Развитие Естетственно-Научной грамотности на уроках химии.
статья по химии (8, 9 класс)

Естественно-научная грамотность (ЕНГ) является одним из аспектов функциональной грамотности.

Естественнонаучная грамотность – это способность учащихся использовать естественнонаучные знания для отбора в реальных жизненных ситуациях тех проблем, которые могут быть исследованы и решены с помощью научных методов, для получения выводов, основанных на наблюдениях и экспериментах, необходимых для понимания окружающего мира и тех изменений, которые вносит в него деятельность человека, а также для принятия соответствующих решений».

Ученик, обладающий естественнонаучной грамотностью, должен проявлять следующие компетенции: − научно объяснять явления; − понимать особенности естественнонаучного исследования; − научно интерпретировать данные и использовать доказательства для получения выводов.

Разработка заданий на формирование ЕНГ достаточно сложна, в ней нужно учесть много факторов. Задания должны быть не только привязаны к реальности, но и соответствовать возрасту детей и их когнитивным особенностям. Они должны быть системными, содержать много фактов.

Задания должны содержать реальные жизненные ситуации, которые можно описать, объяснить или исследовать с использованием имеющегося у учащихся запаса естественнонаучных знаний.

На уроках химии современный учитель должен использовать задания по формированию и оцениванию ЕНГ.

В чем заключаются основные отличия заданий, которые можно использовать на уроках для по формирования компетенций ЕНГ от обычных заданий по хими?

- это не типичные учебные задачи по химии, характерные для школы;

- это задачи близкие к реальным проблемным ситуациям;

- это задачи, связанные с разнообразными аспектами окружающей    жизни;

- это задачи, содержание задания которых должно формироваться, основываясь на следующих контекстах: здоровье, природные ресурсы, окружающая среда, опасности и риски, связь науки и технологий;

- это задачи, которые требуют для своего решения не только знаний по  химии,  но и сформированных метапредметных умений;

- эти задачи должны оцениваться по четко сформулированным критериям.

Примеры заданий, которые можно использовать на уроках химии.

Компетенция  «Научное объяснение явлений».

Задания с низким познавательным уровнем.

Пример 1. Тема Растворы.  Решение задач на вычисление массовой доли растворенного вещества. 8 класс.

Задача.  Фармацевту необходимо приготовить 5%-ный раствор йода, который используют для обработки ран. Какой объем раствора он может приготовить из 10 г кристаллического йода, если плотность раствора должна быть 0,950г/мл?

Критерии

1. Вычислен объем раствора – 2 балла

2. Вычислена масса раствора - 1балл

3. Другие ответы или ответ отсутствует– 0 баллов

Пример 2. Тема Углерод. Соединения углерода. 9 класс.

Жесткость воды – совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворенных солей щелочноземельных металлов, главным образом кальция и магния. Вода с большим содержанием таких солей называется жесткой, с малым содержанием – мягкой. Жёсткость воды бывает временной и постоянной. Временная (карбонатная) обусловлена присутствием в воде растворимых гидрокарбонатов кальция и магния. Называется она так потому, что их устраняют кипячением воды. Последствием временной жесткости является образование накипи в чайниках, трубах отопления и т.д.

Вопрос: выбери уравнения химических реакций, которые отражают процессы происходят при кипячении воды.

1) Ca(HCO3)2 → CaCO3 ↓ + CO2 + H2O              2) CaO + H2O = Ca(OH)2

3) MgSO4+Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaSO4   4) Mg(HCO3)2 = MgCO3↓ +H2O+CO2

Критерии

1. Даны два верных ответа – 2 балла

2. Дан один верный ответ - 1балл

3. Другие ответы или ответ отсутствует– 0 баллов

Пример 3. Тема «Соли» 8 класс. / Тема «Галогены». 9 класс.

Средний познавательный уровень.

Зимой хлорид натрия, смешанный с другими солями, песком или глиной – так называемая техническая соль – применяется как антифриз против гололёда. До сих пор техническая соль может считаться эффективным противогололёдным средством.

Вопрос.

1) Какое свойство соли обусловило такое её применение в народном хозяйстве? 2) Какую роль играет песок в используемой смеси?

Ответ:

1) соль поглощает воду и превращается в раствор, температура замерзания которого ниже, чем у воды;

2) песок удерживает раствор, не даёт раствору стекать с дороги; уменьшает скользкость дороги

Критерии

1. Даны два верных ответа – 2 балла

2. Дан один верный ответ - 1балл

3. Другие ответы или ответ отсутствует– 0 баллов

Компетенция «Понимание особенностей естественнонаучного исследования».

Пример 1. Тема «Галогены». 9 класс. 

Этот пример показывает, как опираясь на один текст, можно дать задания разного когнитивного уровня.

1. Вездесущий иод.

1.Иод – это кристаллическое вещество чёрно-серого цвета с металлическим блеском. 2.Обладает замечательным свойством: при нагревании, не плавясь, т.е. минуя жидкое состояние, переходит в газообразное состояние. 3. Пары иода имеют резкий запах и фиолетовую окраску, откуда и произошло название данного элемента – «фиалковый» (греч.). 4 В виде свободного вещества ядовит: при вдыхании паров иода появляется головная боль, кашель, насморк, может быть отёк лёгких.

