Глава книги
Ситуационные задачи как средство развития функциональной грамотности школьников при обучении биологии
В условиях стремительно меняющегося мира школьников нужно учить тому, что может произойти в будущей жизни, а не только тому, что было раньше, что наработано прошлыми поколениями. Образованным становится человек не столько «знающий», даже со сформировавшимся мировоззрением, сколько подготовленный к жизни, ориентирующийся в сложных проблемах современной культуры, способный осмыслить свое место в мире [Акулова, Писарева, Пискунова, 2005]. Международные мониторинговые исследования в области образования (PISA, TIMSS) фиксируют у российских учащихся достаточно высокий уровень предметных знаний, вместе с тем выявляют трудности, связанные с применением полученных знаний в ситуациях, приближенных к жизненным реальностям. Уровень сформированности естественнонаучной грамотности у российских школьников в настоящее время недостаточно высок [Международная программа по оценке образовательных достижений учащихся, 2018]. Естественнонаучная грамотность является составной частью функциональной грамотности, развитие которой, как указывается в образовательных стандартах последнего поколения, является приоритетной задачей школьного образования. Г. С. Ковалева отмечает, что функциональная грамотность в основном «проявляется в решении проблемных задач, выходящих за пределы учебных ситуаций, и не похожих на те задачи, в ходе которых приобретались и отрабатывались знания и умения». В то же время подобные задачи являются и средством формирования функциональной грамотности [Ковалева, 2019]. Рассмотрение содержания обучения биологии на конкретном уроке как совокупности учебных задач, при выполнении которых школьники получают новые знания, развивают предметные умения и универсальные учебные действия - современный тренд биологического образования [Андреева, 2015]. По своей сути они могут быть ситуационными. Ситуационные задачи, как показывает опыт, являются действенным способом формирования функциональной грамотности учащихся, так связывает обучения с реальной жизнью ученика, позволяют применять уже имеющиеся знания в новой ситуации, демонстрируют прикладной характер содержания школьной биологии. Важным преимуществом ситуационных задач является необходимость интеграции знаний из разных областей и опыта ученика в ходе поиска решения. Включение ситуационных задач в содержание обучения биологии способствует развитию творческих способностей, так как развивает дивергентное мышление, которое определяет генерацию сразу нескольких путей решения проблемы. Существует множество подходов к определению сущностных характеристик ситуационных задач. Несомненно, что их особая ценность связана с их практической направленностью и наличием учебной проблемы, которую следует разрешить. Так, Н. В. Жулькова придерживается мнения, что ситуационная задача - это средство обучения, вбирающее в себя такие условия, которые направлены на решение практически значимой ситуации, преследующие цель осознанного усвоения учащимися содержания учебного предмета [Жулькова, 2013]. О. В. Акулова, С. А. Писарева и Е. В. Пискунова определяют ситуационную задачу как особый вид деятельности, то есть вид учебного задания, имитирующего условия реальной деятельности, отличающейся практико-ориентированным характером и обязательно содержащий проблемный вопрос [Акулова, Писарева, Пискунова, 2009]. Сегодня ситуационные задачи прочно вошли в образовательную практику. Чаще всего в практике биологического образования применяются ситуации-проблемы и ситуации-оценки. Однако проведенное нами ранее исследование показало, несмотря на то, что 65% учителя биологии так или иначе променяют ситуационные задачи в своей профессиональной деятельности, педагоги нуждаются в методической помощи при их разработке и применении. Только 23,4% учителей самостоятельно разрабатывают ситуационные задачи, используя при этом научно-популярные источники, средства массовой информации и сведения о новых научных открытиях в области биологии. Прежде всего, востребованными со стороны педагогов-биологов является создание специалистами готовых ситуационных задач для различных разделов школьной биологии и «методического конструктора», который поможет пошагово самостоятельно формулировать такие задачи. Также учителя биологии отмечают, что определенную помощь может оказать подборка исходных материалов (научные факты, описание результатов исследований и научных открытий, отрывки из литературно-художественных произведений) для создания задач. Практически половина учителей биологии видят ведущую роль ситуационных задач, прежде всего, в формировании готовности учащихся применять биологические знания для решения учебных и жизненных проблем (48,7%) и возникновении личностного смысла в обучении (37,2%). Также педагоги отмечают позитивные возможности ситуационных задач в демонстрации прикладных возможностей биологии в целом, усилении связи обучения с повседневной жизнью ученика, формировании универсальных учебных действий школьников. Например, рассматривают ситуационные задачи в качестве средства для развития умений, связанных с анализом информации, выдвижением гипотезы о связях и закономерностях биологических процессов, объектов и явлений, определении причинно-следственных соотношений, подводящих к решению проблемы [Даниленко, Малиновская, 2016]. Ситуационные задачи могут применяться на разных этапах обучения биологии: при актуализации знаний, в процессе изучения нового материала, закрепления знаний, в ходе выполнения домашней работы. Их дидактическая цель определяет вид, содержание и сложность задачи. Приведем примеры. В ходе изучения нового материала по теме «Состав крови человека» школьникам можно предложить решить следующую задачу: «В больницу поступил пациент N, которому необходимо сделать общий анализ крови. Фельдшер-лаборант лаборатории, исследуя клетки крови данного пациента, воскликнула: «У этого парня, наверное, все тело в татуировках!». На основании чего она могла сделать такой вывод?» При решении задачи ученикам необходимо вспомнить основные отличительные особенности лейкоцитов крови, связанные с фагоцитарной активностью, в связи с чем они способны поглощать частицы туши, распознавая ее в качестве чужеродного агента. В