ПОДГОТОВКА ПЕДАГОГОВ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОЙ ГРАМОТНОСТИ ОБУЧАЮЩИХСЯ

Перспективы Науки и Образования

Международный электронный научный журнал ISSN 2307-2334

Адрес выпуска: https://pnojoumal.wordpress.com/2022-2/22-01/ Дата публикации: 28.02.2022 УДК 37.01

И. Н. Власова, Г. И. Дубась, А. В. ХудяковА

Подготовка педагогов к проектированию экспериментальных заданий для развития естественнонаучной грамотности обучающихся

Введение. Анализ результатов международных сравнительных исследований показал, что использование экспериментальных заданий в учебном процессе обеспечивает достижение обучающимися более высоких уровней естественнонаучной грамотности. Целью работы является исследование технологии проектирования экспериментальных заданий на развитие естественнонаучной грамотности обучающихся для совершенствования профессиональных компетенций педагогов в области мониторинга, контроля и оценки качества образовательных достижений школьников с учетом современных международных стандартов.

Методы. Теоретические методы включали в себя: контент-анализ научной и методической литературы о формировании естественнонаучной грамотности обучающихся; обобщение анализа результатов участия российских школьников в международных исследованиях. В качестве эмпирических методов были использованы наблюдение, педагогический эксперимент и анкетирование. При разработке диагностического инструментария структура профессиональных компетенций педагогов рассматривалась как совокупность трёх компонентов: знания, умения и практический опыт. Статистическая обработка результатов педагогического эксперимента осуществлялась с помощью критерия знаков (G-критерий). В исследовании приняли участие 102 педагога образовательных организаций Пермского края (Российская Федерация).

Результаты исследования. Разработана и апробирована технология проектирования экспериментальных заданий для развития естественнонаучной грамотности обучающихся, а также описана типология экспериментальных заданий. Результаты педагогического эксперимента по апробации технологии проектирования заданий выявили развитие когнитивного компонента профессиональных компетенций учителей (для уровня значимости а=5% G^<G, 47<72). Все участники эксперимента продемонстрировали положительную динамику развития умения анализировать задания PISA и соотносить их с основными компонентами естественнонаучной грамотности (для уровня значимости а=5% G <G , 65<102).

JI эмп кр' '

Заключение. Проведенное исследование позволяет сделать вывод об эффективности разработанных подходов к проектированию экспериментальных заданий. Используя технологию проектирования, педагоги могут подготовить формирующие и оценочные задания для системного развития естественнонаучной грамотности обучающихся.

Ключевые слова: качество образования, естественнонаучная грамотность, функциональная грамотность, профессиональная подготовка учителей, экспериментальные задания, педагогическое проектирование

Ссылка для цитирования:

Власова И. Н., Дубась Г. И., Худякова А. В. Подготовка педагогов к проектированию экспериментальных заданий для развития естественнонаучной грамотности обучающихся // Перспективы науки и образования. 2022. № 1 (55). С. 620-642. doi: 10.32744^е.2022.1.40

Perspectives of Science & Education

International Scientific Electronic Journal ISSN 2307-2334

Available: https://pnojournal.wordpress.com/2022-2/22-01/ Accepted: 15 October 2021 Published: 28 February 2022

I. N. VLASOVA, G. I. DUBAS, A. V. HUDYAKOVA

Training teachers in the design of experimental tasks for the development of students' science literacy

Introduction. An analysis of the results of international comparative studies showed that the use of experimental tasks in the educational process ensures that students achieve higher levels of science literacy. The research purpose is to study the technology of designing experimental tasks for the development of students' science literacy to improve teachers' professional competencies in the field of monitoring, control and evaluation of the quality of students' educational achievements, taking into account modern international standards.

Methods. Theoretical methods included as follows: content analysis of scientific and methodological literature on the formation of students' science literacy; generalization of the analysis of results of Russian schoolchildren's participation in international studies. Observation, pedagogical experiment and questioning were used as empirical methods. When developing diagnostic tools, the structure of teachers' professional competencies was considered as a combination of three components: knowledge, skills and practical experience. Statistical processing of the results of the pedagogical experiment was carried out using the sign test (G-criterion). The study involved 102 teachers from educational institutions of the Perm Krai (Russian Federation).

Research results. A technology for designing experimental tasks for the development of students' science literacy was developed and tested, and a typology of experimental tasks was described. The results of the pedagogical experiment on testing the task design technology revealed the development of a cognitive component of teachers' professional competencies (with a significance level a=5% Gemp<Gcr, 47<72). All participants in the experiment demonstrated a positive trend in the development of the ability to analyze PISA tasks and correlate them with the main components of science literacy (with a significance level a=5% G <G , 65<102).

emp cr '

Conclusion. The conducted research makes it possible to draw a conclusion about the effectiveness of the developed approaches to the design of experimental tasks. Using the design technology, teachers can prepare formative and summative assessment tasks for the systematic development of students' science literacy.

Keywords: quality of education, science literacy, functional literacy, professional training of teachers, experimental tasks, pedagogical design

For Reference:

Vlasova, I. N., Dubas, G. I., & Hudyakova, A. V. (2022). Training teachers in the design of experimental tasks for the development of students' science literacy. Perspektivy nauki i obrazovania - Perspectives of Science and Education, 55 (1), 620-642. doi: 10.32744/pse.2022.1.40

_Введение

роблема качества естественнонаучного образования приобрела особую актуальность в связи с обсуждением результатов международных сравнительных исследований TIMSS и PISA, а также динамики результатов общероссийского исследования «Оценка по модели PISA» 2019 - 2020 [1]. Следует отметить, что TIMSS оценивает знания учащихся с более традиционной, теоретической, стороны, в то время как в PISA изучается умение применять полученные знания на практике.

Несмотря на то, что в исследовании TIMSS-2019 российские четвероклассники заняли по естествознанию 3 место, а российские восьмиклассники 5 место, анализ результатов TIMSS по естествознанию одного поколения российских учащихся показывает, что за 4 года сократилось число школьников с высшим и высоким уровнем подготовки (в сумме на 14%). В то же время увеличилось число учащихся, демонстрирующих средний и низкий уровни подготовки, на 5 и 7% соответственно. Кроме того, увеличилось число учащихся, не достигших низкого уровня естественнонаучной подготовки по стандартам TIMSS [2]. Анализ результатов исследования показывает, что особую трудность восьмиклассники испытывают при решении заданий на анализ данных [3].

Достижения российских школьников в области естественнонаучной грамотности, оценка которых осуществляется в рамках PISA, на протяжении всех циклов остаются невысокими. Согласно общероссийскому исследованию по модели PISA, Россия находится на 36 месте по уровню естественнонаучной грамотности [1]. В 2018 году 78,8% российских обучающихся достигли и превысили пороговый (второй по шкале PISA) уровень естественнонаучной грамотности. При этом число обучающихся, не достигших порогового значения естественнонаучной грамотности, увеличилось с 18% до 21% по сравнению с 2015 годом. [4]. Отметим, что при достижении порогового уровня учащийся может опираться на базовые предметные знания для научного объяснения, интерпретации данных и определения вопроса, который решался в простом эксперименте. Он может сформулировать вывод на основе экспериментальных данных, используя базовые или повседневные научные знания [5].

