Формирование естественнонаучной грамотности средствами предмета «Химия» и «Биология»

Формирование естественнонаучной грамотности средствами предмета «Химия» и «Биология»

1

ЕНГ определяется как основная цель школьного стественнонаучного образования в большинстве развитых стран мира и отражает способность человека применять естественнонаучные знания и умения в реальных жизненных ситуациях.

Задача образования

Перед российским образованием стоит задача повышения уровня ЕНГ российских учащихся, а значит, и соответствующей модернизации содержания и методов обучения в области естественнонаучного образования. Необходимость решения этой задачи вытекает также из майских (2018 г.) указов Президента Российской Федерации , согласно которым наша страна к 2024 г. должна войти в десятку ведущих стран мира, лидирующих по качеству общего образования.

Что подразумевается под «естественнонаучной грамотностью»? Естественнонаучная грамотность – это способность человека осваивать и использовать естественнонаучные знания, для объяснения явлений, постановки вопросов, осваивать новые знания, основанных на научных доказательствах. Она включает в себя понимание основных закономерностей влияния естественных наук на материальные, интеллектуальные и культурные сферы общества.

PISA - Международная программа по оценке образовательных достижений учащихся

Естественнонаучная грамотность (PISA)

Естественнонаучная грамотность – способность

• использовать естественнонаучные знания,

• выявлять проблемы,

• делать обоснованные выводы, необходимые для понимания окружающего мира и тех изменений, которые вносит в него деятельность человека, и для принятия соответствующих решений.

Это требует от естественнонаучно-грамотного человека следующих компетентностей :

• научно объяснять явления,

• оценивать и планировать научные исследования,

• научно интерпретировать данные и доказательства

Проблемы, выявленные у российских учащихся по результатам исследования PISA, это способность:

• осуществлять поиск информации по ключевым словам;
• анализировать процессы проведения исследований;
• составлять прогнозы на основе имеющихся данных;
• выявлять и интерпретировать научные факты и данные исследований;
• интерпретировать графическую информацию;
• проводить оценочные расчеты и прикидки.

Задания в исследовании PISA направлены на оценку компетенций, характеризующих естественнонаучную грамотность, и основываются на реальных жизненных ситуациях.

Инструментарий PISA: не типичные учебные задачи, характерные для российской школы. Задания формата PISA близки к реальным проблемным ситуациям, связанны с разнообразными аспектами окружающей жизни и требующие для своего решения не только знания основных учебных предметов, но и сформированности обще учебных, а также интеллектуальных умений. Задания имеют межпредметную основу.

Проблемы, выявленные у российских учащихся по результатам исследования PISA, это способность:

• осуществлять поиск информации по ключевым словам;
• анализировать процессы проведения исследований;
• составлять прогнозы на основе имеющихся данных;
• выявлять и интерпретировать научные факты и данные исследований;
• интерпретировать графическую информацию;
• проводить оценочные расчеты и прикидки.

Методический инструментарий, формирующий ЕНГ должен содержать компетентностные задания,

экспериментальные работы исследовательского типа, анализ первичных научных данных и др.

Задания, формирующие ЕНГ, должны содержать:

• текстовую информацию, информацию в виде таблиц, диаграмм, графиков, рисунков, схем;
• материал из разных предметных областей;
• мотивацию обучающихся на определение способа действий, постановки и решения проблемы;
• требования по привлечению дополнительной информации или наоборот «лишние данные»;
• должны быть комплексными и структурированными.

Формирование функциональной грамотности согласуются с требованиями к образовательным результатам ФГОС.

Задания, формирующие ЕНГ, должны содержать:

• текстовую информацию, информацию в виде таблиц, диаграмм, графиков, рисунков, схем;
• материал из разных предметных областей;
• мотивацию обучающихся на определение способа действий, постановки и решения проблемы;
• требования по привлечению дополнительной информации или наоборот «лишние данные»;
• должны быть комплексными и структурированными.

Естественнонаучная грамотность включает три основных компетенции, которые можно

формировать или оценивать с помощью специальных учебных заданий.

