CC BY
0Формирование естественнонаучной грамотности как фактор развития мотивации к изучению химии
Стук Алена Владимировна,
Соискатель академической степени магистра, кафедра педагогики, ФГБОУ ВО «Камчатский государственный университет имени Витуса Беринга» E-mail: alystuk@yandex.ru
Гореликов Максим Игоревич,
кандидат педагогических наук, кафедра педагогики, ФГБОУ ВО «Камчатский государственный университет имени Витуса Беринга» кафедра педагогики E-mail: max251992@mail.ru
В статье анализируются практические аспекты повышения мотивации учащихся к изучению химии в школе на основе интеграции знаний естественнонаучных дисциплин. Целью исследования является обоснование технологий формирования естественнонаучной грамотности, которые учитывают в себе идеи практико-ориентированности курса химии и интегратив-ный подход. Гипотеза исследования заключается в том, что если в содержание практико-ориентированных задач по химии включить задания из смежных естественнонаучных дисциплин, то процесс формирования естественнонаучной грамотности как фактор повышения мотивации к изучению химии станет более эффективным. Задачами исследования стали: анализ современного состояния проблемы формирования естественнонаучной грамотности в школе; конструирование содержание обучения химии в школе на основе интеграции смежных естественнонаучных дисциплин.
Ключевые слова: химия, естественнонаучная грамотность, школьное образование, интегративный подход.
В настоящее время общество нуждается в таком выпускнике школы, который должен быть функционально грамотным, мобильным в условиях цифровой трансформации производства, адаптивным к изменяющимся условиям рынка труда, креативным в процессе решения профессиональных задач, ответственным и энергичным. По окончании школы учащемуся придется в юношеском возрасте полноценно вступать в новые учебные или трудовые отношения, что потребует от него высокий уровень способности к интеграции в учебу или трудовой коллектив, готовности к осуществлению социальных ролей. Качественное изменение деятельности будущего выпускника школы обусловлено также широким внедрением в учебную и профессиональную деятельность средств информатизации, большого спектра профессионально ориентированного программного обеспечения, применения на производстве новых материалов и технологий труда.
Естественнонаучная грамотность по химии является способностью учащегося решать проблемы, связанные с такими областями человеческой жизнедеятельности, как как здоровье, природные ресурсы, окружающая среда, экология, безопасность жизнедеятельности в природной среде, науки и технологии. Однако в условиях модернизации основного общего образования задачи естественнонаучной подготовки учащихся требуют поиска новых методов преподавания химии и других предметов естественнонаучного цикла, которые способствовали бы повышению мотивации школьников к изучению предмета химия, т.к. процесс обучения химии в школе является непростым в виду того, что ее изучение требует от учащихся глубокого ее понимания.
Поиски таких резервов обосновали внедрение в учебный процесс школы новых методов обучения химии и других предметов естественнонаучного цикла, содержательной основой которых стала межпредметная интеграция, так как она является наиболее эффективной для систематизации знаний школьников и оптимизации их учебно-познавательной деятельности, развития творческого мышления обучаемых на основе формируемых методологических знаний, интенсификации естественнонаучной подготовки школьников в целом.
Исследованием проблемы формирования естественнонаучной грамотности школьников как педагогической проблемы в настоящее время занимаются такие ученые и педагоги-практики, как: А.Э. Авакян, О.М. Золотова, А.В. Иконни-
сз о со "О
1=1 А
—I
о
сз т; о m О от
З
ы о со
кова, К.В. Костин, И.Д. Низамов, О.В. Ушакова, А.Р. Холматов и др.
Так А.А. Авакян ранжирует практико-ориенти-рованные задания по химии по уровню сложности, а содержание заданий ориентирует на житейские проблемы с целью повышения интереса к изучению предмета [1]. Например, в ее кейсе содержатся задачи на изменение химического состава почвы грядок, с целью искоренения сорняка - хвоща. К.В. Костин предлагает интересное решение для повышения мотивации к изучению химии -комикс, и приводит алгоритм его составления [3]. А.Р. Холматов про обучение химии опирается на проектную деятельность, используя открытые банки заданий [5]. Он считает, что такая деятельность должна быть системной и продолжаться с 5 по 9 класс. О.В. Ушакова и О.М. Золотова предлагают ситуационные задачи, основанные на связанной информации из различных источников и умении учащихся проводить химический эксперимент [4]. А.В. Иконникова и И.Д. Низамов предлагают использовать для повышения естественнонаучной грамотности по химии такие цифровые ресурсы, как Plickers, Simpoll, Socrative, позволяющие проводить необходимые химические вычисления. [2].
