Теория и методика профессионального образования | Мир педагогики и психологии №09 (98) Сентябрь 2024

Подготовка педагогических кадров в вузе как один из факторов формирования естественнонаучной грамотности школьников

Чернявская Надежда Михайловна
Канд. биол. наук, доцент, заведующий кафедрой безопасности жизнедеятельности и естественных наук, ФГБОУ ВО «Амурский гуманитарно-педагогический государственный университет», РФ, г. Комсомольск-на-Амуре, nadya-chery@yandex.ru;
Сафонова Екатерина Валерьевна
Канд. биол. наук, доцент кафедры безопасности жизнедеятельности и естественных наук, ФГБОУ ВО «Амурский гуманитарно-педагогический государственный университет», РФ, г. Комсомольск-на-Амуре, safonova-e.v@yandex.ru;

Аннотация: В статье рассматриваются вопросы подготовки педагогических кадров в вузе как один из факторов формирования естественнонаучной грамотности школьников. Авторами анализируется современное состояние проблемы. Приводится обоснование, разработка и описание педагогической модели профессиональной подготовки будущих учителей биологии, химии и географии к формированию естественнонаучной грамотности школьников. Предполагается, что представленная модель подготовки студентов позволит им в дальнейшем эффективно формировать у школьников способность применять теоретические знания в практической деятельности.
Ключевые слова: функциональная грамотность, естественнонаучная грамотность, подготовка педагогических кадров, методы обучения, педагогическая модель.

Chernyavskaya Nadezhda Mikhailovna
PhD in Biology, Docent, Head of the Department of Life Safety and Natural Sciences, Amur State University of Humanities and Pedagogy
Safonova Ekaterina Valeryevna
PhD in Biology, Associate professor at the Department of Life Safety and Natural Sciences, Amur State University of Humanities and Pedagogy

Abstract: The article considers the issues of training teachers at the university as one of the factors in the formation of natural science literacy of schoolchildren. The authors analyze the current state of the problem. The justification, development and description of the pedagogical model of professional training of future teachers of biology, chemistry and geography for the formation of natural science literacy of schoolchildren is given. It is assumed that the presented model of training students will allow them to further effectively form the ability to apply theoretical knowledge in practical activities among schoolchildren.
Keywords: functional literacy, natural science literacy, training of teachers, teaching methods, pedagogical model

Финансирование: Исследование выполнено в рамках реализации государственного задания на проведение фундаментального научного исследования по теме «Подготовка студентов педагогического вуза к формированию естественнонаучной функциональной грамотности школьников» (Дополнительное соглашение Минпросвещения России и ФГБОУ ВО «АмГПГУ» № 073-03-2024-045/4 от 27 августа 2024 г.).

Одной из актуальных проблем отечественной педагогики является качественная подготовка студентов педагогических вузов – будущих учителей, осуществляемая с учетом современных трендов в системе общего образования и направленная на формирование у них компетенций, позволяющих эффективно решать стоящие перед российской школой задачи.

Целью исследования является обоснование, разработка и описание педагогической модели профессиональной подготовки будущих учителей биологии, химии и географии формированию естественнонаучной грамотности школьников.

Одной из стратегических задач, решаемых российской системой общего образования, является подготовка обучающихся к успешной социализации в современном обществе за счет формирования у них социально значимых личностных качеств, навыков организации и осуществления различных видов деятельности, обеспечивающих возможность дальнейшего самостоятельного развития, и не просто совокупности предметных знаний и умений, а способности к их применению при решении прикладных задач, возникающих как в профессиональной, так и различных ситуациях повседневной жизнедеятельности [1].

