Формирование естественно-научной грамотности у обучающихся через использование современных технологий в предпрофильных и профильных классах.
статья по естествознанию (11 класс)

Формирование естественно-научной грамотности у обучающихся через использование современных технологий в предпрофильных  и профильных классах.

                                                          Н.С.Испалова-учитель химии и биологии

                                                                    МБОУ СОШ№1, г.Тимашевск,

                                                                    Краснодарский край  

В данной статье рассматриваются методы и подходы, способствующие эффективному усвоению естественно-научных знаний, а также влияние педагогических стратегий на повышение заинтересованности и вовлеченности обучающихся в изучение естественно-научных дисциплин химии и биологии.

В современном мире, насыщенном научными открытиями и технологическими инновациями, формирование естественно-научной грамотности у обучающихся приобретает особое значение.

Естественно-научная грамотность — это комплекс знаний, умений и навыков, позволяющий индивидууму понимать, анализировать и применять научные концепции и принципы в различных контекстах. Она включает в себя способность критически оценивать информацию, полученную из научных источников, проводить простые эксперименты, интерпретировать данные и делать обоснованные выводы.

Естественно-научная грамотность включает в себя не только знание фундаментальных понятий и законов наук о природе, но и способность применять эти знания в повседневной жизни, а также критически оценивать информацию, представленную в медиа и общественном дискурсе. Кроме того, она включает в себя умение задавать вопросы о природных явлениях и готовность к научным дискуссиям, что способствует более глубокому пониманию окружающего мира и активному участию в общественной жизни.

Обучение химии и биологии играет ключевую роль формировании естественно-научной грамотности, так как эти дисциплины помогают развивать у учеников навыки наблюдения, эксперимента и аналитического мышления. Рассматриваются методы и подходы, способствующие эффективному усвоению естественно-научных знаний, а также влияние педагогических стратегий на повышение заинтересованности и вовлеченности обучающихся в изучение естественно-научных дисциплин. Ключевыми элементами процесса являются активное участие учащихся, интеграция технологий и междисциплинарный подход, что позволяет не только углубить знания, но и подготовить детей к осознанному принятию решений в условиях быстро меняющегося научно-технического прогресса. Таким образом, внедрение современных методик и технологий в учебный процесс станет важным шагом к созданию нового поколения, способного понимать и оценивать научные достижения, а также их влияние на окружающий мир.

Развитие естественно-научной грамотности является важной задачей в системе образования, особенно в предпрофильных и профильных классах.

Использование современных технологий в обучении, особенно в профильном обучении, помогает не только повысить интерес учащихся к предметам, но и способствует формированию естественно-научной грамотности.

Ключевые технологии, которые использую в своей практике: в первую очередь я бы назвала системно-деятельностный подход.

Технология системно-деятельностного подхода (СДП) — это образовательная система, которая акцентирует внимание на активной деятельности учащихся как главном инструменте их обучения. Основная цель СДП заключается в том, чтобы развивать у обучающихся не только знания, но и умения, навыки, а также личностные качества, необходимые для успешной деятельности в будущем.

Основные принципы СДП: учащиеся активно участвуют в учебном процессе, выполняя различные виды деятельности (исследовательские проекты, эксперименты, дискуссии и другие).

На уроках химии, учащиеся работают в группах над проектами, связанными с темами, такими как типы химических реакций, виды связей, или вопросы, связанные с экологией, исследование влияния определенных химических веществ на окружающую среду, проведение практических экспериментов, где ученики самостоятельно разрабатывают гипотезы, проводят наблюдения и делают выводы. Это развивает навыки самостоятельной работы и критического мышления. В органической химии для понимания пространственного строения молекул органических веществ учащиеся профильного класса изготовляют модели молекул. Использование компьютерных программ для моделирования химических процессов помогает ученикам визуализировать и понять сложные концепции, такие как кинетика реакций или строение молекул.

