Интегративные задания не только предполагают использование понятий из различных наук и областей научных знаний, но и позволяют продемонстрировать практику применения знаний из одной науки в рамках другой науки.
Примером интегративного задания в контексте темы из курса биологии «Обмен веществ» может быть следующее: «Человек научился делать самолеты, изучая парящий полет птиц. Парящий полет предполагает, что птица не машет крыльями постоянно, а ставит крыло (и удерживает его положение при помощи мышц) под таким углом, что ее держит в воздухе подъемная сила ветра. Само явление подъемной силы открыто еще Леонардо да Винчи, и открыл он ее, именно наблюдая за птицами. На его основе он представил свой чертеж летательного аппарата. Современные самолеты летают по тому же принципу - они не машут крыльями, вместо этого крылья поставлены под таким углом, что самолет удерживается в воздухе за счет подъемной силы ветра (а также высокой скорости полета). Однако парящим полетом пользуются не все птицы. Например, маленькая птичка колибри умеет неподвижно зависать над цветком, когда питается некатором, при этом ее крылья движутся настолько быстро, что их движения неразличимы. Для полета колибри нужны не только крылья, но и большое количество энергии, которое дает нектар. Если бы человек выполнял такую работу, которую выполняет колибри, то каждый день ему требовалось бы съедать 150 килограммов гамбургеров». В описанном стимульном материале (контексте задания) присутствует информация из области биологии (соотношение объема и питательной ценности пищи и энергии) и физики (представление о работе как величине, подъемной силе), а также показана связь физики полета птицы и искусственных летательных аппаратов. В 8-м классе в курсе биологии обучающиеся изучали приспособления птиц для полета, что позволяет актуализировать ранее полученные знания. Некоторую дополнительную информацию целесообразно представить дополнительно, например напомнить обучающимся, как выглядит колибри.
К представленной ситуации можно задать следующие вопросы для решения.
Какой летательный аппарат летает по принципу «способа колибри»? (вертолет).
Почему самолеты сделаны так, чтобы использовать подъемную силу ветра? Что помешает сделать самолет, который «машет крыльями» и может зависать в воздухе, учитывая, что придуманы вертолеты? Для полного ответа на данный вопрос недостаточно аргументов о небольшом размере вертолета в сравнении с пассажирским самолетом. Необходимо, чтобы обучающиеся учли «энергетический фактор» - то количество пищи (энергии), которое тратит колибри (имеющая крайне небольшую массу тела) на полет, и провели параллель с объемом топлива, которое будет необходимо самолету с учетом его веса.
Вопрос о разнице полета самолета и колибри педагог может поставить либо в виде открытого задания, как показано выше, либо в виде теста (ориентируясь на уровень подготовки обучающихся) - представив варианты ответа, например:
Самолет тяжелее колибри и тяжелее вертолета;
Б) Для полета колибри затрачивает большой объем энергии, для самолета, чтобы он «махал крыльями», соответственно, необходим огромный объем топлива, которое также нужно поднять в воздух (вместе с самолетом) и которое быстро сгорит; (верный ответ)
Самолетом проще управлять, чем вертолетом;
Г) Самолет летит быстрее колибри, и ему нужно больше топлива.
В приведенном примере можно отметить, что контекстные задания интегративного характера в большей степени отражают взаимосвязи естественных наук, их предметов и методов исследования. Кроме того, при решении таких заданий, даже небольшого уровня сложности, обучающиеся получают представление о взаимосвязи наук и предметов их исследования, обучаются применять аналогию и сравнение при рассуждении, что обусловливает возможность использования контекстных заданий для формирования естественно-научной грамотности.
В ходе применения контекстных заданий на уроках биологии проведен мониторинг формирования естественно-научной грамотности. Оценка ЕНГ осуществлялась при применении инструментария Международного исследования PISA, возможность и опыт использования которого в целях диагностики ЕНГ показаны в работе А.Ю. Пентина, Г.Г. Никифорова, Е.А. Никишовой [5]. При диагностике проводится оценка трех основных компетенций - научное объяснение явлений, применение методов естественно-научного исследования, интерпретация данных и использование научных доказательств для получения выводов.
