НАУЧНАЯ ГРАМОТНОСТЬ И КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТЬ

Острым сигналом для постановки проблемы естественнонаучной грамотности школьников является установка Президента и Правительства на повышение эффективности научных исследований, развития высоконаучных технологий производства как средства экономического развития страны.

«…России нужна сильная, конкурентоспособная наука, которая может задавать новые направления научной мысли, обеспечивать технологическую независимость и суверенитет страны, работать на повышение качества жизни людей. …

… Уже сейчас рождаются технологии, которые изменят мир, сам  характер  экономики, образ жизни миллионов, если не миллиардов людей…

И мы  должны  быть лидерами в этих процессах. Не потребителями или не  только  потребителями, а глобальными поставщиками продукции нового технологического уклада...» (В.В. Путин, заседание Совета по науке и образованию 8 декабря 2014).

Очевидно, что условием для решения этой проблемы должно быть конкурентоспособное научно грамотное население страны. Таким образом, повышаются требования к научной грамотности, за которую ответственна, прежде всего, школа основного общего среднего образования.

Международные исследования PISA, в которых участвует Россия, проводятся (OECD) «Организацией экономической кооперации и развития» (читай: и конкуренции тоже!).

Требования PISA к подготовке школьников состоят в следующем:

1)     научные знания и  применение этих  знаний для распознавания проблем, для научного  объяснения явлений и для приобретения новых знаний;

2)     понимание сущности науки как формы человеческого знания и результатов исследования; понимание разницы между результатами научных выводов и чьим – то персональным мнением;

3)     осведомленность о том, как наука и технология создают нашу материальную и культурную среду; понимание сущности науки как научного знания и способа познания;

4)    стремление использовать науку как сознательные граждане (2).

Первое из этих требований является главным и основным. По смыслу оно включает в себя три последующие. Для ученика это требование должно стать мотивом учения. Без выполнения этого требования изучение основ наук в общеобразовательной школе становится бессмысленным!

ФГОС перекрывает эти требования, к сожалению, не употребляя термин «научная грамотность» и не давая образцов контрольных заданий, с которыми должны справляться выпускники основной школы (13).

Главное требование научной грамотности для Российской школы не являются чем – то новым, если вспомнить забытый опыт «политехнического обучения» советской школы. Тогда применение знаний на практике для объяснения явлений природы и техники служило школьникам мотивом учебной деятельности. Оно служило пониманию не только ценности науки, но и было смыслом ее изучения, поскольку «…проверкой правильности определения явления или закона природы служит применение его на практике в школе и в производстве…» (А.Г. Калашников) (6).

Отставание наших школьников в научной грамотности в результатах международных исследований фиксируется в педагогической печати с 1995 года.

Очень сходные и почти одинаковые результаты проверки наших школьников были получены в исследованиях PISA, проведенные в 2006, 2009 и 2012 годах.

Наиболее низкие результаты из них были получены в 2009 году:

-   российские учащиеся 15-летнего возраста по естественнонаучной грамотности заняли 38-40 места среди 65 стран;

-   лишь 4,2% учащихся продемонстрировали высокий уровень естественнонаучной грамотности;

-   более 22% российских учащихся не достигают порогового (2-го) уровня естественнонаучной грамотности (средний показатель по странам OECD – 18%). (3).

Международные исследования OECD школьной научной грамотности коррелируют со сравнительными данными о научной грамотности населения стран мира. Например, если верить исследованиям OECD, проведенным несколько лет назад, то в ответе на вопрос: считают ли вы наукой астрологию? Более грамотными оказались американцы – астрологию признали наукой 6% населения. Россия, в которой в гороскопы верит 68% граждан, оказалась в самом хвосте списка.

В США с утверждением о бесполезности научных знаний в обычной жизни согласны 15% опрошенных, а в России – 36% (8).

По данным OECD «...по производительности труда, которая измеряется как ВВП за час рабочего времени, Россия с $25,9 отстает от всех европейских стран…. тогда как средний уровень в 28 странах Евросоюза составляет $50» (16).