I группа заданий «НАУЧНОЕ ОБЪЯСНЕНИЕ ЯВЛЕНИЙ»

II группа заданий «ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ДАННЫХ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НАУЧНЫХ ДОКАЗАТЕЛЬСТВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫВОДОВ»

III группа заданий «ПОНИМАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ»

I группа заданий «НАУЧНОЕ ОБЪЯСНЕНИЕ ЯВЛЕНИЙ»

Задание 1

Из всех существующих чувств цветовое зрение труднее всего поддаётся изучению . Убедительно доказать, что какое-либо животное обладает цветовым зрением, можно с помощью тщательных опытов с условными рефлексами. Учёные провели большую серию экспериментов, в которых разные животные, для того чтобы получить пищу, должны были поднимать крышки ящиков, окрашенных в красный и серый цвет одинаковой яркости (пищу всегда клали в ящик красного цвета). Результаты этих опытов показали, что, например, золотистые хомячки с одинаковой вероятностью открывали крышки обоих ящиков, тогда как обезьяны уже после нескольких дней чётко узнавали ящик с кормом.

Вопрос: Какие выводы можно сделать на основании проведённого исследования?

Выберите из перечня все верные утверждения:

1) Обезьяны обладают таким же цветовым зрением, как и человек.

2) Золотистые хомячки видят окружающий мир в сером цвете.

3) Обезьяны различают красный и серый цвета, но не различают зелёный цвет.

4) Золотистые хомячки не отличают красный цвет от серого.

5) Цветовое зрение у животных различается.

  Ответ: 4, 5 _

Задание 2

При разливе нефти в воде она поднимается на поверхность водоема и растекается по ней тонкой , плотной масляной пленкой. Нефтяное пятно может увеличиваться в размерах и передвигаться. Последствия для экологии могут быть катастрофичными, поэтому при разливе нефти по воде ее необходимо как можно скорее собрать. Самыми безопасными для экологии являются механические способы сбора. Для локализации разлива используются боновые заграждения (рис 1) Боны размещаются по периметру нефтяного пятна на поверхности воды и удерживаются на плаву с помощью якорей (рис.2)

Рисунок 1 Рисунок 2

Сбор нефти осуществляется насосами, которые снабжаются специальными насадками, позволяющими собирать нефть с поверхности воды, и гибкими плавучими рукавами для ее отвода

Выберите верное утверждение.

1) Плёнка из нефти препятствует диффузии кислорода в воду, мешая дыханию водной фауны.

2) На боны, помещённые в жидкости, действует только сила тяжести и выталкивающая сила.

3) Плотность нефти больше плотности воды, поэтому нефть плавает на поверхности воды.

4) Приливные боны предназначены для защиты береговых линий, гаваней и рек с высокими приливно-отливными течениями от разлитых нефтепродуктов.

Ответ:1

Приливное боновое заграждение также идеально для использования в водах с маленькой глубиной. Приливное боновое заграждение имеет специальные камеры, наполненные водой, которые во время отлива формируют барьер и предотвращают прохождение нефти (которую несёт течение под боном) на берег или пляж. Бон всплывает, как только глубина воды увеличивается. Для чего некоторые части бона заполняются водой? Свой ответ поясните.

Предполагаемый ответ: при наполнении некоторых частей бона водой увеличивается сила тяжести (увеличивается глубина погружения). Пока бон находится на небольшой глубине, его нижняя часть достаёт до поверхности дна (сила тяжести больше выталкивающей силы), препятствуя попаданию нефти на сушу. При увеличении глубины бон всплывает (по мере погружения выталкивающая сила увеличивается)

II группа заданий «ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ДАННЫХ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НАУЧНЫХ ДОКАЗАТЕЛЬСТВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫВОДОВ»

Задание 1

Задание 2

Прочитайте отрывок из произведения А. Конан Дойля «Собака Баскервилей» «...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 ветящейся головы и, отняв руку, увидел, что мои пальцы тоже засветились в темноте. — Фосфор, — сказал я».

Автор допустил существенные химические ошибки. Назовите их.

