как разработать задания по формированию естественно-научной грамотности
статья

Как разработать задание по формированию естественно-научной грамотности.

Прежде чем разрабатывать задания нужно понимать, что такое естественно- научная грамотность и какие компетенции она включает.

Итак давайте разберемся.

Естественнонаучная грамотность – 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 компетенций: научно объяснять явления, оценивать и планировать научные исследования, научно интерпретировать данные и приводить доказательства.

Компетенции естественно-научной грамотности.

1. Научное объяснение явлений
2. Понимать основные особенности естественнонаучного исследования
3. Интерпретировать данные и использовать научные доказательства для получения выводов

Компетенция научное объяснение явлений.

Учащиеся должны применять соответствующие естественно-научные знания для объяснения явлений.

Что они должны делать?

1. Распознавать, использовать и создавать объяснительные модели и представления-Предлагается описание нестандартной ситуации, для которой ученик не имеет готового объяснения. Для получения объяснения она должна быть преобразована (в явном виде или мысленно) или в типовую известную модель или в модель, в которой ясно прослеживаются нужные взаимосвязи. Возможна обратная задача: по представленной модели узнать и описать явление.
2. Делать и научно обосновывать прогнозы о протекании процесса или явления-Предлагается на основе понимания механизма (или причин) явления или процесса обосновать дальнейшее развитие событий.
3. Объяснять принцип действия технического устройства или технологии-Предлагается объяснить, на каких научных знаниях основана работа описанного технического устройства или технологии.

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.

Контексты

Контекстом можно назвать тематическую область, к которой относится описанная в задании проблемная ситуация. Например, в PISA эти ситуации группируются по следующим контекстам:

∙ 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 (связанном с проблемами данной местности или страны) и глобальном (когда рассматриваются явления, происходящие в различных уголках мира).

Посмотрим, например, как выглядит на разных уровнях ситуация, относящаяся к контексту «связь науки и технологий» и содержательному типу знания «Физические системы». На личностном уровне она может быть связана с работой бытовых электрических приборов. На местном/национальном уровне – с работой ветряного электрогенератора, используемого для обеспечения энергией небольшого поселения. На глобальном уровне – с использованием в целом возобновляемых и не возобновляемых источников энергии.

Познавательные уровни

Для заданий по ЕНГ в PISA определяются уровни познавательных действий, которые должен выполнить ученик для выполнения данного задания. Трудность любого задания – это сочетание его собственной интеллектуальной сложности (т.е. сложности требуемых мыслительных процедур) и объема знаний и умений, необходимых для его выполнения.

 Выделяются следующие 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.

Тип вопроса В целом в заданиях используется традиционный набор форматов, который во многом повторяет форматы PISA

1. Открытый-Это вопросы, начинающиеся с вопросительного слова, — «когда», «как», «какой», «сколько» и т. п. В противоположность закрытым вопросам, предполагающим два варианта ответа — «да» или «нет», — открытые допускают множество возможных вариантов, которые в самом вопросе никак не обозначены. Отвечать на них труднее, чем на закрытые, но в то же время, размышляя над открытыми вопросами и отвечая на них, человек глубже погружается в тему и лучше раскрывается в общении. Ответы ученика на открытые вопросы дают нам наиболее полное представление о ходе его мыслей.

            2.Закрытый- Обычно закрытыми называют вопросы, подразумевающие два возможных варианта ответа — либо «да», либо «нет». Однако есть ещё некоторые их разновидности, о которых я скажу чуть позже.

Если размышление над открытым вопросом подобно движению по целине, где надо выбрать направление самому, то закрытый вопрос подобен развилке на уже проторённой кем-то дороге. Даже если точно не знаешь ответа, действуешь по интуиции или совсем наугад, и вероятность ответить правильно многократно выше, чем при ответе на открытый вопрос (вспомните пресловутое тестирование, способность которого оценивать знания не раз подвергалась критике). Закрытый вопрос требует гораздо меньшей самостоятельности мышления, отвечающий на него находится в роли ведомого. Но это отнюдь не означает, что закрытые вопросы бесполезны, напротив — они могут использоваться как раз там, где нам не помогут вопросы открытые, потому что они слишком сложны и способны вызвать у ребёнка замешательство.

Первое, с чего следует начать формирование задания – это контекст. Выбор контекста не ограничивается контекстами, которые используются в тестировании PISA. На усмотрение составителя может быть выбрана любая область. Второй шаг в составлении задания – это выбор проверяемой компетенции. После выбора компетенции мы определим тип вопроса: знание содержания или знание процедур. Четвертый шаг – формулируем вопрос, а затем выбираем уровень сложности.

Вопросы для объяснения научных явлений должны  включать слова – почему, объясните почему, объясните как работает.

Русский писатель Илья Эренбург так описал свои впечатления об уведенной железной колонне Чандрагупты: «В Дели я видел прекрасную железную колонну. Её поставили в V веке. Шли дожди, палило жаркое солнце, но ржа не тронула железа. Не скрою – я удивлялся, я не знал, что древние индийцы в таком совершенстве владели тайнами металлургии…». По данным анализа колонна состоит из почти чистого железа, она выплавлена и выкована как единое целое: В условиях Англии маленький кусочек колонны, использованный для эксперимента, незамедлительно подвергся коррозии.

