Задача формирования естественно-научной компетентности становится особенно актуальной в свете исследований Международной программы оценки образовательных достижений учащихся (PISA) и Национального исследования качества образования (НИКО), показавших недостаточный уровень естественно-научных знаний и умений применять их на практике у российских школьников.
Проведя в МБОУ СОШ №14 города Белово диагностику на материалах международного теста PISA, мы выявили, что у учащихся недостаточно сформированы такие общеучебные умения, как умение работать с информацией, представленной в таблицах, диаграммах или рисунках. Треть учащихся пропускали те задания, в которых требовалось дать ответ в свободной форме. Вызвали затруднение и задания на применение полученных знаний в реальных жизненных ситуациях.
Изучение результатов выполнения выпускниками школы заданий ЕГЭ по химии показывает, что особые трудности возникали при выполнении заданий, которые направлены на установление причинно-следственных связей между составом, строением и свойствами химических веществ, формулировку ответа с аргументацией сделанных выводов и заключений; заданий с развернутым ответом, ориентированных на проверку умений объяснять применение химических веществ их свойствами, планировать или проводить эксперимент по получению и распознаванию важнейших неорганических и органических соединений с учетом приобретенных знаний о правилах безопасной работы с веществами в лаборатории и в быту.
В предпрофильных и непрофильных классах наблюдался низкий интерес к изучению химии.
Анализ проведенных исследований указывает на недостаточный уровень сформированности естественно-научной компетентности школьников.


Цель и задачи педагогической деятельности
На основании данных анализа была определена цель педагогической деятельности - формирование естественно-научной компетентности учащихся при изучении школьного курса химии.
Для достижения цели необходимо выполнить следующие задачи:
    определить комплекс методов, направленных на формирование естественно-научной компетентности с учетом возрастных особенностей учащихся;
    разработать и применить на разных уровнях образования учебно-методическое обеспечение процесса формирования естественно-научной компетентности учащихся;
    использовать педагогические методы, приемы, средства, направленные на организацию исследовательской, проектной деятельности учащихся по разработке электронных ресурсов для изучения основных разделов школьного курса химии.


