CC BY
11Педагогика
УДК 371.26
кандидат педагогических наук, доцент Кирюхина Наталия Владимировна
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Калужский государственный университет имени К.Э. Циолковского» (г. Калуга); студент Вадиянц Галина Рифатовна
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Калужский государственный университет имени К.Э. Циолковского» (г. Калуга); студент Петрушин Антон Александрович
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Калужский государственный университет имени К.Э. Циолковского» (г. Калуга)
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ОБ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИИ У ВЫПУСКНИКОВ ШКОЛ В КОНТЕКСТЕ ОЦЕНКИ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОЙ ГРАМОТНОСТИ
Аннотация. В статье представлены результаты эмпирического исследования представлений об энергоэффективности и энергосбережении у выпускников общеобразовательных школ с точки зрения естественнонаучной грамотности. Вопросы и задания опросных материалов рассмотрены как инструмент для оценки компетенций, входящих в определение естественнонаучной грамотности. Выявлены существенные недостатки сформированности когнитивного и деятельностного компонентов компетенций (знаний и способов действия) при наличии аффективной составляющей (осознание проблемы и отношение к ней). Установлена взаимосвязь между показателями предметных физических знаний и уровнем представлений об энергоэффективности и энергосбережении как условием для формирования энергосберегающего мышления и поведения в реальных жизненных ситуациях.
Ключевые слова: естественнонаучная грамотность, энергоэффективность, энергосбережение, обучение физике.
Annotation. The article presents the results of an empirical study of ideas about energy efficiency and energy saving among graduates of secondary schools in science literacy aspect. Questions and tasks of the survey materials are considered as a tool for assessing the competencies included in the definition of science literacy. Significant weaknesses in the cognitive and activity components of competencies (knowledge and methods of action) in the presence of an affective component (awareness of the problem and attitude to it) are revealed. The relationship between the indicators of physical knowledge and the level of ideas about energy efficiency and energy saving as a condition for the formation of energy-saving thinking and behavior in real life situations is established.
Keywords: science literacy, energy efficiency, energy saving, physics training.
Введение. В последнее время в условиях учебных задач и упражнений по предметам, изучаемым в школе, в формулировках заданий предметных олимпиад и контрольно-оценочных материалов все чаще используются реальные, узнаваемые из повседневного опыта ситуации. Способность к анализу и решению возникающих в них проблем рассматривается как показатель функциональной грамотности. Оценка ее составляющих (естественнонаучной, математической и читательской грамотности) является предметом международной программы оценки качества образования PISA. Результаты российских школьников в этом исследовании не самые выдающиеся: по итогам последнего цикла исследований Российская Федерация находится на 33 месте по естественнонаучной грамотности среди других стран в 2018 году, показатели снизились по сравнению с предыдущим циклом 2015 года. Растет доля участников, не достигших даже минимального порога, то есть функционально неграмотных [5]. Особенно отчетливо проблема выявляется в сравнении с другими международными проектами по оценке качества естественнонаучного образования, например, TIMS, где используются более традиционные подходы. По итогам TIMS-2015 Россия входит в десятку стран с наилучшими показателями [6], демонстрируя при этом самый большой разрыв среди всех стран-участниц между результатами TIMS и PISA [5].
Задача формирования естественнонаучной грамотности обозначена как один из приоритетов в Концепции преподавания учебного предмета «Физика» [4], в настоящее время ведется работа по разработке педагогических средств для ее формирования и оценивания [2, 3].
