CC BY
45
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НАЦИОНАЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТАРИЯ ПО ФОРМИРОВАНИЮ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ГРАМОТНОСТИ В ШКОЛЬНОЙ ПРАКТИКЕ_
УДК 372.8
А. Ю. Пентин
Кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией естественно-научного общего образования ФГБНУ «Институт стратегии развития образования Российской академии образования, г. Москва Е-mail: [email protected]
Alexander Yu. Pentin
PhD (Physics and Mathematics), Head of Natural Science Education Centre, the Institute for Strategy of Education Development of the Russian Academy of Education, Moscow, Russia
Н. А. Заграничная
Кандидат педагогических наук, старший научный сотрудник лаборатории естественно-научного общего образования ФГБНУ «Институт стратегии развития образования Российской академии образования, г. Москва E-mail: [email protected]
Nadezhda A. Zagranichnaya
PhD (Education), Senior Researcher, Natural Science Education Centre, the Institute for Strategy of Education Development of the Russian Academy of Education, Moscow, Russia
УРОВНИ ОСВОЕНИЯ ОСНОВНЫХ КОМПЕТЕНЦИЙ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОЙ ГРАМОТНОСТИ УЧАЩИМИСЯ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ: РЕЗУЛЬТАТЫ ДИАГНОСТИКИ
В статье представлены современные подходы к разработке дидактического инструментария, предназначенного для формирования и оценки уровней естественно-научной грамотности школьников. Апробация заданий по естественно-научной грамотности проводилась в ходе диагностических работ в 8-х и 9-х классах школ Московской области. Авторами проанализированы компетенции и умения, овладение которыми необходимо для достижения естественно-научной грамотности.
Рассмотрены результаты выполнения учащимися заданий разных уровней сложности, проанализированы причины затруднений при выполнении заданий. На основе проведенного анализа описаны когнитивные действия, которые необходимы для выполнения заданий разного уровня сложности. Формирование выделенных в статье умений естественно-научной грамотности может рассматриваться в качестве перспективного направления обновления методик преподавания естественно-научных предметов.
Ключевые слова: естественно-научная грамотность, результаты обучения, компетенции и умения, уровень сложности, когнитивные действия, методики преподавания.
Как цитировать статью: Пентин А. Ю., Заграничная Н. А., Никишова Е. А., Семенова Г. Ю. Уровни освоения основных компетенций естественно-научной грамотности учащимися Московской области: результаты диагностики // Отечественная и зарубежная педагогика. 2020. Т. 2, № 2 (70). С. 202-218.
В апреле-мае 2020 года в рамках апробации диагностических материалов для формирования и оценки функциональной грамотности, в состав которых входили и задания по естественно-научной грамотности (далее — ЕНГ), проводились диагностические работы для учащихся 8-х и 9-х классов Московской области. Учитывая, что диагностические материалы прошли экспертизу и предварительную апробацию в рамках когнитивных лабораторий, результаты выполнения заданий учащимися в Московской области были обработаны в рамках классической и современной теорий тестирования и доказано тестологическое качество разработанных материалов, при анализе результатов диагностических работ можно было реализовать дополнительные задачи — выявить проблемы учащихся в освоении отдельных компетенций ЕНГ, оценить число учащихся, относящихся к разным уровням освоения ЕНГ, определить приоритетные направления по совершенствованию методик формирования ЕНГ.
В качестве измерительного инструментария использовались комплексные задания, или тематические блоки заданий, разработанные на основе модели заданий международного исследования PISA [8; 10]. Особенность этих заданий в том, что в них в качестве объекта анализа представлена некоторая реальная ситуация, по отношению к которой формулируются собственно задания (вопросы). Эти вопросы направлены на оценку отдельных компетенций и умений, относящихся к ЕНГ [1].
Согласно PISA, естественно-научную грамотность определяют три основные компетенции [4]:
• научное объяснение явлений;
• применение естественно-научных методов исследования;
• интерпретация данных и использование на-
Е. А. Никишова
Кандидат педагогических наук, старший научный сотрудник лаборатории естественно-научного общего образования ФГБНУ «Институт стратегии развития образования Российской академии образования, г. Москва E-mail: [email protected]
Elena A. Nikishova
PhD (Education), Senior Researcher, Natural Science Education Centre, the Institute for Strategy of Education Development of the Russian Academy of Education, Moscow, Russia
Г. Ю. Семенова
Кандидат педагогических наук, старший научный сотрудник лаборатории естественно-научного общего образования ФГБНУ «Институт стратегии развития образования Российской академии образования, г. Москва E-mail: gysemenova @mail.ru
Galina Yu. Semenova
PhD (Education), Senior Researcher, Natural Science Education Centre, the Institute for Strategy of Education Development of the Russian Academy of Education, Moscow, Russia
учных доказательств для получения выводов.
