Развитие функциональной грамотности на уроках естественнонаучного цикла

Развитие функциональной грамотности на уроках естественнонаучного цикла

Тупицына Екатерина Владимировна

учитель химии и биологии муниципального общеобразовательного

автономного учреждения средней общеобразовательной

школы №8 г. Кирова

«Одной из важнейших задач воспитывающего обучения - не допустить

равнодушного, безразличного отношения ученика к приобретаемым знаниям,

когда ему нет никакого дела до их содержания».

В. А. Сухомлинский

Российская Федерация с 1990-х годов принимает активное участие в международных исследованиях качества образования. Среди них наиболее авторитетным является исследование PISA (Programmefor International Student Assessment), которое проводится один раз в три года по инициативе Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР). Это крупнейшая международная программа оценки образовательных результатов школьников. Ключевой вопрос исследования - обладают ли 15-летние учащиеся, получившие общее обязательное образование, знаниями и умениями, необходимыми им для полноценного функционирования в обществе.В исследовании PISA оценка навыков учащихся проводится по трём основным направлениям функциональной грамотности: читательской, математической и естественнонаучной грамотности. В 2018 году в исследовании участвовали школьники из 79 стран. Результаты российских школьников по неутешительны: Россия заняла 30-36-е места, практически не изменив позиции в рейтинге стран-участниц.

Международные сравнительные исследования (TIMSS) в области образования подтверждают, что российские учащиеся сильны в области предметных знаний, но у них возникают трудности в применении предметных знаний в ситуациях, приближенных к жизненным реальностям (PISA).

Причины таких обидных результатов PISA эксперты связывают с тем, что традиции отечественного школьного естественнонаучного образования в основном направлены на формирование академического знания, а в исследовании PISA оцениваются не предметные знания и умения, а способность использовать их в различных жизненных ситуациях, что отражает современные тенденции в оценке образовательных достижений. Однако этой стороне обучения в российской школе уделяется недостаточно внимания. Наши школьники испытывают затруднения при выполнении заданий, в которых необходимо использовать информацию, представленную в таблицах, диаграммах, схемах или рисунках, анализировать или сравнивать результаты естественнонаучных исследований, обосновывать свою точку зрения, используя научную аргументацию, требуется дать ответ в свободной форме. Российские учащиеся успешно выполняют задания на воспроизведение знаний в простых учебных ситуациях, но затрудняются применить их в незнакомых ситуациях, близких к реальной жизни. Широта восприятия задач, творческий подход к их решению, обращение к здравому смыслу, «прикладной» характер мышления - это то, что в типичной российской школе развивается не слишком успешно.

Причины трудности заданий PISA

-Задания PISA - нетипичные, т.е. их решение сложно однозначно описать и получить доступ к заученному алгоритму.

-Ограниченное количество практико-ориентированных заданий представлено в УМК естественно научных и измерительных материалах Государственной итоговой аттестации.

-Недостаточная подготовка учителей в области формирования функциональной грамотности, а также отсутствие необходимых учебно-методических материалов.

Таким образом, сегодня в России существует проблема повышения качества естественнонаучного образования

Одной из приоритетных задач школы является необходимость формирования таких образовательных результатов, которые позволят современному выпускнику школы стать успешными в жизни, в профессиональной деятельности. Сегодня важна способность школьника ориентироваться в потоке информации, работать в команде, мобильно и оперативно находить правильные решения для возникающих проблем и ситуаций. Качество образовательных услуг должно оцениваться через функциональную грамотность школьника

Что же такое «функциональная грамотность»?

Функциональная грамотность – «способность человека решать стандартные жизненные задачи в различных сферах  жизни и деятельности на основе прикладных знаний».

Функционально грамотная личность – это человек, ориентирующийся в мире и действующий в соответствии с общественными ценностями, ожиданиями и интересами.

Основные признаки функционально грамотной личности: это человек самостоятельный, познающий и умеющий жить среди людей, обладающий определёнными качествами, ключевыми компетенциями.

