TY  - JOUR
T1  - Методика обучения решению интегративных контекстных заданий в целях формирования естественнонаучной грамотности школьников на уроках биологии, физики, химии
AU  - Ямщикова, Д. С.
AU  - Исаева, Е. И.
AU  - Гавронская, Ю. Ю.
Y1  - 2023-04-11
UR  - https://rep.herzen.spb.ru/publication/1035
N2  - Формирование естественнонаучной грамотности (далее - ЕНГ) - одна из актуальных проблем в современной педагогической практике, как ввиду необходимости формирования у обучающихся опыта деятельности в условиях реализации системнодеятельностного подхода, так и в связи с ростом внимания к проблеме развития у обучающихся функциональной грамотности. Естественнонаучная грамотность рассматривается как комплекс знаний, умений, навыков, опыта деятельности, обуславливающий возможность применения естественнонаучных знаний и методов естественнонаучного исследования при решении практических задач, встречающихся в повседневной жизни или профессиональной деятельности [Гавронская, Ямщикова, 2021]. Это позволяет рассматривать естественнонаучную грамотность как элемент функциональной грамотности. Исходя из сущности ЕНГ, ее формирование в условиях образовательного процесса школы требует от педагога включению прикладной составляющей в систему обучения, что можно рассматривать одним из путей реализации теории контекстного обучения А. А. Вербицкого [Вербицкий, 2017], что достаточно затруднительно даже при изучении естественнонаучных предметов, в которых предусматриваются лабораторные и практические работы [Семенов, 2021]. Включение в учебный план дополнительных курсов внеурочной деятельности, направленных на формирование ЕНГ также не всегда возможно. Решением проблемы может выступать решение в условиях предметных курсов биологии, физики, химии контекстных задач интегративного характера, условие которых - реальная, прикладная проблема или контекст, для решения которой необходимо преобразовать информацию из контекста в формат академических естественнонаучных знаний. Возможность использования контекстных задач для формирования и оценивания естественнонаучной грамотности обосновали такие авторы, как О. А. Крысанова [Крысанова, 2014], Г. Г. Никифоров, Е. А. Никишова, А. Ю. Пентин [Пентин и др.], Л. М. Перминова [Перминова, 2017]. Процесс решения соответствующей контекстной задачи на основе представленной методики может быть включен в структуру комбинированного урока учебного плана. Методика обучения решению интегративных контекстных заданий на уроках биологии, физики, химии реализуется в рамках трех этапов: 1. Работа с контекстом - то есть изложенным тривиальным языком условием задачи. 2. Работа с условием и решение. 3. Контроль и рефлексия. Рассмотрим обучение решению интегративных контекстных задач на примере урока биологии по теме «Восстановление численности редких видов животных: особо охраняемые природные территории (ООПТ). Красная книга России. Меры сохранения животного мира» для обучающихся 8 класса. Данный урок, согласно учебному плану является завершающим. За основу примем урок комбинированной структуры, который является наиболее распространенным в практике педагогов. Первые этапы комбинированного урока - мотивационный этап и этап актуализации знаний. Мотивационный этап направлен на формирование у обучающихся представлений об актуальности темы урока, значимости ее изучения. Этап актуализации знаний позволяет обучающимся обратиться к ранее изученному материалу, который может быть использован в рамках новой темы урока. На двух вышеуказанных этапах реализуется первый этап работы с задачей - работа с контекстом. Применительно к рассматриваемой теме урока можно предложить следующий контекст задачи, который выполняет функцию материала для мотивации к уроку. Этап 1. Работа с контекстом (мотивационный этап урока и этап актуализации знаний). Контекст: Мечехвосты (Xiphosurida) - это реликтовые крабы из Юрского периода, дожившие до наших дней. Их возраст около 500 млн лет назад [Догель, 2020]. Размер панциря мечехвоста может достигать 70 см в диаметре, а длина выроста «хвоста» - около 1 метра. Несмотря на угрожающий вид мечехвосты совершенно безобидны. «Кровь» этих животных, а вернее, гемолимфа, обладает уникальным свойством - она мгновенно сворачивается при попадании в нее любых чужеродных микроорганизмов, например, бактерий или вирусов. Мечехвостов сегодня активно истребляет человек, потому что их гемолимфа - очень ценное