1

Формирование естественно-научной грамотности обучающихся

средствами решения экологических задач

Аннотация

Актуальность

статьи

обусловлена

необходимостью

обновления

содержания

естественно-научного

образования

в

условиях

перехода

к

компетентностной

парадигме

и

возрастания

требований

к

функциональной

грамотности школьников. Проблема состоит в недостаточной разработанности

методик,

позволяющих

системно

формировать

естественно-научную

грамотность на предметном материале экологии. Цель работы — теоретически

обосновать и описать методику формирования естественно-научной грамотности

обучающихся основной школы через решение специально сконструированных

экологических

задач.

В

статье

раскрыта

структура

естественно-научной

грамотности, предложена типология экологических задач, описаны этапы их

использования

в

учебном

процессе.

Экологические

задачи

выступают

эффективным

средством

интеграции

предметных

знаний,

исследовательских

умений и ценностного отношения к природе.

Ключевые слова

Естественно-научная грамотность, экологические задачи, функциональная

грамотность, основная школа, экологическое образование, исследовательские

умения,

учебная

деятельность,

методика

обучения,

проблемное

обучение,

возрастные особенности подростков

Введение

Современный

этап

развития

общего

образования

характеризуется

смещением акцента с простого накопления предметных знаний на способность

обучающегося применять эти знания в реальных жизненных ситуациях. Одним

из

ключевых

интегральных

результатов

обучения

становится

естественно-

2

научная грамотность, понимаемая как способность человека занимать активную

гражданскую позицию по вопросам, связанным с естественными науками, и

использовать научные знания для объяснения явлений, интерпретации данных и

принятия

обоснованных

решений.

Международные

мониторинговые

исследования качества образования, в частности PISA, регулярно фиксируют у

российских обучающихся дефицит именно в области применения знаний

в

незнакомых

контекстах,

что

подтверждает

актуальность

поиска

новых

методических

инструментов.

Одновременно

усиливается

экологическая

повестка:

экологические

проблемы

становятся

все

более

значимой

частью

повседневной жизни, экономики и политики, что требует от школы подготовки

экологически компетентных граждан.

В

педагогической

практике

сложилось

противоречие

между

высоким

уровнем требований к естественнонаучной грамотности выпускника основной

школы и преобладанием репродуктивных форм обучения, при которых учащиеся

усваивают экологические понятия в отрыве от практики их применения. Еще

одно

противоречие

связано

с

тем,

что

экологический

материал

часто

воспринимается

как

второстепенный,

дополнительный

к

основным

курсам

биологии, физики, химии и географии, тогда как именно экологический контекст

обладает мощным интегративным потенциалом. Нерешенным остается вопрос о

способах

конструирования

учебных

заданий,

которые

бы

одновременно

развивали

предметные

знания,

исследовательские

умения,

критическое

мышление и ценностное отношение к природе.

В

современной

педагогической

литературе

естественно-научная

грамотность

рассматривается

как

один

из

ведущих

компонентов

функциональной

грамотности

личности,

обеспечивающий

успешное

взаимодействие

человека

с

окружающей

средой.

Опираясь

на

положения

международных

сравнительных

исследований

и

работы

отечественных

3

методистов, можно выделить в структуре естественнонаучной грамотности три

взаимосвязанных блока.

Первый блок связан с пониманием ключевых научных идей, законов и

теорий, а также с осознанием того, каким образом получено научное знание.

Обучающийся должен не просто воспроизводить определения, но понимать

объяснительную силу науки, ее ограничения и способы проверки утверждений.

Второй блок предполагает владение процедурами научного познания: умение

формулировать

вопросы,

выдвигать

гипотезы,

планировать

исследования,

анализировать данные, делать выводы, оценивать достоверность информации.

Третий блок отражает личностную и социальную составляющую: интерес к

науке,

осознание

ее

ценности

для

жизни

человека

и

общества,

готовность

использовать

научные

знания

для

решения

бытовых,

профессиональных

и

общественно значимых задач.

Таким образом, естественно-научная грамотность не сводится к сумме

фактических

знаний

по

биологии,

химии,

физике

или

географии.