Таким образом в настоящее время педагогами-практиками естественнонаучная грамотность на сегодняшний день связывается:
- с готовностью учащихся реализовать в конкретной жизненной ситуации функциональную грамотность, основанную на естественнонаучных знаниях;
- с активной гражданской позицией, готовностью интересоваться естественнонаучными проблемами, идеями;
- с готовностью формировать научное мышление (стремление научно объяснять явления, использовать научные доказательства для получения ответов, для предположений и выводов). Последний аспект считаем особенно важным
на современном этапе увлечения школьниками
нейросетями, которые генерируют тексты любой направленности, а также использованием информации с ресурсов, которые не всегда являются качественными с точки зрения достоверности предоставляемой информации и т.п.
Как известно, содержание предмета химия опирается на те знания учащихся, которые они получают в ходе изучения других естественнонаучных предметов: математика, физика, информатика, экология и др. Так, при изучении школьниками химии им очень часто приходится использовать знания из области математики. Тем не менее, математические вычисления у школьников вызывают большие затруднения, так как они не в состоянии адекватно применять полученные математические знания в конкретную предметную область. Отсюда следует, что актуальным является выявление таких предметных областей в содержании естественнонаучных дисциплин, которые необходимо изучать более детально с тем, чтобы единые учебные задачи этих предметов были направлены на становление целостного диалектико-материалистического мировоззрения, а система знаний, полученная учащимися, стала основой современных представлений о естественнонаучной картине мира. В связи с вышесказанным мы считаем необходимым выявить потенциал естественнонаучных дисциплин в аспекте их интегрирующих возможностей в процессе формирования естественнонаучной грамотности по химии
Приведем примеры повышения мотивации к формированию естественнонаучной грамотности по химии на основе интеграции знаний химии, математики и информатики. Так в период проведения экспериментального исследования нами были рассмотрены некоторые разделы курса математики, и в качестве примера использования математических вычислений в курсе химии приведем таблицы соотношения некоторых основных математических методов решения задач из курса химии (Таблица 1).
Таблица 1. Соотношение содержания задач по химии с математическими методами решения
Задачи Методы математики
Темы: пропорции, массовая доля вещества 1) Какова концентрация раствора, полученного после растворения 90 грамм соли в 0,5 литра воды? 2) Сколько нужно взять воды и медного купороса, чтобы приготовить 400 грамм раствора соли с концентрацией равной 1%? Арифметический (составление пропорций, получение числового выражения)
1) Какова концентрация раствора в %, полученного путем растворения 10 г поваренной соли в 65 г воды? 2) Сколько граммов соли можно получить путем выпаривания 5 литров морской воды, если содержание соли в ней 3,5%? Алгебраический (введение неизвестной, решение уравнения, установление зависимостей между величинами)
Задачи на смеси, смешивание растворов 1) Сколько нужно взять сульфита натрия для реакции с серной кислотой H2SO4, чтобы получить 20 г оксида серы? Алгебраический, функционально-графический метод - построение графика
Задачи на смеси, сплавы, растворы 1) Смешали 12% - ый раствор HCl с таким же количеством 20%-го раствора HCl. Какова будет концентрация HCl? Метод схем, функционально-графический метод - двумерные диаграммы
При изучении таких тем, как «Массовая доля компонентов смеси (раствора)» и «Расчеты по химическим уравнениям» школьникам для самостоятельного изучения были выданы различные типы
задач и заданий, предусматривающих проведение вычислений, как в тетради, так и автоматически с помощью программного обеспечения MS Excel (таблица 2).
Таблица 2. Пример задач для решения с использованием возможностей MS Excel
Задачи Способы решения
Тема: «Массовая доля компонентов смеси (раствора)» 1) Для изготовления сыра необходим соляной раствор, в котором сыр вымачивают в течении определенного времени. Так 500 граммов соли растворили в 20 литрах воды. Чему равна массовая доля (%) растворенного вещества в полученном растворе соли. 2) 100 граммов нитрата калия растворили в 900 мл воды. Вычислить массовую долю нитрата калия в получившемся растворе. 1) Решение задачи в тетради 2) Решение в MS Excel на основе шаблонов (Рис. 1)
Тема: «Расчеты по химическим уравнениям» 1) Вычислить массу железа, необходимую для получения 100 граммов хлорида железа. 2) Сколько кислорода потребуется для полного сжигания 20 моль меди? 3) Рассчитать объем выделившегося водорода, после растворения 100 граммов цинка в соляной кислоте. 1) Решение задачи в тетради 2) Решение в MS Excel на основе шаблонов (Рис. 2)
Рис. 1. Решение задач по теме «Массовая доля компонентов смеси» в программе MS Excel с использованием
шаблона
При решении данного типа задач нами были использованы логические функции MS Excel - ЕС-ЛИ(), И() (Таблица 3).