В этом контексте особое значение в последнее десятилетие приобрело понятие «функциональная грамотность», предложенное ЮНЕСКО еще в 1957 году. В российской педагогике данное понятие, а также его компоненты, известные как читательская, математическая и естественнонаучная грамотность, были актуализированы благодаря регулярному участию России в международном мониторинговом исследовании PISA, ориентированном на проверку умения применять теоретические знания в конкретных жизненных ситуациях, в период с 2000 г. по 2018 г. Анализ результатов тестирования российских подростков в рамках проведения указанного исследования свидетельствовал недостаточной сформированности у последних умения работать с информацией, представленной в различных формах, а также применять знания в ситуациях, приближенных к повседневной жизни [2, 3, 4]. Среди причин более низких, по сравнению со средними международными значениями, результатов российских школьников, в том числе по показателям естественнонаучной грамотности, называется ориентация обучения на приобретение и демонстрацию знаний, в то время как для успешного выполнения заданий PISA по разделу «Естествознание» требуется владение тремя основными компетенциями (научное объяснение явлений; применение методов естественнонаучного исследования; интерпретация данных и использование научных доказательств для получения выводов) и их применение при анализе реальных актуальных проблем, выходящих за рамки содержания учебных программ по естественнонаучным предметам [5, 6].

Несмотря на исключение Российской Федерации из программы PISA в 2022 г., участие российских обучающихся в данном исследовании позволило выявить проблемные места в отечественном образовании и сформировать вектор его дальнейшего развития в сторону большей практикоориентированности. Как отмечается в методических рекомендациях, подготовленных сотрудниками Федерального методического центра ФГАОУ ДПО «Академия Минпросвещения России», формирование функциональной грамотности у школьников в настоящее время является глобальным трендом образования и отражает идею эффективной интеграции личности в социум и ее адаптации в непрерывно меняющемся мире [12].

В обновленном ФГОС основного общего образования подчеркивается, что в процессе обучения школьников в образовательных организациях должны быть созданы условия, обеспечивающие возможность формирования у них в том числе функциональной грамотности, под которой понимается «способность решать учебные задачи и жизненные проблемные ситуации на основе сформированных предметных, метапредметных и универсальных способов деятельности» [13].

Проблеме формирования функциональной, в том числе естественнонаучной, грамотности у обучающихся общеобразовательных организаций, поиску наиболее эффективных форм и методов работы на уроках и во внеурочной деятельности посвящено значительное число публикаций [7, 8, 9, 10]. Авторами, изучающими проблему формированию естественнонаучной грамотности на уроках биологии и химии, как правило, описываются условия, способствующие решению соответствующих дидактических задач, приводятся примеры практикоориентированных заданий, контекстных задач, перечисляются наиболее эффективные, по их мнению, педагогические технологии и методы обучения, среди которых наиболее часто называются игровые, проектные, исследовательские.

Вместе с тем очевиден разрыв между теоретическими разработками отечественных ученых в области педагогики и реальной деятельностью общеобразовательных организаций. Экспертами отмечается, что в современной образовательной практике задания по функциональной грамотности используются чаще всего фрагментарно [12].

Среди наиболее важных причин недостаточно сформированной функциональной грамотности, в том числе ее естественнонаучного компонента, специалистами называется применение репродуктивных методов обучения, при котором учащимся отводится пассивная роль и требуется воспроизведение заученного учебного материала [5, 11]. Несмотря на введение еще в 2010 году ФГОС основного общего образования, которым в основу обучения был положен системно-деятельностный подход, во многих случаях на практике преобладают традиционные для отечественной педагогики формы и методы работы с учащимися на уроках.  Ковалёва Г.С. и Логинова О.Б. (2017), анализируя результаты PISA-2015 и факторы, влияющие на результативность российских участников, акцентируют внимание на выявленной отрицательной корреляции между уровнем естественнонаучной грамотности и частотой использования на уроках исследовательских практик (лабораторных и практических работ, экспериментов и др.). Авторы усматривают причины неэффективности применения практических методов обучения для формирования естественнонаучной грамотности обучающихся в репродуктивном характере заданий или недостаточной подготовленности педагогов [11].