Согласно определению естественнонаучной грамотности [5], она включает способности «демонстрировать осведомленность о влиянии естественных наук и технологий на материальную, интеллектуальную и культурную сферы жизни общества; проявлять активную гражданскую позицию по вопросам, связанных с естествознанием». Контексты заданий группируются в блоки (например, «Природные ресурсы», «Окружающая среда», «Новые знания в области науки и технологии»). Ситуации, определяющие контекст, подразделяются на глобальные, местные (национальные) и личностные. Тематическая детализация заданий включает аспект, связанный с получением, использованием и преобразованием энергии. Это позволяет рассматривать систему представлений об энергии как физической величине, о естественнонаучных основах ее производства и потребления, о проблемах энергоэффективности и энергосбережении как компонент естественнонаучной грамотности. В рамках исследования проблемы формирования у школьников представлений об энергосбережении и энергоэффективности в процессе изучения основ термодинамики на уроках физики [3], был проведен констатирующий эксперимент, охватывающий недавних выпускников общеобразовательных школ. Использованный в нем инструментарий можно соотнести с заданиями для оценки естественнонаучной грамотности, а полученный результат рассмотреть и проанализировать с точки зрения входящих в это понятие компетенций.
Цель статьи: проанализировать, интерпретировать и представить результаты эмпирического исследования представлений об энергоэффективности и энергосбережении у выпускников общеобразовательной школы в контексте оценки естественнонаучной грамотности в содержательном аспекте «Получение, преобразование и использование энергии».
Изложение основного материала статьи. Модели заданий для оценки компетенций, фигурирующих в определении естественнонаучной грамотности (научно объяснять явления; понимать особенности естественнонаучного исследования; научно интерпретировать данные; использовать доказательства для получения выводов) включают диагностику когнитивного, деятельностного и аффективного компонентов [2].
Когнитивный и деятельностный аспект проявляются в процессе выполнения контекстных заданий, отражающих жизненные ситуации, которые должен выполнить обучающийся, используя естественнонаучные знания. Инструментарий оценки когнитивного и деятельностного компонента представлен блоком заданий, имеющих следующую структуру: описание ситуации и несколько вопросов, конкретизирующих возникающие в ней проблемы. Аффективная сторона включает отношение к научному знанию, осведомленность о глобальных проблемах окружающей среды, понимание роли естественных наук и технологий в возникновении и решении этих проблем.
Основные задачи, которые были поставлены на этапе констатирующего эксперимента в ходе исследования проблемы формирования у учащихся представлений об энергоэффективности и энергосбережении в процессе изучения основ термодинамики в школьном курсе физики, включали диагностику сформированности представления об энергии как физической величине, видах энергии, единицах измерения энергии, знаний основных понятий и законов термодинамики, начальных представлений об энергоэффективности и энергосбережении, осведомленности в области экологических проблем энергетики, энергоэффективных и энергосберегающих технологий, наличия элементов энергосберегающего и энергоэффективного мышления и поведения. Одной из задач была также проверка гипотезы о возможной взаимосвязи между уровнем физических знаний об энергии и степенью сформированности представлений об энергоэффективности и энергосбережении.
Основным методом исследования в ходе констатирующего эксперимента было анкетирование студентов первого курса - выпускников средних общеобразовательных школ, не изучавших курса физики в вузе. Исследование проводилось в сентябре-октябре 2020 года. На этом этапе было опрошено 104 студента непрофильных по отношению к физике направлений и специальностей («Реклама и связи с общественностью», «Таможенное дело», «Журналистика», «Архитектура», «Педагогическое образование»).
Анкета включала три группы вопросов. Первая группа - вопросы для оценки представления об энергии как физической величине, видах энергии, единицах измерения энергии, знания основных понятий и законов термодинамики. Приведем примеры вопросов этой группы.
1.1. Сформулируйте определение энергии как физической величины.
1.2. Назовите все известные Вам единицы измерения энергии. Приведите примеры, показывающие в каких случаях какие единицы удобнее использовать.
1.3. Какие виды энергии Вам известны? По возможности, укажите основание, на основе которого они выделены.
1.4. Приведите примеры ситуаций из повседневной жизни, когда Вам может понадобиться подсчитать потраченную или полученную энергию. В каких единицах удобнее это сделать?
1.5. Верно ли, что энергоэффективный тепловой двигатель имеет КПД больше 100%?
1.6. Верно ли, что энергоэффективный тепловой двигатель имеет КПД равный 100%?