Одной из составляющей функциональной грамотности – это естественнонаучная грамотность учащихся. Естественнонаучная грамотность позволяет формировать умения решать задачи и самостоятельно применять знания в новых ситуациях. Задания, формирующие естественнонаучную грамотность, должны содержать: информацию в виде таблиц, схем, графиков, рисунков; содержать материал из различных предметных областей, задания творческого характера.

      Задания должны проверять следующие группы естественнонаучных умений:

- научно объяснять явления

- интерпретировать научную информацию

- проводить учебные исследования

Задания по естественнонаучной грамотности типа PISA включает:

1.Содержательные области. Тип знания

2.Контекст

3.Компетентностная область

4.Уровень познавательных действий.

Типы научного знания

Содержательное знание, знание научного содержания, относящегося к следующим областям: «Физические системы» (материал физики и химии), «Живые системы» (материал биологии) и «Науки о Земле и Вселенной» (материал географии, астрономии).

Процедурное знание, знание разнообразных методов ,используемых для получения научного знания, а также знание стандартных исследовательских процедур.

Комплекс знаний, умений, компетентностей, относящихся к типу процедурного знания, принято объединять под рубрикой «Методы научного познания».

УНИВЕРСАЛЬНЫЕ методы

Анализ — это приём мышления, который подразумевает разъединение целостного предмета на составляющие части (стороны, признаки, свойства или отношения) с целью их всестороннего изучения.

Синтез -это приём мышления, который подразумевает соединение ранее выделенных частей (сторон, признаков, свойств или отношений) предмета в единое целое.

Абстрагирование - это приём мышления, который заключается в отвлечении от ряда свойств и отношений изучаемого явления с одновременным выделением интересующих исследователя свойств и отношений.

Обобщение -это приём мышления, в результате которого устанавливаются общие свойства и признаки объектов. Операция обобщения осуществляется как переход от частного или менее общего понятия и суждения к более общему понятию или суждению.

Индукция - это способ рассуждения и метод исследования, в котором общий вывод строится на основе частных посылок.

Дедукция - это способ рассуждения, посредством которого из общих посылок с необходимостью следует заключение частного характера.

Аналогия-это приём познания, при котором на основе сходства объектов в одних признаках заключают об их сходстве и в других признаках. Различают две формы проявления аналогии в познании: ассоциативная и логическая аналогии.

Моделирование - это изучение объекта (оригинала) путём создания и исследования его копии (модели), замещающей оригинал с определённых сторон, интересующих познание.

ЭМПИРИЧЕСКИЕ НАУЧНЫЕ МЕТОДЫ

1.Эмпирическое знание

В целом, эмпирический уровень познания складывается из следующих основных шагов:

-Подготовка эмпирического исследования.

-Получение исходных данных.

-Формирование научных фактов, на основе полученных данных.

Первичная рациональная обработка научных фактов (систематизация, классификация и обобщение) с целью установления эмпирических зависимостей.

2.Наблюдение представляет собой целенаправленное восприятие явлений объективной действительности, входе которого наблюдатель получает знание о внешних сторонах, свойствах и отношениях изучаемого объекта

3.Эмпирическое описание - это фиксация средствами естественного или искусственного языка сведений об объектах, данных в наблюдении.

4.Измерение- это познавательная операция, в результате которой получается численное значение измеряемых величин.

5.Эксперимент - особый опыт, имеющий познавательный, целенаправленный, методический характер, который проводится в искусственных (специально заданных), воспроизводимых условиях путём их контролируемого изменения.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ НАУЧНЫЕ МЕТОДЫ

1.Теоретические знания. В широком смысле слова под «теоретическим» понимается познавательная деятельность вообще. В этом смысле «теория» часто сопоставляется с практической деятельностью человека. Здесь обычно говорят о соотношении теории и практики, теоретической и практической деятельности человека.

2.Мысленный эксперимент. В методологии науки мысленный эксперимент трактуется, с одной стороны, как мысленный процесс, представляющий план будущего реального эксперимента; с другой стороны, под мысленным экспериментом понимается особый вид мыслительной деятельности, при котором непросто продумывается ход реального эксперимента, а осуществляется такая комбинация мыслительных образов, которые в действительности вообще не могут быть реализованы.