Пути достижения цели педагогической деятельности
Изучив труды таких ученых и практиков, как Л.С.Выготский, П.Я.Гальперин, С.А.Гуревич, А.Г.Асмолов, А.В.Хуторской, А.Ю.Пентин, можно сделать вывод о том, что понятие естественно-научной компетентности включает в себя компоненты, соответствующие требованиям ФГОС к образовательным результатам (см. таблицу).
В соответствии с этим был разработан комплекс методов, приемов, форм, учебных заданий, вовлекающих учащихся в следующие виды деятельности:
    объяснение и описание явлений;
    использование и построение моделей явлений и процессов;
    прогнозирование изменений, связанных с деятельностью человека;
    дискуссии по естественно-научным вопросам;
    выявление вопросов и проблем, которые могут быть решены с помощью научных методов;
    выдвижение гипотез и определение способов их проверки;
    формулирование цели исследования, построение плана исследования;
    формулирование выводов в понятной для всех форме на основе имеющихся данных, анализ этих выводов и оценка их достоверности;
    использование естественно-научных знаний в реальных жизненных ситуациях;
    интерпретация научной аргументации и выводов, которые могут встретиться в средствах массовой информации.
Комплекс реализуется в рамках программ урочной, внеурочной деятельности, разработанных в соответствии с возрастными особенностями учащихся начальной, основной и старшей школы.
Комплекс включает методы и приемы, соответствующие проблемной, проектной, исследовательской, информационно-коммуникационной, кейс-, игровой технологиям. С учетом компонентов естественно-научной компетентности в результате обобщения опыта педагогической деятельности были составлены схемы по применению образовательных технологий на занятиях по химии.
Технологии реализуются через следующие формы организации учебной деятельности учащихся:
    деловая игра «Происхождение железа»;
    викторина «Химия и жизнь»;
    семинар «Химия и цвет»;
    экскурсии в лаборатории НУЗ Узловая больница на станции Белово РЖД, МУП «Водоканал», Центр гигиены и эпидемиологии Кемеровской области, в совхозы Беловского района, на обогатительные фабрики, Бачатский угольный разрез;
    интегрированные уроки «Химия плюс биология (физика, изо, ОБЖ)»;
    творческие мастерские «Ароматерапия», «Праздник с нами».
Перечисленные формы организации учебной деятельности удовлетворяют естественное стремление ученика самому открывать новое знание, вырабатывать собственное суждение по рассматриваемым вопросам, формируют интерес к предмету «Химия».
Для формирования естественно-научной компетентности были выделены задания, которые развивают умения объяснять или описывать естественно-научные явления на основе имеющихся научных знаний, прогнозировать протекание химических процессов с учетом изменения условий, способствуют осознанию учащимися практической значимости теоретического материала. В этом помогают задачи и упражнения с контекстом.
Так, например, во 2‑м классе предлагаю решить задачу и сделать вывод, сколько фисташек необходимо съедать ежесуточно, чтобы восполнить суточную потребность организма человека в селене; в 6‑м - объяснить, почему в конце лета на огуречных грядках, когда урожай почти весь собран, встречаются огурчики необычной формы; в 8‑м классе даю задание - предположить и проверить, что получится, если несколько химических реакций, сопровождающихся звуковыми эффектами, провести последовательно, и что изменится, если провести их одновременно.
Выполняя задачи с контекстом, учащиеся дают развернутый ответ, аргументируя сделанные выводы и заключения.
А при изучении темы «Белки, жиры и углеводы» в 10‑м классе учащиеся устанавливают причинно-следственную связь между химическим строением этих веществ и процессами обмена, происходящими в организме человека, затем планируют суточный рацион питания с учетом того, как ведет себя каждое из веществ в организме.
Подобные задания позволяют учащимся приобрести опыт практического применения теоретического материала. Результатом этой работы стала победа команды школы в Международном химическом турнире в номинации «Дипломант».
Для целенаправленного развития интереса к предмету, формирования умения использовать научные доказательства и имеющиеся данные для получения выводов, их анализа и оценки достоверности на разных уровнях обучения применяю соответствующие возрасту и сформированности естественно-научной компетентности формы учебных исследований.
В начальной школе предлагаю небольшие исследования частично-поискового характера «Изготовление казеина и изучение его свойств», «Сравнение свойств лозы и бумаги. Плетение из газет». В основной школе - исследовательские проекты «Окраска цветов кислотами и щелочами», «Возможность создания радуги в стакане». В старших классах - исследования, приближенные к научным, - «Исследование экологического состояния среды поселка Бачатский», «Изучение состава античных и современных памятников». Подобная работа позволяет учащимся овладеть умением сопоставлять данные исследования и теоретические знания с объективными реалиями жизни; формировать умения безопасного и эффективного использования лабораторного оборудования, проведения точных измерений и адекватной оценки полученных результатов, представления научно обоснованных аргументов своих действий, основанных на межпредметном анализе учебных задач. Данные проведенных исследований и выводы учащиеся представляют как в свободной форме, так и в виде диаграмм, схем, таблиц, рисунков.
Важное место в формировании естественнонаучной компетентности занимает проектная деятельность. Эта творческая работа развивает умения школьников работать с литературой, применять предметные знания в реальных ситуациях, презентовать результаты своей деятельности перед аудиторией. Такой вид работы применяю при подготовке учащихся к научно-практическим конференциям. Большой интерес учащихся вызвала работа над проектами «Вода - знакомая незнакомка» (4‑й класс), «Сам себе художник» (7‑й класс), «Фруктовый сад» (9‑й класс), «Экогармония» (11‑й класс).
Сформировать умение применять на практике полученные предметные знания и умения помогает участие учащихся 8‑9‑х классов в пробах профессий «косметолог», «лаборант», «врач», «химик-технолог», «агроном», «повар», «кондитер», которые организую в рамках программ по внеурочной деятельности «Профильные пробы», «Профессиональный навигатор».
Так как на сегодняшний день наблюдается ужесточение требований к безопасности школьников, приходится исключать из учебной практики реальные опыты с использованием галогенов, токсичных углеводородов, концентрированных кислот, щелочей и других опасных для здоровья веществ. В этой ситуации электронное издание «Химия. 8‑11 класс. Виртуальная лаборатория» незаменимый помощник педагога. Например, при изучении темы «Скорость химической реакции» используем виртуальные измерительные приборы и возможности изменения параметров опытов, предусмотренные в данном электронном ресурсе.
Конечно, «Виртуальная лаборатория» не заменяет традиционные практические работы и лабораторные опыты, а является лишь дополнением к ним.
Наряду с готовыми электронными образовательными ресурсами активно пользуюсь электронными пособиями, разработанными совместно с учащимися.
Так, нами совместно с учащимися 10‑11‑х классов было разработано электронное пособие «Органическая химия: просто о сложном». Эта работа повысила интерес учащихся к данному разделу химии, помогла организовать самоподготовку к ЕГЭ и способствовала успешной его сдаче.