Таким образом, российские школьники хорошо справляются с заданиями на уровне воспроизведения знаний и их применения в знакомой учебной ситуации (исследование TIMSS), но у них возникают трудности в применении этих знаний в незнакомых ситуациях, приближенных к жизненным (исследование PISA). По мнению многих исследователей, данная проблема связана с особенностями организации учебного процесса в российских школах, его ориентацией в основном на овладение предметными знаниями и умениями, решение типовых задач, входящих в учебники, демоверсии или банки заданий государственной итоговой аттестации [6]. Чтобы придать практи-коориентированный характер российскому естественнонаучному образованию, необходимо обеспечить более высокое качество и более широкое разнообразие учебных задач и заданий, которые ставятся перед учащимися [7].

Обязательной формой организации учебного процесса по предметам естественнонаучного цикла являются практические и лабораторные работы. Это подтверждается спецификой инструментария PISA: для достижения высокого уровня естественнонаучной грамотности участник исследования должен уметь применять теоретические

знания для решения незнакомых задач в новых контекстах, в том числе связанных с организацией исследований и экспериментов [1]. Мониторинг уровня сформирован-ности естественнонаучной грамотности показал, что лучшие результаты достигнуты учащимися в рамках компетентности «научное объяснение явлений». Другие компетентности естественнонаучной грамотности, в том числе: «интерпретация данных и использование научных доказательств для получения выводов», «понимание основных особенностей естественнонаучного исследования», освоены российскими школьниками на более низком уровне или не освоены вообще [8].

Результаты исследования TIMSS по естествознанию также демонстрируют связь высокого уровня подготовки обучающихся с частотой проведения экспериментов. В частности, результаты по физике наиболее чувствительны к отсутствию практики проведения экспериментов: учащиеся в классах, где не проводят эксперименты по физике, получают на 33 балла меньше, чем те, у кого в классах ставят эксперименты каждый месяц. Эксперименты также положительно отражаются на результатах по химии и биологии и добавляют 21 балл (химия) и 17 баллов (биология), если проводятся хотя бы несколько раз в год [2].

Таким образом, использование экспериментальных заданий в учебном процессе способствует развитию естественнонаучной грамотности обучающихся. Это утверждение подтверждается анализом результатов PISA [9], а также результатами многих исследований качества естественнонаучного образования. Так, в исследовании Л. Хетерингтона, М. Хардмана, Д. Ноукс и Р. Вегерифа представлено обоснование прак-тико-ориентированного подхода к преподаванию научных теорий [10]. Фрик Полс в работе [11], исследуя приёмы повышения способности учащихся анализировать и интерпретировать эмпирические данные, приходит к выводу, что центральную часть практических работ должно занимать обсуждение и осмысление данных, а не просто сбор данных для подтверждения известной взаимосвязи. В статье Д. Кая и Р. Мам-лок-Наамана обсуждается природа исследовательских вопросов, критерии выбора вопросов, источники исследуемых вопросов и согласование исследуемых вопросов с концептуальной структурой, а также с соответствующими методами исследования. Авторы статьи отмечают, что в исследованиях, связанных с математикой и естественнонаучным образованием, нет недостатка в доказательствах влияния использования исследовательских вопросов на реальный прогресс в математике и естественнонаучном образовании [12].

В ходе решения экспериментальных задач у учащихся формируются все группы умений, составляющих основу естественнонаучной грамотности: объяснение явлений на основе научных знаний, прогнозирование изменений; применение методов естественнонаучного исследования; анализ и интерпретация данных и приведение научных доказательств для получения выводов.

Именно поэтому во многих странах разрабатываются национальные стандарты естественнонаучного образования, ориентированные в том числе, и на повышение профессиональных компетенций педагогов в области обучения естественным наукам через эксперимент и исследование.

Проведённая после невысоких результатов исследования PISA реформа системы образования Германии включала в себя разработку и введение национальных образовательных стандартов [13]. Несмотря на то, что немецкая система образования традиционно не была основана на тестировании образовательных результатов обучающихся, после невысоких результатов международных исследований немецких

школьников в стандарты естественнонаучного образования было введено понятие «грамотность» и критерии эффективности естественнонаучного образования.

В Соединённых штатах Америки действует уже второе поколение Национального стандарта научного образования [14]. Предыдущий стандарт [15] был пересмотрен в связи с развитием STEAM-образования. Поэтому внимание американских учёных обращено на особенности выполнения STEAM-проектов с использованием основ естественных наук. Так, в работе С.С. Гузея и Д.Ю. Чжона [16] представлены результаты исследования гендерных различий в изучении естественных наук и выполнении инженерных проектов. Учёные пришли к выводу, что решение инженерных задач способствует развитию продуктивного и оценочного мышления.

Разработанная в 2019 году Концепция преподавания учебного предмета «Физика» в образовательных организациях Российской Федерации также ориентирована на формирование естественнонаучной грамотности и рассматривает физическое образование как часть естественнонаучного образования, которое вносит существенный вклад в формирование научного мировоззрения обучающихся, знакомя их с естественнонаучным методом познания, основными этапами научного исследования. Поэтому одной из главных целей обучения физике в Концепции декларируется развитие представлений о научном методе познания и формирование исследовательского отношения к окружающим явлениям [17].

Анализ отечественного педагогического опыта и банка практик, представленных ФИОКО [18], показывает, что в методическом отношении конструирование заданий, направленных на формирование и оценку естественнонаучной грамотности, является сложной проблемой. Естественнонаучная грамотность проявляется в решении межпредметных комплексных задач, актуализирующих комплекс умений и выходящих за пределы учебных ситуаций, не похожих на типовые задачи, в ходе которых приобретались и отрабатывались предметные знания и умения. Чтобы формировать и оценивать уровень естественнонаучной грамотности своих учеников, учителю необходимо научиться проектировать данные задания. Исследуя результаты регионального мониторинга естественнонаучной грамотности обучающихся Красноярского края, авторы статьи [19] справедливо отмечают, что «хотя большинство учителей не отрицают ценность умений и компетенций, которые составляют естественно-научную грамотность, на практике они с ними не работают. Учебники, программы, методики и усилия педагогов ориентированы в первую очередь на предметные результаты».

Технологии проектирования заданий на оценку естественнонаучной грамотности разрабатываются, как правило, в рамках отдельных предметов: физики [20; 21], химии [22; 23], биологии [24]. Отсутствие координации и сотрудничества между педагогами естественнонаучного цикла приводит к тому, что предметные знания у обучающихся накапливаются изолированно, без формирования целостной научной картины мира. Это препятствует успешному решению практико-ориентированных задач и заданий, требующих элементарного научного подхода (определения проблемы, постановки задачи, создания модели). Кроме того, работе над развитием естественнонаучной грамотности в российских школах не хватает системности. Не все учителя готовы работать над этим, потому что не знакомы с содержанием и структурой данного вида грамотности. В рамках проекта «Мониторинг формирования функциональной грамотности» началась разработка системы заданий и диагностических материалов, являющихся демонстрационными материалами-образцами для иллюстрации технологии разработки заданий [6].