Для обработки результатов для вопросов этой группы был введен показатель предметных физических знаний, рассчитываемый как процентное отношение числа набранных респондентом баллов за ответы на вопросы этой группы к максимально возможному. Его значение менее 40 рассматривалось как низкое, от 40 до 80 как среднее, от 80 до 100 как высокое. Распределение участников по этим уровням приведено в таблице 1.
Среднее значение показателя предметных знаний по выборке составило менее половины от максимально возможного - 44%. 65% участников оставили без ответа вопрос об определении энергии как физической величины, 15% дали неверные или не имеющие смысла формулировки («энергия - это поток отрицательно и положительно заряженных частиц»; «энергия - это сила, оказывающая перманентное давление на человека»). Вспомнили единицу измерения энергии, используемую в системе СИ (Джоуль) 75% опрошенных. По одному человеку упомянули еще киловатт-час и электрон-вольт. Не дали ответа 14%, неверные единицы (ватт, ампер, ньютон) называли 11% участников. Пример жизненной ситуации, связанной с расчетом энергии (при оплате коммунальный услуг) привели только 8% опрошенных. На вопрос о видах энергии чаще всего давались один-два фрагментарных ответа, без какой-либо попытки систематизации: тепловая, атомная, химическая, энергия взрыва, гравитационная. Почти 15% недавних школьников допускают существование вечного двигателя первого рода, согласившись с утверждением, что энергоэффективный тепловой двигатель должен иметь КПД более 100%, еще 10% оставили вопрос без ответа. С тем, что энергоэффективный тепловой двигатель должен иметь КПД равным 100% (что противоречит второму закону термодинамики) согласились 27%, затруднились с выбором ответа 10%.
Вторую группу составляли вопросы для оценки степени осведомленности об проблеме энергоэффективности и энергосбережении, о взаимосвязи проблем энергетики и экологии, о способах энергосбережения и повышения энергоэффективности в реальной жизни. Для обработки результатов был введен показатель представлений о проблеме энергоэффективности и энергосбережения, рассчитываемый как процентное отношение числа баллов, полученных за ответы на вопросы этой группы к его максимальному значению. Ниже приведен перечень вопросов второй группы.
2.1. Существует ли в современном мире проблема энергоэффективности и энергосбережения? По возможности, обоснуйте ответ.
2.2. Связана ли проблема энергоэффективности и энергосбережения с проблемами экологии? По возможности, обоснуйте ответ.
2.3. Знаете ли Вы, какие источники энергии называют альтернативными? Если знаете, укажите, какие.
2.4. Знаете ли Вы, какие источники энергии являются возобновляемыми? Если знаете, укажите, какие.
2.5. Знаете ли вы, какие источники энергии можно считать экологически чистыми? Если знаете, укажите, какие.
2.6. Назовите известные вам способы энергосбережения или повышения энергоэффективности в быту и на производстве.
2.7. Что Вы можете сделать для сокращения потерь тепла в вашей квартире/доме, комнате?
Распределение участников по уровням оценки приведено в таблице 1. Средний показатель ответов на
вопросы второй группы составил 45%. Большинство участников (69%) считают, что у них есть представление об энергоэффективности и энергосбережении, но выразить его вербально затруднились. Почти 23% привели вполне адекватное толкование этих понятий, указав на то, что энергоэффективность не сводится только к энергосбережению и экономии энергии. Около 8% выбрали ответ «не знаю». Факт наличия проблемы
энергоэффективности и энергосбережения как одной из глобальных проблем современности признают 92% опрошенных. Около 87% связывают эту проблему с экологией. Однако развернутых аргументов никто из участников не стал приводить.
Около 42% респондентов не осведомлены об альтернативных источниках, примерно столько же (40 %) не смогли указать возобновляемые источники, примеры экологически чистых источников не смогли привести 34%. Три и более примера приведено только в 19% анкет. Чаще всего называли энергию ветра, солнца, приливов, геотермальные источники.