В измерительном инструментарии (заданиях) диагностических работ эти компетенции выступают в качестве компетентностной области оценки. В свою очередь объектом проверки (оценивания) являются отдельные умения, входящие в состав трех основных компетенций ЕНГ [7].
Например, для компетентностной области оценки «научное объяснение явлений» объектом проверки могли быть:
• умение применить соответствующие естественно-научные знания для объяснения явления;
• умение делать и научно обосновывать прогнозы о протекании процесса или явления и др.
Для компетентностной области оценки «применение естественнонаучных методов исследования» объектом проверки могли быть:
• умение распознавать и формулировать цель данного исследования;
• умение предлагать или оценивать способ научного исследования данного вопроса и др.
Для компетентностной области оценки «интерпретация данных и использование научных доказательств для получения выводов» объектом проверки могли быть:
• умение анализировать, интерпретировать данные и делать соответствующие выводы;
• умение преобразовывать одну форму представления данных в другую и др.
Предметное содержание заданий выступало в качестве содержательной области оценки и распределялось по трем областям: физические системы, живые системы, науки о Земле и Вселенной. Именно по этим содержательным областям распределялись задания исследования PISA [4]. Область «Физические системы» в основном соответствует содержанию предметов физика и химия, «Живые системы» — содержанию предмета биология, «Науки о Земле и Вселенной» включают элементы физической географии и астрономии. При этом содержательные элементы заданий вполне соответствуют российским учебным программам естественно-научных предметов: физики, биологии, химии, физической географии.
Результаты выполнения диагностической работы учениками 8-х и 9-х классов позволяют составить представление как об общем уровне ЕНГ учащихся, так и об особенностях освоения отдельных компетенций ЕНГ. С этой точки зрения интересно посмотреть, чем для каждой из компе-
тенций ЕНГ отличаются задания, оказавшиеся наиболее доступными для учащихся (наибольший процент выполнения), от заданий, вызвавших наибольшие затруднения (наименьший процент выполнения). Сравнение таких групп заданий может дать указания на то, какие знания, умения и когнитивные действия в большей или меньшей степени освоены учащимися, а следовательно, наметить и те направления в совершенствовании методик преподавания естественно-научных предметов, которые позволили бы ликвидировать обнаруженные дефициты.
Рассмотрим каждую из трех основных компетенций ЕНГ.
Научное объяснение явлений
Одно из заданий, имеющих высокий процент выполнения, входило в состав комплексного задания, или блока, «Комнатные растения». Учащимся нужно было выбрать все правильные варианты ответа из предложенного списка. Речь в задании идет о покупке комнатных растений и консультаций с продавцом по выбору растений.
Вопрос задания: Какие из вопросов, заданных продавцом, касаются условий жизни комнатных растений?
Отметьте все верные варианты ответа.
□ Сколько окон имеется в комнате?
□ На какую сторону света выходят окна в комнате?
□ Застелен ли ковром пол в комнате?
□ Какое место в комнате будет выбрано для растений?
□ Какие окна в комнате, пластиковые или деревянные?
При оценивании этого задания принимались только те ответы, где были выбраны именно три верных варианта и не выбирались дополнительно какие-то еще. Правильно выполнили это задание 58% учащихся 8-х классов.
В качестве примера заданий, вызвавших наибольшие затруднения, рассмотрим два взаимосвязанных задания, которые в составе блока «Выпечка хлеба» имеют порядковые номера 2 и 3. Первое из этих заданий (№ 2) — с выбором одного верного ответа.
Вопрос задания № 2: В процессе брожения при температуре 25-35 0С тесто «подходит» — поднимается, увеличиваясь в объеме в 2-3 раза. Почему тесто поднимается?
Отметьте один верный вариант ответа.
□ Потому что в нем образуются более мелкие молекулы из белков и углеводов.
□ Потому что размножаются дрожжевые грибки.
□ Потому что в тесте образуется углекислый газ.
□ Потому что при брожении вода превращается в пар.
Следующее за ним задание (№ 3) предполагает свободный ответ учащегося.
Вопрос задания № 3: Когда «подошедшее» тесто ставят в печь, его объем продолжает значительно увеличиваться во время выпечки. Почему это происходит?
Ответ:_
Первое из этих заданий выполнили 7% учащихся, второе — 2%.
