Статья «Решение аналитических заданий по биологии как методический приём, способствующий развитию естественно-научной грамотности учащихся»
Слинка Светлана Владимировна, учитель биологии высшей квалификационной категории ГУО «Гимназия г. Дзержинска», Минская обл., Беларусь
В современном обществе личность должна обладать высоким уровнем ответственности, конкурентоспособности, инициативности, быть способной к постоянному самосовершенствованию, к самостоятельному решению проблем в различных жизненных ситуациях. Такими качествами обладает функционально грамотный учащийся − индикатор качества образования. Функциональная грамотность объединяет читательскую, математическую, естественно-научную, финансовую и компьютерную грамотность, глобальные компетенции и креативное мышление, применение учащимися полученных знаний и умений в разносторонней практической жизни. Однако, данные способности не возможно сформировать за один или несколько уроков, задания на повышение функциональной грамотности необходимо постоянно встраивать в учебную программу.
Формирование естественно-научной грамотности происходит на уроках естественно-научного цикла, в том числе и на уроках биологии. Одной из особенностей современных учащихся является нежелание запоминать информацию, так как в современном цифровом обществе учащиеся имеют постоянный доступ к информации за счет интернета. Они обладают особым типом мышления: их утомляет однообразная работа, чтение длинных текстов, заучивание определений, поэтому преподнесение знаний в готовом виде не способствует крепкому запоминанию изученного материала. Поэтому трансляция информации учителем в современной системе образования является наименее эффективным способом обучения. На первый план системы обучения выходит развитие у учащихся умения воспользоваться информацией и применить его на практике, поэтому основной задачей учителя становится организация деятельности учащихся по изучению и усвоению учебного материала, овладение учащимися необходимыми для успешной жизнедеятельности универсальными учебными действиями и компетенциями. Эффективность урока повышается при увеличении доли самостоятельной работы учащихся при анализе источников информации, способности выделять главное и второстепенное, проведении сравнений и умозаключений. Также эффективность усвоения и запоминания возрастает при получении визуализируемой информации в виде таблиц, графиков, схем, рисунков, так как эта информация воспринимается целиком, а не отдельными словами или фразами, как текстовая информация. Поэтому применение визуализированных аналитических практико-ориентированных заданий способствует активизации когнитивной деятельности, применению учащимися логических операций для осмысления и более глубокого понимания изучаемого материала, что является неотъемлемой чертой заданий, направленных на формирование естественно-научной грамотности.
Для проведения уроков педагогу предлагается самостоятельно выбирать методы и способы организации учебной деятельности, с учетом методологической основы системно-деятельностного, личностно ориентированного и компетентностного подходов. Лейтмотивом системно-деятельностного подхода является активная позиция учащегося, как условие развития его личности. Представляя учащимся аналитические задания в табличной, графической, символьной форме учитель не просто визуализирует изучаемую информацию, но и предоставляет возможность дифференцированно проявлять когнитивные личностные возможности: одним удается извлечь нужные данные, другие могут осуществить анализ данных, третьи найдут взаимосвязи между данными и смогут обобщить и сделать вывод. При этом осуществляется второй методический подход обучения – личностно-ориентированный – обеспечение дифференциации и индивидуализации обучения, возможности выбора индивидуальной образовательной траектории в соответствии со способностями, потребностями, интересами, запросами учащихся. Подбор аналитических заданий, имеющих социально-направленную информацию, способствующих формированию национального самоопределения и самосознания и базирующихся на реальных фактах, способствуют формирования у учащихся социального опыта, создают естественнонаучное мировоззрение, кроме того, результаты аналитических заданий могут быть использованы для реализации знаний и умений в повседневной жизни, оценке последствий своей деятельности по отношению к окружающей среде, обоснованию и отношению к собственному здоровью, профилактике заболеваний, поведению в природе, что обеспечивает компетентностный подход обучения.