сырье для фармацевтической промышленности. Гемолимфу используют для проверки «чистоты» лекарственных средств, в том числе вакцин. Если при добавлении в раствор лекарственного средства гемолимфа сворачивается, значит - в этом средстве присутствуют бактерии, вирусы или простейшие. Необходимо его обеззараживание. Фармацевтические концерны в США выловили практически всех мечехвостов из популяции, обитающей вблизи берегов штата НьюДжерси. При работе с контекстом целесообразно использование метода эмпатии (вживания), который позволяет погрузиться в описанную в контексте ситуации, а также метод смыслового видения, который позволяет выявить основной смысл, главную мысль контекста. При применении данного метода можно использовать прием уточняющих вопросов, например, по приведенному выше контексту задать следующие вопросы (в скобках указаны примерные ответы обучающихся): Зачем вылавливают мечехвостов? (чтобы использовать их гемолимфу, чтобы истребить, как вредителей, для промышленности…) Что будет, если выловить всех мечехвостов? (они погибнут, все мечехвосты исчезнут) К каким последствиям это приведет для окружающей среды, для биоценоза моря, для человека? (могут нарушиться пищевые связи, исчезнет вид живых организмов, человек не сможет добывать гемолимфу) Кто и для чего использует гемолимфу мечехвостов? (для фармацевтики, для проверки лекарств, для определения зараженности лекарств). Как используют гемолимфу мечехвостов? (гемолимфу добавляют в раствор лекарства или вакцины и смотрят, свернется она или нет). Что будет с мечехвостом без гемолимфы? (он погибнет, как и человек без крови). Ответы на вышеуказанные вопросы позволят обучающимся актуализировать знания (например, о гемолимфе, ее роли в организме беспозвоночных животных - что изучается в курсе биологии 8 класса, о таксонах живых организмов, вспомнить понятие реликтовых живых организмов). Кроме того, работа с контекстом выявить основной смысл контекста: наличие таксона живых организмов, численность которого сокращается вследствие деятельности человека, необходимость принятия мер по сохранению исчезающих живых организмов. Это позволяет подвести обучающихся к формулированию темы урока и постановке его цели (этап целеполагаения в структуре комбинированного урока). На этапе основного содержания урока и проверки первичного усвоения знаний при реализации методики обучения решению контекстных задач интегративного характера реализуется второй этап - работа с условием и решение задач. В рассматриваемой теме урока задачи к вышеуказанному контексту могут быть направлены на исследование мер по сохранению животного мира, поиск баланса интересов хозяйственной деятельности человека и сохранения окружающей среды. Приведем примеры задач, которые можно предложить к контексту. Этап 2. Работа с условием и решение задач. Задача 1. Раньше у мечехвостов забирали всю гемолимфу, после этого животное погибало. Сейчас стараются брать у крабов только часть крови и отпускают, но даже после такой процедуры гибнет около 30% животных. То есть, это не является решением проблемы гибели мечехвостов. Кстати, Гемолимфа мечехвостов имеет красивый нежно-голубой цвет из-за высокого содержания в ней соединений меди (Cu). Можно ли заменить гемолимфу любым раствором, который имеет высокую концентрацию соединений меди? Почему? Можно ли заменить гемолимфу каким-то антисептиком? Например, раствором хлора (в быту «хлоркой» или «белизной») или спиртовым раствором, который используют для дезинфекции рук? Почему? Несмотря на то, что в учебном плане 8 класса химия изучается первый год (в некоторых образовательных организациях с 7 класса), обучающиеся по окончании курса химии в 8 классе имеют представление о свойствах веществ, а также о том, что свойства веществ детерминированы химическим составом и структурой молекул, также обучающиеся имеют общее представление о растворах. Свойства металлов изучаются в общем, однако для решения задачи нет необходимости точно знать свойства меди. Спирты также изучаются в курсе органической химии, но представление о дезинфицирующих свойствах спиртов или раствора хлора обучающиеся имеют из бытового опыта. Целесообразно при работе с предложенной задачей организовать работу в малых группах - каждая группа готовит ответ на «свой» вопрос с обоснованием, а затем представляет возможное решение. При ответе на вопрос обучающиеся (либо педагог - при необходимости) должны акцентировать