Развитие естественнонаучной грамотности средствами дополнительного образования детей

В современном понимании содержание естественнонаучной направленности дополнительного образования детей включает в себя формирование научной картины мира и удовлетворение познавательных интересов учащихся в области естественных наук, развитие у них исследовательской активности, нацеленной на изучение объектов живой и неживой природы, взаимосвязей между ними, экологическое воспитание, приобретение практических навыков в области охраны природы и природопользования.

Д.В. Моргун,
директор ГБОУДО МДЮЦ ЭКТ,
кандидат биологических и философских наук

С 2013 года содержание естественнонаучной направленности дополнительного образования детей расширено за счет объединения эколого-биологической тематики с другими дисциплинами, относящимися к изучению живой и неживой природы, и за счет применения физико-химических методов в исследованиях природных и хозяйственных объектов и процессов (приказ Минобрнауки России от 29 августа 2013 г. № 1008 «Об утверждении Порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам»).

По существу, такой подход к качественной стороне дополнительного естественнонаучного образования и экологического воспитания школьников официально закрепляет сложившуюся практику полидисциплинарного характера учебной, проектной и исследовательской деятельности учащихся и предоставляет дополнительные возможности осуществления самостоятельных проектов, выполняемых учащимися. Если принять во внимание тенденции развития современной науки, то включение эколого-биологического дополнительного образования детей в состав естественнонаучной направленности выглядит вполне закономерным. Ведь биология является одной из естественных наук и на современном этапе, как и другие естественные науки (химия, физика, астрономия, науки о Земле, экология, медицина) все более смыкаются в своем развитии.

Ведущей целью дополнительного естественнонаучного образования становится развитие естественнонаучной грамотности обучающихся. В соответствии с принятыми трактовками (PISA), естественнонаучная грамотность – способность использовать естественнонаучные знания, выявлять проблемы, делать обоснованные выводы, необходимые для понимания окружающего мира и тех изменений, которые вносит в него деятельность человека, и для принятия соответствующих решений. Данные положения требуют от естественнонаучно грамотного человека следующих компетентностей: аргументированно (научно) объяснять явления, оценивать и планировать исследования, обоснованно интерпретировать данные и доказательства.

Развитие естественнонаучной грамотности средствами дополнительного образования предполагает повышение уровня в рамках принятой классификации: от порогового, стартового (учащиеся начинают демонстрировать наличие умений, которые позволяют им активно использовать полученные в школе знания в различных жизненных ситуациях, связанных с естествознанием и технологией) до высшего уровня (учащиеся могут применить естественнонаучные знания и знания о науке во многих сложных жизненных ситуациях, дать объяснения и аргументацию на основе критического анализа рассматриваемой проблемы; связать информацию и объяснения из различных источников и использовать их для обоснования различных решений; демонстрируют готовность использовать свои знания для обоснования решений, принимаемых в незнакомых научных и технических ситуациях).

Построение образовательной траектории в данном направлении учитывает, что образовательный процесс должен способствовать формированию таких умений, как объяснение явлений, выдвижение и проверка гипотез, прогнозирование событий, постановка вопросов и планирование основных этапов исследования, анализ данных, представленных в разной форме, обоснование и обсуждение результатов экспериментов.

Методический инструментарий должен содержать компетентностные задания, экспериментальные работы исследовательского типа, анализ первичных научных данных. Так, образовательные задачи в данных программах должны быть сконструированы таким образом, чтобы формировать у обучающихся умения: объяснять явления с научной точки зрения; разрабатывать дизайн научного исследования; интерпретировать полученные данные и доказательства с разных позиций и формулировать соответствующие выводы. Применяемый инструментарий для оценки данных компетентностей включает не типичные учебные задачи по физике, химии или математике, характерные для российской школы, а близкие к реальным проблемные ситуации, связанные с разнообразными аспектами окружающей жизни и требующие для своего решения не только знания основных учебных предметов, но и сформированности общеучебных и иных умений. Применяемые кейсы предполагают продемонстрировать учащимися компетенций в определенном ситуационном контексте, что обуславливает исключительно практико-ориентированный характер образования в целях повышения естественнонаучной грамотности.

Международное понимание естественнонаучной грамотности (по материалу «Основные результаты международного исследования образовательных достижений учащихся PISA-2006 // Центр оценки качества образования ИСМО РАО, 2007) включает в себя ряд умений, или компетентностей, которые, в свою очередь, находятся в полном соответствии с требованиями ФГОС к образовательным результатам. Согласно профессору А.Ю. Пентину (2009), компетентности естественнонаучной грамотности и метапредметные образовательные результаты ФГОС характеризует новое обобщенное качество по сравнению с чисто предметными знаниями и умениями, поэтому и достижения этих результатов можно ожидать как системного эффекта при использовании общих подходов к преподаванию естественнонаучных предметов. В свою очередь, владение метапредметными естественнонаучными умениями (применять исследовательские процедуры, объяснять явления с помощью моделей, делать выводы на основе анализа данных) позволяет успешно реализовать их на любом предметном материале.