На уроках биологии СДП также может быть внедрён в следующих формах: исследовательская деятельность где ученики участвуют в исследованиях, описывающих местные экосистемы, изучают взаимодействие методов симбиоза и конкуренции между организмами. Дискуссии и дебаты проходят на всех этапах урока, где учащиеся могут высказывать свое мнение, например, при обсуждении по тем, связанным с биоэтикой, медициной и охраной окружающей среды, что помогает развивать аргументационные навыки и критическое мышление. Создание моделей клеток или экосистем, где ученики могут наглядно видеть структуру и функции, позволяет лучше понять взаимосвязи в живых организмах и их окружении.  Так в 5 классе при изучении строении клетки, детям сложно представить, и выучить строение и значение органоидов, поэтому домой задаю изготовить модель клетки из различных материалов. Не перестаю удивляться фантазии детей! Они изготовляют из пластилина, глины, пластика, выжигают, лепят, вышивают, на картоне, на стекле и т.д. Но самое главное, при сдаче домашнего задания, они легко показывают и рассказывают строение клетки, одно дело- изучение по плакатам, другое- когда с интересом изготовил сам. Таким образом, применение СДП на уроках химии и биологии способствует более глубокой и активной учебной деятельности учеников.

Особое место в предпрофильном обучении занимает технология СДП, где детей нужно не только обучить предмету, но и привить интерес к нему. На уроках биологии в 5, 6,7 классах в качестве домашнего задания задаю приготовить гербарии, коллекции по темам: «Лист», «Цветок», «Корень», «Плоды» и др., а затем при изучении тем используем их. Одно дело, когда изучаем по плакатам или готовым гербарием, а если сам ребенок трудился, искал, например, корневую систему, высушил и приготовил его, он запомнит надолго. Изучение биологии, на натуральных объектах в моей практике, по возможности, стараюсь применять максимально.

Вот несколько примеров применения СДП на уроках химии и биологии:

- исследовательские проекты. Ученики изучают экосистемы нашего района. Они собирают образцы почвы, воды исследуют их, изучают биологическое разнообразие. Затем они представляют свои находки, обсуждая влияние экологических факторов на организмы.

- проблемные ситуации. На уроках химии предлагаю ученикам решить задачу по загрязнении воды, например, тяжелыми металлами, нефтепродуктами. Дети предлагают исследовать источники загрязнения, проводить эксперименты по очистке воды и разрабатывать предложения по улучшению ситуации.

- групповые исследования. В биологии на уроках группы для изучения различных систем органов получают задания, и каждая группа исследует свою тему (например, дыхательную систему, пищеварительную систему и т.д.), готовит презентацию и делится результатами с классом.

В химии можно использовать моделирование для изучения реакций. Ученики могут создать модели молекул и проводить "виртуальные" реакции, наблюдая, что происходит при различных условиях (температура, давление и т.д.).

- кросс-дисциплинарные проекты. Соединение химии и биологии (интегрированные уроки) позволяет изучать, например, процессы фотосинтеза и клеточного дыхания, белки, углеводы и др. Ученики исследуют, как химические реакции вовлечены в эти процессы, и как они влияют на экосистемы. Данный подход способствует развитию критического мышления, навыков работы в команде и умений самостоятельно выстраивать образовательный процесс, что делает обучение более глубоким и запоминающимся.

В предпрофильном и профильном обучении немаловажное значение играет применение и других современных технологий обучения. Безусловно цели определяют средства. Поэтому применяются оптимальные подходы и технологии, которые способствуют профориентации учащихся. Это практико-ориентированная деятельность, и технология визуализации. Они та основа на которой применяются другие педагогические технологии: личностно-ориентированное обучение, проблемное обучение, проектная деятельность, игровые технологии, кейс-технологии, медиа технологии.

Технология визуализации — это практика проектирования и создания графических, визуальных представлений большого объёма сложных количественных и качественных данных, совокупность способов и инструментов для представления информации в наиболее комфортном виде для зрительного восприятия и анализа.