Целью работы стало развитие естественнонаучной грамотности обучающихся на уроках и во внеурочной деятельности. Реализовать данное требование ФГОС на уроках химии помогают мне практико-ориентированные задачи. В качестве источника практико-ориентированных задач можно использовать задания, предлагаемые в тестах PISA, исследованиях TIMSS и в контрольно-измерительных материалах для итоговой аттестации выпускников основной школы.

Основные задачи, которые ставлю перед собой:

проанализировать методическую литературу по теме для выявления смысла понятий: «функциональная грамотность», «средства развития функциональной грамотности на уроках химии»;

изучить основы формирования и развития функциональной грамотности на уроках химии в рамках курсовой подготовки в 8 и 9 классе

проанализировать учебники по химии 8-9 класса на предмет приемов развития функциональной грамотности обучающихся;

создать методический банк упражнений, обеспечивающих формирование функциональной грамотности обучающихся на уроках химии в 8-9 классе.

Изучая основы формирования и развития функциональной грамотности изучила методическую литература, прослушала вебинары по данной теме, проводимой Академией Минпросвещения России. Заняла 2 место в Всероссийской олимпиаде «Формирование функциональной грамотности на уроках химии».

Проанализировав учебники по химии авторы: Г.Е.Рдзитиса, Ф.Г. Фельдмана для 8-9 класса, делаю вывод, что в учебнике недостаточно заданий для формирования функциональной грамотности у обучающихся.

Приложение1

Химия-8 класс

Тема «Первоначальные химические понятия»

Урок «Вещества и их свойства»

Заполните таблицу примерами из перечисленного списка: пластмасса, ложка, железо, капля воды, древесина, стакан, железный гвоздь, вода, стекло, оконная рама.

Урок «Физические и химические явления. Химические реакции»

1.Исследование как домашний эксперимент

Как определить степень зрелости яблока? Факт. В незрелых яблоках содержится крахмал. При созревании крахмал гидролизуется до глюкозы. 1. Придумайте способ определить зрелость яблок. 2. Какую закономерность увидели? 3. Что влияет на достоверность полученных данных? 4. В каком случае можно делать вывод о верности гипотезы?

2. Химическая реакция – это превращение одних веществ в другие.

Из представленных ниже рисунков выберите тот, на котором изображено протекание химической реакции

3. Дедушка Савелий купил про запас мешок сахара. Сахар простоял 10 лет и с ним не происходило никаких изменений. Внук Сашка решил на свой день рождения угостить друзей. Он нагрел и расплавил весь сахар, получив большой коричневый леденец. Какое это явление? Выберите верное утверждение:

А – физическое явление. Т.к. изменилось только агрегатное состояние сахара, изменение цвета (изменение агрегатного состояния -идет за счет испарение воды, изменение цвета –за счет увеличение содержание углерода)

Б – химическое явление. Т. К. изменился цвет

4.Задание.  Определите какой из процессов является химическим, а какой физическим?

1.Горение дров в камине

2.Растворение глауберовой соли в воде

3.Испарение воды из луж

4.Коррозия водопроводных труб

5. Разложение пищи под действием желудочного сока

6. Нагревание сковородки на электрической плите

5. "Испарение воды" (Задания на умение проводить учебное исследование)

Мы привыкли, что вода испаряется с поверхности водоёмов. Но оказывается, что испарять воду могут и растения. Увидеть это можно в следующем опыте. Возьмём три прозрачных пробирки и нальём в них одинаковое количество воды. В одну из этих пробирок поставим ветку с листьями. В две пробирки нальём растительного масла по одной ложке на поверхность воды. На пробирку с растением наденем прозрачный полиэтиленовый пакет и плотно закрепим его на пробирке. Поставим пробирки на неделю на подоконник. Через неделю можно увидеть, что уровень воды в пробирке, где находилась ветка с листьями, значительно понизился, тогда как в другой пробирке с маслом на поверхности уровень воды практически не изменился. В первой пробирке вода также испарялась, но с поверхности, так как там не было масла.

Вопрос: 1. Зачем мы налили на поверхность воды в две пробирки растительное масло?