Кроме того, вследствие утраты престижности научного знания у школьников теряется интерес к науке. Это выражается в выборе профессии после школы и проявилось, в частности, в том, что согласно статистике Минобрнауки, из около 1,47 млн выпускников российских вузов в прошлом году только 1,6% получили специальности в области физико-математических и естественных наук (15).

Чтобы преодолеть отставание в научной грамотности наших школьников, нужно знать слабые места в нашей работе.

Анализ ошибок наших школьников в заданиях на научную грамотность, которые проявились в

международных исследованиях, приводит к выводу о том, что главную трудность для них составляет идентификация загадки в наблюдаемом явлении с имеющимися научными знаниями. Обнаруженную проблему они не могут перевести с обыденного языка на язык научных понятий, законов, формул, графиков и т. д. И наоборот, теоретический вывод не могут проверить на конкретном опыте.

 

Например, меньше 40% школьников могут ответить на такие вопросы:

А. Какой энергией обладает вода, когда она находится в баке? (39,9%)

В. Какой энергией обладает вода непосредственно перед тем, как струя сталкивается с колесом? (35,5%)

С. Что можно изменить в этой системе, чтобы колесо вращалось быстрее? Приведите один пример. (35,5%).

Такой низкий процент верных ответов на вопросы, предполагающие элементарное понимание и способность к объяснению обыденных явлений указывает на формализм обучения – зазубривание определений научных понятий, смысл которых школьниками не понят! И, совершенно ясно, что применить такие «знания» для научного объяснения явлений они не могут.

По той же причине оказался еще меньший процент школьников, которые смогли выполнить «обратное»  задание.

По графикам средней скорости ветра в четырех районах определить район, в котором наиболее целесообразно установить генератор, производящий энергию за счет ветра. Подобные примеры не только по физике, но и по другим предметам широко известны. Причина – разрыв теории и практики в обучении (12).

Рекомендации педагогических учреждений, в частности ИСМО РАО, по решению этой важной проблемы не обсуждаются, а просто игнорируются органами образования. Покажем это на нескольких примерах.

1.      Остаются без внимания современные педагогические и дидактические разработки, на которых можно и необходимо решать многие задач, декларируемые ФГОС, «направленность на осознание ценности науки, на научное понимание явлений, на творческую деятельность». А, между тем, практика экспериментальных площадок институтов РАО показывает эффективность этих разработок. В частности, обучение на основе научного метода познания (14, 10).

Это можно показать школьникам в самом начале изучения физики на примере исторического открытия существования атмосферного давления, сделанного итальянским ученым Э. Торричелли.

На схеме представлен цикл последовательности действий Э. Торричелли из четырех этапов.

1)     Ученый обнаружил странный факт и сформулировал проблему: почему поршневой насос поднимает воду из скважины не более, чем на 10,3 м? (Бытовавшее ранее объяснение: «природа не любит пустоты» этим фактом опровергается!).

2)     Э. Торричелли выдвинул гипотезу: в образующийся вакуум вслед за движением поршня вверх вода загоняется под действием атмосферного давления, которое равно давлению водяного столба высотой h1 = 10,3 м.

3)    Логический вывод ученого состоял в том, что ртуть в вакуумной трубке под действием атмосферного давления должна подняться на высоту h2, во столько раз меньшую, во сколько раз плотность ртути ρ2 больше плотности воды ρ1.

4)    Экспериментальная проверка подтверждает этот вывод! Так были открыты существование и величина атмосферного давления. Одновременно был изобретен ртутный барометр, получило объяснение действие водокачки. На этой основе строится и действует вся поршневая система водоснабжения (10, 11).

Ценность такого представления о цикле познания, соответствующему научному методу познания состоит в понимании следующего.

1)     Научный метод познания, в отличие от других методов, достоверен, поскольку исходные факты воспроизводимы, а теоретические выводы, сделанные на основе этих фактов, экспериментально проверяемы.