Таким образом, эффективным методом повышения мотивации к формированию естественнонаучной грамотности школьников при обучении химии является выявление единой совокупности учебных заданий для всех предметов, входящих
в естественнонаучный цикл. Такая совокупность не включает в себя все разновидности учебных заданий по конкретному естественнонаучному предмету, но выделяет те учебные задания и задачи, которые непосредственно ориентированы в своем содержании на становление и развитие компе-тентностей, отражающих сформированную естественнонаучную грамотность.
сэ о со "О
1=1 А
—I
о
сз т; о
m О
от
З
ы о со
Таблица 3. Формулы MS Excel к шаблону «Массовая доля компонентов смеси»
Ячейка Формула
С17 =ЕСЛИ(И(С12=»-»; E12=»-»); G12*I12/100%; ЕСЛИ(С12=»-»; G12*I12/100%;»-»))
E17 =ЕСЛИ(Е12=»-»; G12-C17;»-»)
G17 =ЕСЛИ^12=»-»; E12+C12;»-»)
I17 =ЕСЛИ(И(И2=»-»; G12=»-»); C12/G17*100%; ЕСЛИ(И2=»-»; C12/G12*100%;»-»))
А В С D Е F G H 1 J К L M
1 Решение задач по теме "Расчеты по химическим уравнениям
3 4 коэффициенты в химическом уравнении задают молярные пропорции (отношения), 1 которых вступают в реакцию исходные вещества (реагенты | и образуются продукты реакции. тп (масса вещество)
Ь В Осмовкые формулы: я (ко/1-во eemecmeat м {молярная масса)
7 т (масса вещества) = п(кол-во вещество}
В М {молярная масса)
9 IT (коп ео вещества) ш V(o6beM вещество)
10 11 \/т(молярныи объем)
12~ У(обьем вещества) = п(кол-вов-во) * Viri(Mon-û объем)
13 Таблица 1
14
15 16 17 Дано Уравнение реакции кол-во вещества ("} Молярная масса (М) Масса вещества (ИТ) Объем вещества (V) Молярный обы (Vm)
Нл.!С03*2КС|=С02»Н.г<КгМлС! 0,6 106 67 22
1Н 19 Таблица 2
20 21 22 Результаты расчеты Уравнение реакции Кол ко вещества Молярная масса (М) Масса вещества (п.) Объем вещества IV) Молярный объ( (Vm)
23 106 - 13,4 -
24 25 26 27 Таблица 3
элемент кол-ао эл-ta Атомная масса Указания по выполнению задания.
Na г «,99 46 1. Введите исходны данные в синие ячейки {табица 1)
2Н С 1 12,01 12 2. Если данное не известно. го введите "-" (таблица 1)
29 о 3 16 48 Î. Результаты отображаются в таблице 2.
30 0 4. Чтобы найти молярную массу элемента, необходимо
31 0 занести в синие ячейки таблицы 1 наименование и количество этого элемента.
Рис. 2. Решение задач по теме «Расчеты по химическим уравнениям» в программе MS Excel с использованием
шаблона
Таблица 4. Формулы MS Excel к шаблону «Расчеты по химическим уравнениям»
Ячейка Формула
Е23 =ЕСЛИОШИБКА(ЕСЛИ(E18=»-»; I18/G18;»-»);»-»)
I23 =ЕСЛИОШИБКА(ЕСЛИ(И8=»-»; G18*E18;»-»);»-»)
K23 =ЕСЛИОШИБКА(ЕСЛИ(K18=»-»;22,4*E18;»-»);»-»)
Е32 =СУММ(E27: E31)
D27 =ВПР(А27; Таблица! B: D;3;0)
Е27 =B27*D27
Литература
1. Авакян, А.Э. Кейс интегрированных учебных заданий, направленных на формирование естественнонаучной грамотности школьников / А.Э. Авакян // Наукосфера. - 2023. - № 12-2. -С. 56-61.
