«Развитие функциональной естественнонаучной грамотности учащихся в рамках проведения международного исследования PISA» Сысоева Н. И. Учитель биологии и химии МБОУ « Повалихинская сош » 2022год
Естественнонаучная грамотность согласно PISA – это способность человека занимать активную гражданскую позицию по вопросам, связанным с естественными науками, и его готовность интересоваться естественнонаучными идеями. Естественнонаучно грамотный человек стремится участвовать в аргументированном обсуждении проблем, относящихся к естественным наукам и технологиям, что требует от него следующих компетентностей: научно объяснять явления; демонстрировать понимание основных особенностей естественнонаучного исследования; интерпретировать данные и использовать научные доказательства для получения выводов.
Требования к заданиям по формированию и оцениванию естественнонаучной грамотности Эти задания направлены на оценку компетенций, характеризующих ЕНГ, и основываются на реальных жизненных ситуациях. 1.Из каких умений состоят эти компетенции? 2. Как эти умения оцениваются?
Классификация категорий Задания, как правило, основаны на проблемном материале, включающем текст, графики, таблицы и связанные с ними вопросы. В свою очередь, каждый из вопросов в составе этих заданий классифицируется по следующим категориям: • компетенция, на оценивание которой направлен вопрос; • тип естественнонаучного знания, затрагиваемый в вопросе; • контекст; • познавательный уровень (или степень трудности) вопроса.
компетенции Три основные компетенции, характеризующие естественнонаучную грамотность • Объяснение или описание естественнонаучных явлений на основе имеющихся научных знаний, а также прогнозирование изменений. • Понимание особенностей естественнонаучного исследования. • Интерпретация данных и использование научных доказательств для получения выводов.
СОДЕРЖАТЕЛЬНЫЕ ОБЛАСТИ И ТИПЫ НАУЧНОГО ЗНАНИЯ Содержательное знание – знание научного содержания, относящегося к физическим системам (физика и химия), живым системам (биология) и наукам о Земле и Вселенной (география, геология, астрономия). 2. Процедурное знание – знание разнообразных методов, используемых для получения научного знания, а также стандартных исследовательских процедур
КОНТЕКСТЫ Контекст – тематическая область, к которой относится описанная в вопросе (задании) проблемная ситуация. Контексты в PISA: здоровье; природные ресурсы; окружающая среда; опасности и риски; связь науки и технологий. При этом каждая из ситуаций может рассматриваться на одном из трех уровней: личностном (связанном с самим учащимся, его семьей, друзьями), местном/национальном или глобальном (в котором рассматриваются явления, происходящие в различных уголках мира).
ПОЗНАВАТЕЛЬНЫЕ УРОВНИ — Низкий. Выполнять одношаговую процедуру, например, распознавать факты, термины, принципы или понятия, или найти единственную точку, содержащую информацию, на графике или в таблице. — Средний. Использовать и применять понятийное знание для описания или объяснение явлений, выбирать соответствующие процедуры, предполагающие два шага или более, интерпретировать или использовать простые наборы данных в виде таблиц или графиков. — Высокий. Анализировать сложную информацию или данные, обобщать или оценивать доказательства, обосновывать, формулировать выводы, учитывая разные источники информации, разрабатывать план или последовательность шагов, ведущих к решению проблемы.
Инструкция по выполнению тестовых заданий. 1.Задание с простым множественным выбором. Такие задания предполагают: — выбор одного ответа из четырёх вариантов — выбор «горячей точки», т.е. ответа который является элементом выбора в рисунке или тексте 2. Задание со сложным множественным выбором: — ответы на серию вопросов «да/нет», которые представляют отдельные задания — выбор более одного ответа из предложенных — заполнение пробелов в предложенных вариантах — упорядочение, или распределение по категориям 3. Задание с полным свободно-формулируемым ответом: — письменный ответ — построение чертежа
При выполнении заданий внимательно читай текст. Содержание текста поможет тебе ответить на вопросы. Обрати внимание на то, что для выполнения некоторых заданий потребуется не только знание биологии, но и других предметов ( химия,экология , астрономия, математика , физика, география).
