Статья Формирование естественно-научной грамотности у обучающихся через использование современных технологий в предпрофильных и профильных классах

Формирование естественно-научной грамотности у обучающихся через использование современных технологий в предпрофильных и профильных классах.

Н.С.Испалова-учитель химии и биологии

МБОУ СОШ№1, г.Тимашевск,

Краснодарский край

В данной статье рассматриваются методы и подходы, способствующие эффективному усвоению естественно-научных знаний, а также влияние педагогических стратегий на повышение заинтересованности и вовлеченности обучающихся в изучение естественно-научных дисциплин химии и биологии.

В современном мире, насыщенном научными открытиями и технологическими инновациями, формирование естественно-научной грамотности у обучающихся приобретает особое значение.

Естественно-научная грамотность — это комплекс знаний, умений и навыков, позволяющий индивидууму понимать, анализировать и применять научные концепции и принципы в различных контекстах. Она включает в себя способность критически оценивать информацию, полученную из научных источников, проводить простые эксперименты, интерпретировать данные и делать обоснованные выводы.

Естественно-научная грамотность включает в себя не только знание фундаментальных понятий и законов наук о природе, но и способность применять эти знания в повседневной жизни, а также критически оценивать информацию, представленную в медиа и общественном дискурсе. Кроме того, она включает в себя умение задавать вопросы о природных явлениях и готовность к научным дискуссиям, что способствует более глубокому пониманию окружающего мира и активному участию в общественной жизни.

Обучение химии и биологии играет ключевую роль формировании естественно-научной грамотности, так как эти дисциплины помогают развивать у учеников навыки наблюдения, эксперимента и аналитического мышления. Рассматриваются методы и подходы, способствующие эффективному усвоению естественно-научных знаний, а также влияние педагогических стратегий на повышение заинтересованности и вовлеченности обучающихся в изучение естественно-научных дисциплин. Ключевыми элементами процесса являются активное участие учащихся, интеграция технологий и междисциплинарный подход, что позволяет не только углубить знания, но и подготовить детей к осознанному принятию решений в условиях быстро меняющегося научно-технического прогресса. Таким образом, внедрение современных методик и технологий в учебный процесс станет важным шагом к созданию нового поколения, способного понимать и оценивать научные достижения, а также их влияние на окружающий мир.

Развитие естественно-научной грамотности является важной задачей в системе образования, особенно в предпрофильных и профильных классах.

Использование современных технологий в обучении, особенно в профильном обучении, помогает не только повысить интерес учащихся к предметам, но и способствует формированию естественно-научной грамотности.

Ключевые технологии, которые использую в своей практике: в первую очередь я бы назвала системно-деятельностный подход.

Технология системно-деятельностного подхода (СДП) — это образовательная система, которая акцентирует внимание на активной деятельности учащихся как главном инструменте их обучения. Основная цель СДП заключается в том, чтобы развивать у обучающихся не только знания, но и умения, навыки, а также личностные качества, необходимые для успешной деятельности в будущем.

Основные принципы СДП: учащиеся активно участвуют в учебном процессе, выполняя различные виды деятельности (исследовательские проекты, эксперименты, дискуссии и другие).

На уроках химии, учащиеся работают в группах над проектами, связанными с темами, такими как типы химических реакций, виды связей, или вопросы, связанные с экологией, исследование влияния определенных химических веществ на окружающую среду, проведение практических экспериментов, где ученики самостоятельно разрабатывают гипотезы, проводят наблюдения и делают выводы. Это развивает навыки самостоятельной работы и критического мышления. В органической химии для понимания пространственного строения молекул органических веществ учащиеся профильного класса изготовляют модели молекул. Использование компьютерных программ для моделирования химических процессов помогает ученикам визуализировать и понять сложные концепции, такие как кинетика реакций или строение молекул.

На уроках биологии СДП также может быть внедрён в следующих формах: исследовательская деятельность где ученики участвуют в исследованиях, описывающих местные экосистемы, изучают взаимодействие методов симбиоза и конкуренции между организмами. Дискуссии и дебаты проходят на всех этапах урока, где учащиеся могут высказывать свое мнение, например, при обсуждении по тем, связанным с биоэтикой, медициной и охраной окружающей среды, что помогает развивать аргументационные навыки и критическое мышление. Создание моделей клеток или экосистем, где ученики могут наглядно видеть структуру и функции, позволяет лучше понять взаимосвязи в живых организмах и их окружении. Так в 5 классе при изучении строении клетки, детям сложно представить, и выучить строение и значение органоидов, поэтому домой задаю изготовить модель клетки из различных материалов. Не перестаю удивляться фантазии детей! Они изготовляют из пластилина, глины, пластика, выжигают, лепят, вышивают, на картоне, на стекле и т.д. Но самое главное, при сдаче домашнего задания, они легко показывают и рассказывают строение клетки, одно дело- изучение по плакатам, другое- когда с интересом изготовил сам. Таким образом, применение СДП на уроках химии и биологии способствует более глубокой и активной учебной деятельности учеников.