Таким образом, в настоящее время является актуальной подготовка педагогов, способных разрабатывать стандартизированные диагностические инструменты для развития естественнонаучной грамотности обучающихся.

Целью настоящей статьи являлось исследование технологии проектирования экспериментальных заданий на развитие естественнонаучной грамотности обучающихся для совершенствования профессиональных компетенций педагогов в области мониторинга, контроля и оценки качества образовательных достижений школьников с учетом современных международных стандартов.

_Материалы и методы

В исследовании технологии проектирования экспериментальных заданий для развития естественнонаучной грамотности обучающихся использовались контент-анализ научной и учебно-методической литературы о формировании естественнонаучной грамотности обучающихся; обобщение анализа результатов участия российских школьников в международных исследованиях PISA-2018 и TIMSS-2019, а также результатов общероссийского исследования «Оценка по модели PISA» 2019 - 2020 гг.

В качестве эмпирических методов были использованы наблюдение, педагогический эксперимент и анкетирование. В исследовании приняли участие 102 педагога следующих образовательных организаций Пермского края: МАОУ «СОШ №1» г. Соликамска (23 респондента), МАОУ «Юго-Камская средняя школа» (15 респондентов), МАОУ «Полазненская СОШ №1» (14 респондентов). Эти организации с 2017 по 2020 гг. являлись Центрами инновационного опыта Пермского государственного гуманитарно-педагогического университета (ПГГПУ). Кроме того, в качестве респондентов были выбраны учителя предметов естественнонаучного цикла, обучающиеся на курсах повышения квалификации ПГГПУ (50 человек).

Исследование включало в себя два этапа: констатирующий и формирующий. На констатирующем этапе исследования было проведено анкетирование педагогов, в ходе которого им было предложено провести самооценку своей профессиональной деятельности по нескольким аспектам: организационному, технологическому и методическому. Учителям было предложено провести самооценку в форме полуструктурированной анкеты, включающей 10 вопросов открытого и закрытого типа. В вопросах по самооценке организации образовательного процесса педагогам предлагалось утверждение, которое нужно было оценить применительно к себе по качественной шкале: «никогда», «иногда», «часто», «всегда». Технологические и методические вопросы анкеты включали в себя список методов, приёмов, технологий, которые необходимо было выбрать в качестве используемых или необходимых для освоения. После анкетирования участникам эксперимента было предложено оценить свой уровень естественнонаучной грамотности. Для диагностики были использованы демонстрационные варианты стандартизированных измерительных материалов, созданных Институтом стратегии развития образования РАО в рамках проекта «Мониторинг формирования функциональной грамотности» [25].

Методики включенного наблюдения и анкетирования позволили, с одной стороны, рассмотреть уже имеющийся опыт педагогов по формированию естественнонаучной грамотности обучающихся. С другой стороны, предложить, опираясь на опыт, технологии проектирования дидактических материалов и апробировать их на практике методом эксперимента.

На формирующем этапе проводилось исследование профессиональных компетенций учителей: до и после практических занятий по апробации технологии проектирования экспериментальных заданий педагогам предлагалось ответить на вопросы входного и итогового анкетирования.

Проанализировав различные подходы к оценке профессиональных компетенций, мы остановились на модели, предложенной Л.В. Шкериной для описания профессиональной компетенции студента - будущего учителя - как его способности (готовности) к реализации профессиональной педагогической деятельно-сти в виде совокупности следующих элементов: знания (когнитивный компонент), умения (праксиологический компонент), опыт (праксиологический компонент), ценностные отношения (аксиологический компонент) [26].

При разработке диагностического инструментария структура профессиональных компетенций педагогов рассматривалась нами как совокупность трёх компонентов:

• знание уровней, критериев и показателей развития естественнонаучной грамотности;

• умение анализировать задания PISA и соотносить их с основными компонентами естественнонаучной грамотности;

• практический опыт разработки экспериментальных заданий для развития естественнонаучной грамотности обучающихся.

Знание уровней, критериев и показателей развития естественнонаучной грамотности и умение анализировать задания PISA проверялось в форме анкетирования. Анкета включала в себя 20 вопросов закрытого типа: вопросы с одним правильным вариантом ответа, вопросы с несколькими правильными вариантами ответа, вопросы на соответствие.

Практический опыт разработки экспериментальных заданий для развития естественнонаучной грамотности обучающихся диагностировался в ходе выполнения учителями практических работ по проектированию. Разработанные задания оценивались по следующим критериям:

• задания разработаны в соответствии с основными требованиями к заданиям по оцениванию естественнонаучной грамотности;

• задания направлены на оценку основных компонентов естественнонаучной грамотности;

• задания содержат описание характеристики и критериев оценки.

В качестве исследовательской гипотезы, связанной с ранее сформулированной целью исследования, была выдвинута следующая: использование технологии проектирования экспериментальных заданий для развития естественнонаучной грамотности обучающихся способствует повышению профессиональных компетенций педагогов в области мониторинга, контроля и оценки качества образовательных достижений школьников. Статистическая обработка результатов эксперимента осуществлялась с помощью критерия знаков (G-критерий).

Технология разработки экспериментальных заданий _для развития естественнонаучной грамотности обучающихся

Согласно определению, используемому в PISA, естественнонаучная грамотность - это способность человека занимать активную гражданскую позицию по общественно значимым вопросам, связанным с естественными науками, и его готовность интересоваться естественнонаучными идеями [5, с. 98-100]. Естественнонаучно-грамотный человек стремится участвовать в аргументированном обсуждении проблем, относящихся к естественным наукам и технологиям, что требует от него следующих компетентностей: научно объяснять явления; понимать основные особенности естественнонаучного исследования; интерпретировать данные и использовать научные доказательства для получения выводов.

Из приведенного выше определения вытекают требования к заданиям по оцениванию естественнонаучной грамотности. Они должны быть направлены на проверку перечисленных выше компетентностей и при этом основываться на реальных жизненных ситуациях. Именно такие задания, объединенные в тематические блоки, составляют измерительный инструментарий заданий PISA.

Проведённый анализ заданий на оценку естественнонаучной грамотности позволяет выделить принципиальные черты их структуры и содержания: компетентностный характер; контекстность; комплексность; постановка проблемы. Задания, в основе которых лежит проблемная ситуация, связанная с экспериментальной деятельностью, являются одним из самых распространённых вариантов заданий на оценку естественнонаучной грамотности.

Анализ подходов к определению понятий «экспериментальная задание» и «экспериментальная задача» показал, что большинство учёных связывают их с проведением эксперимента.

Согласно определению П.А. Знаменского, к экспериментальным задачам относятся вычислительные задачи и задачи-вопросы, при решении которых применяется эксперимент [27]. Такого же мнения придерживаются С.Е. Каменецкий и В.П. Орехов [28]. В.В. Кудинов и М.Д. Даммер экспериментальными называют такие задачи, постановка и решение которых органически связаны с экспериментом: с различными измерениями, воспроизведением физических явлений, наблюдениями за физическими процессами, сборкой установок, электрических цепей и т. п. [29]. Н.М. Тарасова и Р.И. Петрова разделяют экспериментальные задачи на качественные, количественные и творческие. Все они связаны с экспериментальными установками [30].

