Методика формирования естественнонаучной грамотности у учащихся по химии

«Формирование у учащихся естественнонаучной грамотности

на уроках химии»

«Естественнонаучная грамотность – это способность учащихся использовать естественнонаучные знания для отбора в реальных жизненных ситуациях тех проблем, которые могут быть исследованы и решены с помощью научных методов, для получения выводов, основанных на наблюдениях и экспериментах, необходимых для понимания окружающего мира и тех изменений, которые вносит в него деятельность человека, а также для принятия соответствующих решений».

Естественнонаучная грамотность включает в себя следующие компоненты:

1. «общепредметные» (общеучебные) умения, навыки, формируемые в рамках естественнонаучных предметов.

2. Естественнонаучные понятия и ситуации, в которых используются естественнонаучные знания.

Для определения уровня владения естественнонаучной грамотности учитываются следующие умения учащихся:

• использовать естественнонаучные знания в жизненных ситуациях;

• выявлять вопросы, на которые может ответить естествознание;

• выявлять особенности естественнонаучного исследования;

• делать выводы на основе полученных данных;

• формулировать ответ в понятной для всех форме.

• уметь описывать, объяснять и прогнозировать естественнонаучные явления;

• уметь интерпретировать научную аргументацию и выводы, с которыми они могут встретиться в средствах массовой информации;

• понимать методы научных исследований;

• выявлять вопросы и проблемы, которые могут быть решены с помощью научных методов.

я считаю, что учителю  необходимо учить детей  не только академическим знаниям, но и умениям выделять идеи и методы деятельности, перестраивать известные приемы и находить новые приемы учебной деятельности. Выводить следствия, используя обобщенные связи между объектами и обобщенные приемы. Уделять как можно больше внимания вопросам решения прикладных задач, как в стандартных, так и в нестандартных ситуациях, самостоятельной работе школьников по использованию обобщенных приемов, справочников и других источников.

Учащиеся в школе, особенно в старших классах, должны овладеть умениями исследовательской работы средствами химии, в которой он использует различные источники информации для самообразования.

Успешное выполнение большинства заданий по химии, на мой взгляд, связано с развитием такого общеучебного умения, как умение работать с текстом. Необходимо научить учеников умению внимательно прочитать некоторый связанный текст, выделить в приведенной в нем информации только те факты и данные, которые необходимы для получения ответа на поставленный вопрос.

Для развития естественнонаучной грамотности на уроках химии, считаю необходимым включать в содержание любой темы школьного курса химии задания на развитие общеучебных умений и навыков, так как они помогут мне достигнуть поставленной цели – научить ребят «учиться для жизни», то есть выходить за пределы учебных ситуаций.

Для успешного формирования функциональной грамотности на уроках химии учитель должен получить ответы на следующие вопросы:

Что понимается под функциональной грамотностью и ее отдельными составляющими? Как учитель может убедиться в том, что функциональная грамотность сформирована у ученика? Как переориентировать учебный процесс на эффективное овладение функциональной грамотностью?

Ответы на поставленные вопросы есть: чтобы оценить уровень функциональной грамотности своих учеников, учителю нужно дать ребятам нетипичные задания, в которых предлагается рассмотреть некоторые проблемы из реальной жизни. Решение этих задач, как правило, требует применения знаний в незнакомой ситуации, поиска новых решений или способов действий, т.е. требует творческой активности, но важно понимать, что без читательской грамотности ответить на такие вопросы невозможно. Наличие контекста задания является важным условием задания на формирование и оценку функциональной грамотности. Ведь функциональная грамотность и предполагает способность применить знания в реальной ситуации, а не в привычной учебной. Именно наличие контекста, в который помещена проблемная ситуация, дает ответ на вопрос, зачем может понадобиться то или иное знание. В PISA эти ситуации группируются по следующим контекстам:

• здоровье;

• природные ресурсы;

• окружающая среда;

• опасности и риски;

• связь науки и технологий.

Ситуации в рамках контекста классифицируют на личностные, местные и глобальные. Личностные ситуации на этапе формирования естественно-научной грамотности самый выигрышный вариант, так как ситуация, касающаяся самого ученика, его семьи, друзей вызывает большой интерес, целеполагание формируется быстрее, а значит и мотивация к решению проблемных ситуаций. За личностным анализом ситуации переход к местным и глобальным ситуациям получается плавным и более эффективным.