начале урока по теме «Железы внутренней секреции» можно предложить следующую задачу: «Известно, что в организме человека примерно 5-5,5 литров крови. Представьте, что вы растворили банку сладкого варенья в 5 литрах воды. Какой станет вода на вкус? Почему же, даже если сразу съесть целую банку варенья, кровь не станет сладкой?». Используя знания о внутренней среде организма человека, ее относительном постоянстве, школьники могут предположить механизм поддержания постоянного состава среды действием гормонов (гуморальная регуляция). Увеличение поступления сахара в организм человека вызывает усиление выработки инсулина в поджелудочной железе человека, который определяет превращение простых сахаров в запасное питательное вещество гликоген. На этапе закрепления нового материала на данном уроке можно предложить ученикам решить ситуационную задачу следующего содержания: «Жительница Канады Анна Хейнинг Бейтс получила известность благодаря своему высокому росту, который составлял почти 243 сантиметра. Анна стала известна как артистка цирка Финеаса Барнума, который представлял ее как «самую высокую известную девушку в мире». Уже в четырехлетнем возрасте ее рост достиг 137 сантиметров, в шесть лет - более полутора метров, а в 15 лет рост девочки составил 210 сантиметров. Известно, что рост человека во многом определяется наследственными факторами, однако доподлинно известно, что родители Анны были среднего роста. Как можно объяснить появление дочери столь высокого роста у вполне обычных родителей?». В ходе урока ученики познакомились с гипо- и гиперфункциями желез внутренней секреции человека, поэтому смогут предположить, что у девушки развилось заболевание гигантизмом, вызванное избыточной выработкой гормона роста гипофизом. Гиперфункция соматотрофного гормона стимулирует рост длинных костей скелета. В качестве домашнего задания целесообразно предлагать ученикам решить ситуационную задачу, подкрепив ее выполнением простого биологического опыта. Например, после изучения материала о строении и функциях стебля на дом можно предложить следующую задачу: «У NN скоро юбилей, его родственники решили подарить оригинальный букет, собранный из его любимых цветов (роз и гвоздик) в сине-голубой гамме. Но возникла проблема - синих роз не купить в цветочных киосках, не встретить и голубых гвоздик. После раздумий решение было предложено… внуком-шестиклассником юбиляра. Предположите способ создания задуманного букета. Благодаря каким биологическим особенностям стебля это возможно? Используя комнатные растения, докажите его реальность». Учащиеся должны вспомнить основную функцию стебля растения - транспорт веществ. Восходящий ток веществ обеспечивается сосудами ксилемы. Помещение стебля (побега) в подкрашенную чернилами воду обеспечивает окрашивание листьев и цветков. Комнатное растение со светлыми цветками и листьями (или с листьями, имеющими белые полосы), помещенное в раствор чернил, примет соответствующий цвет. Особую ценность имеют ситуационные задачи краеведческого или интегрированного характера, в содержание которых включены факты и ситуации, связанные с конкретным городом, регионом, или включающие историко-культурные сведения. Например, на уроке по теме «Вегетативное размножение растений» учащимся можно предложить решить следующую задачу: «Во время блокады Ленинграда многие скверы и газоны города превратились в огороды, где горожане выращивали овощные культуры. Рядом с Исаакиевским собором была посажена капуста, а вдоль Университетской набережной Невы - картофель. Весной 1942 года остро стоял вопрос с посадочным материалом. Ленинградцы, испытывающие острый голод, стремились употребить в пищу и картофель, предназначенный для посадки. Но данная проблема была решена. Объясните, благодаря каким биологическим особенностям картофеля его клубень можно было одновременно употреблять в пищу и высаживать в почву, давая начало новому растению?». Содержание изученного на уроке материала, а также знания о видоизмененных побегах, сформированные ранее, позволит школьникам предположить, что клубни картофеля можно размножать «глазками» - вегетативными почками, а оставшееся содержимое клубня употреблять в пищу. При обучении школьников работе с ситуационными задачами важно постепенно увеличивать степень их самостоятельности: фронтальная деятельность - групповая работа - работа в парах - индивидуальное решение задачи. В связи с этим сначала следует обратить внимание на формирование понимания логики решения такого типа задач (анализ условий и ситуации, постановка гипотез, поиск оптимального решения, формулировка выводов и обобщений). Конкретными приемами могут являться «Мозговой штурм», «Пила» («Зигзаг»), обучающие структуры Сингапурской образовательной технологии, подразумевающие групповую деятельность, парную или индивидуальную работу. Например, класс можно разделить на группы по четыре-шесть человек, каждая из групп при этом получает карточки с условиями ситуационных задач (по две одинаковые для всех и одна задача отличная от других). Первую задачу, условие которой у всех одинаковое, целесообразно решать фронтально, при этом важно рассмотреть основные подходы к решению ситуационной задачи. Вторую задачу, условие которой также у всех одинаковое, группы решают самостоятельно, совещаясь как внутри своей группы, так и с другими учениками класса (встреча экспертов при применении приемов «Пила» («Зигзаг») или “Clock buddies” в случае использование приемов Сингапурской образовательной технологии). Последнюю задачу, условие которой различается у всех групп, школьники решают только внутри своей микро-группы, после чего объясняют свое решения остальным. В дальнейшем группы могут становиться меньше по численности, затем предполагается работа только в парах и, наконец, индивидуальное решение ситуационных задач. Возможны и другие подходы к обучению школьников решению ситуационных задач. Таким образом, применение ситуационных задач на уроках биологии стимулирует школьников на применение биологических знаний для решения предложенной проблемы. Для этого им необходимо вспомнить материал из других тем (разделов) школьной биологии, использовать сведения из других предметов, а также подключить и личный опыт, что способствует формированию функциональной грамотности учеников.