В отличие от экспериментальных задач, экспериментальные задания направлены на выполнение отдельных экспериментальных действий. Результаты, полученные в ходе выполнения экспериментального задания, не используются в качестве исходных данных для определения других величин. Например, экспериментальные задания ОГЭ по физике содержат задания на снятие показаний измерительных приборов и анализ результатов опытов по их описанию, задания на реальном оборудовании на проведение косвенных измерений или исследование физических величин [31].

Можно предположить, что именно отсутствие реальных экспериментальных действий и замена описания экспериментальной установки реальной жизненной ситуацией является главной трудностью при решении заданий PISA. То есть, сформирован-

ные у обучающихся в ходе решения экспериментальных предметных задач умения не обладают свойством широкого переноса. Для того чтобы преодолеть эту трудность, необходимо формировать у учащихся ориентировочные основы действий, используя обобщённые планы отдельных видов деятельности, предложенные А.В. Усовой [32].

Поэтому к экспериментальным заданиям мы относим задания на формирование отдельных действий, составляющих основу экспериментальной деятельности:

• сформулировать (уяснить) проблему исследования;

• выдвинуть и обосновать гипотезу, на основе которой может быть разрешена сформулированная проблема;

• определить цель эксперимента;

• разработать проект экспериментальной установки, сконструировать ее;

• определить порядок проведения эксперимента;

• выбрать способ кодирования данных опыта (наблюдений, измерений);

• провести эксперимент, выполнить необходимые наблюдения и измерения;

• провести обработку результатов измерений, оценить их точность;

• проанализировать и интерпретировать полученные результаты, сформулировать вывод.

Именно эти действия служат основой для типологии экспериментальных заданий. Используя данную типологию и учитывая три группы компетенций, составляющих основу естественнонаучной грамотности, можно разработать подходы к проектированию экспериментальных заданий для развития естественнонаучной грамотности обучающихся. Основными особенностями заданий являются следующие.

1. Задания должны быть близки к реальным проблемным ситуациям, для решения которых требуется не только знание предмета, но и сформированность экспериментальных действий.

2. Текст задания формулируется с учётом его занимательности, увлекательности и доступности для обучающихся.

3. При составлении заданий используются иллюстрации, схемы, таблицы, графики.

4. Текст задания должен содержать постановку проблемы на основе экспериментальных данных или описание проводимого эксперимента и позволять обучающимся сформировать свою точку зрения на изложенные проблемы.

5. Решение заданий не предусматривают больших вычислений. Это позволяет исключить вычислительные ошибки, сконцентрировав внимание на способах решения.

Рассмотрим последовательность основных этапов технологии разработки экспериментальных заданий, обеспечивающую конструирование стандартизированного диагностического материала.

1. Подбор текста для описания ситуации - вводная информация. Содержание текста должно соответствовать одной из областей: «Физические системы», «Живые системы» и «Науки о Земле и Вселенной». Каждая из ситуаций может рассматриваться на одном из трех уровней: личностном (связанном с самим учащимся, его семьей, друзьями), местном/национальном (связанном с проблемами данной местности или страны) и глобальном (когда рассматриваются явления, происходящие в различных уголках мира). Объём текста, уровень его трудности, содержания, структуры, языка должен соответствовать возрастным и психологическим особенностям обучающихся. Чтение текста не должно занимать больше 3 - 5 минут.

2. Выбор отдельных умений - объектов оценки - из состава трёх основных компонентов естественнонаучной грамотности, соответствующих трем группам компетенций, для разработки заданий к тексту. Каждое задание должно проверять одно действие, входящее в состав конкретной компетенции.

3. Определение основных характеристик задания: компетентностная область оценки, контекст, объект оценки.

4. Разработка заданий разных типов. Задания, по которым обучающиеся самостоятельно конструируют ответ, должны составлять не менее половины всей работы.

5. Разработка критериев оценки заданий. Для оценки заданий используется дихотомическая шкала для заданий с выбором ответа и политомическая для заданий со свободно-конструируемым ответом с выставлением дифференцированных баллов для верного ответа, для частично правильного ответа, для неверного ответа. Критерии расшифровываются показателями, в которых (для каждой конкретной работы) дается четкое представление о том, как в идеале должен выглядеть результат выполнения учебного задания, а оценивание по любому показателю -это определение степени приближения ученика к данной цели.

6. Апробация заданий. Доработка текстов заданий с учетом выявленных затруднений обучающихся. Определение уровня сложности заданий.

Приведем примеры формулировок заданий для развития трёх основных компетенций, составляющих естественнонаучную грамотность: научно объяснять явления; понимать основные особенности естественнонаучного исследования; интерпретировать данные и использовать научные доказательства для получения выводов.

Пример №1. Характеристики задания:

• Содержательная область оценки: живые системы.

• Компетентностная область оценки: научное объяснение явлений.

• Контекст: местный.

• Уровень сложности: высокий.

• Формат ответа: задание с развёрнутым ответом.

• Объект оценки: делать и научно обосновывать прогнозы о протекании процесса или явления.

• Текст задания:

Оказывается, что уши, хвост, лапы животных тем короче, чем холоднее климат. А температура лапы животного отличается от температуры тела. Основываясь на данных таблицы 1, предположите, какой из видов лисиц самый морозостойкий. Объясните своё решение.

Таблица 1

Характеристики разных видов лисиц

Вид лисицы Длина конечностей, см Длина хвоста, см Длина ушей, см

Обыкновенная лисица 35 40 - 60 7,7 - 12,5

Лисица-фенек 20 до 30 до 15

Песец 30 25 - 30 5 - 7

Пример №2. Характеристики задания: • Содержательная область оценки: физические системы.

• Компетентностная область оценки: понимать основные особенности естественнонаучного исследования.

• Контекст: личный.

• Уровень сложности: средний.

• Формат ответа: задание с выбором одного верного ответа.

• Объект оценки: распознавать и формулировать цель данного исследования.

• Текст задания:

В процессе проведения опыта с одинаковой высоты над столом отпускали три алюминиевых тела: диск, шарик, и тело каплевидной формы. Все тела имели массу 230 г. При помощи электронного секундомера фиксировали время падения тел на стол. Какое предположение проверялось в этом опыте?

1. Как меняется скорость тела в процессе его падения.

2. Как зависит скорость падения от высоты, с которой оно начинает падение.

3. Как зависит сопротивление воздуха от площади поперечного сечения.

4. Как зависит сопротивление воздуха от формы падающего тела.

Пример №3. Характеристики задания:

• Содержательная область оценки: живые системы.

• Компетентностная область оценки: научное объяснение явлений.

• Контекст: местный.

• Уровень сложности: высокий.

• Формат ответа: задание с развёрнутым ответом.

• Объект оценки: применить соответствующие естественнонаучные знания для объяснения явления.

• Текст задания:

Многие люди умеют имитировать птиц свистом. Свист птиц и людей мы воспринимаем похожими не только по звучанию. Они похожи и по своим физическим характеристикам, по одинаковой зависимости частоты колебаний от времени. Несмотря на схожее звучание, свист человека и птицы имеет абсолютно разную природу. А вот человеческая речь и птичий свист имеют одинаковый базовый принцип возникновения. Объясните, какой.