На вопросы о способах энергоэффективности и энергосбережения, применяемых в быту и на производстве, не стали отвечать 27% опрошенных. Два и более способа смогли указать только 23%, остальные ограничились одним. Наиболее популярные способы - использовать энергосберегающие лампы и приборы с высоким классом экономии энергопотребления, выключать свет, покидая помещение. Примерно также обстоит с ответом на конкретный вопрос о сокращении потерь тепла: 35% оставили его без ответа, либо дали шуточный ответ (купить другую квартиру, заплатить за отопление, позвонить в управляющую компанию); два и более адекватных способа назвали 19% опрошенных. Наиболее часто называемые меры: закрывать (не оставлять открытыми) окна, заменить окна на более герметичные, заделать щели.
Таблица 1
Распределение участников эксперимента по уровням оценки
Группа вопросов Низкий уровень Средний уровень Высокий уровень
Предметные физические знания об энергии 38% 60% 2%
Представления о проблеме энергоэффективности и энергосбережения 23% 77% -
Анкета содержала также вопрос «Обсуждались ли проблемы энергоэффективности и энергосбережения на школьных уроках или внеклассных мероприятиях?» Примерно 23% указали, что и на уроках, и на внеклассных мероприятиях активно обсуждались эти вопросы, 8% слышали об этом только на внеклассных мероприятиях, 35% указали, что в период их школьного обучения эти вопросы не обсуждались. Среди тех, кто указал, что проблемы обсуждались на уроках, среди предметов лидирует «Основы безопасной жизнедеятельности» (35%), затем идет физика (29%). Называли также уроки химии, биологии, географии, обществознания. На основе этих данных был введен показатель активности обсуждения вопросов энергоэффективности и энергосбережения.
Ответы на эти вопросы (в большей степени это относится ко второй группе) могут быть интерпретированы с позиций естественнонаучной грамотности. В таблице 2 представлено описание модели задания, предложенной Федеральным институтом педагогических измерений для формирования банка заданий для оценки естественнонаучной грамотности обучающихся [1, 2] в сопоставлении с вопросами анкеты, использованной в нашем исследовании. На основании этого мы можем дать соответствующую интерпретацию результатов проведенного исследования. Номера вопросов соответствуют приведенным выше перечням.
Таблица 2
Сопоставление модели заданий для оценки естественнонаучной грамотности [2] с вопросами для оценки показателей предметных знаний и представлений о проблеме энергоэффективности и
энергосбережения
Содержательные характеристики модели Описание характеристик Номера вопросов
Проверяемое познавательное действие Применить естественнонаучные знания для анализа ситуации/проблемы. 1.4, 1.5, 1.6, 2.7, 2.6
Привести примеры возможного применения естественнонаучного знания для общества. 1.2, 1.4, 2.1, 2.2, 2.6, 2.7
Контекст-описание ситуации Современные технологии. 2.3, 2.4, 2.6
Техника и технологии в быту. 1.5, 2.6, 2.7
Опасности и риски. 2.1, 2.2
Экологические проблемы. 2.2, 2.5
Контекст- вокализация» ситуации Глобальная. 2.1-2.5
Местная, личностная. 1.5, 2.6, 2.7
Данные корреляционного анализа результатов говорят о наличии прямой связи между показателем предметных знаний и наличием представлений об энергоэффективности и энергосбережении (рисунок 1). Коэффициент корреляции R=0,82. По шкале Чеддока теснота связи - высокая. Заметно влияние активности обсуждения (на диаграмме разброса результаты с меньшей активностью, отражаемой размеров точек, группируются области с низкими значениями анализируемых показателей), но выраженной статистической значимой связи с этим показателем на данной выборке не выявлено.
90
SO
70
60
50
а 40
о
30
20
10
V = 3.8088s + 15.57 R2 = 0,6765
У о Ю- yj mm то ш
ос ■W
<§> ( » § ©с Го о
О УЧР/ о и
<ш> " f о (О) О
Q- ® С )
Ф % О
10 20 30 40 50 60 70 Показатель предметных знаний
S0
90
Рисунок 1. Диаграмма разброса результатов оценивания (размер точек отражает активность
обсуждения проблемы)
Выводы:
1. Итоги констатирующего эксперимента, проведенного рамках исследования проблемы формирования у школьников представлений об энергосбережении и энергоэффективности в процессе изучения основ термодинамики на уроках физики, могут быть интерпретированы в контексте оценки естественнонаучной грамотности выпускников в содержательном аспекте «Получение, преобразование и использование энергии».