Применяя аналитические задания, направленные на формирование естественно-научной грамотности, учитель формирует одну из граней модели современного выпускника, умеющего получать, анализировать и критически воспринимать информацию, в том числе с использованием информационно-коммуникационных технологий, и применять ее в учебно-познавательной деятельности и социальной жизни, фактически формируя функциональную грамотность учащегося.
Изучение курса «Биология» характеризуется широким спектром как теоретических знаний, так и практических умений и навыков. Для развития познавательных интересов учителю необходимо уметь обосновать место и роль биологических знаний в практической деятельности человека – этому также может способствовать решение аналитических заданий, основанных на данных о новейших достижениях в области науки и технике.
Для того чтобы аналитические задания способствовали формированию естественно-научной грамотности, их необходимо разрабатывать таким образом, чтобы задания соответствовали следующим требования:
1. были наглядным, визуализированным;
2. содержали исследовательский компонент и требовали анализа представленных данных;
3. имели научное обоснование в соответствии с формируемым естественнонаучным мировоззрением учащихся;
4. отражали связь теории с практикой;
5. отражали внутри и/или межпредметные связи, опирались на знания, полученные в ранее изученных предметных курсах;
6. предполагали профориентационное использование, ознакомление с различными профессиями;
7. развивали метапредметные компетенции.
Поэтому для проведения уроков биологии в 10 классе мной была разработана и используется система заданий, в которой реализованы методы активного обучения, элементы исследовательского и проектного методов обучения, способствующих формированию естественно-научной грамотности и развитию когнитивных способностей учащихся. Разработанная система заданий характеризуется положениями:
1) Систематическое использование заданий, информация в которых представлена в графическом виде, направлено на обучение учащихся умению получать информацию в различных формах (иллюстрации, графики, таблицы, схемы, чертежи, карты и т.д), Применение данного типа заданий реализует один из важнейших принципов обучения – принцип наглядности изучаемого материала. (задание 1, Приложение)
2) Рассмотрение аналитических заданий, представленных в графической форме, развивающих умение извлекать конкретную информацию на основе анализа условия задания, является механизмом формирования навыков поиска и отбора информации. Умение извлекать информацию из графических источников является одной из базовых компетенций математической и естественнонаучной грамотности, является метапредметным результатом освоения образовательной программы среднего образования, отражает освоение универсальных учебных действий. (задание 2, Приложение)
3) Использование аналитических заданий, содержащих данные отражающие результаты экспериментальной деятельности, направлено на развития у учащихся владения логическими операциями сравнения, анализа, синтеза, установления причинно-следственных связей между фактами и явлениями (задание 3, Приложение). Такие типы заданий содержат компонент исследовательского метода. Они формируют способности извлекать информацию, что является метапредметным результатом освоения образовательной программы. Кроме того формируются личностные результаты, которые выражаются в том, что учащиеся высказывают собственную позицию по отношению к результатам экспериментальной деятельности, влиянию человека на окружающую среду, проявляют стремление к формированию нравственных ценностных ориентаций и использует их в своей деятельности;
4) Решение расчетных аналитических задач, содержащих личностно-ориентированный компонент – способствует отражению связи теории с практикой через личностно-ориентированный характер (задание 4, Приложение). Ценность таких аналитических заданий заключается непосредственно в наличии практико-ориентированного компонента, который помогает перевести теоретические знания в практические через выполнение математических расчетов, но кроме этого формирует компетентности отношения к самому себе как к личности находящейся в сфере изучения естественными науками.
5) Сопровождение теоретического материала расчетными аналитическими задачами. Если во время объяснения, происходит непосредственное решение заданий, направленных на применение знаний, то происходит не просто запоминание, а более глубокое понимание терминологического и понятийного аппарата, объясняемый теоретический материал превращается в практически решаемое задание (задание 5, Приложение).
