Формирование основ естественно научной грамотности на внеурочной деятельности у учащихся 5-6 классов общеобразовательной школы

Введение

Современная образовательная среда все больше признает ключевую роль естественно-научной грамотности в формировании интеллектуальных и аналитических способностей младших школьников. В данном исследовании предпринята попытка разобраться в тонкостях формирования фундаментальной естественнонаучной грамотности посредством внеклассных мероприятий для учащихся 5-6 классов средних школ № 1409 (Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение города Москвы «Школа № 1409»[ https://gym1409s-new.mskobr.ru]) и № 218 (Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение города Москвы «Школа № 218»[ https://sch218.mskobr.ru]) г. Москва. В центре исследования – проблемное поле, отмеченное заметным пробелом в методической интеграции естественнонаучной грамотности во внеурочную деятельность. Несмотря на растущий акцент на STEM-образовании, остается пробел в эффективном вовлечении младших подростков в изучение естественных наук вне традиционного класса. Этот пробел не только препятствует целостному развитию научных способностей, но и мешает формированию сильного научного мировоззрения у этой демографической группы. Актуальность данного исследования еще больше подчеркивается динамичным и быстро меняющимся характером научной и образовательной среды. По мере преодоления беспрецедентных глобальных вызовов и технологических достижений необходимость дать молодому поколению прочный фундамент научной грамотности становится как никогда актуальной.
Объектом данного исследования является процесс формирования естественнонаучной грамотности у учащихся 5-6 классов в рамках внеурочной работы в общеобразовательных школах.
Предмет исследования вращается вокруг методологий, педагогических стратегий и образовательной динамики, которые способствуют или препятствуют этому жизненно важному интеллектуальному воспитанию.
Цель исследования – тщательно изучить и повысить эффективность внеклассных мероприятий как мощного средства обучения естественно-научной грамотности. Для этого необходим многогранный подход, включающий оценку текущей практики, разработку новых методов обучения и эмпирическую оценку их воздействия на юных учеников.
Для достижения своей цели данное исследование имеет несколько конкретных задач: во-первых, оно стремится выяснить текущий уровень естественно-научной грамотности во внешкольных учреждениях, опираясь на сравнительный анализ различных образовательных сред. Во-вторых, в исследовании предполагается тщательно изучить особенности когнитивного развития учащихся 5 и 6 классов, соотнеся их с педагогическими требованиями естественно-научного образования. Цель исследования – изучить и оценить интеграцию цифровых технологий и междисциплинарных подходов в повышении эффективности обучения естественным наукам за пределами класса. Цель исследования – выработать стратегические рекомендации для педагогов и политиков по повышению стандартов и возможностей обучения естественно-научной грамотности во внеклассной работе.
Методологическая основа исследования формирования естественнонаучной грамотности во внеклассной работе среди учащихся 5-6 классов базируется на эклектическом слиянии теоретических и эмпирических ресурсов. Интегрированный подход включает в себя идеи из педагогических теорий, образовательной практики и когнитивной науки, обеспечивая многомерное понимание предмета исследования. Опираясь на фундаментальную работу Т.Я. Жилиной, исследование рассматривает эмпирические аспекты формирования и оценки естественнонаучной грамотности на начальном уровне, обеспечивая тонкое понимание педагогической динамики в раннем естественнонаучном образовании. Также в исследовании Т.Ю. Кругляниной предлагается ключевое рассмотрение формирования естественнонаучной грамотности у младших школьников, обогащающее исследование практическим пониманием образовательного процесса. Тщательное изучение педагогической терминологии, проведенное О.Б. Даутовой и др. в их «Педагогическом словаре», оснащает данное исследование новейшими разработками в области образовательной номенклатуры, что крайне важно для вписывания исследования в современный академический дискурс. В качестве примера можно привести работы А.Ю Пентина – оценка научной грамотности представляет собой важную основу для оценки результатов обучения, а Рамочная концепция естественно-научного образования К-12, разработанная Национальным исследовательским советом, предлагает всеобъемлющую модель, объединяющую практику, концепции и основные идеи естественно-научного образования К-12. Эти рамки играют важную роль в согласовании исследований с международными стандартами. Рассмотрение естественнонаучной грамотности как аксиологической точки отсчета в современном школьном биологическом образовании по О.А. Завальцевой и О.С. Мишиной, а также труды А.Ю. Уварова о новых стандартах естественнонаучного образования в США, расширяет рамки исследования и включает международные образовательные тенденции. Анализ проблем преподавания естественно-научных дисциплин в России и за рубежом, проведенный И.Ю. Алексашиной, дополненный концептуальным обзором результатов естественно-научного образования в Канаде В.К. Загвоздкина и В.Г. Разумовского, обеспечивает сравнительную перспективу, которая крайне важна для понимания разнообразия образовательных подходов. Исследование А.В. Леонтовича о естественно-научном образовании, обсуждение концепций STEM Дж. Брейнердом и др. и рассмотрение С.А. Чайкой STEM-подхода в преподавании естественных наук способствуют всестороннему пониманию междисциплинарных образовательных методик.