Образовательный процесс рассматривается в комплексе, где объединяются знания из разных областей, а также учитываются связи между ними. Преимуществом СДП, я считаю, в самостоятельности учеников, а также углубленное понимание учебного материала, повышение мотивации и интереса к учебе благодаря активному вовлечению, особенно это применимо в профильных классах, формирование навыков работы в группе и развития социальных умений.

Особое место в предпрофильном обучении занимает технология СДП, где детей нужно не только обучить предмету, но и привить интерес к нему. На уроках биологии в 5, 6,7 классах в качестве домашнего задания задаю приготовить гербарии, коллекции по темам: «Лист», «Цветок», «Корень», «Плоды» и др., а затем при изучении тем используем их. Одно дело, когда изучаем по плакатам или готовым гербарием, а если сам ребенок трудился, искал, например, корневую систему, высушил и приготовил его, он запомнит надолго. Изучение биологии, на натуральных объектах в моей практике, по возможности, стараюсь применять максимально.

Системно-деятельностный подход активно использую для создания контекстного и интегрированного обучения, что приводит к более качественным образовательным результатам.

Вот несколько примеров применения СДП на уроках химии и биологии:

- исследовательские проекты. Ученики изучают экосистемы нашего района. Они собирают образцы почвы, воды исследуют их, изучают биологическое разнообразие. Затем они представляют свои находки, обсуждая влияние экологических факторов на организмы.

- проблемные ситуации. На уроках химии предлагаю ученикам решить задачу по загрязнении воды, например, тяжелыми металлами, нефтепродуктами. Дети предлагают исследовать источники загрязнения, проводить эксперименты по очистке воды и разрабатывать предложения по улучшению ситуации.

- групповые исследования. В биологии на уроках группы для изучения различных систем органов получают задания, и каждая группа исследует свою тему (например, дыхательную систему, пищеварительную систему и т.д.), готовит презентацию и делится результатами с классом.

В химии можно использовать моделирование для изучения реакций. Ученики могут создать модели молекул и проводить "виртуальные" реакции, наблюдая, что происходит при различных условиях (температура, давление и т.д.).

- кросс-дисциплинарные проекты. Соединение химии и биологии (интегрированные уроки) позволяет изучать, например, процессы фотосинтеза и клеточного дыхания, белки, углеводы и др. Ученики исследуют, как химические реакции вовлечены в эти процессы, и как они влияют на экосистемы. Данный подход способствует развитию критического мышления, навыков работы в команде и умений самостоятельно выстраивать образовательный процесс, что делает обучение более глубоким и запоминающимся.

В предпрофильном и профильном обучении немаловажное значение играет применение и других современных технологий обучения. Безусловно цели определяют средства. Поэтому применяются оптимальные подходы и технологии, которые способствуют профориентации учащихся. Это практико-ориентированная деятельность, и технология визуализации. Они та основа на которой применяются другие педагогические технологии: личностно-ориентированное обучение, проблемное обучение, проектная деятельность, игровые технологии, кейс-технологии, медиа технологии.

Технология визуализации — это практика проектирования и создания графических, визуальных представлений большого объёма сложных количественных и качественных данных, совокупность способов и инструментов для представления информации в наиболее комфортном виде для зрительного восприятия и анализа.

Визуализация помогает сделать данные доступными для восприятия, увидеть не только результаты, но и контекст, что способствует более глубокому пониманию информации при обучении. Эти технологии актуальны при большом потоке и объёмной информации нового, а также при повторении ранее изученного материала. Отметим важность визуализации в обучении. Сегодняшние ученики — это поколение, выросшее с цифровыми технологиями, и им трудно усваивать материал в традиционном формате. Визуализация, в свою очередь, может помочь преодолеть этот разрыв, сделав процесс обучения более увлекательным и эффективным. В предпрофильном обучении, когда ученики знакомятся с основами химии и биологии, мы можем использовать различные средства визуализации для того, чтобы создать у них правильное представление и интерес к предмету. Это могут быть интерактивные модели молекул, анимации химических реакций и биологических процессов, а также видеоролики с лабораторными опытами. Например, использование программного обеспечения для визуализации молекул позволяет ученикам «потрогать» невидимые структуры, что значительно улучшает понимание трехмерной природы химии.

Практико-ориентированная деятельность формируют экологическое мышление, делают его осознанным и ответственным. Этому способствуют такие виды деятельности как исследовательская деятельность, проблемное обучение, проектное обучение, игровые и интерактивные технологии, цифровые технологии и медиатехнологии. Рассмотрим, как это реализуется на практике.

