданий, направленных на формирование базовых умений, лежащих в основе ЕНГ учащихся. Эти умения, играющие решающую роль не только в познании, но и в личностном развитии школьников, могут рассматриваться как показатели достижения каждого планируемого результата (таблица).
Планируемые результаты формирования ЕНГ
| № критерия | Планируемый результат обучения, определяющий ЕНГ(критерии оценивания) | Умения | Возможный характер задания |
| 1 | Понимание основных особенностей естественно-научного исследования (или естественнонаучного метода познания). Освоение исследовательских умений | А) определять и формулировать проблему; определять цель и задачи, адекватные проблеме; выдвигать гипотезу; | Предложить гипотезу для объяснения наблюдаемого явления. |
| Б) предлагать способ проверки гипотезы (наблюдение, измерение, моделирование, эксперимент), оценить эффективность способа; | Предложить простой доступный эксперимент для проверки гипотезы. | ||
| В) планировать и проектировать деятельность, направленную на проверку гипотезы, решение проблемы; | Составить или выбрать лучший план исследования, эксперимента. | ||
| Г) предлагать способ фиксирования или измерения; выбирать адекватные средства и приборы, определять точность измерения. | Предложить (изобрести) способ измерения заданного параметра. | ||
| 2 | Освоение умений объяснять или описывать естественно-научные явления на основе имеющихся научных знаний, а также прогнозировать возможные изменения и последствия | А) объяснить сущность явлений, свойства объектов (Почему? Как? Зачем?); | Объяснить причину, механизм наблюдаемого явления. |
| Б) объяснить принцип действия технического устройства или технологии; | Объяснить, описать принцип действия предлагаемого устройства или технологии. | ||
| В) представлять строение, свойства, функции объектов, протекание процессов в виде материальных, аналоговых или знаковых моделей (описание, рисунок, схема, график, таблица, математическая интерпретация, химическое уравнение); | Смоделировать предлагаемый процесс при помощи блок-схемы или уравнения. | ||
| Г) предсказать изменения (что будет, если…) объектов или процессов при изменении какие-либо параметров; | Назвать изменения, которые могут произойти в определенных условиях. | ||
| Д) распознавать научно обоснованные объяснения или предсказания, отличать их от ненаучных высказываний. | Выбрать научно обоснованное утверждение (объяснение) из ряда предложенных утверждений. | ||
| 3 | Освоение умений использовать научные доказательства и имеющиеся данные для получения выводов, их анализа и оценки достоверности | А) выявить закономерность в данных, представленных в виде графика, таблицы, диаграммы; | Сделать вывод на основании информации, представлен-ной на графиках. Выбрать правильный ответ по данным, приведенным на графике. |
| Б) обобщить (интерпретировать) известные научные факты и сформулировать выводы, аргументы, доказательства; | Привести научные аргументы для обобщения имеющихся фактов. | ||
| В) выявить факты, данные или доказательства, лежащие в основе предлагаемых выводов (обратная задача по отношению к предыдущей); | Сформулировать вопрос о фактах и/или доказательствах, на основании которых предлагаются выводы. | ||
| Г) сформулировать свою точку зрения на основе оценки имеющихся данных или доказательств. | Оценить достоверность и значимость имеющихся данных и предложенных доказательств. |
Задания, ориентированные на применение названных выше умений, разрабатываются на межпредметной основе, однако во всех таких заданиях важное место занимает химический компонент.
Для того чтобы изученные естественнонаучные законы и теории не были мертвым и никому не нужным грузом, необходимо в учебном процессе рассматривать как можно больше реальных или приближенных к реальным ситуаций, для объяснения или описания которых надо применять полученные знания. Задания этой группы предполагают ответы на вопросы «почему?», «как?», «что будет, если…?». Способность учащихся отвечать на эти вопросы основывается на балансе таких компонентов, как научные знания, интуиция, здравый смысл и личный опыт. Более активное включение этих видов деятельности в учебный процесс может обеспечить повышение уровня ЕНГ.
8 класс тема «Растворы»
Задача 1. В середине марта, т.е. за месяц до посева, начинают готовить семена огурцов. Их подвешивают для прогревания над батареей. Затем на 10 мин. помещают в раствор поваренной соли NaCl с массовой долей 0,05 или 5%. Для посева отбирают лишь потонувшие семена, всплывшие выбрасывают. Кстати, обработка раствором соли не только помогает отобрать полноценные семена, но и удаляет с их поверхности возбудителей заболеваний.