Научная новизна данного исследования заключается в интегративном подходе к выяснению педагогического симбиоза между внеклассной работой и развитием естественнонаучной грамотности в средней школе. В данном исследовании представлена новая педагогическая концепция под названием «внеклассная педагогическая синергия», которая предполагает взаимодействие когнитивных, развивающих и дидактических элементов в развитии естественно-научной грамотности за пределами традиционного класса.
Гипотеза предполагает, что реализация многогранной междисциплинарной методики во внеурочной работе значительно повышает эффективность развития естественнонаучной грамотности у учащихся 5-6 классов. Оно основано на предположении, что такой подход, сочетающий в себе инновационные педагогические стратегии, интеграцию цифровых технологий и интерактивные учебные модули, способствует более глубокому и прочному усвоению научных понятий и принципов.
Теоретическая значимость исследования заключается в том, что оно вносит вклад в совокупность знаний по образовательной педагогике, особенно в области внеклассной научной грамотности. Изучая и создавая концепцию «педагогической синергии вне класса», это исследование обогащает академический дискурс свежим взглядом на интеграцию теорий когнитивного развития, педагогики и образовательных технологий во внеклассных контекстах.
С практической точки зрения, данное исследование имеет значительные последствия для разработки и реализации внеклассных программ, направленных на повышение естественно-научной грамотности учащихся средней школы. Результаты исследования могут помочь в разработке и внедрении инновационных стратегий преподавания, учебных программ и модулей обучения.


Глава 1. Теоретические основы естественнонаучной грамотности
1.1. Понятие естественнонаучной грамотности

Понятие научной грамотности включает в себя многогранный спектр компетенций, охватывающих способность человека понимать, применять и взаимодействовать с научными знаниями и методологиями. По мнению Т.И. Жилина, естественнонаучная грамотность – это не просто усвоение научных фактов, а более глубокое понимание и применение научных принципов в различных контекстах [12]. Это определение подчеркивает важность интеграции знаний с их практическим применением, подчеркивая важность экспериментального обучения в естественно-научном образовании. Углубляясь в это понятие, О.С. Мишина и Р.Г. Иванов подчеркивают роль естественнонаучной грамотности как аксиологической точки отсчета в современном школьном биологическом образовании, полагая, что она является основой способности ученика ориентироваться и понимать мир природы [32]. Н.Ф. Виноградова и Е.С. Кочурова согласны с этой точкой зрения, утверждая, что функциональная грамотность в естественных науках выходит за рамки простого приобретения знаний и предполагает развитие навыков анализа, дедукции и синтеза научной информации [59].
Система, предложенная Национальным исследовательским советом в Рамках естественнонаучного образования, развивает эту идею, объединяя практику, сквозные понятия и основные идеи в качестве важнейших компонентов естественнонаучного образования. Такой целостный подход подчеркивает важность не только понимания научных концепций, но и развития способности мыслить и рассуждать в научных терминах.