Чем можно объяснить такую разницу в результатах выполнения заданий: 58% выполнения в первом случае и 7% и 2% — во втором? Для задания с комнатными растениями учащемуся достаточно знать только о том, что свет является важнейшим фактором для жизни растения, и уловить связь между смыслом вопросов продавца и этим фактором. Знание о роли света — это и программное знание, начиная с курса «Окружающий мир» начальной школы, и вместе с тем знание вполне бытовое, основанное на практическом опыте и здравом смысле. Почему же тогда 58% успешного выполнения, а не 75-80% или какая-то близкая цифра? Причина, как правило, в том, что некоторые учащиеся усложняют проблему, добавляя к существенным факторам совсем несущественные (наличие ковра или материал, из которого сделаны окна). Им бывает труднее принять решение в ситуации неопределенности, когда в задании не говорится, сколько именно правильных вариантов ответа в списке. Поэтому они добавляют какие-то варианты «на всякий случай» или «мудрят», выдумывая несуществующие взаимосвязи. Таким образом, в конечном счете речь здесь идет не только о применении знаний, но и об уверенности в своих знаниях, позволяющей «фильтровать» информацию, оставляя нужное и отбрасывая лишнее.
Совсем другая ситуация с заданиями из блока «Выпечка хлеба». Заметим, что выполнение этих заданий не предполагает знания дета-
лей, связанных с брожением. В начале блока «Выпечка хлеба» дается информация о том, что в процессе брожения идут химические реакции, протекающие, в частности, с выделением углекислого газа, воды и других газообразных продуктов. Но выше 40 0С реакция прекращается, так как дрожжевые грибки гибнут. Этой информации, в принципе, должно быть достаточно для выполнения заданий восьмиклассниками. Однако для этого им надо внимательно прочитать условия заданий и «включить» воображение, то есть представить идущий в тесте процесс. По сути, речь идет о мысленном создании модели процесса. Так, выбирая правильный ответ в задании № 2, нужно понять, что такое значительное увеличение объема теста может происходить только за счет образования газов. И дальше выбирать уже между углекислым газом и водяным паром. Но поскольку тесто поднимается при температурах 25-35 0С, то есть гораздо ниже температуры кипения воды, то большого количества паров в пустотах теста быть не может. Таким образом, в качестве причины поднятия теста остается только углекислый газ. Однако на то, чтобы проделать подобную цепочку рассуждений или сделать правильный интуитивный вывод, оказались способны немногие (7%). Но даже эти немногие не смогли сделать в задании № 3 следующий шаг, а именно применить знание о том, что любые газы при нагревании расширяются, для объяснения увеличения объема теста в печи. С трудом можно допустить, что лишь 2% учащихся знают о расширении газа при нагревании, но перенести это знание в новую, «кулинарную», ситуацию удалось совсем немногим. Приведем типичные примеры ответов учащихся на задание № 3 с кратким комментарием авторов статьи [Комментарий 1].
«Объем теста в печи продолжает увеличиваться потому что дрожжи продолжают свои действия по увеличению своего количества» (не учтена информация, что дрожжевые грибки гибнут при температуре выше 40 0С).
«Потому что в тесте образуется углекислый газ» (это правильный ответ на задание № 2, но следующий шаг — расширение газа при нагревании в печи — не сделан).
«Тесто поднимается из-за пузырьков газа, который вырабатывают дрожжи» (можно повторить предыдущий комментарий).
«Потому что в печи температура воздуха намного выше, поэтому молекулы газа в тесте начинают расширяться и двигаться быстрее, в хаотичном порядке, за счет чего и происходит увеличение объема выпечки» (одно из немногих приемлемых объяснений. Его можно было
бы принять, если не обращать внимание на утверждение «молекулы... начинают расширяться»).
Если теперь условно отнести задание из блока «Комнатные растения» к низкому уровню сложности, а два задания из блока «Выпечка хлеба» — к высокому, то можно оценить и уровни когнитивных действий, которые нужно продемонстрировать для выполнения тех и других заданий. На низком уровне нужно напрямую использовать доступные общеизвестные знания для объяснения в целом знакомого и ясно описанного явления (влияние света на жизнь растения). На высоком уровне: 1) имеются трудность и неопределенность в выявлении самого фактора, являющегося причиной явления; 2) необходимо внимательно проанализировать и использовать информацию, представленную в условии задания; 3) нужно перенести пусть и простые знания (расширение газов при нагревании) в новые обстоятельства; 4) для этого, в свою очередь, нужно частично абстрагироваться от конкретного объекта и создать упрощенную мысленную модель явления. Все это не означает, что для выполнения подобных заданий всегда необходимо последовательно и осознанно проделывать все эти действия. Они могут выполняться автоматически и неосознанно и приводить при этом к правильным решениям в том случае, если эти действия уже внутренне присвоены. Но для того, чтобы такое присвоение состоялось, эти действия должны систематически воспроизводиться и рефлексироваться в учебном процессе на различных примерах.