2. На основании этих данных можно сделать вывод, что участники опроса слабо владеют предметными физическими знаниями, у них не сформировалось основанное на научных представлениях понятие об энергии, практически не усвоены основы термодинамики как раздела физики, в котором изучаются способы передачи и превращения энергии. С точки зрения цели исследования, представленного в статье, этот факт говорит об отсутствии у значительной части даже базового когнитивного компонента компетенций естественнонаучной грамотности, как основы для их формирования.
3. Участники исследования плохо осведомлены об источниках энергии, о конкретных способах энергосбережения и повышения эффективности использования энергии в быту и на производстве. С точки зрения естественнонаучной грамотности это означает трудности с применением предметных знаний для анализа как глобальных энергетических проблем, так и реальных ситуаций из повседневной жизни, то есть недостаточный уровень сформированности деятельностного компонента компетенций.
4. Вошедшие в выборку выпускники наслышаны о проблеме энергосбережения и энергоэффективности, осознают ее глобальность, связь с экологическими проблемами, что позволяет сделать вывод о наличии элементов аффективной составляющей компетенций естественнонаучной грамотности.
5. Выявлена корреляционная статистически значимая взаимосвязь между предметными физическими знаниями в исследуемом содержательном аспекте и уровнем представлений об энергоэффективности и энергосбережении как условием для формирования энергосберегающего мышления и поведения в реальных жизненных ситуациях.
Литература:
1. Вебинары по оценке естественнонаучной грамотности [Электронный ресурс]: сайт ФГБНУ «ФИПИ». URL: https://fipi.ru/o-nas/novosti/vebinary-po-otsenke-yestestvennonauchnoy-gramotnosti (дата обращения: 9.01.2021).
2. Демидова М.Ю., Добротин Д.Ю., Рохлов В.С. Подходы к разработке заданий по оценке естественнонаучной грамотности обучающихся // Педагогические измерения. 2020. № 2. С. 8-20. URL: http://doc.fipi.ru/zhurnal-fipi/pi-2020-02_web.pdf (дата обращения: 9.01.2021).
3. Кирюхина Н.В., Петрушин А.А. Формирование представлений об энергоэффективности и энергосбережении при обучении физике в школе на примерах из региональной практики // Педагогический вестник. - Научный журнал: - Новосибирск-Ялта: Изд. АНС «СибАК», 2020. - Вып. 16. - 42 с.
4. Концепция преподавания учебного предмета «Физика» в образовательных организациях Российской Федерации, реализующих основные общеобразовательные программы [Электронный ресурс]: сайт
Министерства просвещения Российской федерации. Банк документов. URL: https://docs.edu.gov.ru/document/60b620e25e4db7214971c16f6b813b0d (дата обращения: 9.01.2021).
5. Основные результаты российских учащихся в международном исследовании читательской, математической и естественнонаучной грамотности PISA-2018 и их интерпретация / Адамович К.А., Капуза А.В., Захаров А.Б., Фрумин И.Д.; Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», Институт образования. — М.: НИУ ВШЭ, 2019 — 28 с. — 200 экз. — (Факты образования № 2 (25).
6. Проведение исследования TIMSS-2019 в России [Электронный ресурс]: сайт ФГБНУ «Институт стратегии развития образования Российской академии образования» Центр оценки качества образования. URL: http:// http://www.centeroko.ru/timss19/timss2019.html (дата обращения: 9.01.2021).