Пример №4. Характеристики задания:

• Содержательная область оценки: физические системы.

• Компетентностная область оценки: интерпретация данных для получения выводов.

• Контекст: личный.

• Уровень сложности: средний.

• Формат ответа: задание с развёрнутым ответом.

• Объект оценки: анализировать, интерпретировать данные и делать соответствующие выводы.

• Текст задания:

Кто из нас в детстве не любил рассматривать снежинки? Во время снегопада Оля и Катя решили посчитать количество снежинок разной формы. Они заметили, что не все снежинки шестиугольные, есть и треугольные. Девочки насчитали 120 шестиугольных и 30 треугольных снежинок. Какое ещё основание для классификации снежинок можно предложить?

Пример №5. Характеристики задания:

• Содержательная область оценки: физические системы.

• Компетентностная область оценки: интерпретация данных для получения выводов.

• Контекст: личный.

• Уровень сложности: низкий.

• Формат ответа: задание с развёрнутым ответом.

• Объект оценки: анализировать, интерпретировать данные и делать соответствующие выводы.

• Текст задания:

Геолог сравнивает объемы трех пород: X, Y и И. Три измерительных цилиндра содержат разные объемы воды. Он помещает каждый камень в один из измерительных цилиндров. На рисунке 1 показаны измерительные цилиндры до и после погружения камней. Расположите объемы пород X, Y и 1 в порядке от наибольшего к наименьшему.

ч ст 100—

90—1 8070-60—| 50—| 40—| 3020 3

10—=

спгг

100 =

90

70

60 _I

50 -

40 =

30

20

10 11II1III1 ни

спг 100 —

90 -

80 —1

70

60 -

50 Е

40

30

20

10 1

п

Рисунок 1 К задаче №5.

Пример №6. Характеристики задания:

• Содержательная область оценки: живые системы.

• Компетентностная область оценки: интерпретация данных для получения выводов.

• Контекст: личный.

• Уровень сложности: низкий.

• Формат ответа: задание с развёрнутым ответом.

• Объект оценки: анализировать, интерпретировать данные и делать соответствующие выводы.

• Текст задания:

Каждому человеку необходимо разное количество витамина С в сутки. Изучи таблицу содержания витамина С в растительных продуктах (см. табл. 2). Какие продукты ты посоветовал бы включить в рацион питания для профилактики вирусных заболеваний? Почему?

Таблица 2

Содержание витамина С в растительных продуктах

№ п/п Продукт Содержание витамина С в 100 г продукта, мг

1. Апельсины 50

2. Картофель свежий 25

3. Мандарины 30

4. Морковь 8

5. Облепиха 200

6. Перец красный сладкий 250

7. Редька 20

8. Смородина чёрная 250

9. Шиповник свежий 470

Пример №7. Характеристики задания:

• Содержательная область оценки: физические системы.

• Компетентностная область оценки: научное объяснение явлений.

• Контекст: личный.

• Уровень сложности: высокий.

• Формат ответа: задание с развёрнутым ответом.

• Объект оценки: распознавать, использовать и создавать объяснительные модели и представления.

• Текст задания:

Петя и Саша катаются на коньках наперегонки. Саша, обогнав Петю, очень сильно разгоняется и не может затормозить перед движущимися навстречу людьми. Остаётся один вариант: падать в снежный сугроб или на лёд. Какой вариант выберет Саша и почему?

Поскольку международные исследования проводятся в онлайн формате, было принято решение разработать интерактивные цифровые образовательные ресурсы на основе спроектированных экспериментальных заданий. Одним из удобных инструментов для проектирования таких цифровых образовательных ресурсов TED-Ed. Цифровой урок, спроектированный в TED-Ed, включает в себя 4 этапа: Посмотрите, Проверьте себя, Узнайте больше и Оцените [33]. Описанная структура урока является эффективной для проектирования разноуровневых экспериментальных заданий на развитие естественнонаучной грамотности обучающихся.

_Результаты исследования

Предложенная технология разработки экспериментальных заданий для развития естественнонаучной грамотности обучающихся была апробирована педагогами Центров инновационного опыта ПГГПУ и учителями естественнонаучного цикла, обучаю-

щиеся на курсах повышения квалификации ПГГПУ. В исследовании приняли участие 102 педагога. Работа с учителями была нацелена на совершенствование их профессиональных компетенций в области мониторинга, контроля и оценки качества образовательных достижений школьников.

На первом этапе исследования педагогам было предложено провести самооценку своей профессиональной деятельности, ответив на вопросы анкеты. Результаты входного анкетирования педагогов по самооценке организации образовательного процесса представлены в таблице 3.

Таблица 3

Результаты входного анкетирования педагогов по самооценке организации

образовательного процесса

№ п/п утверждение/варианты ответа никогда иногда часто всегда

1. я вместе с учениками ставлю цели в начале урока 30% 6% 38% 26%

2. я организую работу учащихся в малых группах для того, чтобы они пришли к совместному решению проблемы или задачи 0% 47% 36% 17%

3. я предлагаю задачи, для которых нет очевидного решения 43% 37% 15% 5%

4. я прошу учащихся самостоятельно принять решение о процедуре для решения экспериментальных заданий 11% 54% 7% 28%

5. я даю задачи, которые требуют от учащихся критического мышления 8% 46% 33% 13%

6. я обращаюсь к проблемам из каждодневной жизни или работы, чтобы показать учащимся практическую значимость новых знаний 0% 32% 49% 19%

7. я подвожу итоги урока совместно с детьми, организую рефлексию 0% 27% 63% 10%

Полученные результаты демонстрируют, что более четверти учителей не используют целеполагание на уроках, что снижает осознанность усвоения материала учащимися. Менее четверти педагогов предлагают учащимся задачи, не имеющие очевидного решения, опираясь на типовые задачи, что снижает готовность учащихся к деятельности в новых условиях. Менее половины учителей предлагает учащимся задачи, которые требуют критического мышления. Чуть более половины педагогов организуют работу в группах для совместного поиска учащимися решения проблемы или задачи. Большинство педагогов обращают внимание на практико-ориентированные аспекты в преподавании предмета, обращаясь к проблемам каждодневной жизни или работы. Однако менее половины педагогов предлагают ученикам самостоятельно принять решение о процедуре решения экспериментальных заданий, что напрямую влияет на формирование естественнонаучной грамотности обучающихся.

В своей профессиональной деятельности педагоги пользуются чаще всего следующими образовательными технологиями:

• технология системно-деятельностного метода;

• технология проблемного обучения;

• технология развития критического мышления;

• дистанционные образовательные технологии.

В меньшей степени учителями освоены следующие образовательные технологии:

• технология критериального оценивания;

• технология поэтапного формирования умственных действий;

• игровые технологии;

• технологии развивающего обучения;

• диалоговые образовательные технологии;

• технология организации проектной и исследовательской деятельности.