6) Использование опоры на знания, полученные в предыдущих курсах изучаемого предмета или в других областях знаний, отражение внутрипредметных или межпредметных связей – способствует повторению изученного, развивает умения переноса навыков из одних учебных дисциплин в другие, способствует преемственности в обучении (задание 6, Приложение).
7) Применение профориентационного содержания аналитических заданий, как способ выбора одного из направлений будущей профессии – способствует оказанию помощи личности в выборе профессии, оценке способностей, наклонностей и возможностей, в самопознании и познании личности в окружающем мире с целью определения будущей профессиональной деятельности. При решении заданий, связанных единым методическим приемом в деловую игру ([2, с. 140-144], [3, с. 167-172]), у учащихся появляется возможность оценить такие типологии профессий как «человек-человек», «человек-природа», «человека-знаковая система».
8) Формирование коммуникативных компетенций учащихся – как результат решения аналитического задания. Предложенные задания можно решать не только индивидуально, но и в парах или группах. Логическим завершением решения аналитической задачи является озвучивание результатов работы в классе, умение объяснять способ решения, высказывать, аргументировать и в культурной форме отстаивать собственное мнение.
9) Развитие информационно-коммуникационной компетенций путем решения аналитических заданий формируется в ряде случаев при использовании информационно-коммуникационных технологических подходов для решения заданий и является элементом функциональной грамотности. Небольшие программные продукты, доступные в мобильных приложениях, легко устанавливаемые на мобильные телефоны, предназначенные для сбора и оценки информации, могут быть применены для решения аналитических заданий. Например, данные, собранные при помощи программы для оценки уровня освещенности или уровня шума, можно превратить в исследовательскую работу по оценке зависимости данных от определенных параметров окружающей среды, или использовать как элемент, стимулирующий активную деятельность учащихся на уроке, в соответствие с системно-деятельностным подходом методологической основы образовательного стандарта (задание 7, Приложение).
10) Развития творческих способностей учащихся в системе обучения, включающей решение аналитических задач. Решение аналитических заданий, как правило, предполагает строгий математический аппарат, и, казалось бы, не имеет предоставить возможности для творчества. Однако, учитель может предложить учащимся самостоятельно создать задание, предполагающее наличие аналитических данных. Так учащимся будет необходимо не только изучить теоретический материал, но и подобрать определенные данные, характеризующие изученный материал. В данном случае осуществляется личностно ориентированный подход, при котором личность учащегося понимается как главное действующее лицо образовательного процесса; создаются условия для развития уникальности и автономности личности; обеспечивается дифференциация и индивидуализация обучения в соответствии со способностями, потребностями, интересами и запросами учащихся.
11) Формирование культурологического аспекта естественно-научной грамотности при решении аналитических задач происходит через отбор материала, отражающего национальные достижения, национальные ценности, национальные особенности, развивающего чувство патриотизма и гордости, формирующего национальное самосознание (задание 8, Приложение).
Таким образом, включение системы аналитических заданий, разработанных с учётом методологической основы системно-деятельностного, культурологического и личностно ориентированного подходов, влияют на эффективность усвоения образовательной программы и способствуют формированию естественно-научно грамотности учащихся.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Ядровская, М.В. Моделирование в реализации когнитивного процесса / М.В. Ядровская: научная статья по специальности «Науки об образовании» [Электронный ресурс] Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article /n/modelirovanie-v-realizatsii-kognitivnogo-obucheniya – Сайт Сyberleninka, Дата доступа: 20.10.2022
2. Слинка, С.В. Биология. Планы-конспекты уроков. 10 класс(I полугодие): пособие для педагогов учреждений общ. Среднего образования/ С.В. Слинка, Л.В. Авдеенко. – Мозырь: Высновы, 2022. – 163с.
3. Слинка, С.В. Биология. Планы-конспекты уроков. 10 класс(II полугодие): пособие для педагогов учреждений общ. Среднего образования/ С.В. Слинка, Л.В. Авдеенко. – Мозырь: Высновы, 2023. – 196с.
