Общая педагогика, история педагогики и образования | Мир педагогики и психологии №05 (82) Май 2023
УДК 37.026
Дата публикации 31.05.2023
Диагностика уровня развития естественнонаучной грамотности школьника
Мингазова Гульнара Габдулахатовна
старший преподаватель, Приволжский межрегиональный центр повышения квалификациии профессиональной переподготовки работников образования Казанского (Приволжского) федерального университета, РФ, Казань, gmingazova@mail.ru
Вологодская Ольга Владимировна
старший преподаватель, Приволжский межрегиональный центр повышения квалификациии профессиональной переподготовки работников образования Казанского (Приволжского) федерального университета, РФ, Казань, Olga74bg@yandex.ru
Аннотация: В статье излагается методика диагностики уровня развития естественнонаучной грамотности школьников на примере 6 класса. В данном процессе естественнонаучная грамотность определяется как способность школьника применять предметные знания учебных предметов «Биология» и «География» в жизненных ситуациях для решения проблем. Инструментом диагностики выбраны задания в контекстах «Окружающая среда» и «Природные ресурсы». Каждое задание диагностики классифицировано по группам естественнонаучных умений, познавательным уровням вопроса и уровням развития компетенций обучающихся, обозначенных в общероссийской оценке качества образования. Контрольный измерительный материал диагностической работы способствует определению уровня развития естественнонаучной грамотности школьника. При верном объяснении явлений или процессов, заключённых в условие задания, понимании особенностей естественнонаучного исследования и интерпретации данными, представленными в вопросах к ситуации, школьник набирает баллы. В итоге баллы суммируются и в соответствии с международной шкалой развития умений, определяется уровень развития естественнонаучных умений каждого обучающегося.
Ключевые слова: диагностика, естественнонаучная грамотность, группа умений, уровень развития, школьник.
Senior Lecturer, Department of General Education, Volga Region Center for Advanced Studies and Professional Retraining of Educators, Kazan (Volga Region) Federal University, Russian Federation, Kazan,
Senior Lecturer, Department of General Education, Volga Region Center for Advanced Studies and Professional Retraining of Educators, Kazan (Volga Region) Federal University, Russian Federation, Kazan,
Abstract: The article describes the process of diagnosing the level of formation of natural science literacy of high school students drawing on the example of 6th grade. In this process, natural science literacy is defined as the student’s ability to apply subject knowledge of the school subjects "Biology" and "Geography" to solving problems in real-life situations. The tasks in the contexts of "Environment" and "Natural Resources" have been selected as diagnostic means. Each diagnostic task is classified according to groups of natural science skills, cognitive levels of a particular task as well as according to the levels of development of students' competencies, as indicated in the national assessment of the quality of education. The control measuring material of the diagnostic work helps to determine the level of formation of a student’s natural science literacy. In case of correct explanation of the phenomena or processes contained in the task, as well as in case of understanding of the features of natural science research and interpretation of the data presented in the questions to the situation, a student scores points. As a result, the scores are summed up and the level of development of natural science skills of each student is determined in concordance with the international scale of skill development.
Keywords: diagnostics, natural science literacy, skill group, level of development, student.
Мингазова Г.Г., Вологодская О.В. Диагностика уровня развития естественнонаучной грамотности школьника // Мир педагогики и психологии: международный научно-практический журнал. 2023. № 05 (82). Режим доступа: https://scipress.ru/pedagogy/articles/diagnostika-urovnya-razvitiya-estestvennonauchnoj-gramotnosti-shkolnika.html (Дата обращения: 31.05.2023)
Оценка естественнонаучной грамотности (далее ЕНГ) школьников представляет собой форму диагностической работы, проводимой в целях определения уровня сформированности компетенций ЕНГ в соответствии с результатами международных сравнительных исследований. Для указанных целей используются контрольные измерительные материалы (далее КИМ), представляющие собой комплексы заданий, соответствующие классификации инструментария международной программы по оценке сформированности функциональной грамотности учащихся 15-летнего возраста PISA (Programme for International Student Assessment) [2, с. 1].