Массовая доля %

Задания 1) Предположите причины, по которым Делийская колонна обладает коррозионной устойчивостью. 2) Почему в Англии кусочек колонны быстро коррозирует?

Компетенция: Понимание особенностей естественнонаучного исследования

1. Распознавать и формулировать цель данного исследования По краткому описанию хода исследования или действий исследователей предлагается четко сформулировать его цель.

В сухой ступке осторожно смешайте (не растирая) несколько кристаллов нитрата свинца (II) и иодида калия. Происходит ли изменение окраски? После начните

Энергично растирать кристаллы, что происходит? Из пипетки добавить к смеси несколько капель воды; обратить внимание на изменение окраски.

Задание.

Сформулируйте цель исследования.

2. 2. Предлагать или оценивать способ научного исследования данного вопроса По описанию проблемы предлагается кратко сформулировать или оценить идею исследования, направленного на ее решение, и/или описать основные этапы такого исследования.

Мыло — моющее средство гигиенической косметики (туалетное мыло) или бытовой химии (хозяйственное мыло), основным компонентом которого является

Водорастворимая натриевая или калийная соль насыщенных жирных кислот.

В зависимости от содержания иона металла мыла по консистенции бывают жидкие и твердые.

Задание. Сформулируйте способы определения иона

металла в жидком и твердом мылах.

С какой целью Александр налил масло в одну из банок при проведении этого опыта?

Александр, будучи членом биологического кружка, поставил опыт с растением традесканция. Для этого он взял два срезанных побега растения и поместил их в стеклянные прозрачные банки с водой. При этом в одну из банок он налил немного растительного масла. Примерно через неделю в банке без масла на той части побега, которая находилась в воде, стали образовываться придаточные корни.

3.Выдвигать объяснительные гипотезы и предлагать способы их проверки Предлагается не просто сформулировать гипотезы, объясняющие описанное явление, но и обязательно предложить возможные способы их проверки. Набор гипотез может предлагаться в самом задании, тогда учащийся должен предложить только способы проверки.

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.

Задание: Предположите свои гипотезы, объясняющие данное явление.

Для чего в своём опыте Антон накрыл банки стеклянными крышками? Предложите какую гипотезу рассматривал Антон.

Известно, что в прорастающих семенах происходит активный обмен веществ. Антон решил выяснить роль одного из таких условий, проведя следующий опыт. Он взял две прозрачные стеклянные банки. Одну банку он наполнил на 1/3 уже набухшими семенами гороха, а другую — сухими. Обе банки он закрыл стеклянными крышками. Через сутки Антон убрал стеклянные крышки и внёс в банку с сухими семенами горящую свечу. Свеча продолжала гореть. Когда же он внёс свечу в банку с набухшими семенами, она погасла.

3. Описывать и оценивать способы, которые используют учёные, чтобы обеспечить надёжность данных и достоверность объяснений Предлагается охарактеризовать назначение того или иного элемента исследования, повышающего надежность результата (контрольная группа, контрольный образец, большая статистика и др.). Или: предлагается выбрать более надежную стратегию исследования вопроса.

Правила титрования. Место, где проводится титрование, должнобыть хорошо п одготовлено и освещено. На основание штатива с бюреткой следует положить лист белой бумаги. Титруют малыми порциями – по каплям. Открывают зажим бюретки левой рукой, а колбу для титрования держат правой, постоянно перемешивая ее

Содержимое вращательными движениями. После вытекания раствора отсчет делений на бюретке производят через 20-30 с. Титрование повторяют не менее трех раз. Каждое повторное титрование начинают с нулевого отсчета бюретки.

Задание 1 Почему место, где проводится титрование должно быть

хорошо освещено?

Задание 2 Почему показания израсходованной объем жидкости

для титрования снимают через 20-30 секунд?

Задание 3 Для чего при титровании проводят трѐхкратное

измерение?

Компетенция: Интерпретация данных и использование научных доказательств для получения выводов

1.Анализировать, интерпретировать данные и делать соответствующие выводы Предлагается формулировать выводы на основе интерпретации данных, представленных в различных формах: графики, таблицы, диаграммы, фотографии, географические карты, словесный текст. Данные могут быть представлены и в сочетании форм.

Какой вывод смог сделать Сергей по результатам опыта?

Известно, что для прорастания семян необходимы определённые условия. Сергей решил выяснить роль одного из таких условий, проведя следующий опыт. Он взял два стакана, положил в каждый из них по несколько одинаковых семян гороха и кусочки мокрой ваты, чтобы семена были постоянно влажными. Оба стакана Сергей поставил на стол под лампу дневного освещения, но один из них заслонил от лампы картонной коробкой с вырезами, и стал наблюдать. Через несколько дней Сергей увидел, что семена проросли в обоих стаканах.

