PISA. Формирование компетенций обучающихся по естественнонаучной граммотности
статья по биологии (9 класс)

PISA. Формирование компетенций обучающихся по естественнонаучной граммотности

Аннотация. Результаты 15-летних российских школьников в международном исследовании PISA-2015 свидетельствуют о  среднем невысоком уровне естественнонаучной грамотности (далее – ЕНГ) учащихся. Между тем ЕНГ определяется как основная цель школьного естественнонаучного образования в большинстве развитых стран мира и отражает способность человека применять естественнонаучные знания и умения в реальных жизненных ситуациях, в том числе в случаях обсуждения общественно значимых вопросов, связанных с практическими применениями достижений естественных наук. Но даже больше, чем невысокое место России в рейтинге стран, настораживает тот факт, что эти результаты не демонстрируют никакого прогресса на протяжении всех циклов исследования PISA, начиная с 2000 года, в отличие, например, от математической и читательской грамотности. Целью данной статьи является привлечение внимания специалистов к проблеме низкого качества знаний естественнонаучной граммотности. Материалы статьи призваны сориентировать учителей по химии, биологии в работе для подготовки к тестированию PISA. Автор проанализировала понятие «естественнонаучная грамотность» и подобрала задания, направленные на формирование у учащихся умения выходить за пределы учебных ситуаций.

Ключевые слова: естественнонаучная грамотность, Pisa, компетенции, наука.

Согласно определению, используемому в PISA, естественнонаучная грамотность – это способность человека занимать активную гражданскую позицию по общественно значимым вопросам, связанным с естественными науками, и его готовность интересоваться естественнонаучными идеями.

Это требует от естественно научно грамотного человека следующих компетентностей: - научно объяснять явления; - понимать основные особенности естественнонаучного исследования; - интерпретировать данные и использовать научные доказательства для получения выводов.

В течение последних двух лет были подобраны задания из разных источников, направленные на формирование читательской грамотности и умений выполнять задания всероссийских проверочных работ. Эта копилка постоянно пополняется.

Все задания, которые направлены на формирование умений и навыков школьников в развитии естественнонаучной грамотности, объединены по блокам:

I. Задания на формирование компетенции: научное объяснение явлений.

I А. Задания по биологии

Задание № 1.

(умение - применение естественнонаучных знаний для объяснения явлений)

Розы, срезанные в бутоне, поставили в вазу с водой. Через некоторое время бутоны роз раскрылись.

Вопрос: Почему?

Задание № 2.

(умение - применение естественнонаучных знаний для объяснения явлений)

В сентябре 1940 г. в Британском музее произошел пожар. При его тушении вода попала на семена шелковой акации, которые были собраны в 1793 г. Семена, пролежавшие 147 лет, проросли.

Вопрос: Что является причиной сохранения в течение многих лет всхожести семян.

I Б. Задания по химии

Задание 1.

Некоторые люди рассказывают о «блуждающих огнях» - бледно-голубоватых огоньках, появляющихся на болотах и свежих могилах. Это редкое природное явление не выдумка.

Вопрос: Как можно объяснить данное природное явление?

Выберите правильный ответ.

Возможные причины появления «блуждающих огней»

А) Самовозгорается фосфор, выделяющийся на болотах и могилах.

Б) «Горит» фосфин, образующийся при гниении отмерших растительных и животных организмов.

В) Это души умерших, вышедших из могил.

Задание № 2.

(умение – объяснение явления)

Прочитайте отрывок из знаменитой «Собаки Баскервилей» А. Конан-Дойла и ответьте на следующие за ним вопросы.

«...Да! Это была собака, огромная, черная, как смоль. Но такой собаки еще никто из нас, смертных, не видывал. Из ее отверстой пасти вырывалось пламя, глаза метали искры, по морде и загривку мерцал переливающийся огонь. Ни в чьем воспаленном мозгу не могло возникнуть видение более страшное, более омерзительное, чем это адское существо, выскочившее на нас из тумана... Страшный пес, величиной с молодую львицу. Его огромная пасть все еще светилась голубоватым пламенем, глубоко сидящие дикие глаза были обведены огненными кругами. Я дотронулся до этой светящейся головы и, отняв руку, увидел, что мои пальцы тоже засветились в темноте. — Фосфор, — сказал я».

Вопрос 1. Фосфор бывает белый, красный и черный.

О каком фосфоре идет речь в отрывке? Объясните, почему вы так считаете.

Вопрос 2. В этом отрывке Артур Конан Дойл допустил существенную химическую ошибку. Он не учел химических свойств фосфора и его соединений.

Проанализируйте содержание отрывка. Почему описанное в нем явление маловероятно? Назовите не менее двух причин.

