От задачи формирования естественно-научной грамотности к необходимым компетентностям учителей естественно-научных дисциплин

Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования устанавливает требования к личностным, метапредметным и предметным результатам образования. И если предметные требования можно реализовать средствами отдельных учебных предметов, то требования к личностным и метапредметным результатам образования могут быть успешно реализованы лишь совместным и согласованным воздействием всех школьных предметов, курсов и модулей, входящих в основную образовательную программу школы.

 автор: Александр Пентин, кандидат физико-математических наук, заведующий кафедрой естественно-математического образования Академии повышения квалификации и профессиональной переподготовки работников образования

 

 

1. Реализация требований ФГОС к результатам образования через формирование естественно-научной грамотности учащихся
Одним из эффективных способов согласования предметов, курсов и модулей основной образовательной программы является преподавание родственных учебных предметов на основе единой концепции, построенной на общих дидактических и технологических принципах. В рамках образовательной области «Естествознание» речь может идти об общих подходах к преподаванию естественно-научных предметов (прежде всего физики, химии, биологии), на основе которых реализуются требования ФГОС к результатам образования.

Если в концентрированном виде формулировать цель естественно-научного образования в основной школе, то её можно определить как формирование естественно-научной грамотности учащихся.

Естественно-научная грамотность — это не только образовательная, но и гражданская характеристика, которая в большой мере отражает уровень культуры общества, включая его способность к поддержке научной и инновационной деятельности. Можно утверждать, что для осуществления технологической модернизации РФ естественно-научная грамотность населения необходима в той же мере, в какой нужны и сами профессионалы — учёные, конструкторы, инженеры. К сожалению, как показывают результаты международного исследования PISA[1], именно с формированием естественно-научной грамотности большинства школьников наша система образования пока справляется неудовлетворительно.

Международное понимание естественно-научной грамотности, на котором основано исследование PISA, включает в себя ряд умений или компетентностей, которые вполне созвучны требованиям ФГОС к образовательным результатам (смотри таблицу 1).

Как видно из формулировок, компетентности естественно-научной грамотности и метапредметные образовательные результаты ФГОС характеризуют новое обобщённое качество по сравнению с чисто предметными знаниями и умениями, поэтому и достижения этих результатов можно ожидать лишь при использовании каких-то общих подходов в преподавании естественно-научных предметов. В свою очередь, владение метапредметными естественно-научными умениями (применять исследовательские процедуры, объяснять явления с помощью моделей, делать выводы на основе анализа данных) позволяет более успешно решать и чисто предметные задачи.

2. Сквозные содержательные линии
Одним из главных средств достижения общей цели естественно-научного образования является опора в преподавании естественно-научных предметов на ряд общих содержательно-дидактических линий. В каждом из предметов эти линии основываются на своём предметном материале, но при этом имеют сходные методологические и дидактические особенности. В таблице 2 кратко раскрывается смысл этих содержательно-дидактических линий и, тоже кратко, характеризуются способы их реализации.

3. Учебные задания, формирующие естественно-научную грамотность
Ещё одним способом формирования естественно-научной грамотности является выделение общей для всех естественно-научных предметов номенклатуры учебных заданий. Эта номенклатура не охватывает все типы учебных заданий по каждому предмету, но характеризует именно такие задания, которые непосредственно направлены на формирование компетентностей, определяющих естественно-научную грамотность. Ниже ещё раз приводится список этих основных компетенций:

  • понимание основных особенностей естественно-научного исследования (или естественно-научного метода познания);
  • умение объяснять или описывать естественно-научные явления на основе имеющихся научных знаний, а также умение прогнозировать изменения;
  • умение использовать научные доказательства и имеющиеся данные для получения выводов, их анализа и оценки достоверности.

В соответствии с этими тремя основными компетенциям и можно выделить три общих группы заданий. Эти группы можно подвести под условные рубрики, названия которых, если их формулировать на доступном школьникам языке, содержат побудительный, мотивирующий смысл для ученика.