Для заданий по ЕНГ в PISA определяются уровни познавательных действий, которые должен выполнить ученик . 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)

Определение познавательного уровня, или степени трудности, задания в соответствии с этими критериями – порой само по себе нелегкая задача.

В рамках предмета химия предлагаю к рассмотрению несколько заданий по формированию и развитию компетенций:

Компетенция "Научное объяснение явлений"

Задания на выбор правильных утверждений представлены и в заданиях ОГЭ и ЕГЭ. Эти задания стали привычными для учителей и учеников, но с каждым годом формулировка исключает случайного попадания в правильные ответы, а требуют рассуждений на основе знаний.

Задание на выбор правильных утверждений

Например: Выберите все утверждения, которые характеризуют реакцию между серой и водородом:

• 1) Данная реакция является реакцией соединения

• 2) Реакция протекает самопроизвольно без участия катализатора

• 3) При увеличении давления скорость реакции возрастает

• 4) С увеличением концентрации сероводорода скорость реакции возрастает

• 5) Изменение температуры влияет на скорость реакции

Задания с открытым ответом предполагают изложение решения, размышлений ребенка. Наличие контекста про жесткость воды, в который помещена проблемная ситуация, дает ответ на вопрос, зачем может понадобиться то или иное естественнонаучное знание, а значит задание способствует сначала осознанию ценности естественно-научного знания и как следствие обоснование решения проблемной ситуации.

Например: жесткость воды – совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворенных солей щелочноземельных металлов, главным образом кальция и магния. Вода с большим содержанием таких солей называется жесткой, с малым содержанием – мягкой. Жёсткость воды бывает временной и постоянной. Временная (карбонатная) обусловлена присутствием в воде растворимых гидрокарбонатов кальция и магния. Называется она так потому, что их устраняют кипячением воды. Последствием временной жесткости является образование накипи в чайниках, трубах отопления и т.д.

Вопрос: какие процессы происходят при кипячении воды, каков химический состав накипи, приведите существующие уравнения химических реакций.

Ответ: Гидрокарбонаты кальция и магния растворимы в воде. При кипячении в воде они разлагаются с образованием нерастворимых карбонатов.

Ca(HCO₃)₂  CaCO₃  + CO₂ + H₂O

Что касается предмета «химия», выпускник должен уметь анализировать и объективно оценивать жизненные ситуации, связанные с веществами, обладать навыками безопасного обращения с ними, уметь анализировать и планировать экологически безопасное поведение в целях сохранения здоровья и окружающей среды. И иногда он даже не может правильно прочитать этикетку на продукте или бутылке. Научить учащихся грамотно обращаться с веществами, которые будут встречаться в повседневной жизни, является задачей школьного учителя химии. Для достижения результата в этом направлении наряду с практическими работами подходят как раз ситуационные задачи - это задачи, которые включают описание определенной ситуации (реальной или фантастической), обычно проблематичной. Формирование функциональной грамотности необходимо проводить в нескольких направлениях: ребята должны уметь объяснять явления с точки зрения научных знаний, понимать и объяснять научную информацию, анализировать правильно информацию и проводить учебное исследование. Составление подобных заданий может осуществляться по любой теме с опорой как на материалы учебника, так и на дополнительный материал, который можно подобрать из художественной, научно-популярной, научной литературы и т.п. Важно обращать внимание на задания с применением таблиц, графиков и диаграмм. В качестве примера были подобраны возможные задания в трех группах.

Научное объяснение явлений

1.Многие диетологи советуют для очищения организма использовать в пищу картофель. Однако, терапевты после такой «очистки» тоже советуют питаться, в основном, картофелем. Разделите выбранные пункты, определив, на какие свойства картофеля опираются диетологи, а на какие терапевты.
а) Запеченные клубни в мундире богаты калием, который борется с сердечнососудистыми заболеваниями
б) Картофель относится к щелочным продуктам, которые восстанавливают микрофлору кишечника после алкогольного отравления, борются с изжогой
в) В молодом сыром клубне много аскорбиновой кислоты.
г) Польза картошки заключается в том, что в течение дня ее можно есть практически в любых количествах, не боясь набрать лишние килограммы
д) Картофельный белок содержит все незаменимые аминокислоты, которые нужны для нормального функционирования организма

2. В начале XX столетия геологи зашифровывали на картах места открытия руд ценных металлов при помощи координат химических элементов в Периодической системе. Арабской цифрой указывали номер периода, а римской – номер группы. Кроме того, в записях были еще буквы русского алфавита – А или Б. На одной из старых карт нашли обозначения: 4VI Б, 4VIII Б2, 6I Б, 6II Б. Задание: расшифруйте записи геологов.