Применение естественно-научных методов исследования
Для оценки этой компетенции одно из заданий, имеющих сравнительно высокий процент выполнения, входило в состав блока «Ресурсы и отходы». Учащимся нужно было определить цель описанного эксперимента. Это задание предполагает свободный ответ учащегося. Приведем текст задания.
«При подготовке экологического проекта группа школьников провела эксперимент.
Ход эксперимента:
Объекты исследования: А) бумажный пакет, Б) полиэтиленовый пакет, В) пакет из целлофана, Г) пакет из биоразлагаемого пластика.
В сентябре все пакеты были закопаны в землю на глубину 30 см. Через два месяца предметы извлекли и изучили их вид».
Вопрос задания: В чем со стояла цель эксперимента, который проводили школьники?
Отвел:_
Правильно выполнили это задание 41% учащихся 8-х классов.
В качестве примера заданий, вызвавших наибольшие затруднения, рассмотрим задание из блока «Какие шины лучше?», которое выполняли учащиеся 9-х классов. Это задание предполагает свободный ответ учащегося. Ниже приводится текст задания.
«Молодой инженер, занимающийся испытанием новых шин, пред-ложилметод измерения коэффициента сцепления. Суть этого метода он схематично изобразил с помощью очень простого рисунка».
Вопрос задания:
Объясните, в чем состоит этот метод определения коэффициента сцепления шины с дорогой. ________________
Ответ:_
Это задание выполнили 11% учащихся 9-х классов.
Вчемотличиеболеепростогозаданияотболеесложного? Распознать цель описанного эксперимента с пакетами достаточно легко, тем более что ужев условиизадания,да и вовсемблоке «Ресурсыи отходы» задан экологический контекст ситуации. Тем не менее многим учащимся не удалось дать корректную формулировку цели. По смыслу она должна звучать так:сравнить, насколькоразложится в землекаждыйизпакетов за два
месяца. Между тем типичные ответы оказались такими [Комментарий 2]:
«Как изменится вид пакетов, какие разложатся, а какие нет» (приемлемо по смыслу, но говорится о достаточно грубом сравнении и не хватает окончания фразы: за два месяца).
«Насколько быстро разлагаются пакеты, какие быстрее» (наиболее удачная формулировка цели).
«Узнать сколько времени разлагается пакет» (неточно: за два месяца мы можем не узнать этого про некоторые пакеты).
«Время разложения в природе различных отходов» (можно повторить предыдущий комментарий).
«Выяснить что станет» (слишком общо).
«То, насколько быстро разлагаются те или иные вещества» (вновь — мы можем не узнать этого за два месяца).
«Посмотреть и понять, разлагается ли какой-нибудь из этих пакетов в земле или нет» (вновь отсутствует уточнение: за два месяца).
И хотя большинство из подобных ответов можно принять, стоит не забывать об их неточности и неполноте. Соответственно, и в учебном процессе при постановке или распознавании целей и задач исследования учителю надо обращать внимание на эти, казалось бы, мелочи и корректировать вместе с учащимися их формулировки. Точное определение цели во многом предопределяет и последующие исследовательские действия, и правильное описание результатов.
Второе задание (из блока «Какие шины лучше?») намного сложнее предыдущего. Здесь надо распознать не цель, а метод исследования. Для этого уже необходимо воспользоваться знаниями и опытом, полученными на уроках физики. Хотя и здесь, даже в отсутствие таких знаний, мог бы помочь здравый смысл. Ответ принимался бы и в том случае, если бы учащиеся написали, что коэффициент сцепления (трения) можно определить по углу наклона, при котором машина с заблокированными колесами начнет соскальзывать вниз, без указания на то, как именно вычисляется коэффициент. Однако и до этого додумались очень немногие. И практически не было ответов, где было бы сказано, что коэффициент сцепления (трения) просто равен тангенсу угла наклона. Между тем это стандартная задача курса физики 9 класса и стандартная тема лабораторной работы по способам определения коэффициента трения. Если бы у учащихся был опыт проведения такой работы, для них, возможно, не составило бы труда узнать ее в этом задании.