Новизна и практическая
значимость опыта
Новизна представленного опыта заключается в уточнении особенностей применения современных педагогических технологий для достижения предметных и метапредметных результатов образования, предусмотренных ФГОС ОО на разных уровнях образования.
Практическая значимость опыта заключается в разработке и применении практических материалов, направленных на формирование естественно-научной компетентности, с учетом возрастных особенностей учащихся.


Анализ результатов педагогического опыта
В ходе работы был проведен мониторинг качества знаний учащихся, их участия в научно-практических конференциях, результатов тестов по определению сформированности естественно-научной компетентности, составлены карты наблюдений развития УУД.
В результате мониторинга были выявлены следующие положительные результаты:
    повышение качества обучения в 10‑х классах как химико-биологического профиля, так и при базовом изучении химии и увеличение процента выполнения заданий по вопросам органической химии на ЕГЭ;
    повышение качества прохождения ГИА (в 2017 году 61% девятиклассников сдали экзамен в формате ОГЭ на «4» и «5»; на ЕГЭ средний балл выпускников - 67);
    наличие победителей и лауреатов научно-практических конференций разного уровня;
    положительная динамика формирования естественно-научной компетентности учащихся;
    повышение интереса к изучению химии в непрофильных классах и увеличение количества учащихся, выбирающих химию как профильный предмет;
    увеличение количества учащихся, поступивших в учреждения профессионального образования по профилю «химия».


Обобщение и распространение педагогического опыта
Опыт по формированию естественно-научной компетентности учащихся при изучении школьного курса химии был представлен на разных уровнях:
    Международная выставка-ярмарка в рамках Кузбасского образовательного форума (работы «Учебный практикум как одна из форм реализации исследовательского подхода в преподавании химии: обобщение опыта работы» и «Оформление продукта исследовательской деятельности: методические рекомендации»);
    VIII Международная научно-практическая конференция «Инновации в технологиях и образовании» (работа «Экологический практикум как одна из интегративных форм реализации учебного практикума по предметам естественно-научного цикла»);
    X Международная научно-практическая конференция «Инновации в технологиях и образовании» (работа «Органическая химия - просто о сложном»);
    региональный конкурс «Педагогические таланты Кузбасса»;
    региональный конкурс методических разработок профориентационного содержания «ПРОФориентир» (победитель).

Умения, определяющие естественно-научную компетентность

  • Умение осуществлять естественно-научное исследование (применять естественно-научный метод познания)
  • Умение объяснять или описывать естественно-научные явления, прогнозировать события на основе имеющихся научных знаний
  • Умение использовать научные доказательства и имеющиеся данные для получения выводов, их анализа и оценки достоверности
  • Умение использовать естественно-научные знания для решения проблем в реальных жизненных ситуациях

Требования ФГОС ОО к результатам образования

  • Приобретение опыта использования различных методов изучения веществ (предметный результат изучения школьного курса химии)
  • Умение создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели и схемы для решения учебных и познавательных задач (метапредметный результат образования)
  • Умение определять понятия, создавать обобщения, устанавливать аналогии, классифицировать, самостоятельно выбирать основания и критерии для классификации, устанавливать причинно-следственные связи, строить логическое рассуждение, умозаключение (индуктивное, дедуктивное и по аналогии) и делать выводы (метапредметный результат образования)
  • Способность анализировать и объективно оценивать жизненные ситуации, связанные с химией, навыками безопасного обращения с веществами, используемыми в повседневной жизни; умение анализировать и планировать экологически безопасное поведение в целях сохранения здоровья и окружающей среды (предметный результат изучения школьного курса химии)

​Анастасия МАЙОРОВА, учитель химии средней общеобразовательной школы №14 города Белово, лауреат регионального этапа Всероссийского конкурса «Учитель года России»-2018