TY  - JOUR
T1  - Развитие естественнонаучной грамотности школьников
AU  - Гавронская, Ю. Ю.
AU  - Давыдов, В. Н.
Y1  - 2023-04-11
UR  - https://rep.herzen.spb.ru/publication/1028
N2  - Задачей современного образования является не столько передача новому поколению накопленного человечеством академического знания, опыта, фактов, научных теорий, сколько формирование и развитие способности своевременно и к месту их использовать, добывать и преумножать. Новое здание не должно быть багажом, а должно стать движителем, локомотивом познания мира, то есть знание должно быть функциональным. Идея функциональной грамотности как способности использовать полученные знания и умения для решения различных жизненных задач принадлежит академику А. А Леонтьеву. К началу XX века эта идея трансформировалась в признанное на международном уровне направление, воплощаемое авторитетным исследованием PISA, ставшее сегодня базисом методологии оценивания качества образования [Методология и критерии…, 2019]. PISA (Programme for International Student Assessment) представляет собой глобальное сопоставительное исследование качества образования через оценивание функциональной грамотности. Проводится среди 15-летних школьников разных стран начиная с 2000 года с периодичностью 3 года в виде специальным образом организованного теста. В 2018 году исследование проходило в седьмой раз, в нем приняли участие 78 стран. Узбекистан впервые принимает участие в этом исследовании в 2022 году. Отличительной особенностью этого исследования является акцент на применение знаний. Для российских школьников это крайне актуально, поскольку они регулярно демонстрируют достойный уровень предметных знаний, в частности в исследовании TIMSS (Trends in International Mathematics and Science Study - Тенденции в международных исследованиях математики и естественных наук) они уверенно входили в десятку лучших, однако с применением знаний в реальной жизни имеются определенные затруднения. В отличие от других тестов, в заданиях на функциональную грамотность проверяется не то, как обучающиеся выучили материал, запомнили ли они дефиниции и правила, а их способность использовать знания - логически мыслить, анализировать, объяснять, исследовать, делать выводы и прогнозы в приближенных к жизненным ситуациям. Конечно, невозможно применять знания без их наличия, поэтому важнейшие факты, понятия, законы, теории обязательно востребованы в заданиях на функциональную грамотность; кроме того, проверяется владение научным методом познания как процедурами сбора и обработки данных, их интерпретации, представлению и аргументации (процедурное и эпистемическое знание). Форма предъявления задания - текстовое описание ситуации и вопросы к ней, или в задании присутствует интерактивная компьютерная симуляция, позволяющая провести небольшое исследование и также ответить на предложенные вопросы. Вопросы могут предполагать как закрытый ответ с единственным или множественным выбором, так и открытую форму ответа. В качестве основных компонентов функциональной грамотности рассматривают читательскую, математическую, естественнонаучную грамотность, в последние годы к ним добавилась компьютерная и финансовая грамотность и глобальные компетенции. Очень кратко охарактеризуем эти компоненты и подробнее остановимся на естественнонаучной грамотности, поскольку в центре нашего внимания и научного интереса находятся именно естественнонаучные дисциплины. Суть читательской грамотности состоит в понимании смысла прочитанного текста, а именно восприятии фактической информации, ее интерпретации, осмыслении и оценке с опорой на внетекстовое знание и собственный опыт [Гостева, 2019]. Обычно говорят о формировании и развитии читательской грамотности в начальной школе и 5-6 классах основной школы. Однако, даже в более старших классах проблема неё недостаточного развития может сказываться на изучении таких предметов как физика и химия. Нередки случаи, когда решение расчетной задачи по физике или химии лимитируется стадией понимания условия и требований; вместо обсуждения собственно предметных проблем, ученик вместе с учителем долго обсуждают что же «дано» и что нужно «найти». Математическая грамотность проявляется в способности совершать действия по вычислению, преобразованию математических формул, геометрических объектов, других понятий и процедур математики не только в ситуации ученического упражнения, где в большей степени осваивается математический аппарат [Рослова, 2018], но и в приложении к реальным объектам, например, не только совершать действия с процентами, но и прикладывать это умение к вычислению концентрации раствора. Естественнонаучная грамотность как тренд образования в области естественных наук - биологии, физики, химии, позднее и других наук о природе понимается как способность «научно объяснять явления, оценивать и планировать научные исследования, научно интерпретировать данные и доказательства» [Основные результаты…, 2015], «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» [PISA-2018. Краткий отчет…, 2018, с. 18]. Предлагаемое определение естественнонаучной грамотности построено с позиции компетентностного подхода, задавая цели через ожидаемый результат. Декомпозиция компетенций, приведенная в [Пентин и др., 2019], содержит подробный перечень, в который входят умения распознавать научные явления, объяснять их, делать прогнозы, объяснять принцип действия, распознавать и предлагать способ исследования, выдвигать гипотезу, интерпретировать данные, переводить их в другую форму, оценивать аргументы, и прочее. Большое количество исследований посвящено способам оценивания естественнонаучной грамотности вне PISA, в рамках национального мониторинга и внутришкольной подготовки. Особое значение этот имеет вопрос имеет для рядовых учителей, которые не являются международными экспертами, но стремятся качественно подготовить своих учеников к престижному тесту. В целом авторы сходятся на необходимости балльного оценивания заданий, руководствуясь опубликованными материалами прошедших международных исследований и базами национального мониторинга. С нашей точки зрения, в предлагаемой системе оценивания преобладает оценка знаний и умений, но в недостаточной степени учтены такие важные компоненты компетенций как ценностные отношения и рефлексия; в настоящее время нами проводятся исследования на эту тему [Ямщикова, 