Проведем различие между когнитивными действиями, необходимыми для выполнения более простого и более сложного заданий. При этом отнесем задание из блока «Ресурсы и отходы» к низкому уровню сложности, а задание из блока «Какие шины лучше?» — к высокому. На низком уровне нужно опереться на известный или напрямую заданный контекст (например, экологический), чтобы интерпретировать ясно описанные в задании исследовательские действия. Например, определить, какую цель имеют эти действия. Важно, чтобы эти действия также были вполне понятны учащимся и соответствовали их возрастному опыту. На высоком уровне, по сути, требуется изобрести или придумать способ исследования: 1) как исследовать какой-то вопрос; 2) как проверить гипотезу; 3) как повысить надежность результатов. При этом сама проблематика исследования может быть новой для учащегося, а «изобретение» или распознавание способа исследования может требовать определенных теоретических знаний (например, знания закона о трении покоя или законов динамики Ньютона).
Интерпретация данных и использование научных доказательств для получения выводов
Для данной компетенции в качестве примера задания с высоким процентом выполнения возьмем задание из блока «Батарейки». Это задание с выбором одного верного ответа. Оно предполагает простую интерпретацию графика. Ниже приводится текст задания.
«Батарейки бывают разные. Одни способны работать долго, создавая нужное электрическое напряжение в цепи, другие „садятся" быстрее. Ребята решили выбрать лучшую батарейку для своей модели автомобиля. В Интернете они нашли описание исследования, в котором сравнивались батарейки четырех разных марок. На графике, взятом из этого исследования, показано, как менялось со временем электрическое напряжение, создаваемое каждой батарейкой, когда ток в цепи поддерживался постоянным (500 мА). Четырем разным маркам батареек соответствуют графики четырех разных цветов». (Учащиеся получали задание в цветном виде: красная кривая спадает до нуля раньше остальных кривых, далее — желтая, синяя, зеленая.)
1 ;
: — ;
;
-----
¡ \
\
: \ V
: г
I '' ' I ' '' I ' '' I ' '' I ' '' I ' ' ' I ' ' ' I ' ' ' I ' ' ' I ' ' ' I '' ' I '' ' I '' ' I '' ' I 0:00 0:22 0:18 1:13 1:39 2:04 2:30 2:55 3:21 3:46 4:12 4:38 5:03 5:29 5:54
Время, часы и минуты
Вопрос задания: Какая из батареек может дольше других поддерживать нужный токвцепи (цветграфика)?
Отметьте один верный вариант ответа.
□ Красный
□ Желтый
□ Синий
□ Зеленый
Правильно выполнили это задание 57% учащихся 8-х классов.
Одно из заданий, вызвавших наибольшие затруднения, относится к блоку «Открытие вирусов». Это задание с выбором нескольких верных ответовиз шестипредложенныхвариантов.В задании описываются два эксперимента Д. И. Ивановского, связанных с открытием вирусов, после чегоформулируетсяследующийвопрос:
Вопрос задания: Какие выводы сделал Д. И. Ивановский после своих экспериментов по изучению мозаичности листьев табака?
Отметьте все верные ответы.
□ Листья табака заражены бактериями
□ Внутри вирусной частицы имеется генетический материал
□ Мельчайшие частицы проходят через бактериальные фильтры
□ В любых клетках (растений, животных, человека) развиваются вирусы
□ Вирусы, вызывающие рак, поражают только клетки животных и бактерий
□ «Фильтрующиеся» бактерии не культивируются на искусственных
питательных средах
Для того чтобы ответ был принят, учащимся нужно было отметить 3-й и 6-й варианты. Предварительно разработчики оценивали сложность этого задания как низкую, однако правильно его выполнили лишь чуть больше 6% девятиклассников.
Попытаемся объяснить столь большую разницу в результатах выполнения двух заданий, требующих интерпретации данных для получения выводов. Первое задание (из блока «Батарейки») требует «прочтения» достаточно простого графика с учетом вербального описания смысла этого графика. Если текст перед графиком и сам вопрос задания прочитаны внимательно, то задание не должно вызывать никаких затруднений. Именно так и оказалось для 57% восьмиклассников. Однако достаточно много учащихся выполнили задание неправильно. Очевидно, что это возможно лишь в тех случаях, если учащиеся либо не поняли само задание, либо им просто плохо знакома работа с графиками.
