Биология в школе, 2019, №.1. С.15-22
В XXI веке акценты в школьном образовании смещены в сторону формирования у учащихся умения критически мыслить, способности к взаимодействию и коммуникации, творческого подхода к решению жизненных проблем.
Контекстуализация содержания и учебной деятельности – применение знаний в ситуациях, приближенных к реальным.
Естественно-научную грамотность характеризуют:
- компетенции,
- знания,
- контексты,
- когнитивные уровни – уровни познавательных возможностей,
- формирование навыка самообразования.
Особенности формирования научных знаний по биологии
Указа Президента РФ №204 от 7.05.2018 г. – стратегическая цель развития образования на период до 2024 г. – «обеспечение глобальной конкурентоспособности российского образования, вхождение РФ в число 10 ведущих стран мира по качеству общего образования».
Существуют международные сравнительные исследования качества общего образования PIRLS, TIMSS, PISA.
PIRLS – «Изучение качества чтения и понимания текста, IV класс» – сформированность читательской грамотности при переходе из начальной в среднюю школу.
TIMSS – мониторинговое исследование качества математического и ЕН образования – для IV-VIII классов и для XI кл. усвоение углубленных курсов математики и физики.
PISA – оценка образовательных достижений: у 15-летних школьников уровни ЕН, математической и читательской грамотности.
Естественно-научную грамотность – концепция и трактовка даны экспертами PISA. Она включает:
Способность 15-летних школьников а) осваивать и использовать ЕН знания для понимания и постановки вопросов, освоения новых знаний, объяснения ЕН явлений и формулирования выводов, сделанных на основе научных доказательств; б) понимать основные особенности естествознания как формы человеческого познания; в) демонстрировать осведомленность в том, что естественные науки и технологии влияют на материальную, интеллектуальную и культурные сферы общества; г) проявлять активную гражданскую позицию при рассмотрении ЕН проблем.
Грамотный в ЕН отношении школьник может участвовать в аргументированном обсуждении проблем, относящихся к ЕН и технологиям.
Он должен уметь: - научно объяснять явления,
- оценивать и планировать ЕН исследования,
- научно интерпретировать данные и доказательства.
PISA 2015 г. – компьютерное тестирование со стандартными и интерактивными заданиями.
Стандартные – формулировка проблемы и вопросы в виде текста с графиками и таблицами.
Интерактивные – компьютерная симуляция и связанные с ней вопросы.
Классификация заданий по категориям:
1. Компетенции, используемые для оценивания ЕН грамотности: а) научное объяснение природных явлений, б) применение методов ЕН исследования, в) интерпретация данных и использование научных доказательств для формулировки выводов.
Научное объяснение природных явлений – деятельность по распознаванию, формулировке, оцениванию и объяснению сущности природных и техногенных явлений.
Эта деятельность включает способности: а) вспоминать и применять необходимые ЕН знания; б) распознавать, использовать и создавать объяснительные модели; в) делать и подтверждать научные прогнозы; г) предлагать гипотезы для научного объяснения явлений; д) объяснять потенциальные возможности применения ЕН знаний в общественной жизни.
Что важно формировать в образовательном процессе:
- умения применять биологические знания в жизненных ситуациях;
- распознавать научные описания биологических объектов и процессов;
- объяснять биологические процессы;
- понимать характер происходящих биологических явлений;
- прогнозировать возможные изменения в живой природе.
Применение методов ЕН исследования - деятельность по описанию и оцениванию научных исследований, предложению научных способов решения проблем.
Эта деятельность включает способности: а) определять вопросы, рассматриваемые в ЕН работе; б) различать вопросы, относящиеся к проблемному полю ЕН исследований; в) предлагать способы научного исследования проблем; г) описывать и оценивать методы научного познания, обеспечивающие надежность данных и достоверность объяснений.
Что важно формировать:
- умения выделять биологические проблемы, при решении которых используются методы научного познания;
- умения определять источники информации и выделять ключевые слова, необходимые для поиска информации о биологическом исследовании;
- умения самостоятельно формулировать вопросы для проведения биологических исследований;
- умения различать методы проведения наблюдения и биологических экспериментов;
- умения формулировать гипотезу биологического эксперимента;
- умения понимать назначение оборудования, используемого для проведения биологического исследования;
- умение анализировать ход и результаты биологического исследования;
- умение определять ключевые слова и находить информацию о биологических объектах, процессах и явлениях в Интернете и др. источниках.
Интерпретация данных и использование научных доказательств для формулировки выводов – деятельность по анализу и оценке научной информации, утверждений, аргументов, выводов.
Эта деятельность включает способности: а) преобразовывать одну форму представления данных в другую; б) делать выводы на основе анализа и интерпретации научных данных; в) распознавать в научных текстах допущения, доказательства и рассуждения; г) отличать аргументы, основанные на научных доказательствах, от ненаучных аргументов; д) оценивать научные аргументы и доказательства из разных источников.
Что важно формировать:
- умение анализировать данные биологических экспериментов, представленные в виде графиков и диаграмм;
- умение использовать оценочные расчеты при анализе научных данных;
- умение выделять дополнительные внешние фактор, влияющие на результаты биологического исследования, и оценивать их влияние;
- умение интерпретировать научные факты и данные биологических исследований;
- умение формулировать научно обоснованные выводы;
- умение выявлять научные факты и данные биологических исследований, на которых основаны предположения и доказательства;
- умение оценивать последствия применения достижений биологии и технологии в общественной жизни.