Известно, что момент распускания почек на деревьях зависит от двух факторов: длины светового дня и средней суточной температуры. На графике представлено количество деревьев, на которых распустилось большинство (больше 50%) почек, по числам апреля. По оси X отложены дни (числа апреля), по оси Y — процент деревьев с распустившимися почками.

Определите, в каких числах резко потеплело.

В ответ запишите интервал, указав две цифры без пробелов и запятых.

На каком материке обитает императорский пингвин?

На карте показана территория обитания императорского пингвина.

2.Преобразовывать одну форму представления данных в другую Предлагается преобразовать одну форму представления научной информации в другую, например: словесную в схематический рисунок, табличную форму в график или диаграмму и т.д.

Кожа — наружный покров тела человека — сложный орган. Кожа защищает тело от широкого спектра внешних воздействий, участвует в дыхании, терморегуляции, обменных и многих других процессах. Кроме того, кожа представляет массивное рецептивное поле различных видов поверхностной чувствительности (боли, давления, температуры и т. д.). Кожа является самым большим по площади органом. Кожа состоит из эпидермиса, дермы и подкожно-жировой клетчатки (гиподермы). Эпидермис включает в себя пять слоев клеток. Эпидермис также содержит меланин, который окрашивает кожу и вызывает эффект загара. Дерма, или собственно кожа, представляет собой соединительную ткань и состоит из 2-х слоев. Подкожно-жировая клетчатка состоит из пучков соединительной ткани и жировых скоплений, пронизанных кровеносными сосудами и нервными волокнами. Физиологическая функция жировой ткани заключается в накоплении и хранении питательных веществ. Кроме того, она служит для терморегуляции и дополнительной защиты половых органов. Различные выделения желез, расположенных в коже, также являются частью наружного покрова организма. Кожные железы, которые включают в себя: - сальные железы, выделяющие кожное сало, которое служит смазкой для волос и предохраняет кожу; - потовые железы, осуществляющие выделение из организма воды и растворенных продуктов обмена веществ. Испарение пота является важным звеном терморегуляции. - молочные железы вырабатывают грудное молоко, которое имеет исключительно важное значение для питания новорожденного ребенка.

А. Используя информацию текста, составьте схему:

3.Распознавать допущения, доказательства и рассуждения в научных текстах Предлагается выявлять и формулировать допущения, на которых строится то или иное научное рассуждение, а также характеризовать сами типы научного текста: доказательство, рассуждение, допущение.

Используя рисунок, выберите правильные утверждения.

1.     Теплопроводность строительных материалов определяется толщиной слоя материала.

2.     Для утепления стен дачного деревянного дома лучше использовать пенополиуретан.

3.     Дом, построенный из обычного кирпича, лучше сохраняет тепло. чем из керамического пустотелого при одинаковой толщине стен.

4. Оценивать c научной точки зрения аргументы и доказательства из различных источников Предлагается оценить с научной точки зрения корректность и убедительность утверждений, содержащихся в различных

Не так давно по всем телевизорам России, и не только, демонстрировалась реклама мыла «Dove». С экранов звучали заманчивые слова: «Мечтаете о молодой красивой коже?! Используйте мыло «Dove»:, которое на ¼ состоит из крема, не содержит щелочи и не сушит кожу». Одновременно с этими речами на видео демонстрировалось как белой бумажной полоской проводили по поверхности влажного куска мыла «Dove» и тут же эта полоска приобретала красивый малиновый цвет. Известно, что для определения среды водных растворов веществ используют индикаторные бумажки, которые позволяют быстро и точно дать ответ на вопрос: кислота, вода или щёлочь. Задание. 1) На основании продемонстрированного видеоролика на экранах телевизоров сделайте вывод о среде водного раствора, которую создаёт мыло «Dove». 2) Какой индикатор использовался в видеоролике? 3) Рекомендуете ли Вы использовать для умывания такое мыло? Объясните свою точку зрения

Используемая литература.

1.Ткачева Т.А. Учебные задания по химии направленные на формирование естественно-научной грамотности.-https://kimc.ms/obrazovanie/funktsionalnaya-gramotnost/sobytie/seminary/Педмарафон%20ЗАДАНИЯ%20ЕНГ.pdf

2. Ткачева Т.А.Естественно-научная грамотность. Понимание особенностей естественнонаучного исследования.-https://kimc.ms/soobshchestva/gmo/gmo-chemistry/Естественнонаучная%20грамотностьпонимание%20особенностей%20естественнонаучного%20исследования%20Ткачева%20Т.А.pdf

3.Чаусова О.В. Функциональная естественнонаучная грамотность-https://cnppm.unitech-mo.ru/upload/iblock/2f4/2f4b33e72deab926beecc3163be513c9.pdf

4. Урлапова В.П. Об искусстве задавать вопросы- https://russianclassicalschool.ru/methods/psihologiya-obrazovaniya/item/873-v-p-urlapova-ob-iskusstve-zadavat-voprosy.html

5. сайт решу ВПР- https://bio5-vpr.sdamgia.ru/test?theme=28