2)         Научный метод ценен объяснительной и предсказательной силой. Научные предсказания экспериментально проверяются и используются на практике в производстве. Это достигается неразрывной связью в нем экспериментального и теоретического методов исследования.

3)      Для учащихся научный метод может служить (по П.Я. Гальперину) «ориентировочной основой умственных действий» для самостоятельного овладения новыми знаниями (4).

4)    Умелое использование научного метода познания – это мощный стимулятор эмоции удовлетворения и радости  школьников,  когда  результат  их  собственного  эксперимента  совпадает     с  предварительным теоретическим выводом!

 

1.      Задания для подготовки к ОГЭ и ЕГЭ, которые для учителей стали важнее требований ФГОС, не только отрывочны и хаотичны, но и по содержанию не соответствуют стандартным требованиям. В отличие от заданий на научную грамотность, требующих понимания научных знаний и применения этих знаний для распознавания проблем, для научного объяснения явлений, задания ОГЭ и ЕГЭ ориентируют, в основном, лишь на бесплодное запоминание формулировок понятий, формул и решение типовых задач. Пример из пособия (9) «Физика ОГЭ 2015 представлен на рисунке. Это типовая задача на смешанное соединение проводников в цепь. Для выбора правильного ответа никакой идентификации теории с каким – то реальным явлением не требуется. К тому же, найти правильный ответ (2) здесь не трудно, достаточно отбросить бессмысленные по отношению к данному рисунку ответы 1), 3)и 4). Громадную разницу можно увидеть в задании международного исследования ITS на ту же тему:

На рисунке показана схема параллельного и последовательного включения в цепь трех ламп. Все лампы одинаковы.

Какие из них светятся одинаково ярко?

Какую лампу нужно выключить, чтобы другие лампы погасли? (1).

Это задание в отличие от предыдущего требует от ученика идентифицировать, узнать в наблюдаемом явлении последовательное и параллельное соединение проводников и понять, «увидеть» закон, которому «подчиняется» данное явление. После этого находится ответ: одинаково светятся лампочки, которые находятся под одинаковым напряжением, т.е. включены в цепь параллельно (как на этом рисунке). Выключение лампочки, включенной последовательно, разрывает цепь и все лампочки гаснут.

Выходит, что  тестирование ОГЭ и ЕГЭ на заданиях, которые не требуют применения научных понятий к реальным явлениям, не только растрата финансов, но и причина порождения формализма в результатах обучения!

В рекомендациях лаборатории физики ИСМО РАО даны образцы тестовых заданий по основным темам курса физики, которые соответствуют требованиям ФГОС (10), но они даже не обсуждаются.

2.      Несмотря на множество созданных современных  новых учебников по физике, в которых сделана попытка решать современные задачи образования, открытых конкурсов на лучший учебник не проводилось. Как видно из исследований Т. С. Назаровой и др.(7), основная масса школ России (около 83%) работает по старым учебникам физики, созданным в послевоенные годы прошлого века.

К тому же, в этом исследовании показано, что учителя многих школ не имеют нормальных условий для работы. Для проведения демонстрационных и лабораторных работ. Удовлетворительно снабжены оборудованием только около 30 % школ страны. Подробные сведения представлены в таблице:

Причина не только в недостатке средств, но и в том, что для «обучения» школьников по пособиям ОГЭ и ЕГЭ взамен учебника оборудование не требуется. Без исправления этой ситуации формализма изжить не удастся.

1.   Сразу после распада Советского Союза общее число недельных часов на изучение естественнонаучных предметов волевым порядком было сокращено почти в два раза! В таком виде учебный план обозначен в документе ФГОС:

а) Недельный учебный план ФГОС основного общего образования (минимальный в расчете на 5267 часов за весь период обучения)

Вместо этого плана, как это показано для примера в одной из московских школ в таблице (б), на физику в 7

–   9 классах нередко вместо 7 недельных часов, местной администрацией отводится всего 5 часов, а иногда и того меньше.

