Из опыта работы по формированию естественнонаучной грамотности на уроках биологии
статья по биологии

Из опыта работы по формированию естественнонаучной грамотности на уроках биологии

Поляничева Нина Олеговна, учитель биологии МБОУ «Новопоселеновская средняя общеобразовательная школа», Курский район

В статье поднимается проблема качества российского естественнонаучного образования. Автор предлагает разработанные задачи для формирования у обучающихся естественнонаучной грамотности. Материал будет полезен для учителей биологии средних общеобразовательных школ.

Ключевые слова: естественнонаучная грамотность; функциональная грамотность; практико-ориентированные задачи, компетенция.

Естественнонаучная грамотность – это способность человека занимать активную гражданскую позицию по вопросам, связанным с применением достижений естественных наук, и его готовность интересоваться естественнонаучными идеями.

Естественнонаучная грамотность является частью функциональной грамотности наряду с математической, читательской и финансовой грамотностью.

Естественнонаучная грамотность является основной целью школьного естественнонаучного образования в большинстве развитых стран мира и отражает способность применять естественнонаучные знания и умения в реальных жизненных ситуациях.  

Международные сравнительные исследования PISA (Programme for International Student Assessment) в области образования показали, что российские учащиеся  имеют высокий уровень  предметных знаний, но применить эти знания в конкретной жизненной ситуации затрудняются. Результаты подтверждают, что учащиеся слабо ориентируются в актуальных экологических проблемах, не владеют информацией о современных научных достижениях в области естествознания, в медицине, в актуальных проблемах здоровьесбережения.

Эти результаты послужили поводом для создания государственной программы РФ «Развитие образования» (2018-2025 годы),  в которой главной целью стало качество образования, которое характеризуется cохранением лидирующих позиций РФ в международном исследовании качества чтения и понимания текстов, в международном исследовании качества математического и естественнонаучного образования, повышением позиций РФ в международной программе по оценке образовательных достижений учащихся (PISA). При этом в 2024 году именно естественнонаучная грамотность будет приоритетным направлением исследования PISA.

Для формирования естественнонаучной грамотности у обучающихся я разрабатываю и активно применяю  на уроках биологии в 5-11 классах практико-ориентированные задачи в формате PISA. Такие задания я использую в качестве диагностических работ на уроках комплексного применения знаний и умений, на уроках систематизации и обобщения полученных знаний и умений, при подготовке к контрольно-учетным урокам.

Практико-ориентированные задачи формируют у обучающихся такие компетенции, как: умение научно объяснять явления, понимать особенности естественно-научного эксперимента и его цели, интерпретировать данные и использовать научные доказательства для получения выводов и объяснения результатов. Эти умения позволят обучающимся повысить уровень естественнонаучной грамотности.

В 5 классе после изучения раздела «Строение и многообразие живых организмов» я предлагаю выполнить следующую задачу.

Задача «Протисты»

Глубокое изучение различных групп организмов дает ученым-систематикам повод для создания новых классификаций организмов. Так, многие современные ученый выделяют в надцарстве Ядерные ещё одну самостоятельную группу организмов – Протисты − организмы, тело которых не образует настоящих тканей. В него включают весьма разнородные организмы – одноклеточные, колониальные и даже многоклеточные. По строению клеток, типам питания и передвижения, характеру размножения они могут напоминать и животных, и грибы, и растения. Среди растений к этой группе ученые отнесли водоросли. А в 19 веке ученые делили все организмы только на два царства: растения и животные. И к царству растений ранее относили грибы и бактерии. Вопросы к тексту: 1) Согласны ли вы с учеными, которые отнесли водоросли к группе Протистов? Аргументируйте свой ответ; 2) Какие организмы вы бы отнесли к гетеротрофным протистам? 3) Почему ученые 19 века относили грибы и бактерии к царству растений?