Педагогика
УДК 378.2
кандидат педагогических наук, доцент Кислякова Ольга Петровна
Филиал «Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» в г. Сызрани (г. Сызрань); преподаватель кафедры математики и естественнонаучных дисциплин Снежкина Лилия Павловна Филиал «Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» в г. Сызрани (г. Сызрань); преподаватель кафедры математики и естественнонаучных дисциплин Хазова Алёна Александровна Филиал «Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» в г. Сызрани (г. Сызрань)
ГРУППОВАЯ УЧЕБНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ОБУЧАЮЩИХСЯ
Аннотация. В статье раскрывается возможность совершенствования учебного процесса на основе групповой учебной деятельности обучающихся. Раскрываются формы деятельности на занятиях. Даются примеры использования групповой учебной деятельности обучающихся для управления процессом ее реализации. Указаны сильные и слабые стороны группового метода обучения.
Ключевые слова: обучающиеся, группы, команды, командный подход, групповые занятия, групповая учебная деятельность, обучающиеся - помощники преподавателя.
Annоtation. The article reveals the possibility of improving the educational process on the basis of group educational activities of students. The forms of activity in the classroom are revealed. Examples of the use of group learning activities of students to manage the process of its implementation are given. The strengths and weaknesses of the group teaching method are indicated.
Keywords: learners, groups, teams, team approach, group lessons, group learning activities, learners - teaching assistants.
Введение. Перед любым учебным заведением стоит проблема повышения качества образования. Мы рассмотрим путь к решению этой проблемы в возможности совершенствования учебного процесса на основе командного подхода или групповой формы обучения.
Групповая учебная деятельность обучающихся - это тот приём, который займёт особое место в организации учебной деятельности обучающихся и существенно повысит качество обучения.
Дидактика трактует групповую форму обучения как организацию учебных занятий, при которой группе обучающихся ставят единую познавательную задачу, а для решения необходимо объединение усилий всех ее членов и их тесное взаимодействие. Как правило, кроме групповой деятельности обучающихся присутствуют и другие формы обучения. Но групповая деятельность обучающихся имеет свою особенность: усиливается возможность оказания необходимой помощи слабоуспевающим обучающимся со стороны помощников преподавателя - хорошо успевающих товарищей. Причём, общие требования не снижаются. Таким образом, в некоторой степени роль преподавателя выполняют обучающиеся, которые так и называются: помощники преподавателя.
Рассмотрим некоторые аспекты групповой формы обучения.
Изложение основного материала статьи. Начнём с психологических особенностей групповых занятий. Исследования говорят о том, что начальный этап обучения показывает недостаточную эффективность групповых занятий. Ученые доказали, что причина этому проста — школьное предшествующее обучение.
Школьники испытывают большие трудности в процессе перехода от индивидуальной работы к групповой, командной форме работы. Для этого нужны некоторые психологические знания, которыми обычно школьники не обладают. Поэтому необходимо их психологическим знаниям обучать. Для примера рассмотрим психологическую подготовку к взаимоконтролю. В практике выработался такой алгоритм. Во-первых, необходимо внимательно выслушать товарища по команде, вдуматься и понять его мысли. Во-вторых, если не понятен смысл, уточни, попроси повторно объяснить. Третий шаг - выскажи своё мнение, раскрой свои мысли товарищам по команде. Постарайся их сформулировать кратко и четко. В четвёртых, если нет согласия с ответом товарища, докажи правоту своего мнения, убеди в своих мыслях, чтобы не было вопросов «почему?». Пятое положение - если нет согласия с тобой у товарищей, нужно обсудить внутри команды все разногласия, установить, почему они возникли. Шестое - если несправедливость, неверность твоих взглядов, убеждений доказана, нужно признать свою ошибку. Седьмой шаг: самое главное -необходимо помнить, что вы все вместе - это одна команда и решение проблемы должно быть совместным, должно зависеть от каждого члена группы, команды.
Только дружеские, доброжелательные, уважительные отношения в команде будут создавать самые лучшие условия для совместной работы. Каждая поставленная преподавателем учебная задача должна только совместно обсуждаться, решаться путём дискуссий, диалога, распределением полноправных, посильных обязанностей внутри группы, команды.
Говоря о месте групповой формы деятельности на занятиях или о типах групповых занятий, можно отметить следующее. Анализ возможностей применения групповых занятий показал, что такая форма