На каком материале учащиеся могут демонстрировать эти три компетенции?
1. Знание научного содержания – знания, относящиеся к физическим системам (физика, химия), живым системам (биология), о Земле и Вселенной (география, геология, астрономия);
2. Знание процедуры – методы, используемые для получения научного знания, а также общепринятых исследовательских процедур;
3. Эпистемологическое знание – знание о возникновении научных представлений вследствие обоснования и применения научных методов исследования, а также понимание смысла понятий «теория», «научная гипотеза», «наблюдение».
Задания в PISA на поиск решений ЕН или технических проблем в конкретных жизненных ситуациях. Каждая ситуация имеет контекст: личный, связанный с самим школьником, его семьей, друзьями; социальный – связан с местным или региональным окружением; глобальный – связан с природными явлениями в разных частях мира.
Уровни познавательных возможностей
Трудность задания – это сочетание степени его интеллектуальной сложности (сложность мыслительных процедур, необходимых для выполнения задания), объема и широты знаний и умений, необходимых для выполнения задания.
Низкий уровень – выполнение учащимися одношаговой процедуры: распознают факты, термины, понятия; находят на графике единственную точку, содержащую информацию.
Средний уровень – учащиеся используют понятийное знание для описания или объяснения биологических явлений; выбирают процедуры, предполагающие два шага; интерпретируют или используют простые наборы данных в таблицах или графиках.
Высокий уровень – учащиеся анализируют сложную информацию или данные, обобщают или оценивают доказательства, обосновывают и формулируют выводы с учетом разных источников информации, составляют план или последовательность действий, направленных на решение проблемы.
Уровней ЕН грамотности
(от экспертов PISA)
6-й уровень – учащиеся должны уметь формулировать определения, применять знания по физике, химии, биологии, географии, геологии и астрономии в сложных жизненных ситуациях; на основе анализа объединять информацию, полученную из разных источников, использовать эту информацию для обоснования предлагаемых решений.
Успешность аргументационной деятельности зависит от наличия у учащихся знаний о ее понятийном аппарате:
- тезис (положение, утверждение),
- аргумент (рассуждение, довод),
- демонстрация (иллюстрация примерами),
- вывод (умозаключение),
а также знаний о формах связи между тезисом и выводом.
Аргументация важна при овладении ЕН грамотностью, она – основа формирования познавательного интереса при обучении биологии.
Приемы аргументации (А):
Элементарная А – обоснование одного тезиса с использованием одной аргументационной цепочки;
Комплексная А - обоснование одного тезиса с помощью нескольких аргументационных цепочек;
Единичная А - обоснование одного тезиса с помощью одного аргумента;
Множественная А - обоснование одного тезиса с использованием нескольких аргументов.
Требования для «продвинутых» учащихся:
Формирование умения сравнивать биологические объекты – используем инструкцию В.В. Пасечника, С.В. Суматохина и Г.С. Калиновой: «При изучении биологии вы часто сравниваете различные биологические объекты и явления. Необходимо помнить, что это не просто описание объектов или явлений, а сопоставление их существенных признаков, на основе которых выясняется, что общего и какие различия имеются у сравниваемых объектов. Важна последовательность действий:
1. Выясните, какие объекты (явления) сравниваются.
2. Мысленно расчлените объект (явление) на составные части (проведите анализ).
3. Выделите существенные признаки сравниваемых объектов (явлений).
4. Сопоставьте сравниваемые объекты (явления) по одним и тем же признакам:
а) признаки сходства,
б) признаки различия.
Пример обучения умению анализировать (Биология Пасечник, Суматохин, Калинова, VII кл):
«Изучая с роение органов растений или какое-либо явление природы, вы, сами того не подозревая, пользуетесь приемом анализа, который является важным составлным элементом мышления. Правила проведения анализа:
Анализ – расчленение, разделение целого на составные части, выделение отдельных сторон и свойств объекта.
1. Внимательно изучите объект в целом.
2. Расчлените объект на части.
3. Изучите особенности каждой части.
4. Установите взаимосвязь (соподчинение частей).
5. Постарайтесь выделить функции частей».
4-й уровень – справляются с заданиями, проверяющими умение эффективно анализировать жизненные ситуации и бытовые проблемы, связанные с отдельными природными явлениями. Требуется умение делать выводы о роли биологии, химии, физики, географии, астрономии или технологий в общественной жизни.
3-й уровень – умение выявлять ясно сформулированные проблемы в отдельных жизненных ситуациях, отбирать научные факты и ЕН знания, которые можно использовать при анализе и объяснении природных явлений. Уметь использовать простые модели природных объектов, интерпретировать и использовать биологические, физические, химические, географические и астрономические понятия. Уметь формулировать короткие высказывания с использованием научных фактов, принимать правильные решения в жизненных и учебных ситуациях на основе ЕН знаний.
2-й уровень – применять освоенную научную информацию по географии, астрономии, химии, физике, биологии для объяснения знакомых им жизненных проблем, уметь устанавливать прямые связи для объяснения природных явлений.
1-й уровень – ограниченные научные знания, способность применять их только в знакомых ситуациях.