Необходимость в выборе подхода к диагностированию уровня развития естественнонаучных компетенций обучающихся вызвана новыми задачами современной школы. Формирование, развитие и оценка естественнонаучной функциональной грамотности школьника сегодня является важной компетентностью учителя. В статье «Формы использования заданий по оцениванию и формированию естественнонаучной грамотности в учебном процессе» уважаемые коллеги лаборатории естественнонаучного образования Института стратегии развития образования Российской Академии образования г. Москвы описывают особенности заданий на примере двух блоков: один для учащихся 5-х классов, другой – для учащихся 7-х классов. Коллеги обсуждают о двух основных формах использования этих заданий: в целях диагностики и в целях формирования компетенций, относящихся к естественнонаучной грамотности [1, c. 177]. Авторы статьи разработали подход к диагностике естественнонаучных компетенций учащихся 6 классов.
Проектирование заданий базируется на требованиях к метапредметным результатам освоения обучающимися основных образовательных программ основного общего образования, соответствующим требованиям федерального государственного образовательного стандарта. Содержание КИМ определяется на основе федерального государственного образовательного стандарта основного общего образования с учётом Примерной основной образовательной программы основного общего образования. В КИМ обеспечена преемственность проверяемых умений и содержания Примерных рабочих программ по географии и биологии в 6 классе.
Основным подходом к выбору структуры и содержания КИМ диагностической работы является составление заданий, проверяющие следующие группы предметных результатов:
- по биологии:
− выделение существенных признаков биологических объектов (отличительных признаков живых организмов: клеток, растений, грибов, бактерий);
− соблюдение мер профилактики заболеваний, вызываемых растениями, грибами и растениями;
− классификация-определение принадлежности биологических объектов к определенной систематической группе;
− объяснение роли биологии в практической деятельности людей, роли различных организмов в жизни человека;
− различие на таблицах частей и органоидов клетки, съедобных и ядовитых грибов;
− сравнение биологических объектов, умение делать выводы на основе сравнения;
− выявление приспособлений организмов к среде обитания;
− овладение методами биологической науки: наблюдение и описание, постановка биологических экспериментов и объяснение их результатов;
- по географии:
− овладение понятийным аппаратом: «литосфера», «горные породы», «полезные ископаемые», «рельеф», «гидросфера», «океан», «море», «атмосфера», «погода», «биосфера»;
− умение показывать по карте основные географические объекты;
− умение наносить на контурную карту и правильно подписывать географические объекты;
− умение объяснять особенности строения рельефа суши;
− умение описывать погоду своей местности.
Задания диагностической работы, применяемые для проверки группы метапредметных результатов оценивают компетентность школьника в области применения базовых знаний для научного объяснения знаний, понимания особенностей проведения наблюдений, сравнений, эксперимента и исследования для получения результатов, интерпретации данных и использования научных доказательств для получения выводов.
В работу включены задания трёх уровней сложности: низкого, среднего и высокого. Вопросы низкого уровня разрабатываются для оценки умений в соответствии со вторым уровнем развития компетенций международной шкалы и конструируются на основных элементах содержания программы учебных предметов, необходимых для решения повседневных задач. Использование в работе заданий среднего и высокого уровней сложности позволяет оценить степень сформированности умений в соответствии с третьим и более уровнями развития компетенций международной шкалы, его готовности интересоваться естественнонаучными идеями, стремлении участвовать в аргументированном обсуждении проблем, относящихся к естественным наукам и технологиям. Группа из 4 вопросов низкого и среднего уровней сложности направлены на проверку освоения понятийного аппарата курса биологии и географии 6 класса. Ключевыми в этом блоке являются задания на распознавание явлений и процессов в реальных жизненных ситуациях, в которых может оказаться обучающийся в 12-13 летнем возрасте. Проверяются простые умения применять соответствующие естественнонаучные знания для объяснения явления; распознавать, использовать и создавать объяснительные модели и представления по описанию нестандартной ситуации, для которой ученик не имеет готового объяснения; делать и научно обосновывать прогнозы о протекании процесса или явления на основе понимания механизма (или причин) явления; понимать механизм (или причину) явления или процесса, обосновать дальнейшее их развитие на основе научных знаний, заложенных в работу описанного технического устройства или технологии.