Задание 1.1 тест (выбери 1 правильный ответ) 1. Кожа выполняет защитную функцию, так как в ней находится: А) меланин В) рецепторы С) сальные железы Д) эпидермис 2. Сальные железы: А) охлаждают поверхность тела В) выделяют смазку – кожное сало С) уничтожают бактерии Д) частично выполняют функцию почек. 3. У взрослого человека за сутки выделяется пота: А) 70л В) 7л С) 700мл Д) 70мл 4. Какую форму имеет потовая железа? А) трубочка В) шар С) звезда Д) квадрат
5. Волосы и ногти – производные: А) рогового слоя эпидермиса В) дермы С) подкожной жировой клетчатки Д) ороговевшего слоя эпидермиса 6. Что влияет на скорость испарения пота? А) повышенная влажность В) повышение температуры воздуха С) увеличение ветра Д)уменьшение освещенности Задание 1.2 Закончите предложение: различие в интенсивности загара у двух людей, проводящих на солнце одинаковое время, заключается в содержании А) кератина В) меланина С) витамина Д Д) нервных окончаний
Задание 1.3 Установите соответствие: Жировые клетки Роговой слой Сальные железы Эпидермис Дерма Подкожная жировая клетчатка Задание 1.4 1. Рассмотреть под лупой тыльную поверхность руки, она разделена, на узлах которых находятся поры, стержни волос. Поры ведут в волосяные луковицы, куда впадают протоки сальных желез . Вопрос: Объясните, почему ромбики и треугольники на поверхности кожи кажутся блестящими?
2 . Рассмотрите под лупой кожу ладони . Вопрос: Почему при волнении ладонной поверхности кисти оказываются влажными, а тыльные нет? Обратите внимание на узоры и подушечки пальцев, они индивидуальны для каждого человека . Вопрос: объясните почему ощупывать предметы лучше подушечками пальцев?
Задание 1.5 запишите цифры, которые соответствуют I и II вариантам I вариант – Почки. I I вариант – Кожа. 1. Состоит из 3х слоёв. 2. Орган мочевыделительной системы. 3. Синтез витамина Д. 4. Содержится пигмент меланин. 4 . Содержится пигмент меланин. 5. Синтезируется аммиак. 6. В состоянии покоя за сутки в среднем выделяется 500 см жидкости. 7. В сутки в среднем выделяется 1,5 л. жидкости. 8. Играет роль терморегуляции
Выберите все цифры, которые обозначают камеры сердца и сосуды, содержащие артериальную кровь. Запишите в ответе цифры, расположив их в порядке возрастания При пересадке органов и тканей человека врачи в первую очередь учитывают совместимость тканей донора и больного. Какой из вариантов переливания недопустим в медицинской практике? 1) донор с I, а реципиент с IV 2) донор с Rh +, а реципиент с Rh – 3) донор с III, а реципиент с IV 4) донор с Rh –, а реципиент с Rh + Ответ: .
Выберите три верных ответа. Как вам необходимо поступить в случае артериального кровотечения на предплечье ? 1.наложить на рану давящую повязку 2.обмотать конечность тканью выше места ранения 3.наложить жгут выше места ранения 4.наложить жгут ниже места ранения 5.прикрыть рану лейкопластырем 6.прикрепить к жгуту записку с указанием времени наложения 1. Традиционно кровь для анализа на сахар берут из пальца руки. Оказалось, что если взять кровь у того же самого человека из пальца ноги, то результат анализа окажется таким же. Приведите одно из возможных объяснений схожести результата . Ответ:
В процедурном кабинете поликлиники у одного из пациентов в 8.00 был сделан анализ крови натощак, показавший уровень глюкозы в крови 5,5 ммоль /л. Каким, вероятнее всего, будет показатель сахара, если подобную процедуру повторить в этот же день через 2 часа по- прежнему натощак? 1. 5,0 ммоль /л 2. 5,5 ммоль /л 3. 6,0 ммоль /л 4. 6,5 ммоль /л
PISA. Формирование компетенций обучающихся по естественнонаучной граммотности
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 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
Задание № 2.
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.
Что является причиной сохранения в течение многих лет всхожести семян.
I Б. Задания по химии
Некоторые люди рассказывают о «блуждающих огнях» — бледно-голубоватых огоньках, появляющихся на болотах и свежих могилах. Это редкое природное явление не выдумка.
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.
(умение – объяснение явления)
Прочитайте отрывок из знаменитой «Собаки Баскервилей» А. Конан-Дойла и ответьте на следующие за ним вопросы.
Фосфор бывает белый, красный и черный.
О каком фосфоре идет речь в отрывке? Объясните, почему вы так считаете.
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.
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.
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.
(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.
Предположите свои гипотезы, объясняющие данное явление.
(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.
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
Как тушит огонь углекислый газ из огнетушителя?
(умение — формулирование гипотезы)
Что будет, если из стула убрать все атомы?
III. Задания на формирование компетенции: интерпретация данных для получения выводов.
III А. Задания по биологии
(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.