Анализ самооценки актуальных направлений профессионального развития учителей показал следующее:

• 47% педагогов отмечают потребность в освоении предметных знаний;

• 63% учителей отметили необходимость в изучении теории и методики преподавания предмета;

• 79% учителей указали на необходимость изучения технологий достижения планируемых результатов;

• 74% педагогов указали на необходимость практики оценки образовательных достижений учащихся;

• 58% учителей - на необходимость анализа и интерпретации результатов диагностики и мониторинга;

• 100% учителей отметили, что они видят особую актуальность в освоении практики развития функциональной (естественнонаучной) грамотности;

• 95% - отметили необходимость освоения новых приемов и способов обучения и взаимодействия с обучающимися;

• 79% респондентов указали на необходимость развития ИКТ компетенции.

Кроме анкетирования, участникам эксперимента были предложены для решения

демонстрационные варианты стандартизированных измерительных материалов на оценку уровня естественнонаучной грамотности [25]. Большинство педагогов не смогли решить правильно 100% предложенных заданий, допуская ошибки в двух-трёх заданиях диагностической работы.

При апробации технологии проектирования экспериментальных заданий для развития естественнонаучной грамотности обучающихся в рамках практических занятий учителя познакомились с методологией критериального оценивания естественнонаучной грамотности, результатами международных и российских исследований качества образования, основными компетенциями, составляющими естественнонаучную грамотность и характеристикой заданий по оценке умений, раскрывающих содержание естественнонаучной грамотности. Большая часть времени была отведена обучению технологии проектирования экспериментальных заданий для развития естественнонаучной грамотности обучающихся.

Результаты входной и итоговой диагностики профессиональных компетенций педагогов представлены в таблице 4.

Результаты формирующего эксперимента демонстрируют значительный прирост когнитивного и праксиологического компонентов профессиональных компетенций педагогов. Количество педагогов, верно ответивших на вопросы, проверяющие знание уровней, критериев и показателей развития естественнонаучной грамотности, увеличилось на 70%. Только 10% учителей допустили ошибки в ответах на вопросы о структуре естественнонаучной грамотности.

Входное анкетирование (см. табл.4) показало образовательные дефициты педагогов, связанные с несформированностью умения анализировать задания PISA и соотно-

сить их с основными компонентами естественнонаучной грамотности. На начальном этапе формирующего эксперимента лишь 47% учителей давали частично правильные ответы на вопросы, касающиеся характеристики заданий на развитие естественнонаучной грамотности. Большинство учителей были незнакомы с подобными заданиями и видели их впервые. На завершающем этапе эксперимента 50% педагогов дали верный ответ и 50% педагогов ответили частично верно на данные вопросы анкеты.

Таблица 4

Результаты входной и итоговой диагностики профессиональных компетенций педагогов в проектировании экспериментальных заданий для развития естественнонаучной грамотности обучающихся

Знание уровней, критериев и показателей развития естественнонаучной грамотности Умение анализировать задания PISA и соотносить их с основными компонентами естественнонаучной грамотности Практический опыт разработки экспериментальных заданий для развития естественнонаучной грамотности обучающихся

неверно частично верно верно неверно частично верно верно отсутствует имеется

Входная диагностика 33% 47% 20% 53% 47% 0% 82% 18%

Итоговая диагностика 10% 0% 90% 0% 50% 50% 0% 100%

Диагностика практического опыта разработки экспериментальных заданий для развития естественнонаучной грамотности обучающихся осуществлялась в ходе выполнения учителями практических работ по проектированию заданий. На первом этапе эксперимента только 18% учителей смогли составить задания, удовлетворяющие всем критериям. После изучения технологии разработки экспериментальных заданий, 100% педагогов смогли спроектировать задания, направленные на оценку основных компонентов естественнонаучной грамотности, в соответствии с основными требованиями к заданиям, а также составить характеристику и критерии оценки заданий. Несмотря на универсальный характер экспериментальных умений, при подборе текста для описания ситуации учителями чаще всего выбирались «Физические системы», реже «Живые системы» и «Науки о Земле и Вселенной». Педагоги предпочитали описывать ситуацию на личностном и местном, нежели на глобальном уровне.

Статистическая обработка результатов формирующего эксперимента осуществлялась с помощью критерия знаков ^-критерий). Данный критерий предназначен для сравнения состояния результатов входного и итогового анкетирования каждого респондента через знак разности. Чтобы принять решение о справедливости нулевой или альтернативной гипотезы, необходимо из разности результатов первого и второго тестирования посчитать количество положительной динамики (Т) и количество отрицательной и положительной динамики без нулевого результата (п), а потом сравнить табличное критическое значение п—:а с эмпирическим значением Т [34].

В соответствии с целями эксперимента были сформулированы нулевая и альтернативная гипотезы для когнитивного и праксиологического компонентов профессиональных компетенций педагогов. Нулевая гипотеза Н0 - использование технологии проектирования экспериментальных заданий не оказывает влияния на развитие когнитивного и праксиологического компонентов профессиональных компетенций педагогов. Аль-

тернативная гипотеза H имеет следующую формулировку: использование технологии проектирования экспериментальных заданий влияет на развитие когнитивного и праксиологического компонентов профессиональных компетенций педагогов.

Согласно эмпирическим данным, значение статистики для когнитивного компонента профессиональных компетенций T=72. Для уровня значимости а=0,05 при n=72 табличное значение статистики критерия n-ta = 47. Следовательно, выполняется неравенство Т > n-ta, (72>47), G^ < Скр. Поэтому в соответствии с правилом принятия решения нулевая гипотеза отклоняется на уровне значимости a=0,05 и принимается альтернативная гипотеза, что позволяет сделать вывод о развитии когнитивного компонента профессиональных компетенций педагогов.

Для праксиологического компонента профессиональных компетенций эмпирическое значение T=102, поскольку все педагоги показали положительную динамику в развитии умения анализировать задания PISA (табл.4). Для уровня значимости a=0,05 при n=102 табличное значение статистики критерия n-ta = 65. Следовательно, выполняется неравенство Т > n-ta (102>65), G^ < Скр. Поэтому в соответствии с правилом принятия решения нулевая гипотеза отклоняется на уровне значимости a=0,05 и принимается альтернативная гипотеза, что позволяет сделать вывод о развитии праксиологического компонента профессиональных компетенций учителей.

Таким образом, статистическая обработка результатов формирующего эксперимента позволяет сделать вывод, что сформулированная нами исследовательская гипотеза подтверждена. Использование технологии проектирования экспериментальных заданий для развития естественнонаучной грамотности обучающихся способствует повышению профессиональных компетенций педагогов в области мониторинга, контроля и оценки качества образовательных достижений школьников.

На заключительном этапе формирующего эксперимента в качестве рефлексии учителям была предложена анкета, ответы на которые в обобщённом виде представлены в таблице 5.