Задание: Приготовьте 80 г такого раствора.
Задача 2. В реанимацию попадают больные, потерявшие много крови. В этих случаях используют 0,85%-й раствор поваренной соли (ϸ= 1 г/мл), который называется физиологическим раствором.
Задание: Представьте, что вы медсестра реанимационного отделения и должны срочно приготовить 800 мл такого раствора. Как вы на месте медсестры приготовили бы такой раствор? (Ответ: Растворить 6,8 г соли в 793 мл воды.)
Задача 3. Фармацевту необходимо приготовить 5%-ный раствор иода, который используют для обработки ран. Какой объем раствора он может приготовить из 10 г кристаллического иода, если плотность раствора должна быть 0,950г/мл?
Вопросы:
1.Какую формулу имеет кристаллический иод?
2.Что значит «приготовить раствор»?
3.Сделайте по условию задачи необходимые расчеты для приготовления раствора.
11 класс тема «Углеводы».
Задача 1.У дельфина слёзы сладкие, потому что в слезе дельфина содержатся сахара – галактоза и фруктоза. Углеводно-белковые, напоминающие белок куриного яйца, слёзы служат смазкой. Дельфины плачут, чтобы лучше видеть и быстрее плавать.
Вопросы:
1.Установите молекулярную формулу фруктозы, которая придаёт дельфиньим слезам сладкий вкус, если массовые доли элементов в ней составляют: 40,0%(С), 6,6%(Н), 53,4%(О).
2. Сравните (в табличной форме) физические свойства глюкозы и фруктозы.
Задача 2. На гидролизном заводе за сутки из древесных опилок получено 50 т. 96% этилового спирта. Вычислите объем выделившегося углекислого газа в атмосферу. К чему может привести повышенное содержание углекислого газа в атмосфере?
11 класс тема «Аминокислоты».
Задача 1. Одной из причин долголетия японцев является широкое употребление в пищу морепродуктов. Содержащиеся в них жиры являются ненасыщенными. В их состав входит большое число незаменимых жирных кислот и жирорастворимых витаминов. Как незаменимые жирные кислоты, так и жирорастворимые витамины являются важнейшими составляющими рациона питания, необходимыми для поддержания здоровья человека и продления его жизни.
Задание.
1.Установите относительную молекулярную массу незаменимой аминокислоты – триптофана С11 Н12 О2 N2. (Ответ. 204.)
2.Приготовьте сообщение о незаменимых аминокислотах.
Инструментарием развития функциональной грамотности школьников, а также проверки ее сформированности являются задания творческого характера и интегративные задания.
Интегративное задание – разновидность учебных задач, которые могут применяться на различных уроках. Их особенность заключается в синтезе знаний и умений из разных наук, разных учебных дисциплин, тем, проблем, в объединении их вокруг и ради решения одного вопроса, одной проблемы, ради познания одного объекта или предмета. Как правило, интегративные задания разрабатываются как межпредметные, межцикловые или связывающие теорию и личный опыт учащихся.
Выводы:
1.Анализ исследуемой проблемы в теории и школьной практике позволили выявить технологии и методы, способствующие формированию и развитию естественнонаучной грамотности. Среди них можно выделить: технологию развития критического мышления, интерактивные технологии, технологию проектного обучения. И конечно «Исследовательский метод» – это способ организации творческой деятельности учащихся по решению новых для них задач. При их выполнении учащиеся должны самостоятельно овладевать элементами научного познания (осознавать проблему, выдвигать гипотезу, строить план ее проверки, делать выводы и т. п.). Главная особенность этого метода – научить школьников видеть проблемы, уметь самостоятельно ставить задачи.
2. Учителям следует ставить перед учащимися на уроках химии, физики и биологии проблемные вопросы, предусматривать на уроке время на обдумывание и обсуждение вопроса учащимися между собой, например, в парах или мини-группах, предлагать давать развернутые ответы для обоснования своей точки зрения, объяснения явлений или результатов исследования. Содержание естественных наук предоставляет возможности ученикам научиться формулировать свою гипотезу исследования, найти, а порой и экспериментально реализовать способ проверки гипотезы, в том числе и ошибочной. Такие задания имеют творческий, в каком-то смысле изобретательский характер. Они не могут быть одинаково успешно выполнены всеми. Но они служат достижению цели развития как общеучебных умений, так и личностных качеств.