Визуализация помогает сделать данные доступными для восприятия, увидеть не только результаты, но и контекст, что способствует более глубокому пониманию информации при обучении. Эти технологии актуальны при большом потоке и объёмной информации нового, а также при повторении ранее изученного материала. Отметим важность визуализации в обучении. Сегодняшние ученики — это поколение, выросшее с цифровыми технологиями, и им трудно усваивать материал в традиционном формате. Визуализация, в свою очередь, может помочь преодолеть этот разрыв, сделав процесс обучения более увлекательным и эффективным. В предпрофильном обучении, когда ученики знакомятся с основами химии и биологии, мы можем использовать различные средства визуализации для того, чтобы создать у них правильное представление и интерес к предмету. Это могут быть интерактивные модели молекул, анимации химических реакций и биологических процессов, а также видеоролики с лабораторными опытами. Например, использование программного обеспечения для визуализации молекул позволяет ученикам «потрогать» невидимые структуры, что значительно улучшает понимание трехмерной природы химии.

Практико-ориентированная деятельность формируют экологическое мышление, делают его осознанным и ответственным. Этому способствуют такие виды деятельности как исследовательская деятельность, проблемное обучение, проектное обучение, игровые и интерактивные технологии, цифровые технологии и медиатехнологии. Рассмотрим, как это реализуется на практике.

.

Примерами применения лично-ориентированного подхода на уроках химии и биологии можно назвать индивидуальные проекты. Позволяю ученикам выбирать темы для проектов на основе их интересов. Например, в биологии они могут исследовать влияние определенного растения на экосистему, а в химии — изучить свойства конкретных веществ.  Групповая работа с ролями очень нравится детям. Делю класс на группы, в каждой из которых представлены разные роли (исследователь, докладчик, художник и т. д.). Это помогает создать ощущение ответственности и позволяет каждому ученику использовать свои сильные стороны. Дифференцированное обучение немаловажно, задания разного уровня сложности по одной теме, когда ученики могут выбрать задания в зависимости от их уровня подготовки и интереса. Например, в изучении химических реакций можно предложить простые эксперименты и более сложные расчетные задачи.  Использование новых технологий, таких как интерактивные платформы для опросов и тестов (РЕШ, ЯКласс и др. Это помогает ученикам лучше понимать материал и дает возможность разнообразить, подходы к опросу. Это сделает уроки более интерактивными и увлекательными, персонализированными и эффективными, учитывая интересы и потребности каждого ученика. Применение технологии критического мышления, которая формируют естественно-научную грамотность использую дебаты по научным темам, например, использование ГМО или изменение климата. Это помогает ученикам развивать аргументацию, критически осмыслять информацию и формировать личное мнение. В профильных классах есть возможность анализировать научные статьи, для этого использую не только публикации из научных журналов, но и статьи из интернет ресурсов.  Прошу учеников проанализировать статьи, выделить основные идеи и критически оценить приведенные данные. Это формирует навыки анализа и синтеза информации. Проблемные ситуации при решении реальных задач, с которыми сталкивается наука (например, загрязнение окружающей среды). Прошу учеников выявить проблемы и предложить возможные решения. Это развивает креативное и критическое мышление.

Экспериментальная работа. При проведении экспериментов, в профильных классах в ходе которых ученики должны анализировать полученные результаты и делать выводы. Например, эксперимент по определению pH различных жидкостей и обсуждаем, как это связано с повседневной жизнью. Эти методы помогут развить у учеников критическое мышление и естественно-научную грамотность, что крайне важно для успешного понимания современных научных проблем.

         Применение информационно-коммуникационных технологий для формирования естественно-научной грамотности. Онлайн-платформы для обучения предметов используем платформы, такие как Google (РЕШУ ЕГЭ, РЕШУ ОГЭ), где, проводим тестирования. Это поможет ученикам организовать свое обучение и улучшить навыки работы с информацией. Используем интерактивные учебники, электронные книги и интерактивные ресурсы, такие как BioDigital или ChemCollective, которые позволяют визуализировать сложные концепции, например, молекулы или протекание химических реакций. Виртуальные эксперименты - использую симуляторы и виртуальные лаборатории, такие как Labster или PhET, где ученики могут проводить эксперименты в безопасной среде, получая опыт, который невозможно получить в реальном классе.