Основными концептуальными установками повышения естественнонаучной грамотности в сфере дополнительного образования детей предполагаются следующие:

• формирование и развитие естественнонаучного мировоззрения, целостной научной картины мира в области окружающей среды, положения человека в современной картине мира;
• расширение компетентностных практик, ориентация на решение конкретных ситуационных проблем в области взаимодействия человека и окружающей среды;
• совершенствование педагогических технологий в сфере дополнительного образования детей естественных наук и их прикладных направлений, связанных с природопользованием, охраной природы и охраной здоровья человека;
• расширение сферы дополнительного естественнонаучного образования детей за счет межведомственного взаимодействия со сферами науки, культуры, сельского и лесного хозяйства, со службами экологического контроля, с общественными организациями и детскими общественными объединениями, со сферой неформального образования.

В настоящее время в рамках естественнонаучной направленности реализуются дополнительные общеобразовательные общеразвивающие программы разнообразной тематики, которые условно можно разделить на три тематических цикла.

• Эколого-биологический тематический цикл включает в себя весь объем прежней эколого-биологической направленности (биология, экология, а также прикладные направления, связанные с биологией, в том числе медицинская тематика).
• Физико-географический тематический цикл включает в себя, помимо собственно физической географии, весь комплекс наук о Земле, сочетающий изучение объектов неживой и живой природы в географическом пространстве.
• Физико-химический тематический цикл включает в себя физику, астрономию, химию – в аспекте изучения природных явлений и решения экологических проблем.

В рамках диагностируемых компетенций по международной методике PISA в содержательном плане оценивается комплекс компетенций в рамках систем: «Живые системы», «Физические системы», «Земля и космические системы», что коррелирует с указанными выше тематическими циклами программ. Однако исходя из практико-ориентированной установки в формировании и оценке естественнонаучной грамотности, сформированные предметно-тематические циклы нуждаются в переходе и обновлении программного обеспечения к многодисциплинарным программам, основанным на конвергентном ресурсе и приоритете достижения метапредметных образовательных результатов. С учетом этого, ближайшей задачей становится обновление программного материала на основе междисциплинарных разделов знания, а также включение в программы дополнительного образования интерактивных технологий, обеспечивающих достижение прикладных предпрофессиональных и метапредметных умений, позволяющих вариативно действовать в динамично меняющихся условиях среды.

В число приоритетных задач реализации плана повышения естественнонаучной грамотности в сфере дополнительного образования детей входит:

• формирование устойчивой системы реализации программ, оценивания и коррекции образовательных результатов, характеризующих уровень естественнонаучной грамотности в рамках диагностируемых компетенций (на оценку понимания содержания естественнонаучных предметов – знание содержания; на оценку знания методов получения естественнонаучных знаний – знание процедур; на оценку понимания обоснованности этих процедур и их использования – методологические знания) [согласно методике PISA];
• предпрофессиональная ориентация учащихся на освоение профессий, востребованных в научных отраслях и в экономике страны;
• социализация учащихся с целью формирования конкурентоспособной личности, способной взаимодействовать с окружающим миром;
• интеграция исследовательской и практической деятельности учащихся в области естественных наук, сельского и лесного хозяйства, охраны природы и природопользования с деятельностью заинтересованных государственных служб в целях обеспечения экологической и продовольственной безопасности страны;
• формирование экологического мировоззрения и экологически ответственного поведения.

Основные методологические принципы развития естественнонаучной грамотности в сфере дополнительного образования детей:

• переход от «знаниевой» к компетентностной («ученик умеющий») парадигме в содержании дополнительного естественнонаучного образования, практико-ориентированный подход (знания приобретаются не ради знаний, а для их применения на практике);
• исследовательский подход (учащиеся приобретают знания в ходе самостоятельной исследовательской деятельности);
• принципы образования в интересах устойчивого развития (вопросы экологии рассматриваются в едином комплексе с проблемами общества и экономики; учащиеся не ограничиваются знаниями, относящимися только к глобальной проблематике, а приобщаются к решению локальных проблем);
• междисциплинарный подход, при котором в центре внимания находится не отдельная научная дисциплина, а вся система знаний о природе и человеке, и особое внимание уделяется направлениям, находящимся на стыке различных наук;
• индивидуальный, личностный подход, учитывающий интересы и особенности каждого ребенка, в том числе детей с ограниченными возможностями здоровья;
• гуманитарный подход, при котором естественнонаучные знания и экологическая культура рассматриваются не изолированно, а как компоненты общей культуры человека и поэтому требуют учета гуманитарных и этноэкологических аспектов.

В контексте перехода к компетентностной модели достижения естественнонаучной грамотности необходимо учесть, что естественнонаучная грамотность включает в себя следующие компоненты:

1. «общепредметные» (общеучебные) умения, навыки, формируемые в рамках естественнонаучных предметов;
2. естественнонаучные понятия и контексты, в которых используются естественнонаучные знания.