Вопрос 3. В отрывке говорится: «Я дотронулся до этой светящейся головы и, отняв руку, увидел, что мои пальцы тоже засветились в темноте. — Фосфор, — сказал я».

Зная свойства «светящегося» фосфора, выберите верные утверждения.

А. Попадание фосфора на кожу безопасно.

В. Попадание фосфора на кожу вызывает ожоги.

С. Фосфор нужно брать только пинцетом или щипцами.

D. Фосфор хранят под водой.

Задание № 3.

(умение - объяснение явления)

Фосфор применяется в пиротехнике, производстве спичек. Первые фосфорные спички были созданы в 1827 г. Такие спички загорались при трении о любую поверхность, что нередко приводило к пожарам. Так в 1867 г. от ожогов скончалась итальянская эрцгерцогиня Матильда, которая случайно наступила на спичку, – ее платье было мгновенно охвачено пламенем. Описаны случаи отравления фосфорными спичками, как из-за неосторожного обращения, так и с целью самоубийства: для этого достаточно было съесть несколько спичечных головок. Вот почему на смену таким спичкам пришли безопасные, которые верно служат нам и сегодня.

Вопрос: Объясните, почему первые фосфорные спички были столь опасны, а современные нет. Укажите одну из причин.

II. Задания на формирование компетенции: понимание особенностей естественнонаучного исследования.

2 А. Задания по биологии.

Задание № 1.

(умение - выдвижение объяснительных гипотез)

Лишайники на стволах деревьев не редкость. Они используют дерево просто как место поселения, т.е. это «квартиранты». А вот в больших городах на деревьях лишайников не встретишь.

Задание: Предположите свои гипотезы, объясняющие данное явление.

Задание № 2.

(умение - выявление вопросов, которые могут быть решены с помощью методов научных исследований)

У учёных-химиков есть методы, с помощью которых они могут определить, из чего состоят растения. Оказалось, что на втором месте после воды в составе растений содержится больше всего углерода.

Вопрос: Откуда попадает углерод в растение? Выберите один ответ.

А. Из почвы. Б. Из воды. В. Из воздуха. Г. Из солнечного света.

II Б. Задания по химии

Задание № 1.

(умение - выдвижение объяснительных гипотез)

Как тушит огонь углекислый газ из огнетушителя?

Задание № 2.

(умение - формулирование гипотезы)

Вопрос: Что будет, если из стула убрать все атомы?

III. Задания на формирование компетенции: интерпретация данных для получения выводов.

III А. Задания по биологии

Задание № 1.

(умение - построение логических рассуждений, умозаключений)

На спиленной сосне было замечено, что годичные слои представляют собой не кольца, а овальные фигуры, вытянутые фигуры, вытянутые в одну сторону.

Вопрос: Где росла эта сосна: в лесу среди деревьев, на открытом месте или на опушке леса?

Задание № 2.

(умение - построение логических рассуждений, умозаключений)

Вы проходите мимо цветка? Наклонитесь, поглядите на чудо,

Которое видеть вы раньше нигде не могли,

Он умеет такое, что никто на земле не умеет.

Из одной и той же черного цвета земли

Он то красный, то синий, то сиреневый, то золотой!

В. Солоухин.

Вопрос: От чего зависит окраска цветков растений?

III Б. Задания по химии.

Задание № 1.

В реанимацию попадают больные, потерявшие много крови. В этих случаях используют 0,85%-й раствор поваренной соли (ρ = 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?

Задание № 2.

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.

Задание 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).

Задание 2. Сравните (в табличной форме) физические свойства глюкозы и фруктозы.

Вывод: Таким образом – ЕНГ это составляющее звено в формировании функциональной грамотности. Задания по химии и биологии интегративные, т.к. естественно-научная грамотность включает в себя математическую и читательскую грамотность. Чтобы выполнить задания PISA-2022, нужно отрабатывать базовые логические и элементарные предметные действия на уроках химии и биологии. Естественные науки, особенно в современную информационную эпоху, должны преподаваться не как огромный набор сведений, предназначенный для запоминания, а как действенный инструмент познания мира.

Список литературы

1. Основные результаты российских учащихся в международном исследовании читательской, математической и естественнонаучной грамотности PISA‒2018 и их интерпретация / Адамович К. А., Капуза А. В., Захаров А. Б., Фрумин И. Д.; Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», Институт образования. — М.: НИУ ВШЭ, 2019. — 28 с. — 200 экз. — (Факты образования № 2(25)).

2. https://fioco.ru/pisa

3.https://mel.fm/ucheba/shkola/2784053-pisa-21-22--v-rossii-matematicheskaya-gramotnost-i-kreativnost

4. https://monitoring.spbcokoit.ru/

5. http://center-imc.ru/wp-content/uploads/2020/02/10120.pdf