Таблица 5

Результаты итогового анкетирования педагогов на формирующем этапе

исследования

№ п/п Вопрос Обобщённые варианты ответов

1. Что вам удалось узнать в процессе работы над проектированием экспериментальных заданий для развития естественнонаучной грамотности обучающихся? • средства формирования и развития естественнонаучной грамотности обучающихся; • основные особенности заданий на формирование и развитие естественнонаучной грамотности

2. Какие практические навыки вы приобрели на занятиях? • навык решения экспериментальных заданий на научное объяснение явлений; понимание основных особенностей естественнонаучного исследования; интерпретацию данных для получения выводов

3. Какими умениями вы овладели в целях формирования и развития естественнонаучной грамотности? • отбор и разработка учебных заданий; • разработка критериев оценки заданий со свободно-конструируемым ответом

4. Насколько достаточными оказались теоретические и практические знания,которые Вы получили? • считаю, что я получил(а) достаточно как теоретических, так и практических знаний; • большое количество практических заданий позволило овладеть технологией проектирования экспериментальных заданий для развития естественнонаучной грамотности обучающихся

5. Планируете ли Вы представить и использовать результаты Вашей работы в Вашей организации? • представлю результаты коллегам на методическом семинаре; • буду использовать разработанные задания в учебном процессе

Анализируя ответы рефлексивной анкеты (см. табл. 5) можно заметить, что профессиональная проектная компетентность учителей развивалась в ходе изучения характеристик и особенностей заданий на формирование естественнонаучной грамотности; анализа основных ошибок, допускаемых при решении заданий; изучения технологии проектирования заданий и разработки собственных заданий. Педагоги выразили общую удовлетворенность содержанием, используемыми технологиями и организацией занятий, а также высказали желание поделиться приобретёнными знаниями со своими коллегами.

_Обсуждение результатов

Проведённое исследование позволило сделать следующие выводы. В настоящее время в образовательных организациях не ставятся в явном виде задачи формирования естественнонаучной грамотности учащихся. Педагоги не уделяют достаточного внимания развитию экспериментальных умений обучающихся, опираясь на типовые задания и готовые лабораторные работы. Недостаточно часто используется групповая работа, связанная с самостоятельным обсуждением процедуры решения экспериментальных заданий, что напрямую влияет на формирование естественнонаучной грамотности обучающихся. Учителя имеют слабое представление о содержании, уровнях, критериях и показателях развития естественнонаучной грамотности. У большинства из них отсутствует практический опыт разработки заданий для развития естественнонаучной грамотности обучающихся. Это согласуется с результатами исследования «Россия 2025: от кадров к талантам», проведённого международной компанией BCG [35], авторы которого отмечают в качестве особенности системы российского образования подготовку работников преимущественно для выполнения типовых задач.

Экспериментальные задания, используемые педагогами в учебном процессе, всегда связаны с лабораторными экспериментальными установками. Поэтому главной трудностью, возникающей у обучающихся при решении заданий PISA, является замена в тексте задания описания экспериментальной установки реальной жизненной ситуацией. Для того чтобы преодолеть эту трудность, необходимо организовать целенаправленную работу по совершенствованию профессиональных компетенций педагогов в области проектирования заданий на развитие естественнонаучной грамотности обучающихся и систематического использования данных заданий на уроках предметов естественнонаучного цикла.

Мы согласны с мнением авторов статьи [36] в том, что одним из важных условий формирования функциональной грамотности школьников является повышение профессиональной компетентности учителей. Так как именно учитель определяет необходимость использования заданий при планировании и организации учебного процесса. М. Барбер, М. Муршед справедливо отмечают, что качество системы образования не может быть выше качества работающих в ней учителей [37].

В отечественной педагогике наблюдается рост исследований и практических разработок, связанных с подготовкой учителей к проектированию заданий на развитие естественнонаучной грамотности обучающихся. Например, Н. А. Заграничная и А.Ю.

Пентин, анализируя подходы к разработке дидактического инструментария для оценивания уровней естественнонаучной грамотности, отмечают, что учителю необходим банк нетипичных заданий, в которых предлагается рассмотреть некоторые проблемы из реальной жизни [38]. Подготовка такого банка началась в рамках проекта «Мониторинг формирования функциональной грамотности» [25]. В исследовании Н.Н. Сабель-никовой-Бегашвили обосновывается необходимость совершенствования профессиональной компетентности педагогов для организации исследовательской деятельности обучающихся в условиях создания информационно-образовательной среды [39].

Одним из условий формирования естественнонаучной грамотности является использование общих подходов к разработке учебных заданий в курсах химии, физики и биологии. Согласно международной практике, экспериментирование, обсуждение и сочетание экспериментов и обсуждений являются наиболее часто используемыми стратегиями обучения, которые в основном используются для формирования функциональной грамотности обучающихся [40; 41]. Поэтому в основу проектирования заданий на развитие естественнонаучной грамотности должна быть положена структура экспериментальной деятельности.

Таким образом, одним из перспективных направлений повышения качества естественнонаучного образования является совершенствование компетенций учителей по проектированию экспериментальных заданий для обеспечения формирования естественнонаучной грамотности школьников.

Заключение

Подводя итог, можно сказать, что разработанная нами технология проектирования экспериментальных заданий для развития естественнонаучной грамотности обучающихся себя оправдала. Результаты исследования показали, что предлагаемые учителям подходы к проектированию экспериментальных заданий в целом эффективны. После завершения работы у всех педагогов появился практический опыт разработки экспериментальных заданий, что, безусловно, способствовало развитию профессиональных компетенций учителей в области мониторинга, контроля и оценки качества образовательных достижений школьников с учетом современных международных стандартов.

Созданный в результате экспериментальной работы банк диагностических материалов для формирования и оценки уровня развития естественнонаучной грамотности обучающихся может быть использован в практической деятельности педагогов и для демонстрации методического опыта.

_Финансирование

Статья подготовлена при финансовой поддержке Министерства просвещения РФ рамках договора между Министерством просвещения РФ и ПГГПУ о реализации прикладного научно-исследовательского проекта: «Условия развития функциональной грамотности среди обучающихся в рамках реализации образовательных программ начального общего образования» (Государственное задание на научные исследования по заказу Министерства просвещения Российской Федерации № 07-00080-21-02 от 18.08.2021 г. номер реестровой записи 730000Ф.99.1).

ЛИТЕРАТУРА

1. Оценка по модели PISA. Динамика результатов 2019-2020 гг. // ФИОКО. URL: https://fioco.ru/Media/Default/ Documents/МСИ/Динамика-результатов-2019-2020.pdf (дата обращения: 16.07.2021).

2. Результаты исследования TIMSS-2019 // ФИОКО. URL: https://fioco.ru/Media/Default/Documents/MC^ Результаты%20TIMSS%202019.pdf (дата обращения: 16.07.2021).

3. Основные результаты российских учащихся в международном исследовании читательской, математической и естественнонаучной грамотности PISA-2018 и их интерпретация / Адамович К. А., Капуза А. В., Захаров

A. Б., Фрумин И. Д.; Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», Институт образования. М.: НИУ ВШЭ, 2019. 28 с.

4. PISA-2018. Краткий отчёт по результатам исследования // ФИОКО. URL: https://fioco.ru/Media/Default/ Documents/МСИ/PISA2018РФ_Краткий%20отчет.pdf (дата обращения: 16.07.2021).

5. OECD (2019), "What is PISA?", in PISA 2018 Assessment and Analytical Framework, OECD Publishing, Paris. DOI: 10.1787/2c7c311d-en

6. Басюк В. С., Ковалева Г. С. Инновационный проект Министерства просвещения «Мониторинг формирования функциональной грамотности»: основные направления и первые результаты // Отечественная и зарубежная педагогика. 2019. Т. 1. № 4(61). С. 13-33.