Предполагаемый ответ   А. Конан-Дойл в своем произведении не учел химических свойств фосфора. Если фосфор светится в темноте, следовательно, это белый фосфор, т.к. красный фосфор не светится вообще.  Белый фосфор светится зеленоватым, не голубоватым пламенем. Белый фосфор имеет неприятный запах. Далее, белый фосфор очень ядовит, и использовать его столь необычным способом несколько раз, нельзя. Лизнув белый фосфор, собака бы сразу умерла: смертельная доза белого фосфора - 1 миллиграмм на 1 килограмм живого веса. Кроме того, белый фосфор на воздухе легко окисляется, при этом образуется оксид фосфора (V). Как только процесс окисления закончится, собака перестанет светиться. Оксид фосфора (V) является гигроскопичным веществом, значит, интенсивно притягивает воду. В отрывке говорится о сильном тумане, следовательно, образовавшийся оксид фосфора (V) должен превратиться в фосфорную кислоту. Трудно представить себе, что собака, обмазанная ядовитым веществом и кислотой, может быть жива. Белый фосфор ядовит, вызывает тяжелые химические ожоги кожи и способен самовоспламеняться. Вряд ли собака могла длительное время без тяжелых последствий для здоровья и без риска для жизни переносить контакт с этим опасным веществом.

III группа заданий «ПОНИМАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ»

Задание 1

Насекомые — это самая большая по численности группа животных, их более 1 млн. видов. Самая разнообразная группа насекомых — жуки. Майский жук — членистоногое, которое имеет шесть ног и органы воздушного дыхания — трахеи. Тело жука состоит из трёх отделов: головы, на которой расположена одна пара усиков, груди и брюшка. Тело жука, как и других членистоногих, покрыто хитиновым панцирем, который выполняет функцию наружного скелета. У майского жука есть прочные и жёсткие надкрылья — передние крылья, закрывающие тонкие перепончатые задние крылья и большую часть брюшка.

Задание: Выберите из приведённого ниже списка два примера оборудования, которые следует использовать для ловли насекомых с целью изучения.

Список приборов:

1) гербарий

2) кольцо для кольцевания

3) сачок

4) банка с крышкой

5) фотоловушка

  Ответ: 3, 4

Задание 2

Для нерастворимых оснований характерны два общих свойства: они растворяются в растворах сильных кислот и разлагаются при нагревании (в отличие от щелочей) на соответствующий оксид и воду. Подтвердить существование этих свойств можно с помощью лабораторных опытов. Последовательность опытов представлена на рисунке.

Рассмотрите рисунок и постарайтесь описать порядок действий при выполнении лабораторного эксперимента.

Выполните опыты: получение гидроксида меди (II) Сu(ОН) 2 , разложение его при нагревании и взаимодействие Сu(ОН) 2  с раствором H 2 SO 4 .Составьте уравнения проведённых реакций и укажите признаки реакцийПо результатам своих исследований сделайте вывод о свойствах нерастворимых оснований.

Большой резерв таких заданий можно найти на сайте

https://vpr.sdamgia.ru или

https://fipi.ru различной сложности.

Химия и биология – это экспериментальные науки , которые предполагают обязательное осуществление эксперимента. Любой эксперимент имеет свою логику выполнения, теоретическую базу, набор определенного оборудования и требования к технике безопасности. А это способствует  подготовке к международному исследованию в плане формирования понимания особенностей естественнонаучного.

Кроме того, в учебниках по биологии и химии  есть задания, способствующие развитию основных компетенций ученика: в биологии это познавательные дополнительные тексты в конце учебника в приложении (они служат основой кейсов для домашнего выполнения) и в учебнике химии задания после параграфов, требующие аналитической работы.

Список литературы

1.Презентация Н.В. Звонаревой « Формирование ЕНГ средствами предмета «Химия»

2 Статья Е. Симоновой «Формирование естественнонаучной грамотности на уроках химии»на прортале

«Знанио», ссылка https://znanio.ru/media/formirovanie_estestvennonauchnoj_gramotnosti_na_urokah_himii-5247

3 Открытый банк заданий по формированию ЕНГ

https://fipi.ru/otkrytyy-bank-zadaniy-dlya-otsenki-yestestvennonauchnoy-gramotnosti

4. Г.В. Пичугина Ситуационные задания по химии 8-11 классы.- М. : ВАКО,