Очевидно, что решение задачи по формированию естественнонаучной грамотности, актуализированной благодаря участию Российской Федерации в международных мониторинговых исследованиях, требует соответствующей методической подготовки педагогов. Проведенное авторами анкетирование педагогов показало, что практически все опрошенные учителя биологии, химии, географии прошли обучение по проблеме функциональной грамотности школьников в форме программ повышения квалификации. Вместе с тем формы и методы работы, способствующие ее формированию, многими применяются эпизодически, поскольку требуют изменения усвоенных в процессе профессиональной подготовки в период обучения в педагогическом вузе подходов к проведению урока. Отмечается также трудоемкость разработки практикоориентированных заданий, большая учебная нагрузка и другие, как объективные, так и субъективные факторы.

Повышение эффективности формирования естественнонаучной грамотности школьников требует изменения подходов к подготовке педагогических кадров на уровне обучения в высших учебных заведениях. В системе высшего образования так же, как в общеобразовательных организациях, продолжают преобладать традиционные формы и методы работы со студентами естественнонаучных профилей подготовки – лекция, лабораторные и практические занятия, в процессе которых, как правило, ведущую роль играет преподаватель, и обучающимся предлагается теоретический материал, сообщаются сведения, полученные в ходе фундаментальных исследований, не имеющих непосредственного выхода в практическую деятельность. Студенты при этом усваивают не только информацию, но и формы работы педагога и обучающихся, которые затем переносят в собственную педагогическую деятельность. Следовательно, необходимо изменение подходов к организации и содержанию учебных занятий со студентами педагогических вузов. Применение форм и методов работы, способствующее формированию у обучающихся естественнонаучной грамотности, должно стать естественным для будущих педагогов еще со студенческой скамьи.

Отдельного внимания заслуживает вопрос о содержании профессиональной подготовки. В 2021 г. Министерством просвещения РФ подготовлены методические рекомендации по подготовке кадров по программам педагогического бакалавриата на основе единых подходов к их структуре и содержанию, известные в педагогической среде как «Ядро высшего педагогического образования», включающие подготовленные авторскими коллективами модули предметной подготовки. Анализ содержания модулей естественнонаучного профиля показал, что дидактические единицы «функциональная грамотность», «естественнонаучная грамотность» в некоторых из них, в том числе в модулях «Физика», «Астрономия», «География», «Экология», «Естествознание» не выделяются. Акцент на необходимости формирования функциональной (естественнонаучной грамотности) школьников сделан лишь в модулях «Биология» и «Химия». Так, в аннотации учебной дисциплины «Методика обучения биологии» сказано: «Особое внимание уделяется освоению способов формирования естественнонаучной грамотности школьников при обучении биологии». Несомненно, что на современном этапе развития отечественной системы образования и подготовки педагогических кадров особое внимание данному аспекту должно уделяться при подготовке не только будущих учителей биологии, но и студентов других профилей естественнонаучных профилей, что должно находить отражение как в содержании Ядра педагогического образования, так и при реализации единых подходов к обучению в разных педагогических вузах.

Анализ научно-методической литературы показал отсутствие выстроенной системы и методической базы, методических рекомендаций по подготовке у будущих педагогов умения формировать естественнонаучную грамотность у обучающихся. Традиционная система подготовки будущих педагогов естественнонаучного профиля (биология, химия, географии) предполагает условное разделение процесса обучения на два этапа, первый из которых предполагает изучение фундаментальных наук и формирование у студентов теоретических знаний в области биологии или химии, начиная с первого курса, а второй надстраивается над первым в виде методических дисциплин, начиная с 3-4 курсов. Исторически сложившиеся формы и методы работы со студентами естественнонаучных профилей подготовки не гарантируют формирования у них естественнонаучной грамотности, поскольку ориентированы в первую очередь на накопление теоретических сведений, разнообразных фактов, необходимых в профессиональной деятельности. При этом акцент делается на глубину познания естественных наук. Прикладные аспекты, как правило, отходят на второй план или не рассматриваются вовсе. Таким образом, дефицит естественнонаучной грамотности, возникший у многих обучающихся на этапе высшего образования, зачастую не компенсируется и в процессе получения высшего педагогического образования по естественнонаучным профилям.