Где росла эта сосна: в лесу среди деревьев, на открытом месте или на опушке леса?
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!
От чего зависит окраска цветков растений?
III Б. Задания по химии.
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.
Представьте, что вы медсестра реанимационного отделения и должны срочно приготовить 800 мл такого раствора. Как вы на месте медсестры приготовили бы такой раствор?
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.
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).
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.
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
).
Составляющие естественнонаучной грамотности задний PISA.
Что такое PISA?
PISA Международная программа по оценке образовательных достижений учащихся (Programme for International Student Assessment) – это международное сопоставительное исследование качества образования, в рамках которого оцениваются знания и навыки учащихся школ в возрасте 15-ти лет.
Данное международное исследование проводится под эгидой Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР). Национальным центром проведения исследования PISA в Российской Федерации является ФГБУ «Федеральный институт оценки качества образования».
Тест PISA позволяет оценит жизненность образовательных результатов по отношению к запросам и ожидаемымм результатам заказчиков, т.к. особый интерес на этапе окончания обязательного образования представляют не уже приобретенные знания и умения, а то, как они могут быть применены и полезны учащимся в будущем , насколько обучение в школе подготовило их е самостоятельному учению, к самостоятельному добыванию необходимой информации, к адаптации в обществе.
Оценка качества образования в международном исследовании PISA опирается на сформированность функциональной грамотности:
— математическая грамотность;
— читательская грамотность;
— естественнонаучная грамотность;
— финансовая грамотность;
— глобальные компетенции;
— креативное мышление.
Под естественно-научной грамотностью в исследовании PISA понимается способность использовать естественно-научные знания для постановки вопросов, освоения новых знаний, объяснения естественнонаучных явлений и формулирования выводов, основанных на научных доказательствах в отношении естественно-научных проблем; понимать основные особенности естествознания как формы человеческого познания; демонстрировать осведомленность о влиянии естественных наук и технологий на материальную, интеллектуальную и культурную сферы жизни общества; проявлять активную гражданскую позицию по вопросам, связанных с естествознанием.
Т.е. владение какими сформированными естественно-научными компетенциями должны продемонстрировать обучающиеся, позволяющими им принимать участие в различных жизненных ситуациях, связанных с естествознанием и технологиями.
Научное объяснение явлений включает в себя распознавание , выдвижение и оценку объяснений для природных и техногенных явлений, что включает способности:
Понимание особенностей естественнонаучного исследования подразумевает описание и оценку исследований, предположение научных способов , что включает способности:
Интерпретация данных научных доказательств для получения выводов использует анализ и оценку научной информации, утверждений и аргументов при получении выводов, что включает способности:
Из приведенного выше списка вытекает, что задания PISA должны быть направлены на проверку перечисленных выше компетентностей и при этом основываться на реальных жизненных ситуациях. Именно такие задания, объединенные в тематические блоки, составляют измерительный инструментарий PISA. Типичный блок заданий включает в себя описание реальной ситуации, представленное, как правило, в проблемном ключе, и ряд вопросов-заданий, связанных с этой ситуацией .
При этом каждое из заданий классифицируется по определённым параметрам.
Каждая из трех основных компетенций, составляющих ЕНГ, включает в себя набор конкретных умений, на проверку которых может быть непосредственно направлено задание.
Каждая из компетентностей, оцениваемых в задании, может демонстрироваться на материале научного знания следующих типов:
— Содержательное знание, знание научного содержания, относящегося к следующим областям: «Физические системы», «Живые системы» и «Науки о Земле и Вселенной».
— Процедурное знание, знание разнообразных методов, используемых для получения научного знания, а также знание стандартных исследовательских процедур.
Содержательные области можно формально соотнести с предметными знаниями. Так, «Физические системы» – это преимущественно материал физики и химии, «Живые системы» – биология, «Науки о Земле и Вселенной» – география, геология, астрономия. Однако с точки зрения содержания задания по ЕНГ, используемые в PISA, часто имеют межпредметный характер. Что касается процедурного знания, то оно в равной мере относится ко всем естественнонаучным предметам, что, в первую очередь, и позволяет объединять их в одну группу и говорить именно о естественнонаучной, а не о какой-то узко предметной, грамотности. В нашей практике комплекс знаний, умений, компетентностей, относящихся к типу процедурного знания, принято объединять под рубрикой «Методы научного познания».
При этом каждая из ситуаций может рассматриваться на одном из трех уровней: личностном , местном/национальном и глобальном.