Не менее серьезные вопросы вызывает неожиданно низкий результат выполнения задания из блока «Открытие вирусов». Дело в том, что в описании экспериментов Д. И. Ивановского, предваряющем вопрос задания, четко говорится, что а) неизвестные частицы, в отличие от обычных бактерий, проходят через бактериальные фильтры и б) эти частицы, в отличие от обычных бактерий, не размножаются (не культивируются) на специальных питательных средах. Эта информация представлена в явном виде. Остальные выводы в списке ответов или неверны, или никак не могли быть сделаны ученым, который пока лишь открыл неизвестные частицы, но ничего не знал (как и вся наука того времени) о природе этих частиц, не имевших тогда даже названия «вирусы». Таким образом, учащиеся, которые выбирали неверные варианты ответа или не вникали в суть экспериментов Д. И. Ивановского, отмечая заведомо ошибочные утверждения («листья табака заражены бактериями»), или демонстрировали собственные знания, которые не могли быть известны ученому и не следовали из его опытов («внутри вирусной частицы имеется
генетический материал»). В последнем случае учащиеся не интерпретировали данные экспериментов, в чем, собственно, состояло задание, а как бы отвечали на вопрос «что вы знаете о вирусах?» Отметим, что эта весьма типичная ошибка не является такой уж безобидной. Именно отсюда проистекает особенность многих людей «не слышать» заданного вопроса, а отвечать на какой-то другой, возможно более удобный для них, или делать бездоказательные утверждения, не подтвержденные никакими данными. Тем самым одна из основных компетенций естественно-научной грамотности тесно смыкается здесь с общей культурой продуктивного диалога и обоснованности собственных утверждений.
Обобщая, можно провести следующие различия между когнитивными действиями, необходимыми для выполнения заданий низкого и повышенного уровней сложности, относящихся к компетенции «интерпретация данных и использование научных доказательств для получения выводов». На низком уровне (например, рассмотренное задание из блока «Батарейки») данные, предложенные для интерпретации, имеют предельно простую и привычную форму, а сам вывод, который надлежит сделать, вполне однозначен и напрямую следует из данных, не требуя никаких промежуточных звеньев рассуждения. Правда, в случае использования в задании хотя бы двух разных форм представления информации (например, вербальной и графической) неизбежно приходится, пусть и автоматически, взаимно преобразовывать одну форму в другую, что может делать соответствующее задание уже ближе к среднему уровню сложности. В заданиях, относящихся к повышенному и высокому уровням, данные представлены в более сложном виде, требуют более внимательного и углубленного анализа и структурирования, получение выводов из данных предполагает цепочку рассуждений. В случае приведенного в качестве примера задания из блока «Открытие вирусов» такие рассуждения могут выполняться неявно в процессе отбора выводов, которые могли бы действительно следовать из результатов экспериментов.
Выполнение каждым учащимся заданий по ЕНГ разной сложности позволило в данном исследовании выделить пять уровней освоения ЕНГ на основе методики, принятой в педагогических измерениях и международных исследованиях, и кратко характеризовать их. Распределение учащихся 8-х и 9-х классов по этим уровням представлено в Таблице 1 ниже.
Таблица 1
Распределение учащихся 8-х и 9-х классов по уровням естественно-научной грамотности
Уровень Доля учащихся 8-х классов Доля учащихся 9-х классов
Недостаточный 16% 16%
Низкий 36% 39%
Средний 32% 28%
Повышенный 13% 13%
Высокий 3% 4%
Как показывают эти данные, 16% учащихся показали недостаточный уровень. Учащиеся этой группы выполнили не более 10% предложенных заданий (иногда и ни одного задания). Про этих учащихся можно сказать, что они не обладают практически никакими знаниями и умениями в области естественно-научного образования или у них полностью отсутствовала мотивация к выполнению предложенных заданий.
Низкий (пороговый) уровень ЕНГ грамотности показали 36% восьмиклассников и 39% девятиклассников. В основном, эти учащиеся выполнили от 15 до 25% заданий. Как правило, это задания с выбором одного верного варианта ответа и в них либо рассматривается хорошо знакомая учащимся ситуация, либо правильный выбор ответа достаточно очевиден по сравнению с другими вариантами.
Средний уровень продемонстрировали 32% восьмиклассников и 28% девятиклассников. В основном, эти учащиеся выполнили от 25 до 35% заданий. В некоторых случаях эти учащиеся способны переносить знания в новые ситуации и давать развернутые объяснения. В простых ситуациях исследовательского характера они правильно формулируют цель описанного в задании эксперимента.
Повышенный уровень у 13% учащихся 8-х и 9-х классов. Эти учащиеся, в основном, выполняли от 40 до 55% заданий. Эта группа демонстрирует готовность анализировать более сложные, новые для них ситуации, учащиеся способны давать аргументированные объяснения, предлагать способ исследования данного вопроса.
Высокий уровень показывают только 3% восьмиклассников и 4% девятиклассников. Эти учащиеся, в зависимости от доставшегося им варианта теста, выполняли от 60 до 90% заданий. Они способны анализировать сложные ситуации, демонстрируя при этом не только зна-
ния, но и изобретательность, умения корректно опираться на данные, формулируя выводы, правильно выполнять наиболее сложные задания с множественным выбором, когда неизвестно, сколько из предложенных на выбор вариантов являются верными.