Технология дифференцированного обучения для форсирования естественно-научной грамотности заключается в индивидуализации заданий. Для этого разрабатываю задания с учетом уровня подготовки и интересов учеников, предлагаю разные темы для проектов по биологии или химии. Учащиеся могут выбирать, что им интересно, что стимулирует их самостоятельность и исследовательский интерес. В групповых проектах использую метод кооперативного обучения. Для этого создаю группы с разным уровнем знаний, чтобы сильные ученики могли помочь другим. Каждая группа может исследовать свою тему, а затем представлять результаты всего класса, что развивает умения работы в команде и критического мышления. Степенная сложность заданий должна быть разной сложностью: от базовых до углубленных. Например, при изучении темы по химии при проверки домашнего задания начинайте с простых вопросов и постепенно переходите к более сложным задачам, предоставляя возможность каждому ученику взять на себя необходимый уровень нагрузки. Построение портфолио побуждает учеников собирать портфолио своих работ, проектах и достижениях в области биологии и химии. Называем мы такие портфолио «Папки накопления». Это помогает отслеживать прогресс и осознавать собственные достижения. Включаю элементы самооценки, для этого позвольте ученикам выставлять оценки своим работам и работам одноклассников, что развивает критическое мышление и учит анализировать информацию. Эти методы дифференцированного обучения способствуют развитию естественно-научной грамотности, так как помогают учитывать индивидуальные особенности учеников, их интересы и уровни подготовки.

Технология здоровья сберегающего обучения на уроках химии и биологии необходима для создание комфортной образовательной среды, начиная с рабочего места учащихся. Использую активные методы обучения, такие как групповые обсуждения, мозговые штурмы и ролевые игры, где во время урока можно перемещаться по классу. Это поможет поддерживать интерес и мотивацию учеников, а также способствует физическому движению, а также чередуем видов деятельности Структурирую уроки так, чтобы чередовать теоретические и практические занятия. Например, после теоретического объяснения проведите лабораторное исследование, что позволит ученикам отдохнуть от длительного сидения. Для физическая активности включаю разминку и короткие физические упражнения между частями урока. Это не только разовьёт здоровье, но и способствует улучшению концентрации и усвоению информации. Использование мультимедийных средств: включение видео, анимаций и интерактивных приложений может сделать материал более доступным и интересным для учеников, снижая нагрузку на зрение и избегая перегрузки информации. Ну и, конечно, как не на уроках биологии обсуждение здоровья и безопасности, включаю темы о здоровье и экологии в уроки химии и биологии. Обсуждайте влияние химических веществ на здоровье и окружающую среду, что поможет ученикам осознать важность соблюдения безопасных практик. Ориентирую на здоровый образ жизни привлекая учеников к обсуждению вопросов питания, физической активности и психического здоровья. Это может включать анализ роли биологических процессов в организме и влияние химических веществ на здоровье человека. Эти подходы помогут создать здоровую и приятную образовательную атмосферу, способствующую не только усвоению учебного материала, но и формированию навыков заботы о собственном здоровье.

В заключении хочется еще раз сказать - формирование естественно научной грамотности у обучающихся через использование современных технологий в предпрофильных и профильных классах является необходимым условием эффективного образовательного процесса. Современные технологии, позволяют сделать обучение более увлекательным и доступным. Ключевым моментом является не только интеграция технологий в образовательный процесс, но и развитие критического мышления и исследовательских навыков у обучающихся. Это создаёт условия для глубокого понимания естественно научных концепций и их применения в реальной жизни. Учитывая стремительное развитие науки и технологий, важно, чтобы молодое поколение было готово к вызовам времени. Внедрение современных методов и технологий в учебный процесс не только повышает уровень естественно научной грамотности, но и способствует подготовке учащихся к успешной карьере в целом, укрепляя их заинтересованность в науке и её применении. В конечном итоге, создание мотивирующей образовательной среды, где технологии служат инструментом для исследования и самовыражения, станет залогом успеха в формировании качественной научной грамотности и подготовке будущих специалистов.