Это

интегративное качество личности, проявляющееся в способности действовать

осмысленно и ответственно в ситуациях, требующих применения естественно-

научного

мышления.

Для

школьников

основной

школы

эта

способность

особенно актуальна, поскольку именно в подростковом возрасте формируются

основы научного мировоззрения и познавательные интересы, выходящие за

рамки школьной программы.

Экологическая

проблематика

представляет

собой

естественную

сферу

приложения всех естественно-научных дисциплин. Экологические явления и

процессы имеют биологическую, химическую, физическую и географическую

природу одновременно, что делает их идеальным материалом для интеграции

знаний. В отличие от абстрактных учебных примеров, экологические ситуации

почти

всегда

имеют

ярко

выраженный

жизненный

контекст:

загрязнение

4

водоема, сокращение численности вида, изменение климата, утилизация отходов,

качество питьевой воды, энергосбережение. Такой контекст повышает личную

значимость

учебного

задания

для

подростка,

активизирует

эмоциональное

отношение

и

создает

условия

для

формирования

ценностного

компонента

грамотности.

Под экологической задачей в данной работе понимается учебное задание,

которое

содержит

описание

реальной

или

правдоподобной

экологической

ситуации и требует от обучающегося применения естественно-научных знаний,

исследовательских

умений

и

оценочных

суждений

для

ее

анализа

или

разрешения. Экологическая задача отличается от обычного упражнения тем, что

предполагает не единственный правильный ответ, а обоснованное решение,

опирающееся

на

анализ

данных,

выявление

причинно-следственных

связей,

прогнозирование последствий. Именно поэтому решение экологических задач

способствует

формированию

всех

трех

компонентов

естественно-научной

грамотности.

Следует подчеркнуть, что экологический контекст позволяет естественным

образом

включать

в

учебный

процесс

задачи

на

интерпретацию

графиков,

таблиц, карт, диаграмм, текстов научно-популярного характера. Такие задания

развивают читательскую грамотность в сочетании с естественно-научной, что

соответствует современным требованиям к межпредметным образовательным

результатам.

Методологическую

основу

использования

экологических

задач

для

формирования

естественно-научной

грамотности

составляют

классические

положения отечественной психологии и педагогики. Как отмечал Л.С. Выготский

в своих работах по психологии развития, обучение ведет за собой развитие, если

оно опирается на зону ближайшего развития и создает условия для активной

самостоятельной деятельности обучающегося. Решение экологической задачи,

5

особенно в групповой форме, позволяет выстраивать учебное взаимодействие,

при котором более компетентный сверстник или педагог помогает учащемуся

выполнить задание, которое он не мог бы выполнить в одиночку, тем самым

обеспечивая переход внешних действий во внутренний план.

А.Н.

Леонтьев,

развивая

деятельностный

подход,

подчеркивал,

что

психические новообразования возникают не в процессе пассивного восприятия

информации, а в ходе осмысленной деятельности, мотив которой совпадает с

предметом деятельности. Экологическая задача, моделируя личностно значимую

проблемную ситуацию, придает учебной деятельности полноценную мотивацию.

Подросток видит смысл в изучении физики или химии, потому что понимает, как

полученные знания помогают объяснить и решить реальную экологическую

проблему. Эта смысловая нагрузка превращает формальное учение в учебную

деятельность.

Положения Д.Б. Эльконина о ведущем типе деятельности в подростковом

возрасте также имеют принципиальное значение. Для обучающихся основной

школы ведущей становится интимно-личностное общение со сверстниками и

общественно полезная деятельность. Экологические задачи, организованные как

групповые

проекты,

дискуссии,

ролевые

игры,

позволяют

удовлетворить

потребность подростка в общении и

социальном

признании, направляя эту

потребность на достижение образовательных результатов. С.Л. Рубинштейн в

своих трудах по общей психологии указывал, что мышление включается в

действие

тогда,

когда

перед

субъектом

возникает

проблема,

требующая

разрешения. Экологическая задача как раз и создает такую проблему, побуждая

мышление к поиску нестандартных путей.