Таким образом, в оцениваемые параметры естественнонаучного грамотности как ключевого результата дополнительного естественнонаучного образования должны быть включены следующие умения учащихся:

• использовать естественнонаучные знания в жизненных ситуациях;
• выявлять вопросы, на которые может ответить естествознание;
• выявлять особенности естественнонаучного исследования;
• делать выводы на основе полученных данных;
• формулировать ответ в понятной для всех форме.
• уметь описывать, объяснять и прогнозировать естественнонаучные явления;
• уметь интерпретировать научную аргументацию и выводы, с которыми они могут встретиться в средствах массовой информации;
• понимать методы научных исследований;
• выявлять вопросы и проблемы, которые могут быть решены с помощью научных методов.

Методологической основой перехода на новое концептуальное понимание объема естественнонаучной направленности дополнительного образования является компетентностный подход, а в трактовке целевых установок – понимание значимости метапредметных и личностных результатов наряду с традиционными специальными предметными знаниями и умениями.

Специфическими результатами, характеризующими естественнонаучную направленность, является комплекс указанных ниже знаний, умений, навыков, компетенций. Необходимо подчеркнуть, что, представленные раздельно, они не будут характеризовать исключительно естественнонаучное образование, однако в совокупности они описывают сферу результатов, формируемых средствами дополнительного образования естественнонаучной направленности.

Надпредметные результаты.

Самостоятельный поиск, системный анализ, обобщение и критическое осмысление естественнонаучной и иной информации. Обработка эмпирических данных, полученных в процессе учебного исследования. Статистическая обработка данных. Выделение наиболее значимых результатов. Верификация данных дополнительными исследовательскими средствами. Проведение учебного исследования, проекта (эксперимента): постановка цели и задач, определение гипотезы, проблемы, структурирование собственной деятельности, формулирование выводов и практических рекомендаций. Самостоятельное планирование научного эксперимента. Готовность к работе в команде, к восприятию выделенной социальной роли. Работа в команде, коммуникативность, готовность к компромиссу, принятию решения. Способность к формированию альтернативных подходов к решению проблемы, методологическая лабильность (открытость).

Личностные результаты.

Эмпатийность к восприятию природных объектов. Сформированность ценностных ориентаций в отношении к природе, природным объектам; основы экологической культуры. Выражение собственных мыслей, культура речи. Способность критически относиться к результатам деятельности. Социальная пластичность, толерантность в отношении к результатам чужой деятельности. Адекватная само- и взаимооценка. Способность к творческому осмыслению и к корректировке результатов деятельности. Самостоятельное осознание результатов поведения по отношению к природе, соотнесение деятельности и экологического императива. Прогнозирование способов аналогичного поведения в природе  в будущем.

Предметные результаты.

Предметное знание естественнонаучных понятий, терминов, законов, методов. Владение определенным объемом информации о задачах, методах естественнонаучной проектно-исследовательской деятельности, компонентов среды, технологий оценки качества среды, структуры и функции природных систем. Владение естественнонаучным лабораторным оборудованием, технологиями исследования природных явлений, процессов и объектов. Оценка состояния объектов окружающей среды. Прогнозирование ближайших вероятных последствий антропогенного влияния на среду. Использование количественных показателей оценки качества окружающей среды. Анализ экологической ситуации, выявление причин и экологических последствий. Представление и владение технологиями ресурсосбережения, оценка стратегии природопользования.

Для создания необходимых условий достижения нового уровня естественнонаучной грамотности средствами дополнительного образования детей в Москве разрабатывается практико-ориентированная парадигма конкретных организационно-управленческих действий, предусматривающая:

• обновление содержания и педагогических технологий на основе разработки вариативных модульных междисциплинарных программ в области естественных наук, рассчитанных на широкий возрастной диапазон, стимулирующих творческую и исследовательскую деятельность;
• формирование пакета примерных программ, дифференцированных для 4 уровней дополнительного образования в городе Москве, контрольно-измерительных материалов к ним;
• создание эколого-развивающей среды в образовательной организации;
• расширение спектра долгосрочных дополнительных образовательных программ углубленного уровня, создающих условия для предпрофессиональной подготовки в области естественных наук;
• использование сетевых, дистанционных, очно-заочных форм обучения, в том числе для детей, находящихся в трудной жизненной ситуации;
• организация профильных естественнонаучных смен и выездных мероприятий в каникулярный период;
• создание условий для обучения по индивидуальным образовательным траекториям (в режиме тьюторского сопровождения естественнонаучной проектно-исследовательской деятельности).

Формирование направленности, ее предметного поля и целей развития, имеет крайне динамичный характер, что связывается с активным научным прогрессом, резким технологическим прорывом, активной модернизацией материально-технической базы системы образования.

Учитывая особо острый общественный заказ, а также широкие профессиональные дискуссии о концептуальных основах, границах предметов и методологии естественнонаучной направленности в дополнительном образовании, представляется важным следование указанным конкретным практическим установкам.