Процесс оценки базировался на основе метода экспертной оценки, в качестве экспертов выступали учителя биологии, географии и физики. Процесс оценки подразумевал предложение обучающимся трех контекстных заданий для решения на каждую компетенцию, проверяемую инструментарием PISA, оценку их выполнения, присвоение со стороны экспертов обучающимся оценки в баллах за решенное задание (использовалась пятибалльная шкала). В исследовании участвовали ученики 7-9-х классов в начале 2021 - 2022 учебного года и по окончании учебного года.
На рисунке 1 представлены усредненные результаты диагностики ЕНГ по исследуемым классам.
Рис. 1. Результаты первичной диагностики ЕНГ при использовании инструментария PISA (начало 2021-2022 учебного года)
Как можно отметить на рисунке 1, при максимально возможном значении по трем компетенциям 15 баллов обучающиеся показывают средний уровень сформированности ЕНГ (средний балл 3,5 за выполненное задание).
По итогам использования в процессе изучения биологии контекстных заданий интегративного характера в течение года в исследуемых учебных классах проведена повторная диагностика ЕНГ - результаты представлены на рисунке 2.
Рис. 2. Результаты повторной диагностики ЕНГ при использовании инструментария PISA (конец 2021-2022 учебного года)
По диаграмме, представленной на рисунке 2, можно отметить, что, по оценке экспертов, обучающиеся в исследуемых группах повысили уровень ЕНГ с 11,2 до 13,2 балла (при оценке суммы баллов по трем исследуемым компетенциям).
Таким образом, по результатам эмпирического исследования выявлена эффективность использования контекстных заданий интегративного характера для формирования и развития естественно-научной грамотности школьников.
Выводы
В ходе исследования получены следующие результаты:
выявлены особенности контекстных заданий как средства формирования естественнонаучной грамотности;
разработаны этапы конструирования контекстных заданий на основе материала учебного плана курса биологии основной школы с дополнением материалом из иных учебных дисциплин;
экспериментально доказана целесообразность применения контекстных заданий в курсе биологии основной школы.
Таким образом, использование контекстных заданий позволяет в рамках образовательного процесса создать условия, максимально приближенные к реальной ситуации применения знаний и умений.
Список литературы
1. Галкина Е.А., Лукина А.В. Дидактические основы понятия о естественнонаучной грамотности личности обучающегося // Астраханский вестник экологического образования. 2014. № 4 (30). С. 46-48.
2. Гавронская Ю.Ю., Алексеев В.В. Виртуальные лабораторные работы в интерактивном обучении физической химии // Известия РГПУ им. А.И. Герцена. 2014. № 168. С. 79-84.
3. Гавронская Ю.Ю., Оксенчук В.В. Виртуальные лаборатории и виртуальный эксперимент в обучении химии // Известия РГПУ им. А.И. Герцена. 2015. № 178. С. 178-183.
4. Разумовский В.Г., Пентин А.Ю., Никифоров Г.Г., Попова Г.М. Естественнонаучная грамотность: контрольные материалы и экспериментальные умения // Народное образование. 2016. № 4-5 (1456). С. 159-167.
5. Пентин А.Ю., Никифоров Г.Г., Никишова Е.А. Основные подходы к оценке естественнонаучной грамотности // Отечественная и зарубежная педагогика. 2019. № 4 (61). С. 80-97.
6. Конина Е.Н., Форкунова Л.В. Решение контекстных задач как способ реализации ФГОС в рамках предмета «География» // Вестник науки и образования. 2020. № 1-1 (79). С. 43-48.
7. Шимко Е.А. Условия формирования и диагностики отдельных компонентов естественнонаучной грамотности учащихся // Школьные технологии. 2019. № 2. С. 102-112.
8. Пентин А. Ю., Никифоров Г. Г., Никишова Е. А.. Формы использования заданий по оцениванию и формированию естественнонаучной грамотности в учебном процессе // Отечественная и зарубежная педагогика. 2019. Т. 1. №. 4 (61). С. 177-195.