Кроме того, методическая подготовка осуществляется в определенном отрыве от теоретической подготовки, и сформированность у студентов естественнонаучной грамотности не подразумевает автоматической готовности формировать естественнонаучную грамотность у обучающихся школ. В связи с этим перед педагогическими вузами стоит задача не только сформировать естественнонаучную грамотность у студентов, но в первую очередь подготовить их к формированию данной способности у школьников.

В соответствии с современными требованиями эталонная модель личности учителя биологии, химии, географии наряду с общепедагогическими должна включать следующие специфические компоненты:

1) сформированность естественнонаучной грамотности;

2) готовность к формированию естественнонаучной грамотности школьников, обеспечиваемая как высоким уровнем мотивированности на решение дидактических задач, так и владением соответствующими методами и педагогическими технологиями.

Профессиональная подготовленность студента определяется несколькими взаимодополняющими и взаимопроникающими видами подготовки:

1. Теоретическая подготовка, направленная на формирование глубоких, разносторонних и системных знаний в области естествознания, педагогических наук и психологии.

2. Практическая подготовка, подразумевающая формирование исследовательских навыков в соответствующих естественных науках, умение выделять в различных реальных ситуациях проблемы, которые могут быть исследованы и решены с помощью современных естественнонаучных методов, делать выводы, основанные на наблюдениях и экспериментах; планировать, осуществлять и анализировать результаты естественнонаучных исследований.

3. Методическая подготовка, преследующая цель вооружения будущего педагога приемами, методами обучения и воспитания, педагогическими технологиями, наиболее эффективными при формировании естественнонаучной грамотности школьников.

Эффективная профессиональная подготовка студентов естественнонаучных профилей подготовки требует построения процесса обучения с учетом следующих принципов:

1) принцип системности - построение определенной системы обучения студентов и регулярное решение задачи формирования готовности к формированию естественнонаучной грамотности школьников;

2) принцип интегративности - взаимосвязь всех аспектов обучения, в том числе профильных естественнонаучных и методических дисциплин, благодаря чему готовность к формированию естественнонаучной грамотности школьников пронизывает весь период профессиональной подготовки в вузе;

3) принцип технологичности, подразумевающий применение в процессе обучения студентов современных педагогических технологий, способствующих как формированию естественнонаучной грамотности у них самих, так и необходимых в будущей педагогической деятельности профессиональных компетенций;

4) принцип диалогичности, обеспечивающий переход от общепринятой в системе высшей школы традиции авторитарного общения преподавателей и студентов к ситуации сотрудничества, в которой преподаватель и студенты выступают в роли исследователей, совместно решающих разнообразные задачи;

5) принцип открытости, заключающийся в регулярном создании на учебных занятиях проблемных ситуаций, открытых задач, в наибольшей степени соответствующих задаче формирования естественнонаучной грамотности;

6) принцип вариативности – формирование у будущих педагогов вариативности мышления, то есть способности к поиску различных способов решения учебных проблем и прикладных заданий, особенно при решении открытых задач;

7) принцип ресурсного обеспечения – обеспечение процесса профессиональной подготовки современной учебно-материальной базой, в том числе за счет использования возможностей технопарков и педагогических кванториумов.

Предлагаемая модель подготовки педагогов к формированию естественнонаучной грамотности школьников предполагает объединение всех элементов вышеназванных этапов профессионального обучения за счет включения в процесс изучения теоретических биологических, географических и химических дисциплин элементов методической подготовки в форме применения технологий взаимного обучения студентов на лекциях и практических занятиях, активных методов обучения, практикоориентированных заданий, открытых задач, элементов исследовательской деятельности. Повышению эффективности подготовки может также способствовать включение в содержание рассматриваемого учебного материала вопросов, соответствующих компетенциям естественнонаучной грамотности, основными из которых являются умение научно объяснять явления, понимать особенности естественнонаучного исследования, научно интерпретировать данные и использовать доказательства для получения выводов. При этом обучающиеся должны не только выполнять предлагаемые преподавателем задания и виды работы, но и самостоятельно их разрабатывать для дальнейшего выполнения и обсуждения на учебных занятиях по профильным дисциплинам. Благодаря этому методическая подготовка студентов начинается с первого курса, и одновременно с формированием естественнонаучной грамотности у них развиваются умения, необходимые в профессиональной деятельности (рис. 1).