В целом, количественные распределения по уровням учащихся 8-х и 9-х классов мало отличаются друг от друга, однако можно отметить чуть более сильное расслоение учащихся 9-х классов между нижними (недостаточный и низкий) и верхними (повышенный и высокий) уровнями за счет сокращения доли учащихся среднего уровня.
Отметим также, что полученные распределения близки к распределению по уровням ЕНГ для 15-летних российских учащихся, полученному по результатам РКЛ-2018 [2]. Это, в частности, говорит и о том, что ситуация с ЕНГ для школьников Московской области отражает в среднем ситуацию в Российской Федерации.
Заключение
Результаты выполнения учащимися заданий по ЕНГ выявили и отчасти подтвердили следующие проблемы:
• Учащиеся испытывают затруднения с переносом даже элементарных знаний в новые ситуации.
• В тех случаях, когда учащимся предлагается дать ответ на вопрос, опираясь на представленные в задании (чаще графические) данные, они часто даже не понимают подобного указания.
• Учащиеся испытывают затруднения, когда им предлагается кратко описать способ исследования данного вопроса или предложить экспериментальный способ проверки гипотезы.
• Многие ответы учащихся, когда в задании предлагается дать объяснение или обоснование, создают впечатление, что школьники просто не готовы и не умеют прилагать серьезные умственные усилия для более или менее серьезного анализа явления. Они предпочитают давать ответ быстро, спонтанно, но чаще всего неправильно.
Решение этих проблем возможно лишь при условии совершенствования методик преподавания естественно-научных предметов и направленности этих методик на формирование ЕНГ, особенно на этапе основной школы. Пути совершенствования этих методик, а также содержания естественно-научного образования уже в течение ряда лет обсуждаются как в зарубежных источниках [напр., 11], так и в отечественной литературе [напр., 3; 5; 6; 9].
В этом контексте результаты данной работы могут помочь учителям и методистам более осмысленно использовать и разрабатывать современный методический инструментарий формирования ЕНГ.
Комментарии
1. При цитировании ответов школьников сохранена оригинальная орфография и пунктуация.
2. То же.
Статья подготовлена в рамках выполнения проекта (073-00086-1903) «Создание методологии исследования, анализа и прогноза результатов международных и национальных исследований качества образования. Научное обоснование и проведение работ по оценке качества общего образования на основе методологии и инструментария международных исследований качества подготовки обучающихся».
Литература
1. Ковалева Г. С. Изучение естественно-научной грамотности в рамках международной программы PISA // Естествознание в школе. 2004. № 2. С. 12-16.
2. Краткие результаты исследования PISA-2018 // Центр оценки качества образования ИСРО РАО, 2019 [Электронный ресурс]. URL: http://centeroko.ru/pisa18/pisa2018_pub.html (дата обращения: 12.08.2020).
3. Никифоров Г. Г., Пентин А. Ю., Попова Г. М. Изучение физики на основе научного метода познания. М.: Дрофа, 2019. 235 с.
4. Основные результаты международного исследования PISA-2015 // Центр оценки качества образования ИСРО РАО, 2016 [Электронный ресурс]. URL: www.centeroko.ru (дата обращения: 11.06.2020).
5. Пентин А. Ю. Некоторые направления модернизации содержания естественнонаучных предметов основной школы: формирование естественно-научной грамотности // Опыт преподавания естествознания в России и за рубежом. М., 2015. С. 78-105.
6. Пентин А. Ю., Заграничная Н. А., Паршутина Л. А. Формирование и диагностика естественно-научной грамотности: комплексные межпредметные задания с химической составляющей // Народное образование. 2017. № 1-2 (1460). С. 136-143.
7. Пентин А. Ю., Никифоров Г. Г., Никишова Е. А. Основные подходы к оценке естественно-научной грамотности // Отечественная и зарубежная педагогика. 2019. Т. 1, № 4 (61). С. 80-97.
8. Пентин А. Ю., Никифоров Г. Г., Никишова Е. А. Формы использования заданий по оцениванию и формированию естественно-научной грамотности в учебном процессе // Отечественная и зарубежная педагогика. 2019. Т. 1, № 4 (61). С. 177-195.
9. Разумовский В. Г., Пентин А. Ю., Никифоров Г. Г. и др. Естественнонаучная грамотность и экспериментальные умения выпускников основной школы: контрольные материалы // Школьные технологии. 2016. № 1. С. 19-28.
10. Сетевой комплекс информационного взаимодействия субъектов Российской Федерации в проекте «Мониторинг формирования функциональной грамотности учащихся» [Электронный ресурс]. URL: http://skiv.instrao.ru/support/demonstratsionnye-materialya/ЕГ_7_2019_демоверсия. pdf (дата обращения: 01.09.2020).