4. Маглыш С.С., Кравченко В.А., Довгун Т.Я. Биология: учеб. пособие для 10 класса учреждений общего среднего образования с русским языком обучения/под ред. С.С. Маглыш. Минск: Народная асвета, 2020
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ
Задание 1. Изучите диаграмму на рис. 1. Укажите вид деятельности, преобладающий в Республике Беларусь. Ответ обоснуйте.
Рис. 1 Структура земельных ресурсов Беларуси на 1 января 2018 г. (Белстат)
Комментарий. Для решения задания необходимо выявить самый крупный сегмент круговой диаграммы. Определить в истории диаграммы, какой именно вид деятельности соответствует этому сектору, и назвать вид деятельности, который преобладает в Беларуси. Задание предусматривает не однозначный ответ, так как сектор сельскохозяйственных земель практически соответствует сектору лесных земель, из чего следует вывод о двойственности видов деятельности в Республики Беларусь: сельскохозяйственного и лесного. Однако, следует заметить, что работа с сельскохозяйственными землями предусматривает ежегодные работы, в то время как лесные, периодические и не затрагивают полностью все лесные массивы, таким образом, учащимся следует сделать вывод о ведущей сельскохозяйственной деятельности.
Задание 2. Королек желтоголовый - одна из самых маленьких птиц в Беларуси. Масса взрослой особи меньше 6 г. Рассмотрите рисунок.
Рис 2. Годовой бюджет энергии в популяции королька желтоголового
1. Какое количество энергии (в %) идет на дыхание птиц? (370/529*100% = 69,94%).
2. Какое количество из потребленной энергии пищи (в %) не переваривается и удаляется из тела птицы? (157/529*100% =29,68%).
3. Какое количество из потребленной энергии (в %) идет на прирост птицы? (2/529*100% =0,38%).
Обозначьте весь потребленный корм буквой К
Прирост – буквой П
Непереваренную пищу (экскременты) – буквой Э
Энергию, потраченную на дыхание – буквой Д
4. Какая математическая зависимость существует между этими величинами? (К= П+Д+Э). Найдите в § 47 учебного пособия [4] как называется эта зависимость? (Данная зависимость называется балансовым равенством).
5. Соблюдается ли правило 10% для желтоголового королька и почему? (Нет, мелкие птицы тратят очень много энергии на поддержание температуры своего тела.)
6. Обратите внимание на соотношение разных видов корма в рационе птиц. Какой корм наименее калорийный, объясните? (Семена растений составляют 35% от всего рациона, но дают лишь 12,66% (67/529*100% = 12,66%) от всей потребленной энергии).
Задание 3. Проанализируйте результаты исследований ученых И. Л. Якименко и др.
В таблице отражены результаты влияние электромагнитного излучения мобильного телефона на развитие эмбрионов перепелиных яиц. Ответьте на вопросы:
2. Как изменилось количество аномалий развития?
3. Подтверждают ли полученные данные, что электромагнитное излучение телефона влияет на развивающийся зародыш?.
Задание 4. Выполните задания после прочтения материала параграфа 23, Биология, 10 класс. [4]
Информация параграфа[4]: суточная потребность в воде для взрослого человека составляет 30−40 г на 1 кг массы тела и зависит от климатических условий, образа жизни и состояния здоровья.
1. Рассчитайте, сколько воды вам необходимо вашему организму в сутки.
Информация параграфа[4]: примерно 48 % воды от суточной нормы человеком потребляется в виде жидкости, 40 % поступает в виде пищи, 2 % образуется непосредственно в организме в результате биохимических процессов.
2. Рассчитайте, сколько воды в сутки вам необходимо потреблять в виде жидкости.
Информация параграфа[4]: минимальное количество энергии, необходимое для функционирования органов и их систем в состоянии температурного комфорта (20ºС), полного физического и психического покоя натощак, называется величиной основного обмена. В среднем она составляет 4,2 кДж на 1 кг массы тела в час.