Рисунок 1. Модель подготовки студентов к формированию естественнонаучной грамотности школьников

Структура разработанной модели включает:

1) формирование естественнонаучной функциональной грамотности у студентов предполагает проведение диагностики исходного уровня естественнонаучной грамотности студентов, изучение естественнонаучных дисциплин в вузе, включение в процесс обучения студентов  дидактических приемов погружения в «мир открытых задач», способствующих свободному интеллектуальному поиску их решений через обнаружение противоречий и выдвижение смелых альтернатив;

2) собственно подготовку студентов к формированию естественнонаучной функциональной грамотности как в процессе изучения теоретических естественнонаучных дисциплин с применением технологий взаимного обучения, так и при изучении методических дисциплин посредством применения имитационных игр, при прохождении производственной педагогической практики в общеобразовательных организациях, проведении занятий в период каникулярных школ, фестивалей науки, в рамках кружковой деятельности со школьниками на базе Технопарка. На данном этапе студенты знакомятся с методикой формирования функциональной грамотности, обучаются методике разработки и разрабатывают практикоориентированные задания открытого типа, направленные на формирование функциональной грамотности. В этом контексте Технопарк универсальных педагогических компетенций является той самой образовательной платформой, в условиях которой развивается естественнонаучная грамотность, повышается исследовательская активность, совершенствуется практическая подготовка учащихся, удовлетворяются их познавательные интересы в области естественных наук. Появляется уникальная возможность не просто давать студентам теоретические и практические знания, но и проводить планомерную методическую работу, организовать взаимодействия студентов и школьников в рамках деятельности научно-образовательных центров, научно-исследовательских кружков, каникулярных школ и т.д. При реализации такого подхода к концу обучения студенты будут готовы к более эффективному формированию естественнонаучной грамотности школьников в соответствии с запросами современного общества;

3) формирование естественнонаучной функциональной грамотности школьников в процессе профессиональной деятельности выпускников вуза. Готовность студентов к формированию естественнонаучной грамотности у школьников может быть проверена в процессе государственной итоговой аттестации в форме профессионального (демонстрационного) экзамена.

Данная модель требует эмпирической проверки и оценки эффективности предложенных методов. Но уже на данном этапе можно сказать, что самым главным залогом успешной подготовки студентов педагогического вуза к формированию естественнонаучной грамотности школьников будет системный подход, а не эпизодическое использование отдельных методов и приемов.

В ходе обучения в высшей школе одновременно решается множество задач, не всегда получается вычленить самые значимые. Невозможно формировать естественнонаучную грамотность без базовой теоретической подготовки. Мы не можем пренебрегать изучением содержания дисциплины в угоду практическим знаниям. Необходим баланс, который позволит в ходе подготовки будущих педагогов одновременно формировать у обучающихся знаниевый компонент, умение применять эти знания в практической деятельности и умение сформировать подобные компетенции у школьников в ходе последующей профессиональной деятельности.