11. A Framework for K-12 Science Education: Practices, Crosscutting Concepts, and Core Ideas / Committee on Conceptual Framework for New K-12 Science Education Standards. National Research Council. Washington, DC: The National Academies Press, 2012. 399 S.
PERFORMANCE LEVELS OF SCIENTIFIC LITERACY BASIC SKILLS BY STUDENTS OF THE MOSCOW REGION: DIAGNOSTIC RESULTS
The article presents modern approaches to the development of didactic tools intended for the formation and assessment of the levels of scientific literacy of students. Testing of tasks for measuring scientific literacy was carried out in the course of diagnostic test in grades 8 and 9 of schools in the Moscow region. The authors analyzed the competencies and skills that are necessary to achieve the scientific literacy.
The students performing of tasks of different levels of complexity are considered, and the reasons for difficulties in completing tasks are analyzed. Based on the analysis, the cognitive operations are described that are necessary for performance of different level tasks. The formation of the skills highlighted in the article can be considered as a promising direction for updating the methods of teaching natural science subjects.
Keywords: scientific literacy, learning outcomes, competencies and skills, level of complexity, cognitive operations, teaching methods.
References
• A Framework for K-12 Science Education: Practices, Crosscutting Concepts, and Core Ideas / Committee on Conceptual Framework for New K-12 Science Education Standards. National Research Council. Washington, DC: The National Academies Press, 2012. 399 s.
• Kovaleva G. S. Izuchenie estestvennonauchnoj gramotnosti v ramkah mezhdunarodnoj programmy PISA // Estestvoznanie v shkole. 2004. № 2. S. 12-16. [In Rus].
• Kratkie rezul'taty issledovaniya PISA-2018 // Centr ocenki kachestva obrazovaniya ISRO RAO, 2019 [Elektronnyj resurs]. URL: http://centeroko.ru/pisa18/pisa2018_pub.html (data obrashcheniya: 12.08.2020). [In Rus].
• Nikiforov G. G., Pentin A. Yu., Popova G. M. Izuchenie fiziki na osnove nauchnogo metoda poznaniya. M.: Drofa, 2019. 235 s. [In Rus].
• Osnovnye rezul'taty mezhdunarodnogo issledovaniya PISA-2015 // Centr ocenki kachestva obrazovaniya ISRO RAO, 2016 [Elektronnyj resurs]. URL: www.centeroko.ru (data obrashcheniya: 11.06.2020). [In Rus].
• Pentin A. Yu. Nekotorye napravleniya modernizacii soderzhaniya estestvennonauchnyh predmetov osnovnoj shkoly: formirovanie estestvennonauchnoj gramotnosti // Opyt prepodavaniya estestvoz-naniya v Rossii i za rubezhom. M., 2015. S. 78-105. [In Rus].
• Pentin A. Yu., Nikiforov G. G., Nikishova E. A. Formy ispol'zovaniya zadanij po ocenivaniyu i formirovaniyu estestvennonauchnoj gramotnosti v uchebnom processe // Otechestvennaya i zaru-bezhnaya pedagogika. 2019. T. 1, № 4 (61). S. 177-195. [In Rus].
• Pentin A. Yu., Nikiforov G. G., Nikishova E. A. Osnovnye podhody k ocenke estestvennonauchnoj gramotnosti // Otechestvennaya i zarubezhnaya pedagogika. 2019. T. 1, № 4 (61). S. 80-97. [In Rus].
• Pentin A. Yu., Zagranichnaya N. A., Parshutina L. A. Formirovanie i diagnostika estestvennonauchnoj gramotnosti: kompleksnye mezhpredmetnye zadaniya s himicheskoj sostavlyayushchej // Narodnoe obrazovanie. 2017 № 1-2 (1460). S. 136-143. [In Rus].
• Razumovskij V. G., Pentin A. Yu., Nikiforov G. G. i dr. Estestvennonauchnaya gramotnost' i eksperimental'nye umeniya vypusknikov osnovnoj shkoly: kontrol'nye materialy // Shkol'nye tekh-nologii. 2016. № 1. S. 19-28. [In Rus].
• Setevoj kompleks informacionnogo vzaimodejstviya sub"ektov Rossijskoj Federacii v proekte «Monitoring formirovaniya funkcional'noj gramotnosti uchashchihsya» [Elektronnyj resurs]. URL: http://skiv.instrao.ru/support/demonstratsionnye-materialya/EG_7_2019_demoversiya.pdf (data ob-rashcheniya: 01.09.2020). [In Rus].