Современные

исследования

в

области

педагогической

психологии

и

методики

преподавания

естественно-научных

дисциплин

подтверждают,

что

контекстное

обучение,

основанное

на

решении

практико-ориентированных

6

задач, обеспечивает более прочное усвоение понятий и развитие переносимых

умений

по

сравнению

с

традиционным

изложением

материала.

Анализ

методической

литературы

последних

лет

позволяет

утверждать,

что

систематическое

использование

экологического

контента

повышает

интерес

школьников

к

естественным

наукам

и

способствует

формированию

у

них

ответственного отношения к окружающей среде.

Для

целенаправленного

формирования

всех

компонентов

естественно-

научной грамотности целесообразно использовать систему экологических задач,

различающихся по уровню познавательной самостоятельности, типу требуемых

действий и характеру контекста. В практике работы с обучающимися основной

школы зарекомендовала себя следующая типология.

Первый

тип

—

задачи

на

объяснение

явления.

Они

требуют

от

обучающегося описать и объяснить природный или антропогенный процесс с

опорой на научные понятия. Например, объяснить, почему в стоячем водоеме

летом наблюдается массовое развитие сине-зеленых водорослей и как это связано

с поступлением фосфатов с полей. Второй тип — задачи на интерпретацию

данных. Здесь учащимся предлагаются таблицы, графики, схемы, карты, тексты

с

результатами

наблюдений

или

экспериментов,

которые

необходимо

проанализировать, выявить закономерности, сделать выводы. Третий тип

—

задачи

на

планирование

исследования.

Они

направлены

на

формирование

умений выдвигать гипотезы, выбирать методы, определять последовательность

действий,

контролировать

переменные.

Четвертый

тип

—

задачи

на

прогнозирование и оценку последствий. Учащимся необходимо спрогнозировать

развитие

экологической

ситуации

при

различных

сценариях

воздействия,

оценить риски и предложить обоснованные решения. Пятый тип — проектные

задачи, предполагающие комплексное применение знаний и умений, работу в

группах, представление результата в виде продукта.

7

Данная типология не является жесткой, одна и та же экологическая задача

может содержать элементы разных типов. Однако для учителя важно удерживать

в

сознании

целевую

направленность

каждого

задания,

чтобы

выстраивать

систему формирования грамотности последовательно.

Процесс

формирования

естественно-научной

грамотности

посредством

экологических задач логично выстраивать в несколько этапов, соответствующих

логике учебной деятельности и возрастным особенностям подростков.

Первый этап — мотивационно-ориентировочный. На этом этапе учащимся

предъявляется проблемная ситуация экологического

характера, вызывающая

удивление, интерес или озабоченность. Учитель организует обсуждение, в ходе

которого фиксируется противоречие между имеющимися знаниями и новым

фактом.

Важно,

чтобы

задача

имела

личностный

смысл,

была

связана

с

жизненным опытом школьников, с их регионом проживания. Например, можно

предложить учащимся обсудить, почему в близлежащей реке стало меньше

рыбы, хотя видимых источников загрязнения нет.

Второй

этап

—

аналитический.

Учащиеся

совместно

с

учителем

анализируют условие задачи, выделяют известное и неизвестное, определяют,

какие естественно-научные понятия и законы необходимы для ее решения. Здесь

происходит

актуализация

опорных

знаний.

При

необходимости

учитель

организует работу с учебными текстами, справочной литературой, цифровыми

ресурсами. На этом этапе формируется умение переводить жизненную ситуацию

на язык науки, что является важнейшим компонентом естественно-научной

грамотности.

Третий

этап

—

исполнительский.

Учащиеся

выполняют

необходимые

действия: проводят наблюдения, опыты, расчеты, строят графики, анализируют

данные,

формулируют

гипотезы

и

проверяют

их.

Работа

может

быть

8

организована индивидуально, в парах или малых группах. Важно обеспечить

реальную

исследовательскую

активность

каждого

обучающегося,

а

не

механическое выполнение инструкции.

Четвертый этап — оценочно-рефлексивный. Обсуждаются полученные

результаты, их достоверность, ограничения. Учащиеся соотносят собственное

решение

с

научными

представлениями,

оценивают

личностную

значимость

выполненной работы. На этом этапе формируется способность к самооценке и

осознанию собственного познавательного прогресса.