1. Асхадуллина Н.Н., Вильданова Д.Р. Формирование функциональной грамотности школьников как актуальная проблема российского образования // Проблемы современного педагогического образования. 2021. №70-2. [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/formirovanie-funktsionalnoy-gramotnosti-shkolnikov-kak-aktualnaya-problema-rossiyskogo-obrazovaniya (дата обращения: 13.09.2024).
2. Ковалева Г.С. Материалы к заседанию президиума РАО 27 июня 2018 г. Возможные направления совершенствования общего образования для обеспечения инновационного развития страны (по результатам международных исследований качества общего образования) // Отечественная и зарубежная педагогика. 2018. №5 (55). [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/materialy-k-zasedaniyu-prezidiuma-rao-27-iyunya-2018-g-vozmozhnye-napravleniya-sovershenstvovaniya-obschego-obrazovaniya-dlya (дата обращения: 13.09.2024).
3. Ковалева Г.С., Красновский Э. А., Краснокутская Л. П., Краснянская К. А. Результаты международного сравнительного исследования PISA в России // Вопросы образования. 2004. №1. [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/rezultaty-mezhdunarod-nogo-sravnitelnogo-issledovaniya-pisa-v-rossii (дата обращения: 13.09.2024).
4. Кондратенко Н.А., Шашкова С.Н., Гоголева Е.Н. Российское образование в международных исследованиях: компетентностный подход // Известия ТулГУ. Гуманитарные науки. 2016. №3. [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/rossiyskoe-obrazovanie-v-mezhdunarodnyh-issledovaniyah-kompetentnostnyy-podhod (дата обращения: 13.09.2024).
5. Пентин А.Ю., Ковалева Г.С., Давыдова Е.Н., Смирнова Е.С. Состояние естественнонаучного образования в российской школе по результатам международных исследований TIMSS и PISA // Вопросы образования. 2018. №1. [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sostoyanie-estestvennonauchnogo-obrazovaniya-v-rossiyskoy-shkole-po-rezultatam-mezhdunarodnyh-issledovaniy-timss-i-pisa (дата обращения: 13.09.2024).
6. Савицкая Е.В. Результаты и перспективы международного сотрудничества в сфере образования [Электронный ресурс]. URL: https://journal.tinkoff.ru/media/statia-rezultaty-i-perspektivy-sotrudnichestva.pdf (дата обращения: 13.09.2024).
7. Бычкова А.В. Формирование естественнонаучной грамотности у младших школьников // Вестник науки. 2023. №10 (67). [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/formirovanie-estestvennonauchnoy-gramotnosti-u-mladshih-shkolnikov (дата обращения: 14.09.2024).
8. Семенова С.В. Формирование естественнонаучной грамотности обучающихся на уроках физики // Проблемы педагогики. 2023. №2 (63). [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/formirovanie-estestvennonauchnoy-gramotnosti-obuchayuschihsya-na-urokah-fiziki (дата обращения: 14.09.2024).
9. Рубахина С.Г. Формирование естественнонаучной грамотности в дополнительном образовании школьников // Вестник ПГГПУ. Серия № 3. Гуманитарные и общественные науки. 2023. №1. [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/formirovanie-estestvennonauchnoy-gramotnosti-v-dopolnitelnom-obrazovanii-shkolnikov (дата обращения: 14.09.2024).
10. Быкова О.С. Формирование естественнонаучной грамотности обучающихся на уроках химии // Инновационная наука. 2022. №12-1. [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/formirovanie-estestvennonauchnoy-gramotnosti-obuchayuschihsya-na-urokah-himii (дата обращения: 14.09.2024).
11. Ковалёва Г.С., Логинова О.Б. Успешная школа и эффективная система образования: какие факторы помогают приблизиться к идеалу? По данным исследования PISA-2015 // Народное образование. 2017. №8 (1464). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/uspeshnaya-shkola-i-effektivnaya-sistema-obrazovaniya-kakie-faktory-pomogayut-priblizitsya-k-idealu-po-dannym-issledovaniya-pisa-2015 (дата обращения: 16.09.2024).

Список источников
12. Методические рекомендации по подготовке кадров по программам педагогического бакалавриата на основе единых подходов к их структуре и содержанию («Ядро высшего педагогического образования») [Электронный ресурс]. URL: https://shgpi.edu.ru/files/official/2022/04/11/metod._rekomendacii_yadro_visshego_pedagogicheskogo_obrazovaniya.pdf (дата обращения: 20.09.2024).
13. Приказ Министерства просвещения Российской Федерации от 31 мая 2021 года N 287 «Об утверждении федерального государственного образовательного стандарта основного общего образования»