Контекст – очень важное условие того, чтобы данное учебное задание можно было считать заданием на естественнонаучную грамотность. Именно наличие контекста, в который помещена проблемная ситуация, дает ответ на вопрос, зачем может понадобиться то или иное естественнонаучное знание. Задания (задачи) вне контекста оставляют этот вопрос открытым, что делает для многих учеников бессмысленным приложение усилий к таким задачам.
Перечень контекстов, представленных в заданиях PISA, нуждается в некоторой корректировке , учитывающих возрастные особенности, интересы и жизненный опыт учащихся 5 — 8 классов, потому что именно на эти возрастные рамки ложится основная работа по формированию функциональной грамотности.
Для 5-6 классов целесообразно использовать контекст, который можно условно назвать «научная любознательность», здесь преобладают задания более личностного плана и увлекательного содержания . Вместе с тем такая проблематика, как здоровье, окружающая среда, опасности и риски, наука и технологии, сохраняют свое значение и для данного возраста. Для учащихся 7-8 классов также актуален контекст «научная любознательность», иначе говоря, не все задания должны затрагивать проблемы здоровья, ресурсов, окружающей среды и рисков. Однако доля заданий, связанных с прагматическими контекстами может увеличиться по отношению к 5 классу.
Понятие ЕНГ, как и задача формирования этого вида функциональной грамотности, абсолютно согласуются с требованиями к образовательным результатам, определенным в ФГОС ООО. Чтобы убедиться в этом, достаточно сравнить набор основных компетенций, определяющих ЕНГ, с требованиями ФГОС ООО к ряду метапредметных и предметных образовательных результатов.
Таблица «Компетенции ЕНГ и требования ФГОС ООО к образовательным результатам.»
Сравнение показывает, что компетентности, составляющие ЕНГ, и требования стандарта вполне согласуются друг с другом, однако в ФГОС для определения соответствующих умений часто используются другие слова, но главное, эти умения «рассеяны» по группам метапредметных и предметных результатов, не образуя в стандарте единого блока, показывающего общие цели и планируемые результаты изучения всех естественнонаучных предметов.
Современная школа владеет новыми маштабными возможностями по обучению детей с привлечением различных источников получения и применения знаний.
Всем известно , что любая педагогическая технология характеризуется совокупностью приёмов, форм, методов и средств передачи , получения , закрепления, применения научного знания, а также способов организации учебно-познавательного процесса, связанная с конкретной деятельностью учеников и учителя по достижению поставленных целей.
В условиях реализации требований ФГОС наиболее актуальными и результативными, на наш взгляд, являются следующие педагогические технологии:
Такой педагогический микс , позволяет сформировать у детей необходимый набор ключевых компетенций для успешного выполнения не только к ГИА, но и ВПР,РДР и теперь к международные исследования.
При подготовке к любому виду аттестации ученика мы, педагоги, изучаем нормативные документы (спецификации и кодификаторы), так вот , на мой взгляд, прототипом заданий формата PISA являются региональные метапредменые работы.
Успешное выполнений заданий невозможно без владения читательской грамотностью,математической грамотностью , креативным мышлением, глобальными компетенциями и финансовой грамотностью. Конечно , все закладывается в начальной школе, но всему научить за первые 4-е года невозвожно, поэтому наша в основной и старшей школе задача не потерять того чем уже владеют дети и максимально усовершенствовать их способности.
Педагогика сотрудничества позволяет создать комфортный психологический климат в классе, способствующий работе детей в группе, уверенному высказыванию своей точки зрения и доказательной базы, обсуждению естественно-научной проблемы с различных позиций (научной, бытовой, технологичной, математической, экономической, неординарности).
Несмотря на то , что современные дети без проблем используют для своего общения различные гаджеты, они к сожалению теряются при встрече с компьютерной версией самого обычного теста, тем самым ухудшая свой результат, а как известно, PISA имеет компьютерный формат представления заданий. Поэтому на своих уроках мы используем не только собственные презентации, готовые мультимедиа продукты, позволяющие визуализировать научную информацию, но составляем собственные интерактивные тесты, которые ребенок может решить на уроке (на ноутбуке или нетбуке) и на уроке ,после сбора результатов, один из успешных учеников комментирует свои ответы и действия.
Также широко применяю с 2006г электронные образовательные ресурс: Виртуальная школа Кирилла Мефодия (Электронный ресурс) ;-М.:ООО «Кирилл и Мефодий», 2004 .- электрон. опт.диск(СD-ROM). Содержание дисков позволяет решать тематические тесты ,где ответы меняют последовательность,тем самым нет возможности списать. На дисках много заданий на сопоставление и работы с рисунками и схемами,т.е. представлению научной информации в ином формате.