Концепция научной грамотности неразрывно связана с когнитивным развитием. Е.М. Кондратьева отмечает, что процесс формирования естественнонаучной грамотности на уроках биологии для пятиклассников должен быть согласован с их когнитивными и развивающими этапами, обеспечивая тем самым доступность и сложность содержания образования [24]. А.Ю. Пентина, Г.Г. Никифорова и Е.А. Никишовой, которые подчеркивают необходимость использования соответствующих возрасту педагогических подходов для эффективного естественнонаучного образования [37]. Педагогический словарь под редакцией О.Б. Даутовой и др. предлагает всеобъемлющую терминологическую базу для обсуждения естественнонаучной грамотности, обеспечивая педагогов и исследователей надежным словарем для формулирования сложных образовательных понятий. Это очень важно для обеспечения ясности и точности в академическом дискурсе, связанном с естественнонаучной грамотностью.
В контексте российского образования Г.С. Ковалева и М.Ю. Демидова исследуют естественнонаучную грамотность в контексте российского образования. Исследование М.Ю. Демидовой естественнонаучной грамотности российских школьников представляет собой критический анализ современного состояния естественнонаучного образования, предлагая ценные идеи для педагогов и разработчиков политики [21]. Их работа, а также работы А.Ю. Пентина, Г.С. Ковалевой, Е.М. Давыдовой и Е.С. Смирновой, которые рассматривают школьное естественнонаучное образование в России через призму международных исследований TIMSS и PISA, обеспечивает сравнительную перспективу, которая обогащает понимание естественнонаучной грамотности в глобальном контексте [37].
Концепция научной грамотности, рассматриваемая через эти разнообразные научные линзы, представляет собой комплексное и нюансированное понимание того, что значит быть научно грамотным. Тем самым подчеркивается необходимость образовательного подхода, который не только изучает содержание науки, но и фокусируется на развитии научного мышления и навыков решения проблем. Понимание этого многогранного аспекта необходимо для того, чтобы подготовить учащихся к работе в условиях все более сложного и ориентированного на науку мира.
Историческая эволюция концепции научной грамотности отражает траекторию постепенного расширения и углубления понимания. Изначально концептуализированная как простое накопление фактических научных знаний, эта парадигма претерпела глубокую метаморфозу и теперь воплощает более целостное понимание, включающее применение, анализ и синтез научной информации.
Прослеживая прошлое, А.Ю. Пентин, Г.Г. Никифоров и Е.А. Никишова выделяют ранние этапы этой эволюции, когда научная грамотность рассматривалась в основном через призму знаний о содержании [37]. Однако по мере развития образовательного ландшафта росло признание ограниченности такого подхода. Фокус стал смещаться не только на то, что знают ученики, но и на то, как они применяют эти знания в различных контекстах. Этот сдвиг хорошо сформулирован Г.С. Ковалевой, которая подчеркивает важность функциональной грамотности, делая акцент на необходимости применения учениками научных знаний в реальных жизненных сценариях [20]. Такая точка зрения согласуется с более широкими целями образования – развитием у учащихся критического мышления и навыков решения проблем, что готовит их к вызовам быстро меняющегося мира.
На расширение концепции, включающей не только академические знания, но и навыки и установки, значительное влияние оказали международные образовательные оценки, такие как PISA и TIMSS. Как отмечают В.Г. Разумовский, А.Ю. Пентин и др. отмечают, что эти оценки сыграли ключевую роль в переопределении естественнонаучной грамотности, включив в нее более широкий спектр компетенций, в том числе умение интерпретировать данные, формулировать гипотезы и проводить эксперименты [46]. Аксиологическое измерение естественнонаучной грамотности, о котором говорят О.А. Завальцева и О.С. Мишина, еще больше обогащает эту концепцию, интегрируя ценности и отношение к науке и миру природы [13]. Эта точка зрения признает важность воспитания позитивного отношения к науке и понимания ее этических последствий.
В последние годы все больше внимания уделяется интеграции научной грамотности в различные дисциплины, что подчеркивают Т.В. Коваль и С.Е. Дюкова. Они выступают за включение глобальных компетенций в качестве нового компонента функциональной грамотности, подчеркивая взаимосвязь научных знаний с более широкими социальными и экологическими проблемами [23]. Появление цифровых технологий изменило ландшафт естественно-научного образования. Как отмечают А.А. Каверина, Г.Н. Молчанова и Н.В. Свириденкова, развитие цифровых инструментов оценки и онлайн-ресурсов обучения открыло новые возможности для повышения естественно-научной грамотности [18]. Благодаря цифровым технологиям естественно-научное образование стало не только более доступным, но и более увлекательным и интерактивным.