Ответ: 1) Согласны, т.к. водоросли не имеют тканей, а их тело называется слоевище или таллом; 2) К гетеротрофным протистам следует отнести одноклеточные грибы и одноклеточных животных; 3) грибы схожи с растениями по способу поглощения веществ, с растениями имеют сходства только фотоавтотрофные бактерии. По этим сходствам бактерии и грибы относили к Царству растений.

Такой тип заданий формирует у обучающихся умения анализировать информацию, обобщать, аргументировать свою точку зрения, обосновывать, формулировать выводы на основе научных  доказательств.

При закреплении темы «Химический состав клетки» для обучающихся 6 класса я предлагаю задание с виртуальным экспериментом.

Задача «Доверяй, но проверяй!»

Ученик, изучая информацию о растительных углеводах в сети интернет, узнал, что разные овощи отличаются содержанием крахмала. Так, чемпионом по содержанию крахмала является картофель (от 16-18%.). К умеренно крахмалистым овощам относятся: репа, огурцы, редис, сладкий перец. Меньше всего крахмала содержится в луке, чесноке. Ученик хочет проверить эту информацию. Задание: 1) Предложите ученику опытным путем проверить информацию о содержании крахмала в овощах; 2) Какие условия необходимо соблюдать ученику, чтобы получить объективный результат? 3) Какой результат может получить ученик по итогам опыта? Какой вывод следует из его результата?

Ответ: 1) Чтобы проверить наличие крахмала в овощах проводят опыт с раствором йода (1-2 капли спиртового раствора йода на стакан воды); 2) Чтобы получить объективный результат нужно проводить опыт со всеми объектами в одинаковых условиях (например, овощи должны быть сырые, свежие, чистые); для исследования не подойдут овощи, имеющие темную пигментацию, из-за которой трудно будет увидеть изменение окраски йода; для опыта с йодом не подойдет красный перец; 3) Если овощ содержит крахмал, то в результате реакции с йодом появится синее (темно-синее или серое) окрашивание. Насыщенность окраски будет зависеть от количества крахмала в объекте исследования: чем больше крахмала, тем интенсивнее окраска.

Экспериментальные задачи способствуют формированию у обучающихся умения оценивать аргументы и факты из различных источников информации c научной точки зрения, описывать и оценивать способы, которые используют учёные, чтобы обеспечить надёжность данных и достоверность объяснений.

Практикую задания с интерпретацией экспериментальных данных.

Задача «Опыт фасолью»

Ученица прорастила в горшочке с землей два семени фасоли. Когда стебли у растений достигли 7-10 см в высоту, ученица срезала у одного из них верхушку. Следующие наблюдения зафиксировала через одну-две недели. Задание: 1) С какой целью проводила  ученица опыт? 2) Какой результат получила ученица через одну-две недели? 3) Какой вывод сделала ученица по результатам своего опыта?

Ответ: 1) Ученица наблюдала за ростом и развитием побега; 2) Через одну-две недели у срезанного растения можно наблюдать боковое ветвление (или развитие побегов из пазушных почек); 3) При удалении верхушечной почки побег перестает расти в длину, но начинается рост боковых побегов из пазушных почек. Таким образом, ростом и развитием побегов можно управлять.

Задачи с виртуальным экспериментом позволяют сформировать, а также проверить сформированность у обучающихся такой компетенции, как понимание особенностей естественно-научного исследования, распознавать и формулировать цель исследования, интерпретировать полученные данные, делать выводы на их основе.

В 7 классе, изучив тему «Класс Насекомые. Отряд Чешуекрылые» предлагаю задачу на основе реальных жизненных ситуаций.

Задача «Нашествие бабочек-репейниц»

По данным Крымского информационного агентства в Республике Крым в 2018 году резко возросла популяция бабочек-репейниц. В филиал ФГБУ «Россельхозцентр» по Республике Крым поступало много обращений от сельхозтоваропроизводителей и населения о нашествии этого крылатого насекомого. Изучив информацию, предлагаю ответить на вопросы, предполагающие развернутый ответ: 1) Чего опасались крымские аграрии? 2) Каковы причины резкого возрастания численности бабочек-репейниц? 3) Какие действия необходимо предпринять аграриям в сложившейся ситуации?