Иконникова, А.В. Роль цифровых образовательных ресурсов по формированию естественнонаучной грамотности обучающихся на уроках химии / А.В. Иконникова, И.Д. Низа-мов // Лучшие практики общего и дополнительного образования по естественно-научным и техническим дисциплинам: Сборник матери-
алов IV Международной научно-практической конференции, посвященной памяти академика РАН К.А. Валиева, Елабуга, 19 января 2024 года. - Казань: Казанский (Приволжский) федеральный университет, 2024. - С. 158-161.
3. Костин, К.В. Химические комиксы как метод формирования естественнонаучной грамотности по химии / К.В. Костин // Химическая наука и образование Красноярья: материалы XIV Всероссийской научно-практической конференции, Красноярск, 20-21 мая 2021 года / Красноярский государственный педагогический университет им. В.П. Астафьева. - Красноярск: Красноярский государственный педагогический университет им. В.П. Астафьева, 2021. - С. 210-217.
4. Ушакова, О.В. Ситуационные задачи как инструмент формирования естественнонаучной грамотности учащихся на уроках химии / О.В. Ушакова, О.М. Золотова // Наука и Образование. - 2022. - Т. 5, № 4.
5. Холматов, А.Р. Проблемы организации проектной деятельности школьников по химии и ее роль в формировании естественнонаучной грамотности / А.Р. Холматов // Методика преподавания в современной школе: актуальные проблемы и инновационные решения: Материалы Российско-узбекской научно-методической конференции, Ташкент, 10-11 ноября 2023 года. - Санкт-Петербург: Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена, 2023. - С. 328-335.
FORMATION OF NATURAL SCIENCE LITERACY AS
A FACTOR IN THE DEVELOPMENT OF MOTIVATION TO
STUDY CHEMISTRY
Stuk A.V., Gorelikov M.I.
Kamchatka State University named after Vitus Bering
This article analyzes the practical aspects of increasing students'
motivation to study chemistry at school based on the integration of
knowledge in natural sciences. The purpose of the study is to substantiate technologies for the formation of natural science literacy, which consider the ideas of a practice-oriented chemistry course and an integrative approach. The research hypothesis is that if a methodology based on the integration of the content of mathematics and computer science with chemistry is introduced into the process of studying chemistry, then the process of developing natural science literacy as a factor in increasing motivation to study chemistry will become more effective. The objectives of the study were: analysis of scientific works on the problem of developing natural science literacy; integration of knowledge from related natural science disciplines in the content of practice-oriented tasks in chemistry.
Keywords: chemistry, science literacy, school education, integra-tive approach.
References
1. Avakyan, A. E. Case of integrated educational tasks aimed at developing natural science literacy in schoolchildren / A.E. Avakyan // Scienceosphere. - 2023. - No. 12-2. - pp. 56-61.
2. Ikonnikova, A.V. The role of digital educational resources in the development of natural science literacy of students in chemistry lessons / A.V. Ikonnikova, I.D. Nizamov // Best practices of general and additional education in natural sciences and technical disciplines: Collection of materials of the IV International Scientific and Practical Conference dedicated to the memory of Academician of the Russian Academy of Sciences K.A. Valie-va, Elabuga, January 19, 2024. - Kazan: Kazan (Volga Region) Federal University, 2024. - P. 158-161.
3. Kostin, K.V. Chemical comics as a method of developing natural science literacy in chemistry / K.V. Kostin // Chemical science and education of Krasnoyarsk: materials of the XIV All-Russian scientific and practical conference, Krasnoyarsk, May 20-21, 2021 / Krasnoyarsk State Pedagogical University. V.P. Astafie-va. - Krasnoyarsk: Krasnoyarsk State Pedagogical University named after. V.P. Astafieva, 2021. - P. 210-217.
4. Ushakova, O.V. Situational tasks as a tool for developing students' natural science literacy in chemistry lessons / O.V. Ushakova, O. M. Zolotova // Science and Education. - 2022. - T. 5, No. 4.
5. Kholmatov, A.R. Problems of organizing project activities for schoolchildren in chemistry and its role in the formation of natural science literacy / A.R. Kholmatov // Teaching methods in modern school: current problems and innovative solutions: Materials of the Russian-Uzbek scientific and methodological conference, Tashkent, November 10-11, 2023. - St. Petersburg: Russian State Pedagogical University named after. A.I. Herzen, 2023. - pp. 328-335.