Стоит выделить проблемное обучение как главную методическую основу для формирования естественно-научной грамотности, умения анализировать, сравнивать, обобщать, выделять главное, систематизировать, делать выводы, находить пути разрешения проблемных ситуаций. Такой подход можно сочетать с эвристическим методом, применять на разных типах уроков, на разных этапах урока. Как правило это затрагивает эмоционально-волевую сферу учащегося, вызывает удивление, желание проявить себя действием, высказать мнение. Проблемное обучение на уроках реализуется через проблемное изложение, частично-поисковый и исследовательский методы. Методы можно применять при изучении тем требующих масштабного мышления. Проблемные вопросы: «Откуда люди узнали состав атмосферы в палеозое?», «Чем похоже и чем отличается экологическое влияние автомобиля и коровы?», «Откуда приходят кислотные дожди?», «Почему невозможно остановить глобальное загрязнение окружающей среды?». Интересно при решении проблемных ситуаций предлагать неверные решения, несколько вариантов решения, ошибочные пути решения, чтобы учащиеся могли выбрать наиболее рациональный способ и дали обоснование причинам и путям решения этих проблем.Приём «Перепутанные логические цепочки» активизирует познавательную активность учащихся, обучают выявлять причинно-следственные связи, повышает их внимательность и ответственность за ответ. Например, учащиеся с удивлением реагируют на вопросы и активно подбирают знания, чтобы ответить на вопросы: «Было ли загрязнение окружающей среды во времена динозавров?», «Почему одни растения называют сорняками, а другие нет?», «Может ли взорваться Черное море?». Проблемное обучение обеспечивает более прочное усвоение знаний,развивает аналитическое мышление, делает учебную деятельность для учащихся более привлекательной и интересной, оно ориентирует на комплексное использование знаний из разных наук. Важно и то, что решение проблем на уроках, приучают учащихся думать, искать решение, а это является одним из средств формирования естественно-научного мышления.

Примерами применения лично-ориентированного подхода на уроках химии и биологии можно назвать индивидуальные проекты. Позволяю ученикам выбирать темы для проектов на основе их интересов. Например, в биологии они могут исследовать влияние определенного растения на экосистему, а в химии — изучить свойства конкретных веществ. Групповая работа с ролями очень нравится детям. Делю класс на группы, в каждой из которых представлены разные роли (исследователь, докладчик, художник и т. д.). Это помогает создать ощущение ответственности и позволяет каждому ученику использовать свои сильные стороны. Дифференцированное обучение немаловажно, задания разного уровня сложности по одной теме, когда ученики могут выбрать задания в зависимости от их уровня подготовки и интереса. Например, в изучении химических реакций можно предложить простые эксперименты и более сложные расчетные задачи. Использование новых технологий, таких как интерактивные платформы для опросов и тестов (РЕШ, ЯКласс и др. Это помогает ученикам лучше понимать материал и дает возможность разнообразить, подходы к опросу. Это сделает уроки более интерактивными и увлекательными, персонализированными и эффективными, учитывая интересы и потребности каждого ученика. Применение технологии критического мышления, которая формируют естественно-научную грамотность использую дебаты по научным темам, например, использование ГМО или изменение климата. Это помогает ученикам развивать аргументацию, критически осмыслять информацию и формировать личное мнение. В профильных классах есть возможность анализировать научные статьи, для этого использую не только публикации из научных журналов, но и статьи из интернет ресурсов. Прошу учеников проанализировать статьи, выделить основные идеи и критически оценить приведенные данные. Это формирует навыки анализа и синтеза информации.Проблемные ситуации при решении реальных задач, с которыми сталкивается наука (например, загрязнение окружающей среды). Прошу учеников выявить проблемы и предложить возможные решения. Это развивает креативное и критическое мышление.

Экспериментальная работа.При проведении экспериментов, в профильных классах в ходе которых ученики должны анализировать полученные результаты и делать выводы. Например, эксперимент по определению pH различных жидкостей и обсуждаем, как это связано с повседневной жизнью. Эти методы помогут развить у учеников критическое мышление и естественно-научную грамотность, что крайне важно для успешного понимания современных научных проблем.