Задания второй группы из четырёх вопросов применяются для проверки овладения обучающимися исследовательских умений. Здесь предлагаются задания на четкое формулирование цели исследования по краткому описанию хода исследования или действий исследователей; по описанию проблемы на краткое формулирование или оценивание идеи исследования, направленного на ее решение, или на описание основных этапов такого исследования; по выдвинутой гипотезе предложить способы её проверки; на описывание и оценивание способов, которых используют исследователи, чтобы обеспечить надёжность данных и достоверность объяснений (контрольная группа, контрольный образец, большая статистика и др.), или на выбор более надежной стратегии исследования вопроса.
Группа, состоящая из 4 вопросов высокого уровня сложности, применяются для проверки умения проводить анализ результатов опытов по их описанию, понимание принципа действия различных технических устройств, вклада учёных в развитие науки, умения интерпретации текстовой информации и её использования при решении учебно-познавательных задач способом представления информации в форме текста, графиков, таблиц, схем, рисунков.
Содержание заданий охватывает разделы биологии и географии за шестой класс основной школы, при этом отбор содержательных элементов осуществляется с учётом их значимости в общеобразовательной подготовке и в обеспечении конкурентоспособности российских школьников.
Объективность проверки заданий с развёрнутым ответом обеспечивается едиными критериями оценивания, участием двух учителей-предметников, оценивающих одну работу и наличием процедуры предоставления результатов педагогическому совету и родителям, законным представителям школьника. Можно предложить следующую характеристику заданий, из которых составляется КИМ диагностической работы: работа состоит из 4 заданий, включающих в себя комплекс 12 вопросов, различающихся формой и уровнем сложности. В работе используются задания с выбором ответа, с кратким свободным ответом и задания, требующие более развёрнутых ответов. В таблице 1 приведено распределение заданий в работе с учётом их типов.
Таблица 1. Типы заданий, использующихся в работе
| Типы вопросов | Количество вопросов | Максимальный балл | Процент максимального балла за вопрос данного типа от максимального балла за всю работу, равного 16 |
| Задания с выбором ответа | 6 | 7 | 44 |
| Задания с кратким свободным ответом | 3 | 4 | 25 |
| Задания, требующие более развёрнутых ответов | 3 | 5 | 31 |
| ИТОГО: | 12 | 16 | 100 |
Вопросы заданий направлены на проверку групп умений, формируемых при изучении предметов «Биология» и «География» в 6 классе. В таблице 2 приведено распределение заданий по группам проверяемых умений.
Таблица 2. Распределение заданий по блокам проверяемых умений
| Проверяемые умения | Количество заданий/вопросов | |
| 1. Научное объяснение явления | 1.1. Вспомнить и применить соответствующие естественнонаучные знания; 1.2. Распознавать, использовать и создавать объяснительные модели и представления; 1.3. Сделать и подтвердить соответствующие прогнозы; 1.4. Предложить объяснительные гипотезы; Объяснить потенциальные применения естественнонаучного знания для общества. | 1/4 |
| 2. Понимание основных особенностей естественнонаучного исследования | 2.1. Распознавать вопрос, исследуемый в данной естественнонаучной работе; 2.2. Различать вопросы, которые возможно естественнонаучно исследовать; 2.3. Предложить способ научного исследования данного вопроса; 2.4. Оценить с научной точки зрения предлагаемые способы изучения данного вопроса, которые используют учёные, чтобы обеспечить надёжность данных и достоверность объяснений. | 1/4 |
| 3. Интерпретация данных и использование научных доказательств для получения выводов | 3.1. Преобразовать одну форму представления данных в другую; 3.2. Анализировать, интерпретировать данные и делать соответствующие выводы или распознавать допущения, доказательства и рассуждения в научных текстах; 3.3. Отличать аргументы, которые основаны на научных доказательствах, от аргументов, 3.4. основанных на других соображениях; Оценивать научные аргументы и доказательства из различных источников (например, газета, интернет, журналы). | 2/4 |
Для диагностики умений школьника, характеризующих его естественнонаучную грамотность, в содержание заданий включены разделы биологии и географии за шестой класс основной школы.