3.Прочитайте текст. Из предложенных утверждений исключите неверное, по вашему мнению, утверждение.

«В 1812 году французская армия начала кампанию, которая казалась многообещающей, однако суровая русская зима помешала планам захватчиков. На морозе, когда солдаты пытались застегнуть пуговицы на мундирах, они превращались в пыль. В результате многие получали переохлаждение, что увеличивало число жертв». Почему разрушались пуговицы?

А) Это превращение – явление аллотропии

Б) Дефект при изготовлении пуговиц

В) При низких температурах олово имеет свойства неметалла

Г) При низких температурах бета-олово превращается в альфа-олово

Д) На морозе все металлы становятся хрупкими.

Интерпретация научной информации

1. Большой популярностью среди туристов пользуются сталактитовые пещеры в горах Кавказа и Крыма, среди которых есть не пройденные до конца. Известняковые пещеры-лабиринты Крыма служили партизанам убежищем в период Великой отечественной войны. Реакция превращения карбоната в бикарбонат обратима, поэтому на потолке известняковой пещеры из капли воды, насыщенной гидрокарбонатом кальция, выделяется диоксид углерода, и прежде чем капля успеет упасть вниз, часть растворенного гидрокарбоната превращается в твердый карбонат. Так зарождаются свисающие вниз сосульки сталактитов. Из воды, капающей со сталактита, на полу пещеры тоже осаждается карбонат кальция, и с течением времени навстречу свисающей сосульке поднимается такой же столб снизу – сталагмит.

Задания: а. Установите соответствие между названием и формулой вещества.

б. Составьте схемы превращения веществ, о которых говорится в задаче

в. Определите тип каждой химической реакции.

2. Есть много людей, обожающих париться в бане. Однако в русской бане не исключена угроза отравления угарным газом. Признаки отравления угарным газом детально описаны: сначала сильное головокружение, необыкновенная бледность лица, у некоторых бывает рвота, потом глубокий обморок, а при продолжительном воздействии газа – летальный исход.

Задание 1.Чтобы избежать этой опасности, необходимо придерживаться следующих правил: расположите утверждения в правильном порядке:

1 Когда баня истоплена и достаточно уже прогрета, надо тщательно перемешать угли в топке.

2.Чтобы не осталось даже маленькой тлеющей головешки.

Если в топке имеются большие тлеющие головешки, их следует оттуда убрать и погасить в ведре.

3.Из поддувала печки нужно все выгрести, так как там могут находиться долго тлеющие угли.

Задание 2. Выведите формулу угарного газа, если известно, что он относится к оксидам, а массовая доля углерода в нём составляет 42,86%.

3. За три тысячи лет до нашей эры в Египте один из жрецов бога Сераписа нашел в хранилище два разбитых сосуда с иберийским касситеритом и малахитом, привезенными из Эллады. Содержимое сосудов перемешалось, и не было никакой возможности разделить минералы. В поисках «камня жизни» жрец добавил к смеси уголь и попытался ее прокалить. Внезапно из печи показался ручеек золотисто-желтого расплавленного металла, который жрец принял за чистое золото. Когда расплав затвердел, наступило разочарование: это была бронза, и она не выдерживала испытаний азотной кислотой. Бронза, однако, оказалась тверже меди. Из нее стали отливать статуи, изготавливать оружие и доспехи. Это был бронзовый век... Что представляет собой бронза и какие бронзы существуют в наши дни? Установите соответствие:

Учебное исследование

1. Ульяновская фирма «ООО» планирует организовать выпуск минеральной воды «Лучшая». Комиссия по сертификации производства отказала директору фирмы Иванову в рассмотрении заявки на сертификацию товара, увидев этикетки, заготовленные для наклейки на бутылки с прозрачной жидкостью. На них была указана информация о составе:

Минеральная вода содержит:

Что, по вашему мнению, указывает на нечестность вновь испеченного производителя?

А) Некоторые из указанных пар катионов и анионов не могут одновременно находиться в растворе.

Б) При таком ионном составе минеральная вода должна быть мутной.

В) Доказательство можно провести экспериментально в соответствии с таблицей растворимости солей.