3. Рассчитайте величину основного обмена в сутки для своей массы тела.
Информация параграфа[4]: Рассмотрите таблицу 12 на с. 101 §23 учебного пособия[4].
4. Составьте свой почасовой режим дня с учетом умственной деятельности, ходьбы, бега (занятия физкультурой), покоя (сна).
Например:
умственная деятельность – 7 часов,
ходьба – 2 часа,
физическая нагрузка – 1 час,
состояние покоя сидя – 6 часов,
(сон) – 8 часов.
Скорректируйте величину суточного энергетического обмена с учетом коэффициентов таб. 12 на с.101.
Задание 5. При изучении водохранилища площадью 12 км2 и общим запасом воды 3,6*107 м3 ученые получили и проанализировали данные, а затем представили информацию в виде таблицы.
Изучите информацию об организмах водной экосистемы.
1. Определите общую биомассу данной экосистемы. Сделайте вывод: что такое биомасса экосистемы? Уточните свое определение, сравнив с понятием в учебном пособии на стр. 211. §47[4]. Запишите в рабочую тетрадь термин.
2. Изучите колонку «Продукция экосистемы». В чем измеряется продукция? На основании единицы измерения, дайте определение, что такое продукция экосистемы?. Уточните свое определение, сравнив с понятием в учебном пособии на стр. 211. §47. [4] Запишите в рабочую тетрадь термин.
3. Определите организмы, имеющие максимальную продуктивность в данной экосистеме, как вы думаете, чем обусловлена такая высокая продуктивность данных организмов?
4. Распределите организмы на продуцентов и консументов. Биомасса какой группы организмов преобладает?
5. Биомасса продуцентов называется первичной продукцией. Определите биомассу первичной продукции в 1 м3 водоема.
6. Биомасса консументов и редуцентов называется вторичной продукцией. Определите биомассу вторичной продукции в 1 м3 водоема.
7. Уточните и запишите в рабочую тетрадь термины первичная и вторичная продукция в учебном пособии стр. 212 -213 § 47[4].
Задание 6. Основным источником топлива для машин является бензин и дизельное топливо, которое получают из нефти. Какое количество углерода вернется в атмосферу после двухчасовой поездки, если известно, что автомобиль в среднем расходует 7 л/ч топлива, а 1л топлива содержит 7,5 моль изооктана.
Задание 7. Если в Play Маркет ввести слово люксметр можно найти программу Lux «Light Meter Pro», или любую другую похожую, то за несколько секунд можно установить на телефоне программу, определяющую освещенность, измеряемую в люксах. Я уже установила эту программу, давайте измерим освещенность в классе. А теперь посмотрим, как меняется освещение, если затенить свет тетрадным листом. Найдите самое светлое и самое темное место в классе. Как вы думаете, изменятся ли показатели освещенности в лесу, если проводить измерения на разной высоте от уровня почвы?
Комментарий. Учащиеся, используя мобильное приложение, могут зафиксировать данные люксметра в разных участках классной комнаты, при разных условиях затенения, вплоть до полностью не освещенного пространства закрытого типа. В ходе работы происходит сбор данных прибора, результаты фиксируются, что позволяет сделать вывод о степени освещенности. Развиваются навыки работы с информационно-коммуникационными технологиями.
Задание 8. Изучите таблицу площади особо охраняемых природных территорий. Ответьте на вопросы:
1. Какие охраняемые территории занимают наибольшую площадь?
2. В Беларуси насчитывается около 900 памятников природы, почему на них приходится наименьшая площадь?
3. Площадь чего больше: заповедников или национальных парков?
4. Почему национальные парки предпочтительнее для страны, чем заповедники? Как вы думаете, будет ли увеличиваться доля охраняемых территорий в Республике Беларусь в дальнейшем, почему?