- Биология:
- строение и свойства живых организмов;
- жизнедеятельность организмов;
- организм и среда.
- География:
- Гидросфера — водная оболочка Земли;
- Атмосфера — воздушная оболочка Земли;
- Биосфера — живая оболочка Земли;
- Географическая оболочка Земли.
Все темы диагностической работы объединены в содержательные области «Живые системы» и «Наука о Земле и Вселенной». В таблице 3 дано распределение заданий по содержательным областям.
Таблица 3. Распределение заданий по содержательным областям
| Содержательная область, включённая в работу | Количество заданий/вопросов |
| Живые системы | 2/6 |
| Науки о Земле и Вселенной | 2/6 |
| Итого | 4/12 |
С целью выполнения задач диагностической работы содержательные области представлены в контекстах «Окружающая среда» и «Природные ресурсы».
На выполнение всей работы можно отвести 60 минут с перерывом. Примерное время на выполнение заданий различных частей работы составит:
- для каждого задания с выбором ответа 3-4 минуты;
- для каждого задания со свободным ответом 5-7 минут;
- для каждого развёрнутого ответа 8-10 минут.
Основным элементом диагностики развития естественнонаучных умений является система оценивания выполнения отдельных заданий и работы в целом. Предлагаем следующую систему оценивания ответов школьников. Вопросы 1/2, 1/3, 1/4, 2/1, 2/4 - с выбором одного или нескольких правильных ответов считаются выполненными, если выбранные в ответе дистракторы совпадут с маской ответов. Ответ на каждое из таких заданий оценивается одним баллом. Вопрос 4/1 оценивается 2 баллами, если выбраны четыре пары, 1 баллом – 3 пары. Вопросы 2/2, 2/3, 3/2 - со свободным кратким ответом. Оценивается 1 баллом, если отмечен нужный вариант ответа, а затем, записан к нему объяснение или заполнены пустые ячейки таблиц, требующих заполнения. Вопрос 3/2 оценивается 2 баллами, если заполнена таблица полностью, 1 балл – заполнена только одна колонка. Вопросы 1/1, 3/1, 4/2 требующие более развёрнутых ответов. 1/1 и 3/1 оцениваются 1 баллом, если объяснение обучающегося сопоставляется с эталоном и 0 баллами, если объяснение не сопоставляется с эталоном или отсутствует. 4/2 - оценивается данное 2 баллами, если осуществлён выбор всех причин и приведено объяснение по отношению к соответствующим выборам, 1 балл - только выбор и 0 баллов, если объяснение не сопоставляется с эталоном или отсутствует.
Выполнение заданий с развёрнутым ответом или со свободными краткими ответами оцениваются учителями - предметниками с учётом правильности и совпадения объяснения с эталоном. К каждому заданию необходимо привести подробную инструкцию для учителя, в которой указывается, когда ответ принимается полностью или не принимается, а каждому вопросу - общие требования к оформлению ответов. По спецификации диагностической работы, разработанной авторами, максимальное количество баллов за выполнение всех заданий КИМ составляет 16.
В результате, в таблице 4 предлагаем обобщённый план КИМ диагностической работы по оценке умений, характеризующих естественнонаучную грамотность школьников. В данной таблице уровни сложности вопросов приведены в сокращении: низкий (н), средний (с), высокий (в).