Вопрос: 2. Вы знаете, что любой опыт состоит из экспериментальной и контрольной группы. В какой пробирке представлен контрольный уровень жидкости? Что демонстрирует уровень воды в первой пробирке? Объясните, почему вы так решили.

На уроке «Чистые вещества и смеси»

Очистка воды при её подготовке для питьевого водоснабжения подразумевает снижение концентрации содержащихся в ней примесей до безопасного для человека уровня, при этом полное освобождение питьевой воды от имеющихся растворённых солей не предусматривается. Предложите эксперимент, позволяющий в домашних условиях доказать наличие растворённых солей в водопроводной воде.

Тема 2. Кислород. Водород

Урок «Химические свойства кислорода»

Гремучий газ (Задания на умение научно объяснять явления.)

Смесь двух объемов водорода с одним объемом кислорода называют гремучим газом.

Взрывчатыми свойствами обладает и смесь водорода с воздухом. Если взрыв произойдет в стеклянном сосуде, то сосуд может разорваться и его осколки поранят экспериментатора. Поэтому при работе с водородом в лаборатории нужно обязательно соблюдать меры предосторожности.

Французский химик Пилатр де Розье (XVIIIв.) заинтересовался, что будет, если вдохнуть водород. Глубоко вдохнув водород, Розье выдохнул его...на огонь свечи. Водород был, конечно, смешан с воздухом, и произошёл взрыв! Розье впоследствии писал: "Я думал, что у меня вылетят все зубы вместе с корнями". Проводить подобные эксперименты опасно для жизни. (учебник для 9 класса Химия. Новошинский И.И., Новошинская Н.С. Москва Русское слово 2010)

Используя данные текста выберите правильные утверждения:

1.Водород горючий газ.

2Водород является опасным для жизни газом, поэтому опыты с ним нужно проводить только под тягой.

3При поджигании водорода необходимо проверить его на чистоту.

4.Водород нельзя поджигать.

5.Водород нельзя вдыхать, это опасно для жизни.

6.С водородом нельзя проводить опыты в лаборатории

Урок «Закон Авогадро. Молярный объём газов.»

Задание 1: Закон Авогадро(Задания на умения интерпретировать научную информацию.)

Зако́нАвога́дро — закон, согласно которому в равных объёмах различных газов, взятых при одинаковых температурах и давлениях, содержится одно и то же количество молекул. В виде гипотезы был сформулирован в 1811 году Амедео Авогадро, профессором физики в Турине. Гипотеза была подтверждена многочисленными экспериментальными исследованиями и поэтому стала называться законом Авогадро, став впоследствии (через 50 лет, после съезда химиков в Карлсруэ) количественной основой современной химии (стехиометрии). Закон Авогадро точно выполняется для идеального газа, а для реальных газов он является тем более точным, чем газ более разреженный. (https://ru.wikipedia.org/wiki/ )

Используя данные таблицы, сформулируйте вывод об объеме различных газов, взятых одинаковым количеством.

Ответ:__________________________________________________________

Тема 4. Вода. Растворы

Урок «Вода в природе и способы её очистки»

В процессе очистки воды при подготовке её для питьевого водоснабжения необходимо снизить концентрации содержащихся в ней примесей до безопасного для человека уровня, т. е. до уровня санитарно-гигиенических требований. При этом полное освобождение питьевой воды от имеющихся примесей не предусматривается. Основные способы очистки воды поверхностного источника - осветление, обесцвечивание и обеззараживание. Для осветления воды необходимо удалить из неё взвешенные вещества, для обесцвечивания - устранить окрашеные растворённые вещества природного происхождения, придающих воде цветность. При обеззараживании воды происходит уничтожение содержащихся в ней микроорганизмов. Способы улучшения качества воды и состав водоочистных сооружений питьевого водопровода зависят от вида источника, а также от состава и свойств воды. Принципиальная схема водоподготовки показана на рисунке. Опишите процесс водоподготовки.

Для этого дополните предложения, выбрав назначение основных этапов подготовки воды из представленного списка.

• Отстаивание воды в основном используется для_________________________

• Фильтрование необходимо для_______________________________

• В результате хлорирования происходит__________________________________

1) отделение мелких частиц; 2) отделение наиболее крупных загрязнителей; 3) обеззараживание воды; 4) обогащение воды кислородом

Урок «Вода – растворитель».