Пятый

этап

—

перенос

и

применение.

Учащимся

предлагаются

аналогичные или усложненные экологические задачи в новых контекстах. Это

обеспечивает формирование переносимых умений и способности применять

естественно-научные

знания

в

широком

круге

ситуаций.

Перенос

может

осуществляться как на уроках, так и во внеурочной проектной деятельности.

Примеры экологических задач для обучающихся основной школы

Приведем несколько примеров экологических задач, которые могут быть

использованы на разных предметах естественнонаучного цикла.

Задача для курса биологии и химии. В пригородном озере в течение

нескольких лет наблюдается цветение воды в летний период. Местные жители

связывают это с работой расположенного рядом фермерского хозяйства, которое

вносит

на

поля

минеральные

удобрения.

В

таблице

приведены

данные

о

концентрации нитратов и фосфатов в воде озера в разные месяцы.

Месяц

Концентрация

нитратов, мг на литр

Концентрация

фосфатов, мг на литр

Биомасса

водорослей, г на

кубический метр

Май

0,4

0,05

12

Июнь

0,8

0,15

28

9

Июль

1,6

0,33

54

Август

2,1

0,47

71

Сентябрь

1,2

0,28

46

Таблица 1

Учащимся предлагается объяснить, существует ли связь между внесением

удобрений и цветением воды, какие вещества являются лимитирующими для

развития

водорослей,

какие

последствия

может

иметь

данное

явление

для

экосистемы озера и какие меры могут снизить риск эвтрофирования. Задача

требует интерпретации данных, применения знаний о биогенных элементах,

круговороте веществ, а также прогностической оценки.

Задача для интегрированного естественно-научного курса. В районе с

интенсивным автомобильным движением у школьников, проживающих вблизи

магистрали, чаще регистрируются заболевания органов дыхания. Предлагаются

данные о концентрации оксидов азота и углекислого газа в разное время суток, а

также розы ветров для данной местности. Учащимся нужно определить, какие

факторы

влияют

на

качество

воздуха,

объяснить

химические

реакции

образования вредных веществ в двигателях автомобилей, предложить меры по

снижению негативного воздействия транспорта на здоровье жителей. Задача

активизирует

знания

из

химии,

биологии,

географии,

способствует

формированию гражданской ответственности.

Такие задачи могут использоваться как на этапе закрепления материала, так

и в качестве основы для развернутых учебных проектов. Ключевое условие — их

связь

с

реальным

миром,

открытость

решения

и

обязательное

обсуждение

способов действия, а не только конечного ответа.

Экологические задачи представляют собой универсальный методический

инструмент,

который

может

быть

использован

на

уроках

и

во

внеурочной

10

деятельности

для

формирования

у

школьников

способности

применять

естественно-научные

знания

в

реальной

жизни,

принимать

ответственные

решения и осознавать ценность научного познания.

Список литературы:

1.

Выготский Л.С. Мышление и речь.

2.

Выготский Л.С. Педагогическая психология.

3.

Леонтьев А.Н. Деятельность. Сознание. Личность.

4.

Эльконин Д.Б. К проблеме периодизации психического развития в

детском возрасте.

5.

Рубинштейн С.Л. Основы общей психологии.

6.

Формирование функциональной грамотности обучающихся:

методические рекомендации для педагогических работников. М.: Институт

стратегии развития образования РАО, 2022.

7.

Естественно-научная грамотность: сборник эталонных заданий для

основной школы. Выпуски 2020-2024.

8.

Экологическое образование для устойчивого развития: теория и практика.

Сборник научных трудов. 2023.

9.

Асмолов А.Г. Системно-деятельностный подход в разработке стандартов

нового поколения (публикации в открытой печати).

10.

Кудрявцев В.Т. Проблемное обучение: истоки, сущность, перспективы

(публикации в педагогической периодике).

11.

Педагогика и психология образования: научный журнал. 2022-2024.

12.

Биология в школе: научно-методический журнал. 2021-2024.