Таблица 4. Обобщённый план диагностической работы в 6 классе
| Обозначение задания/вопроса в работе | Содержательная область | Контекст | Код проверяемых умений | Уровень сложности | Максимальный балл за выполнение задания | Примерное время выполнения задания (мин.) | ||
| 1/1 | Живые системы | Окружающая среда | 1.1 | н | 1 | 5-7 | ||
| 1/2 | Окружающая среда | 1.2 | н | 1 | 3-4 | |||
| 1/3 | Окружающая среда | 1.3 | н | 1 | 3-4 | |||
| 1/4 | Окружающая среда | 1.4 | с | 1 | 5-7 | |||
| 2/1 | Науки о Земле и Вселенной | Природные ресурсы | 2.1 | н | 1 | 3-4 | ||
| 2/2 | Природные ресурсы | 2.2 | с | 1 | 5-7 | |||
| 2/3 | Природные ресурсы | 2.3 | с | 1 | 5-7 | |||
| 2/4 | Природные ресурсы | 2.4 | н | 1 | 3-4 |
| ||
| 3/1 | Живые системы/Науки о Земле и Вселенной | Окружающая среда/Природные ресурсы | 3.1 | в | 2 | 8-10 |
| |
| 3/2 | Живые системы/Науки о Земле и Вселенной | Окружающая среда/Природные ресурсы | 3.2 | с | 2 | 5-7 |
| |
| 4/1 | Живые системы/Науки о Земле и Вселенной | Окружающая среда/Природные ресурсы | 3.3 | с | 2 | 3-4 |
| |
| 4/2 | Живые системы/Науки о Земле и Вселенной | Окружающая среда/Природные ресурсы | 3.4 | в | 2 | 8-10 |
| |
| Всего заданий – 4; вопросов – 12; из них по типу: с выбором одного ответа - 2, с выбором нескольких ответов - 4, с кратким свободным ответом - 3, с развёрнутым ответом - 3. По уровню сложности: Н - 5, С - 5, В - 2. Максимальный балл за работу – 16. Общее время выполнения работы – 60 мин. |
| |||||||
На основе баллов, выставленных за выполнение всех заданий работы подсчитывается суммарный балл, который переводится в проценты и диагностируется успешность обучающегося.
В перспективе, подход к диагностике уровня развития естественнонаучной грамотности школьников, предлагаемый авторами, послужит методическим материалом методистам, педагогическим работникам, которые в настоящее время, с целью последующего внедрения вопросов, связанных с содержанием, сущностью, методами развития функциональной грамотности школьников, приступают к оценке сформированности естественнонаучной функциональной грамотности школьников.
Список литературы
1. Оценка естественнонаучной грамотности, [Электронный ресурс], URL: http://www.centeroko.ru/pisa18/pisa2018_sl.html.
2. Пентин А.Ю., Ковалёва Г.С., Давыдова Е.И. и др. Состояние естественнонаучного образования в российской школе по результатам международных исследований TIMSS и PISA // Вопросы образования. 2018. №1. С. 79-109.
3. Пентин А.Ю., Никифоров Г.Г., Никишова Е.А. Формы использования заданий по оцениванию и формированию естественнонаучной грамотности в учебном процессе // Отечественная и зарубежная педагогика. 2019. Т. 1, № 4 (61). С. 177–195.
4. Шайхелисламов Р.Ф. Попасть в десятку: готовность регионов к реализации задач, связанных с формированием функциональной грамотности //Отечественная и зарубежная педагогика. 2019. Т. 1, № 4 (61). С. 218–235.
5. Шляйхер Андреас. Образование мирового уровня. Как выстроить школьную систему XXI века? / А. Шляйхер; [пер. с англ. И.С. Денисенко, И.Ю. Облачко]; предисловие С.С. Кравцова. – М.: «Национальное образование», 2019. –336 с.