Растворы.Растворимость веществ.

Раствори́мость — способность вещества образовывать с другими веществами однородные системы — растворы, в которых вещество находится в виде отдельных атомов, ионов, молекул или частиц.

Растворимость выражается концентрацией растворённого вещества в его насыщенном растворе либо в процентах, либо в весовых или объёмных единицах, отнесённых к 100 г или 100 см³ (мл) растворителя (г/100 г или см³/100 см³). Растворимость газов в жидкости зависит от температуры и давления. Растворимость жидких и твёрдых веществ — практически только от температуры. Все вещества в той или иной степени растворимы в растворителях. В случае, когда растворимость слишком мала для измерения, говорят, что вещество нерастворимо.

Зависимость растворимости веществ от температуры выражается с помощью кривых растворимости. (https://ru.wikipedia.org/wiki/Растворимость)

Используя график растворимости солей в воде от температуры вычислите максимальную массу хлорида натрия, которую можно растворить в 200г воды при температуре100°С.

Ответ:______________________

2.Сформулируйте зависимость растворимости солей в воде от температуры.

Ответ:________________________________________________________________

Урок «Массовая доля растворённого вещества»

1.В реанимацию попадают больные, потерявшие много крови. В этих случаях используют 0,85%-й раствор поваренной соли (ρ = 1 г/мл), который называется физиологическим раствором. Задание: Представьте, что вы медсестра реанимационного отделения и должны срочно приготовить 800 мл такого раствора. Как вы на месте медсестры приготовили бы такой раствор?

2.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? Вопросы: 1.Что значит «приготовить раствор»? 3.Сделайте по условию задачи необходимые расчеты для приготовления раствора.

3.У дельфина слёзы сладкие, потому что в слезе дельфина содержатся сахара – галактоза и фруктоза. Углеводно-белковые, напоминающие белок куриного яйца, слёзы служат смазкой. Дельфины плачут, чтобы лучше видеть и быстрее плавать. Задание 1.Установите молекулярную формулу фруктозы, которая придаёт дельфиньим слезам сладкий вкус, если массовые доли элементов в ней составляют: 40,0%(С), 6,6%(Н), 53,4%(О)

Приложение №2

9 класс

ТЕМА «Химические реакции»

Урок «Скорость химической реакции»

 1.После того как человек провёл первую химическую реакцию – разжёг костер, ему пришлось задуматься о том, как управлять течением химических реакций. Сегодня человек умеет управлять реакцией: может замедлять нежелательные превращения веществ или ускорять реакции для получения большего количества нужного продукта.Скорость химической реакции определяется как изменение концентрации реагирующих веществ в единицу времени. Известно, что скорость химических реакций зависит от
температуры, концентрации реагирующих веществ, природы реагирующих
веществ, наличия катализатора или ингибитора (вещества, замедляющего
реакцию).
     На уроке химии учащиеся проводили эксперименты с целью определить факторы, которые влияют на скорость различных реакций. Они провели несколько опытов.

Опыт 1 . Ученики взяли 10 г соляной кислоты с массовой долей вещества
20% и опустили в этот раствор гранулы цинка. Наблюдали выделение газа.

Опыт 2 . К соляной кислоте из первого опыта добавили 30 г воды. Затем
отобрали 10 г получившегося раствора и опустили гранулы цинка. Наблюдали выделение газа.
1) В каком из опытов ученики наблюдали более интенсивное выделение газа?
2) Действие какого фактора, влияющего на скорость реакции, наблюдали
учащиеся?

Урок «Реакции ионного обмена»

 В 5 пронумерованных пробирках находятся растворы:

1. хлорида калия;

2. карбоната натрия;

3. хлорида бария;

4. сульфата магния;

5. нитрата серебра.

Как не используя других реактивов определить в какой пробирке находится каждое из веществ. Ответ оформите в виде таблицы и составьте уравнение реакций.