5. Иод – это редкий элемент, его содержание в земной коре составляет около одной стотысячной процента. 6 Вместе с тем с помощью современных методов анализа можно обнаружить присутствие хотя бы незначительных следов иода в почве, воде, растениях, организмах животных. 7. Морские водоросли накапливают иод. 8 «Иод вездесущий», – писал о нём академик А.Е. Ферсман. 9.Особую роль иод играет в жизни животных и человека. 10. Добавление небольших доз иода в корм скоту увеличивает удой молока у коров, ускоряет рост шерсти у овец, повышает яйценоскость кур. 11. При недостатке иода у человека нарушается интеллект, развивается базедова болезнь, которая обусловлена сбоем в выработке гормона и нарушением функционирования щитовидной железы. 12. Наибольшую славу иод приобрёл благодаря активному использованию в качестве средства для дезинфекции кожи вокруг места повреждения. 13. Другое применение спиртовой настойки иода в домашних условиях – нанесение иодной сетки на кожу в месте ушиба, шишки (гематомы).

Низкий познавательный уровень.

1. Прочитайте предложения под номерами 2, 3, 6, 11. Выпишите номера предложений в которых говорится о иоде, как простом веществе.

2. Укажите положение иода в Периодической системе химических элементов. Определите число электронов, протонов, нейтронов в атоме элемента.

Критерии

1. Даны два верных ответа – 2 балла

2. Дан один верный ответ - 1балл

3. Другие ответы или ответ отсутствует– 0 баллов

Средний познавательный уровень.

1.С учётом расположения иода в Периодической системе химических элементов объясните твёрдое агрегатное состояние иода и наличие у него металлического блеска.

Критерии

1. Даны два верных ответа – 2 балла

2. Дан один верный ответ - 1балл

3. Другие ответы или ответ отсутствует– 0 баллов

Высокий  познавательный уровень.

4. Известно, что во многих районах нашей страны в пище человека и кормах для животных содержится недостаточное количество иода. Как эта проблема решается в нашем государстве? Почему выбран именно такой вариант?

Критерии

1. Даны два верных ответа – 2 балла

2. Дан один верный ответ - 1балл

3. Другие ответы или ответ отсутствует– 0 баллов

Компетенция. «Интерпретация данных и использование научных доказательств для получения выводов».

Тема «алюминий». 9 класс.

Полезный алюминий..

 Алюминий –это металл, хорошо освоенных человеком из-за доступности для получения из руды и малой температуры плавления. Этот металл не встречается в природе в самородном виде, в отличии от меди, золота и серебра, которые обладают крайне низкой химической активностью. В промышленности большое значение имеют некоторые горные породы и минералы, содержащие алюминий, наиболее известны из них Бокситы Al2O3 · H2O и Корунд Al2O3. В чистом виде алюминий – металл серебристо-белого цвета с металлическим блеском, легкий. Исключительно хороший тепло- и электропроводник, что способствует его активному применению в быту и промышленности. Алюминий также называют «крылатым» металлом.

По химическим свойствам алюминий металл средний активности, при определенных условиях взаимодействует с водой, с разбавленными кислотами. Алюминий легко вступает во взаимодействие с неметаллами, так как является хорошим восстановителем. В настоящее время активно используются сплавы алюминия. Наиболее известный из них является дюралюмин. Алюминий является необходимым элементом для всех высших растений, животных и человека. Здоровому взрослому человеку необходимо поступление алюминия в количестве 0,1 мг в день. Наибольшее его количество содержится в овсяных хлопьях, зернах ржи, пшеницы, сухарях и сдобе. Важно заметить, что риски для здоровья человека от недостатка алюминия в организме многократно ниже, чем риски от его избытка.

Средний познавательный уровень..

Вопрос 1. Расположите названные в тексте металлы в порядке снижения их химической активности.

Ответ: Al → Cu → Ag → Au

Критерии 1. 

Приведён верный порядок изменения активности металлов - 1балл

2. Другие ответы или ответ отсутствует– 0 баллов

Вопрос 2. Заполните пустые клетки в таблице на основании соответствия между физическим свойством алюминия и изделием (продуктом производства), получаемом на основании этого свойства

Критерии 

1. Верно заполнена таблица, т.е. приведены три недостающих компонента в таблице: легкость – корпус самолета; эл.проводность – эл. провода (кабель, контакты); теплопроводность – кухонная посуда (ковши, кастрюли, сковороды) -2 балла

2. Заполнены два недостающих пропуска в таблице- 1балл

3. Другие ответы или ответ отсутствует – 0 баллов

Высокий  познавательный уровень..

Вопрос 3. К какому классу веществ относится продукт взаимодействия алюминия с неметаллами? Приведите пример уравнения одной из реакций. Дайте названия образующимся продуктам реакции.

Критерии 

1. Верно указан класс продукта реакции и составлено уравнение реакции-2 балла

2. Верно указан класс продукта реакции или составлено уравнение реакции -1балл

Другие ответы или ответ отсутствует– 0 баллов

Вопрос 4. Из алюминия, благодаря его физическим свойствам, изготавливают кухонную посуду для приготовления пищи. Такая посуда отличается невысокой стоимостью.

«Немедленно выбросьте алюминиевые кастрюли! Вы запекаете мясо в фольге? Не делайте этого!» — слышали такие высказывания? Особенно часто их повторяют сторонники ЗОЖ. Сколько в них правды, а сколько устаревших стереотипов? Сформулируйте гипотезу, объясняющую с химической точки зрения причину появления таких мнений. Насколько они верны?