внимание на том, что свойства гемолимфы определяет не только содержание меди, но и другие вещества в ее составе, а также на том, что раствором хлора или спиртовым раствором нельзя заменить гемолимфу, поскольку их добавление изменит состав проверяемого лекарства или вакцины, а также и не даст возможность установить факт загрязнения его микроорганизмами. Можно использовать и метод перебора, при котором обучающиеся обсуждают разные варианты ответов, например: Вариант 1: гемолимфу легко можно заменить синтетическими аналогами - однако возникает вопрос, для чего вылавливать мечехвостов. Вариант 2: гемолимфу невозможно заменить ничем из перечисленного; Вариант 3: гемолимфу можно заменить, что брать ее у мечехвостов дешевле (проще, оказывает меньшее влияние на окружающую среду). По итогам решения данной задачи педагог подводит к выводу о том, что гемолимфу мечехвоста заменить не представляется возможным (на современном этапе фармацевтическая промышленность не разработала синтетического аналога). Такой вывод позволит подвести к части урока, в которой рассматриваются, в соответствии с учебным планом, меры по охране животного мира, в числе которых рациональное природопользование, сокращение хозяйственной деятельности, внесение живых орагнизмов в Красные книги. На этапе диагностики знаний в структуре комбинированного урока, а также на этапе самооценивания (рефлексии) реализуется третий этап работы с контекстной задачей - этап контроля и рефлексии. На данном этапе можно предложить решить дополнительно задачу, сформированную на основе контекста либо дать творческое задание на основе контекста. Этап 3. Контроль и рефлексия. Пример задачи на основе контекста: Мечехвостов можно собирать прямо руками на побережье. Спинка мечехвоста защищена панцирем, и при сборе мечехвостов для изъятия у них гемолимфы необходимо аккуратно брать животное за панцирь. Если схватить мечехвоста рукой за брюшко - животное получит тепловой ожог, вплоть до шока. Почему это происходит? Подсказка: такие же, крайне неприятные ощущения испытывает лягушка, если взять ее в руки. Но если взять на руки домашнюю кошку или собаку - им это понравится (если, конечно, не дергать при этом за хвост). Предполагаемый ответ: из-за разницы температур. Мечехвосты, как и лягушки холоднокровные, а собака и кошка теплокровные. Прикосновение руки человека, которая имеет температуру 36,6  С для брюшка мечехвоста или лягушки, которые имеют температуру окружающей среды (морской воды), то есть около 25 С, будет ощущаться как ожог. Ошибочным ответом может быть следующий: собака или кошка - домашние животные, которые привыкли к человеку, а мечехвосты и лягушки - дикие. Приведенный выше пример позволяет актуализировать представления о теплокровных и холоднокровных животных и вспомнить о понятии температуры (как «меры нагретости» тела), разницы температур из курса физики 8 класса. Пример творческого задания: Разработайте меры по охране мечехвостов, учитывайте, что полностью заменить гемолимфу нечем, отказаться от нее нельзя. Как сделать так, чтобы у человека осталось ценное сырье, а мечехвосты оставались с нами. В качестве вариантов ответа могут быть предложены «фермы» для разведения мечехвостов, сокращение объема использования гемолимфы, В качестве приема для организации рефлексии понимания изученного материала можно представить задание - карту самодиагностики такого типа: Заполните карту самодиагностики работы с задачей (обведите нужные ответы) Таким образом, встраивание контекстной задачи интегративного характера на основе предлагаемой методики в структуру урока позволяет осуществлять актуализацию знаний не только из области изучаемого курса (в примере - биологии), но и из других учебных предметов - химии и физики. Соотношение этапов работы с контекстной задачей и этапов работы в структуре комбинированного урока показано в таблице 1. Таким образом работа с контекстными заданиями интегративного характера позволяет реализовать три выявленных М. Н. Берулавой [Берулава, 1993] уровня интеграции: межпредметных связей, дидактического синтеза и целостного естественнонаучного образования, то есть формирует у обучающихся представление о взаимосвязи естественных наук, методов и предметов их изучения. Кроме того, использование контекстных заданий позволяет избежать существенных изменений организации образовательного процесса, использовать различные формы образовательной деятельности.