Ответ:

НеметаллыIV – VII групп и их соединения

Урок «Галогены»

1.Недостаток фтора в питьевой воде вызывает кариес зубов, а его избыток влияет на развитие флюороза - заболевания, одним из признаков которого является пятнистость эмали зубов. В случае недостаточного количества фтора в воде в питьевую воду добавляют фторсодержащее вещество, например фторид натрия. Если же естественное содержание фтора в воде слишком велико, его приходится понижать до допустимого предела. С этой целью воду можно, например, обработать гашёной известью - гидроксидом кальция Са(ОН)2. С учетом того, что в большей части питьевой воды фтор содержится в виде фторидиона F~, выскажите предположение, почему для снижения содержания фтора в воде его можно обработать гашёной известью?

Аргументируйте своё предположение, составив соответствующее уравнение реакции

2.Вездесущий иод

Иод – это кристаллическое вещество чёрно-серого цвета с металлическим блеском. Обладает замечательным свойством: при нагревании, не плавясь, т.е. минуя жидкое состояние, переходит в газообразное состояние. Пары иода имеют резкий запах и фиолетовую окраску, откуда и произошло название данного элемента – «фиалковый» (греч.). В виде свободного вещества ядовит: при вдыхании паров иода появляется головная боль, кашель, насморк, может быть отёк лёгких. Иод – это редкий элемент, его содержание в земной коре составляет около одной стотысячной процента. Вместе с тем с помощью современных методов анализа можно обнаружить присутствие хотя бы незначительных следов иода в почве, воде, растениях, организмах животных. Морские водоросли накапливают иод. «Иод вездесущий», – писал о нём академик А.Е. Ферсман. Особую роль иод играет в жизни животных и человека. Добавление небольших доз иода в корм скоту увеличивает удой молока у коров, ускоряет рост шерсти у овец, повышает яйценоскость кур. При недостатке иода у человека нарушается интеллект, развивается базедова болезнь, которая обусловлена сбоем в выработке гормона и нарушением функционирования щитовидной железы. Наибольшую славу иод приобрёл благодаря активному использованию в качестве средства для дезинфекции кожи вокруг места повреждения. Другое применение спиртовой настойки иода в домашних условиях – нанесение иодной сетки на кожу в месте ушиба, шишки (гематомы).

Вопросы 1. Иод – неметалл, однако имеет металлический блеск. С учётом расположения иода в Периодической системе химических элементов (5-й период, VIIА группа) объясните твёрдое агрегатное состояние иода и наличие у него металлического блеска.

2. 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?

3. При нагревании иод сублимирует (возгоняется), превращаясь в пары фиолетового цвета, а при охлаждении при атмосферном давлении пары иода кристаллизуются, т.е. переходят в твёрдое состояние, минуя жидкое. К каким явлениям (физическим, химическим, биологическим) относится данный процесс? Обоснуйте свой ответ.

4. На чём основано действие «иодной сетки» – спиртового раствора иода, нанесённого на место ушиба в виде сетки?

5. Врачи рекомендуют сразу после ушиба прикладывать к месту ушиба (гематоме) холод, а уже на другой день наносить иодную сетку. Как объяснить такие рекомендации врачей

3. «ХЛОРИРОВАНИЕ ВОДЫ»     

    В одном из сюжетов программы «Доброе утро» телеканала ОРТ ведущий, рассказывая об использовании водопроводной воды, так сформулировал одну из своих мыслей: «Кипячение не убивает хлор в воде». И действительно, для обработки питьевой воды применяют свободный хлор, следы которого остаются в воде в растворённом виде, и мы нередко чувствуем этот запах.
      Свободный хлор (в виде простого вещества) улетучивается даже при отстаивании воды, а тем более при кипячении. Но хлор ещё вступает во взаимодействие с органическими соединениями, которые присутствуют в водопроводной воде. При кипячении воды эти хлорсодержащие соединения практически не разрушаются и могут негативно влиять на организм человека, вызывая изменения в обмене веществ, а также сбой иммунной и гормональной систем.

4 Какая характеристика верно отражает физические свойства хлора (н.у.)?

1.нерастворимая в воде жидкость
2.растворимая в воде жидкость
3.нерастворимый в воде газ
4.растворимый в воде газ

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/558748-razvitie-funkcionalnoj-gramotnosti-na-urokah-