Применение информационно-коммуникационных технологий для формирования естественно-научной грамотности.Онлайн-платформы для обучения предметов используем платформы, такие как Google (РЕШУ ЕГЭ, РЕШУ ОГЭ), где, проводим тестирования. Это поможет ученикам организовать свое обучение и улучшить навыки работы с информацией. Используеминтерактивные учебники, электронные книги и интерактивные ресурсы, такие как BioDigital или ChemCollective, которые позволяют визуализировать сложные концепции, например, молекулы или протекание химических реакций.Виртуальные эксперименты - использую симуляторы и виртуальные лаборатории, такие как Labster или PhET, где ученики могут проводить эксперименты в безопасной среде, получая опыт, который невозможно получить в реальном классе.Вебинары и онлайн-консультации учителей района по темам в химии и биологии. Ученики смогут задать вопросы и получить знания от профессионалов, что развивает критическое мышление и интерес к предмету. Создаем в соцсетях группы по предметам, где проходит общение, обсуждение, разбор заданий и т.д. Это помогает углубить знания и развивает навыки коммуникации. Ученики могут делиться информацией, обсуждать различные темы, это способствует обмену идеями и расширению кругозора. Эти технологии не только сделают обучение более увлекательным, но и помогут развить у учеников умение работать с информацией, анализировать данные и формировать научное мировоззрение.

Технология дифференцированного обучения для форсирования естественно-научной грамотности заключается в индивидуализации заданий. Для этого разрабатываю задания с учетом уровня подготовки и интересов учеников, предлагаю разные темы для проектов по биологии или химии. Учащиеся могут выбирать, что им интересно, что стимулирует их самостоятельность и исследовательский интерес. В групповых проектах использую метод кооперативного обучения. Для этого создаю группы с разным уровнем знаний, чтобы сильные ученики могли помочь другим. Каждая группа может исследовать свою тему, а затем представлять результаты всего класса, что развивает умения работы в команде и критического мышления. Степенная сложность заданий должна быть разной сложностью: от базовых до углубленных. Например, при изучении темы по химии при проверки домашнего задания начинайте с простых вопросов и постепенно переходите к более сложным задачам, предоставляя возможность каждому ученику взять на себя необходимый уровень нагрузки. Построение портфолио побуждает учеников собирать портфолио своих работ, проектах и достижениях в области биологии и химии. Называем мы такие портфолио «Папки накопления». Это помогает отслеживать прогресс и осознавать собственные достижения. Включаю элементы самооценки, для этого позвольте ученикам выставлять оценки своим работам и работам одноклассников, что развивает критическое мышление и учит анализировать информацию. Эти методы дифференцированного обучения способствуют развитию естественно-научной грамотности, так как помогают учитывать индивидуальные особенности учеников, их интересы и уровни подготовки.

Технология здоровья сберегающего обучения на уроках химии и биологии необходима для создание комфортной образовательной среды, начиная с рабочего места учащихся. Использую активные методы обучения, такие как групповые обсуждения, мозговые штурмы и ролевые игры, где во время урока можно перемещаться по классу. Это поможет поддерживать интерес и мотивацию учеников, а также способствует физическому движению, а также чередуем видов деятельности Структурирую уроки так, чтобы чередовать теоретические и практические занятия. Например, после теоретического объяснения проведите лабораторное исследование, что позволит ученикам отдохнуть от длительного сидения. Для физическая активности включаю разминку и короткие физические упражнения между частями урока. Это не только разовьёт здоровье, но и способствует улучшению концентрации и усвоению информации. Использование мультимедийных средств: включение видео, анимаций и интерактивных приложений может сделать материал более доступным и интересным для учеников, снижая нагрузку на зрение и избегая перегрузки информации. Ну и, конечно, как не на уроках биологии обсуждение здоровья и безопасности, включаю темы о здоровье и экологии в уроки химии и биологии. Обсуждайте влияние химических веществ на здоровье и окружающую среду, что поможет ученикам осознать важность соблюдения безопасных практик. Ориентирую на здоровый образ жизни привлекая учеников к обсуждению вопросов питания, физической активности и психического здоровья. Это может включать анализ роли биологических процессов в организме и влияние химических веществ на здоровье человека. Эти подходы помогут создать здоровую и приятную образовательную атмосферу, способствующую не только усвоению учебного материала, но и формированию навыков заботы о собственном здоровье.

В заключении хочется еще раз сказать - формирование естественно научной грамотности у обучающихся через использование современных технологий в предпрофильных и профильных классах является необходимым условием эффективного образовательного процесса. Современные технологии, позволяют сделать обучение более увлекательным и доступным. Ключевым моментом является не только интеграция технологий в образовательный процесс, но и развитие критического мышления и исследовательских навыков у обучающихся. Это создаёт условия для глубокого понимания естественно научных концепций и их применения в реальной жизни. Учитывая стремительное развитие науки и технологий, важно, чтобы молодое поколение было готово к вызовам времени. Внедрение современных методов и технологий в учебный процесс не только повышает уровень естественно научной грамотности, но и способствует подготовке учащихся к успешной карьере в целом, укрепляя их заинтересованность в науке и её применении. В конечном итоге, создание мотивирующей образовательной среды, где технологии служат инструментом для исследования и самовыражения, станет залогом успеха в формировании качественной научной грамотности и подготовке будущих специалистов.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/604190-statja-formirovanie-estestvenno-nauchnoj-gram