Историческая эволюция концепции научной грамотности отражает переход от узкого фокуса на знаниях о содержании к более широкому и нюансированному пониманию, включающему навыки, отношение и ценности. Эта эволюция характеризуется интеграцией цифровых технологий, акцентом на контекстуальном обучении и признанием взаимосвязи науки с более широкими общественными и экологическими проблемами. По мере того, как мы продолжаем развиваться, понимание научной грамотности должно расширяться и углубляться, чтобы подготовить учащихся к освоению сложностей современного мира.
Компоненты и уровни овладения научной грамотностью представляют собой сложную смесь когнитивных, аффективных и психомоторных аспектов, каждый из которых играет важнейшую роль в целостном развитии научного понимания и овладения знаниями. На начальном уровне когнитивные компоненты включают в себя приобретение и понимание основных научных концепций и принципов. Это включает в себя не просто запоминание, а понимание фундаментальных научных идей из различных дисциплин, таких как биология, химия, физика и науки о Земле. Этот этап характеризуется акцентом на терминологической точности и концептуальной ясности, что способствует прочному усвоению основных структурных элементов научного знания.
При переходе на более высокий уровень первостепенное значение приобретают применение и анализ изученных концепций. Этот этап включает в себя умение применять теоретические знания к практическим сценариям, охватывая такие навыки, как формулирование гипотез, разработка эксперимента, интерпретация данных и аналитические рассуждения. Ученики на этом уровне занимаются более глубоким исследованием научных явлений, применяя дедуктивные и индуктивные рассуждения, чтобы сделать логические выводы на основе эмпирических данных. Аффективный компонент научной грамотности, который часто упускают из виду, не менее важен. Он включает в себя развитие позитивного отношения к науке и ее этическим последствиям, воспитание любопытства и чувства удивления по отношению к миру природы. Она также включает в себя развитие таких ценностей, как научная честность, критическое мышление и открытость к новым идеям и открытиям.
Научная грамотность – это многомерная конструкция, включающая в себя когнитивный, аффективный и психомоторный компоненты, каждый из которых способствует развитию всестороннего и глубокого понимания науки. Овладение этой областью не является статичным, а представляет собой постепенное путешествие через различные уровни понимания и применения, кульминацией которого является способность критически и творчески мыслить в отношении научных концепций и задач.
Сравнительный анализ естественно-научной грамотности со смежными областями знаний показывает богатый набор взаимосвязанных дисциплин, каждая из которых вносит уникальный вклад во всеобъемлющее понимание мира природы. Это сравнение не только выделяет отличительные характеристики научной грамотности, но и подчеркивает ее интегративную природу.
Научная грамотность, которая в первую очередь направлена на понимание природных явлений с помощью эмпирических данных и научных рассуждений, контрастирует с более субъективной интерпретацией явлений, часто встречающейся в гуманитарных науках. В то время как естественные науки в значительной степени опираются на эмпирические данные, контролируемые эксперименты и количественный анализ, гуманитарные науки, такие как литература, история и философия, углубляются в человеческий опыт, часто исследуя абстрактные понятия и субъективные интерпретации. Однако эта дихотомия не является абсолютной. Интерпретационные навыки, развитые в гуманитарных науках, могут улучшить понимание научных явлений, предоставляя более широкий контекст. По сравнению с социальными науками, естественно-научная грамотность делает акцент на законах природы и физических явлениях, в отличие от социальных конструкций и человеческого поведения, являющихся центральными для таких социальных наук, как психология, социология и антропология.
Методология социальных наук, особенно в том, что касается сбора и анализа данных, имеет общие черты с научными методами, используемыми в естественных науках. В обеих областях используются систематические наблюдения, проверка гипотез и разработка теоретических основ, хотя и применяются они в разных областях исследований. Математика, хотя и является отдельной областью, неразрывно связана с естественными науками. Математика предоставляет язык и инструменты для количественной оценки и моделирования научных явлений. Понимание математических концепций, таких как алгебра, исчисление и статистика, необходимо для интерпретации научных данных и формулирования научных теорий. В отличие от естественных наук, которые часто носят исследовательский и экспериментальный характер, математика более абстрактна, она имеет дело с числами, закономерностями и логическими рассуждениями.