Например, одна из групп заданий может называться «Как узнать?». Входящие сюда задания соответствуют первой из компетенций, относящейся к методам научного познания, то есть способам получения научных знаний. В этих заданиях ученику может быть предложено найти способы установления каких-то фактов, определения (измерения) физической величины, проверки гипотез; наметить план исследования предлагаемой проблемы.

Рубрика «Попробуй объяснить» соответствует группе заданий, которые формируют умения объяснять и описывать явления, прогнозировать изменения или ход процессов (вторая из компетенций). Эти умения базируются не только на определённом объёме научных знаний, но и на способности оперировать моделями явлений, на языке которых, как правило, и даётся объяснение или описание.

Рубрика «Сделай вывод» соответствует третьей компетенции и включает задания, которые формируют умения получать выводы на основе имеющихся данных. Эти данные могут быть представлены в виде массива чисел, рисунков, графиков, схем, диаграмм, словесного описания. Анализ этих данных, их структурирование, обобщение позволяют логическим путём прийти к выводам, состоящим в обнаружении каких-то закономерностей, тенденций, к оценкам и так далее. Эти умения не совпадают, как может показаться, с умениями объяснять явления, поскольку в большей степени опираются на формальные, логические действия, тогда как объяснение (включая «генерирование» модели) — это в значительной степени эвристическое действие.

Таблица 1. Соответствия между критериями естественно-научной грамотности и требованиями ФГОС к результатам образования

Ещё один общий для всех предметов вид заданий — это задания, формирующие читательскую грамотность[2], или читательскую компетентность, то есть набор умений, которые обеспечивают понимание текстов различного содержания. К текстам относятся как обычные вербальные тексты, так и графики, рисунки, схемы, диаграммы, таблицы.

Требования к читательской грамотности включены в ФГОС ООО в виде метапредметного образовательного результата, именуемого «смысловое чтение», читательская грамотность школьников также оценивается в международном исследовании PISA. Очевидно, что сформированность читательской грамотности является необходимым условием и фундаментом для других видов функциональной грамотности, в том числе естественно-научной грамотности. Рубрика, объединяющая эти задания, могла бы называться, например, «О чём тут говорится?». Подразумевается понимание того, о чём говорится в тексте (то есть его содержания), предлагаемом в задании.

Сгруппированные по видам деятельности и соответствующим рубрикам задания можно предлагать учащимся как на уроке, так и в качестве домашних заданий, воспроизводя эту типологию в дидактических материалах для учеников, а также в таких компонентах предметных УМК, как задачник, практикум, рабочая тетрадь.

Таблица 2. Общие содержательно-дидактические линии

4. Содержание учебной деятельности и компетентности учителя
Задача формирования естественно-научной грамотности и достижения образовательных результатов ФГОС предъявляет определённые требования к содержанию учебной деятельности на уроке и необходимым компетенциям учителя.

Очевидно, что учебная деятельность по преимуществу должна иметь продуктивный (в отличие от репродуктивного) характер и включать в себя следующие виды деятельности:

  • объяснение и описание явлений;
  • использование и построение моделей явлений и процессов;
  • прогнозирование изменений;
  • формулирование выводов на основе имеющихся данных;
  • анализ этих выводов и оценка их достоверности;
  • выдвижение гипотез и определение способов их проверки;
  • формулирование цели исследования;
  • построение плана исследования;
  • дискуссия по естественно-научным вопросам.

Соответственно и материал урока должен «создавать повод» для организации такой деятельности и постановки учебных заданий, формирующих компетентности естественно-научной грамотности. Таким образом, условно содержание урока можно подвергнуть своеобразному тесту. Общий смысл вопросов этого теста следующий. Даёт ли содержание урока возможность формулировать продуктивные вопросы и задания? Иначе говоря, предлагаются ли на уроке способы (формулы, модели, алгоритмы), которые можно использовать для решения круга учебных задач, соответствующих перечисленным выше видам деятельности?