Ответ: 1) Аграрии опасались за урожай, т.к. личинки бабочек (гусеницы) являются растительноядными и могут уничтожить его; 2) возможной причиной стало изменение климата (после установления жаркой погоды), что повлияло на жизненный цикл насекомого.

3) обратиться за помощью в местное отделение Россельхозцентра или применить инсектициды, предварительно изучив информацию об  экологии бабочки.

Такие задачи позволяют сформировать умения разумно оценить сложившуюся ситуацию, объяснять причины явления с научной точки зрения, делать и научно обосновывать прогнозы о протекании процесса или явления, выработать план действий по уменьшению возможных рисков. И все эти умения возможно сформировать на основе предметных знаний обучающихся из области естественных наук.

На уроках биологии в старших классах для закрепления и обобщения знаний, полученных при изучении раздела «Генетика» предлагаю обучающимся следующую задачу.

Задача «Синдром Шерешевского-Тернера»

3) Женские особи стерильны из-за мутации ХО и нарушения процесса мейоза. Вероятность передачи мутации следующим поколениям равна 0%.

Задания с рисунками, графиками, схемами формируют умения преобразовывать один вид информации в другой (например, текстовую информацию в графическую, или символьную в текстовую).

Обязательно включаю задачи с содержанием о новейших методах и достижениях естественнонаучных дисциплин. Например, задача о современных методах медицины.

Задача «Амниоцентез и проба ворсин хориона»

Амниоцентез является наиболее распространенным типом пренатального тестирования. Он обычно выполняется после 14-й недели беременности. Очень тонкая игла вводится в брюшную полость женщины и извлекает амниотическую жидкость, окружающую плод. Эта жидкость содержит клетки плода, которые используются для получения ДНК. Забор образца ворсин хориона (биопсия хориона), как правило, производится уже на 10-12-й неделе беременности. Очень тонкой иглой, введенной в брюшную полость, извлекаются образцы пальцевидных тканевых выступов, которые формируют плаценту (ворсины хориона). После извлечения эти клетки используются для получения ДНК.

Изучив текст, обучающимся предлагаю ответить на вопросы: 1) Какова цель проведения пробы ворсин хориона и метода амниоцентеза? 2) Каковы риски, связанные с биопсией хориона и амниоцентезом?

Ответ: 1) Целью проведения пренатального тестирования является диагностика наследственных заболеваний (генных); 2) Риски, связанные с пренатальным тестированием, − возможность выкидышей.

Разнообразные практико-ориентированные задания позволяют сформировать умения осознанно использовать полученные предметные знания для решения жизненных задач, развивают активность и самостоятельность обучающихся, вовлекают их в поисковую и познавательную деятельность.  

Литература

• Генетические основы спинальной мышечной атрофии: Генетическая диагностика − URL: https://mioby.ru/wp-content/uploads/2017/04/Genetics_of_SMA.pdf (03.09.2020)
• Ковалева Г.С. На пути решения стратегических задач // Вестник образования России. – 2019. – № 14. – С. 49 – 52.
• Методы антропогенетики: учебное пособие / сост.: Г.И. Лукманова, С.М. Измайлова, Ф.Ф. Мусыргалина, К.В. Данилко, Г.М. Исхакова, Д.Н. Куватова, А.Т. Волкова, Т.В. Викторова. – Уфа: ФГБОУ ВО БГМУ Минздрава России, 2016. – 74 с.
• Пасечник В.В. Биология: Введение в биологию: Линейный курс: 5 кл.: учебник / В.В.Пасечник.− М.: Дрофа, 2021. – 173 с.
• Пасечник В.В. Биология: Покрытосеменные растения: строение и жизнедеятельность: Линейный курс: 6 кл.: учебник / В.В.Пасечник.− М.: Дрофа, 2020. – 173 с.