2022]. Задания представляют самостоятельный интерес в рамках разговора о естественнонаучной грамотности, поскольку являются не только средством оценивания, но средством ее формирования. Предлагается использовать такие задания на уроках и во внеурочной деятельности по естественнонаучным предметам. Задания состоят из описательной части и нескольких задач/вопросов к ней. Описательная часть включает введение с изложением контекста, то есть той жизненной ситуации, по которой будут заданы дальнейшие вопросы. Это очень значимая часть задания, поскольку именно она связывает теоретические знания по школьным предметам с реальным жизненным окружением. Контекст может быть очень личным, например, «папа подарил Маше аквариум с рыбками….», локальным, например, «рядом с нашим городом планируется построить ветряную электростанцию…», или глобальным, например, связанным с изменением климата, пандемией, озоновыми дырами и т. д. Содержание задания относят к одной из областей (концептов): физические системы, живые системы, земля и космические системы, очень часто оно имеет межпредметный характер. К одному контексту предлагаются вопросы на одну или несколько компетенций. Наиболее понятной с точки зрения традиционного обучения является компетенция «научное объяснение явлений». Так, в задании о роли металлов в жизни человека [Лекарства или яды?], размешенным в базе заданий естественнонаучной грамотности российского проекта «Мониторинг формирования функциональной грамотности учащихся», на вопрос почему в рацион маленьких детей должно входить больше молочных продуктов, чем для взрослых, ожидается объяснение о наличии в молочных продуктах кальция, необходимого для роста костей и зубов. Менее привычны задания на две другие компетенции. Возьмем в качестве примера задание PISA 2015 года «Бег в жаркую погоду» из содержательной области «Живые системы» [PISA 2015. Running in Hot Weather, 2015]. Контекст описывает состояние стайера в зависимости от наличия в организме воды и температуры тела, акцентируя состояние обезвоживания (потеря более двух процентов воды) и теплового удара (температура тела выше 40 градусов) как опасные для здоровья. Интерактивная симуляция позволяет задавать температуру и влажность воздуха внешней среды, потребление воды спортсменом, и фиксировать температуру тела, процент потери воды и объем выделяемого пота после часовой пробежки. Рассмотрим задания на компетенцию «Интерпретация данных и использование научных доказательств для получения выводов». Задание 1. Бег происходит при температуре воздуха 40 градусов и влажности 20%, бегун не пьет воду. Виртуальный имитатор показывает температуру тела спортсмена 39,9°, потерю воды 2,3%. Необходимо определить в чем состоит опасность - перегреве или обезвоживании и какие данные на это указывают (правильный ответ: обезвоживание и потеря воды). Задание 2. Бег происходит при температуре воздуха 35 градусов и влажности 60%, экспериментальным фактором становится факт употребления питьевой воды. Необходимо ответить какие факторы опасности снижаются при употреблении воды спортсменом. Полученные данные при компьютерном моделировании: без употребления воды температура тела 40,5, потеря воды 0, при употреблении воды температура тела спортсмена 40,5°, потеря воды 2,5% (правильный ответ: снижается риск обезвоживания, риск теплового удара сохраняется). Задание на компетенцию «Понимание особенностей естественнонаучного исследования». Бег происходит при влажности 40%, необходимо на основе работы компьютерной модели выявить предельно допустимую температуру бега так, что стайер не получил тепловой удар. Для выполнения задания испытуемому необходимо измерить температуру тела бегуна при разных значениях температуры окружающего воздуха (20. 25, 30, 35, 40°С, сохраняя постоянным заданное значение влажности. Измерения покажут, что температура тела спортсмена превысит 40°С в последнем измерении, значит правильным ответом будет являться 35°С. Отметим, что задания на эти компетенции вполне могут быть и без компьютерных симуляций, а содержать только текст, или включать схемы, графики, таблицы. Очевидно, что приведенные задания проверяют столько не предметные, сколько метапредметные умения. Включение полновариантных заданий из сопоставительных исследований в структуру урока физики, биологии или химии для развития естественнонаучной грамотности не всегда приветствуется учителями-предметниками в силу нескольких причин: задания затрагивают более общие темы по сравнению с изучаемым на уроке, их выполнение требуют временных затрат, задания с межпредметным содержанием трудно согласовать с календарными планами нескольких предметов. Действительно, практика показывает, что подобрать задания на развитие функциональной грамотности при изучении, например, темы «Гидролиз» на уроке химии практически невозможно. Кроме того, некоторые учителя не испытывают желания выходить за рамки привычной деятельности, включаться в новый вид работы. В то же время, прогрессивно настроенные педагоги находят выход в самостоятельном составлении заданий по востребованному предметному содержанию [Гавронская, Ямщикова, 2021], ориентируясь на выделенные компетенции и умения. Развитие естественнонаучной грамотности возможно не только на уроках, но и во внеурочной деятельности и дополнительном образовании. Существует практика организации интегративных курсов внеурочной деятельности, нацеленных на развитие естественнонаучной грамотности посредством решения описанных выше заданий. Отчетливые перспективы имеются в развитии естественнонаучной грамотности через проектную деятельность по биологии, физике, химии в школе. Большую роль в этом процессе призваны сыграть современные технопарки и кванториумы. В частности, имеется положительный опыт развития естественнонаучной грамотности в проектной деятельности на базе технопарка [Беликова, Новолодская, 2022], а также в музейном образовательном пространстве [Сайко, 2021]. Подводя итог, отметим, что работа по формированию и развитию естественнонаучной грамотности, функциональной грамотности относится к разряду инновационных. Усилия, которые будут затрачены педагогами на этом пути, сторицей окупятся результатом - поддержанными дарованиями, креативными работниками, ответственными потребителями, талантливыми учителями и руководителями, всеми кто в ближайшем будущем будет определять национальную конкурентноспособность.