С учётом задачи формирования естественно-научной грамотности общий вопрос теста можно развернуть через более конкретные:

1. Даёт ли содержание урока возможность формулировать вопросы (задания) типа:
Как были получены изложенные факты? Каким способом можно узнать, что…?
Какую гипотезу можно выдвинуть относительно…?
Как можно проверить эту гипотезу?

Разумеется, подобные вопросы (задания) должны опираться не только на материал данного урока, но и на систематическое применение метода научного познания на предыдущих занятиях.

2. Даёт ли учебный материал урока возможность формулировать вопросы (задания), в которых предлагается объяснить факты или явления с использованием полученных знаний?

Для этого на данном уроке и ранее должны рассматриваться модели или схемы рассуждений (алгоритмы), которые могут использоваться для объяснения некоторого класса фактов и явлений.

3. Даёт ли учебный материал урока возможность сформулировать вопросы (задания), в которых предлагается проанализировать данные и сделать выводы?

Для этого на уроке могут быть представлены образцы такого рода анализа, например, результатов измерений, представленных в виде графиков или таблиц.

4. Даёт ли материал урока возможность организовать дискуссию, поскольку на нём излагаются конкурентные точки зрения на некую проблему или указывается, что для окончательных выводов пока не хватает фактов?

Дискуссия может касаться возможных применений научных достижений (изобретательский, инновационный аспекты), а также затрагивать этические и экологические аспекты.

Разумеется, полностью выдержать этот тест должен не единичный урок, а блок уроков, соответствующих, например, разделу курса, но содержание почти каждого урока должно утвердительно отвечать хотя бы на один из вопросов этого условного теста.

Отсюда вытекают требования и к компетентностям учителя, если он ставит задачу формирования естественно-научной грамотности учащихся.

Во-первых, учитель сам должен обладать компетентностями, которые составляют естественно-научную грамотность, а это далеко не всегда имеет место. Только при этом условии он сможет целенаправленно использовать задания по естественно-научной грамотности в учебном процессе и тем более самостоятельно разрабатывать такие задания.

Во-вторых, учитель должен выступать в качестве организатора (или координатора) продуктивной деятельности учащихся, виды которой перечислены выше. А это уже предъявляет требования к его педагогическим компетентностям.

Эти два вида требований определяют и содержание подготовки, в том числе повышения квалификации учителей предметов естественно-научного цикла.

Так, первый вид требований (обладание компетентностями естественно-научной грамотности) фактически означает, что на определённом уровне учитель должен обладать квалификацией учёного-исследователя, то есть в ходе своей профессиональной подготовки (включая повышение квалификации) получить и далее пополнять опыт исследовательской деятельности в области естественных наук. Формированию такого опыта может быть посвящён один из модулей программы повышения квалификации.

Другой предполагаемый модуль может быть посвящён технологии разработки заданий, направленных на формирование естественно-научной и читательской грамотности учащихся, так называемых компетентностно-ориентированных заданий.

Наконец, третий модуль может быть посвещён содержанию технологии организации продуктивной деятельности: видам и элементам исследовательской деятельности, построению моделей, анализу данных, проектированию, ведению дискуссии и так далее.

Программа повышения квалификации, включающая три таких модуля, будет иметь вполне конкретную цель: подготовку учителя, способного на этапе основного общего образования решать задачу формирования естественно-научной грамотности учащихся.

Систематическое использование и согласованная трактовка метапредметных понятий в предметном материале.
[1] С материалами о международном исследовании PISA, а также с результатами PISA-2009, можно ознакомиться на сайте отдела оценки качества образования ИСМО РАО http://www.centeroko.ru.
[2] Пентин А.Ю. Разработка компетентностно-ориентированных заданий по оцениванию читательской грамотности на основе естественно-научных текстов. – Методист, 2011, № 4.