б) Сетка часов в 8 – 9 классах в одной из московских школ

О каком же выполнении требований ФГОС к знаниям школьников при этом может идти речь?! И как это вяжется с трудовым законодательством, когда от учителей требуют выполнять одну и ту же работу за сокращенное число часов и сокращенную заработную плату?!

1.      Непонятно, по каким причинам из учебного плана в 5 – 6 классах исключен предмет «Естествознание» (вместе с сеткой часов!)? При его изучении школьники овладевали азами научной грамотности, важнейшими научными понятиями, которые необходимы для получения первичных исследовательских умений и навыков. К тому же, введение научных понятий сочеталось с показом того, как наука и технология создают нашу материальную и культурную среду - главное условие формирование интереса к науке и научной грамотности соответственно детскому возрасту (5)!

скусственный перерыв в два года приводит школьников к утрате интереса к науке и всего того, что было получено в 1 – 4 классах. Эта ошибка должна быть исправлена.

Объективное рассмотрение всех перечисленных проблем и внедрение наиболее удачных решений способствовало бы решению важной проблемы естественнонаучной грамотности учащихся и выходу нашей страны вновь на передовые позиции по качества школьного образования.

 

Список литературы

1.      Learning Science. The International Assessment of Educational Progress. Educational Testing Service, February 1992, Report N 22-CAEP – 02.

2.      PISA™ 2006 Science Competencies for Tomorrow's Worl4 Volume 1 – Analysis.

3.      Г.С. Ковалева и др. «Основные результаты международного исследования PISA – 2012», с. 11

4.      Гальперин П. Я. Основные результаты исследований по проблеме «Формирование умственных действий и понятий», М., 1965;

5.      Естествознание: Проб. учеб, для 6 кл. общеобразоват. учреждений / А. Г. Хрипкова, Л. Н. Дорохина, Р. Г. Иванова и др.; Под ред. А. Г. Хрипковой.— М.: Просвещение, 1994.—224 с., с. 105.

6.      Калашников А.Г. Политехнический принцип в изучении наук естествознания, "Советская педагогика", 1961, № 3.

7.      Назарова Т. С. и др. Аналитический доклад «Учебно-материальная база образовательного учреждения общего образования и здоровье школьника» — М., 2014.

8.      Опрос. Научная грамотность стран мира. 15.05.2010. http://www.hs-pr.ru/.

9.      Пурышева Н.С. Государственная итоговая аттестация выпускников 9 классов. Основной государственный экзамен 2015. Физика. Учебное пособие. / Н.С. Пурышева - Москва: Интеллект-Центр, 2015. - с.19.

10.   Разумовский В. Г. Методология науки как источник совершенствования содержания образования в соответствии с требованиями ФГОС. Физика в школе, 2014, № 3, с.18 – 28.

11.   Разумовский В. Г., Майер В. В., Вараксина Е. И. ФГОС и изучение физики в школе: о научной грамотности и развитии познавательной и творческой активности школьников: монография. — М.; СПб: Нестор- История, 2014. — 208 с.

12.   Разумовский  В.Г.  Решение  проблемы  научной  грамотности  –  неотложная  перспектива  развития содержания физического образования. Сибирский учитель, 2012, № 3(82), с. 12 – 25.

13.   Разумовский В.Г. ФГОС и стандартизация оценки достижений школьников. - «Физика в школе», 2014, № 8, с.22 – 39.

14.   Разумовский В.Г. Физика в школе. Научный метод познания и обучение/ В.Г. Разумовский, В.В. Майер. — М. : Гуманитарный изд. центр ВЛАДОС, 2007. — 463 с. — (Библиотека учителя физики) с. 34 – 35.

15.   России грозит перспектива остаться без грамотных инженеров. Деловая газета, вторник, 26 мая 2015.

16.   Россияне и греки стали лидерами в Европе по неэффективности труда. INTERFAX. ЭКОНОМИКА 13:10, 10 августа 2015.