7. Состояние естественнонаучного образования в российской школе по результатам международных исследований TIMSS и PISA / А. Ю. Пентин, Г. С. Ковалева, Е. И. Давыдова, Е. С. Смирнова // Вопросы образования. 2018. № 1. С. 79-109. DOI: 10.17323/1814-9545-2018-1-79-109.

8. Пентин А. Ю. Основные подходы к оценке естественнонаучной грамотности / А. Ю. Пентин, Г. Г. Никифоров, Е. А. Никишова // Отечественная и зарубежная педагогика. 2019. Т. 1. № 4(61). С. 80-97.

9. OECD (2016), PISA 2015 Assessment and Analytical Framework: Science, Reading, Mathematic and Financial Literacy, PISA, OECD Publishing, Paris, DOI: 10.1787/9789264255425-en.

10. Hetherington, L., Hardman, M., Noakes, J., & Wegerif, R. (2019). Making the case for a material-dialogic approach to science education. Studies in Science Education, 54, 1-36. DOI :10.1080/03057267.2019.1598036

11. C. F. J. Pols, P. J. J. M. Dekkers & M. J. de Vries (2021). What do they know? Investigating students' ability to analyse experimental data in secondary physics education. International Journal of Science Education, 43:2, 274-297. DOI: 10.1080/09500693.2020.1865588

12. Cai, J., Mamlok-Naaman, R. Posing Researchable Questions in Mathematics and Science Education: Purposefully Questioning the Questions for Investigation. Int J of Sci and Math Educ 18, 1-7 (2020). DOI: 10.1007/s10763-020-10079-5

13. Neumann, K., Fischer, H.E. & Kauertz, A. From PISA to educational standards: the impact of large-scale assessments on science education in Germany. Int J of Sci and Math Educ 8, 545-563 (2010). DOI: 10.1007/s10763-010-9206-7

14. The Next Generation Science Standards. URL: https://www.nextgenscience.org/ (дата обращения: 16.07.2021).

15. Loucks-Horsley, S., & Olson, S. (2000). Inquiry and the national science education standards: a guide for teaching and learning: National Academies Press.

16. Guzey, S.S., Jung, J.Y. Productive Thinking and Science Learning in Design Teams. Int J of Sci and Math Educ 19, 215-232 (2021). DOI: 10.1007/s10763-020-10057-x

17. Концепция преподавания учебного предмета «Физика» в образовательных организациях Российской Федерации, реализующих основные общеобразовательные программы (утв. решением коллегии Министерства Просвещения РФ, протокол от 03.12.2019 г. № ПК-4вн).

18. Банк практик // ФИОКО. URL: https://fioco.ru/bank-praktik (дата обращения: 16.07.2021).

19. Естественно-научная грамотность: от PISA к региональному мониторингу / П. О. Краснов, Н. Г. Торгашина, Е.

B. Супрун, Т. Ю. Чабан // Отечественная и зарубежная педагогика. 2020. Т. 2. № 2(70). С. 275-288.

20. Шимко Е. А. Условия формирования и диагностики отдельных компонентов естественнонаучной грамотности учащихся // Школьные технологии. 2019. № 2. С. 102-112.

21. Абдулаева О. А., Ляпцев А. В. Естественно-научная грамотность. Физические системы: тренажер: 7-9 классы: учебное пособие для общеобразовательных организаций / под ред. И. Ю. Алексашиной. М.: Просвещение, 2020. - 224 с.

22. Пентин, А. Ю. Комплексные межпредметные задания с химической составляющей как инструмент формирования и диагностики естественно-научной грамотности учащихся / А. Ю. Пентин, Н. А. Заграничная, Л. А. Паршутина // Школьные технологии. 2016. № 6. С. 120-128.

23. Киселев Ю. П., Ямщикова Д. С. Естественно-научная грамотность. Живые системы: тренажер: 7-9 классы: учебное пособие для общеобразовательных организаций / под ред. И. Ю. Алексашиной. М.: Просвещение, 2020. 224 с.

24. Никишова, Е. А. Формирование у обучающихся читательской и естественнонаучной грамотности при

изучении биологии // Педагогические измерения. 2019. № 2. С. 72-78.

25. Естественнонаучная грамотность. Банк заданий // Сетевой комплекс информационного взаимодействия субъектов Российской Федерации в проекте «Мониторинг формирования функциональной грамотности учащихся». URL: http://skiv.instrao.ru/bank-zadaniy/estestvennonauchnaya-gramotnost (дата обращения: 16.07.2021).

26. Шкерина, Л. В. Мониторинг качества профессиональной подготовки учителя математики / Л. В. Шкерина; Красноярский государственный педагогический университет им. В.П. Астафьева. Красноярск: Красноярский государственный педагогический университет им. В.П. Астафьева, 2021. - 238 с.

27. Знаменский П.А. Методика преподавания физики. Л.: Учпедгиз, 1955. 551 с.

28. Каменецкий С.Е., Орехов В.П. Методика решения задач по физике в средней школе. М.: Просвещение, 1971. 448 с.

29. Кудинов В.В. Экспериментальные задачи и задания: понятия и классификации / В.В. Кудинов, М.Д. Даммер // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Образование. Педагогические науки. 2010. № 23(199). С. 75-81.

30. Тарасова Н.М., Петрова Р.И. Методика обучения учащихся решению экспериментальных задач по физике // Современные проблемы науки и образования. 2019. № 2. С. 82.

31. Демоверсии, спецификации, кодификаторы ОГЭ // Федеральный институт педагогических измерений. URL: https://fipi.ru/oge/demoversii-specifikacii-kodifikatory (дата обращения: 16.07.2021).

32. Усова А. В. Формирование у учащихся общих учебно-познавательных умений в процессе изучения предметов естественного цикла. Челябинск: Челябинский государственный педагогический университет, 2002. 34 с.

33. TED-Ed. URL: https://ed.ted.com/ (дата обращения: 16.07.2021).

34. Граничина О.А. Математико-статические методы психолого-педагогических исследований. СПб.: Издательство ВВМ, 2012. 115 с.

35. Россия 2025: от кадров к талантам // The Boston Consulting Group. URL: https://d-russia.ru/wp-content/ uploads/2017/11/Skills_0utline_web_tcm26-175469.pdf (дата обращения: 16.07.2021).

36. Организационно-методические средства межпредметного обучения для формирования функциональной грамотности в условиях цифровой экономики / Т. В. Малинникова, П. Д. Рабинович, Е. С. Матвиюк [и др.] // Образование и саморазвитие. 2020. Т. 15. № 4. С. 111-126. DOI: 10.26907/esd15.4.11.

37. Барбер, М. Как добиться стабильного высокого качества обучения в школах. Уроки анализа лучших систем школьного образования мира / М. Барбер, M. Mourshed // Вопросы образования. 2008. № 3. С. 7-61.

38. Заграничная, Н.А. О чем говорят результаты исследования естественнонаучной грамотности учащихся? / Н. А. Заграничная, А. Ю. Пентин // Проблемы управления качеством образования: сборник избранных статей Международной научно-методической конференции, Санкт-Петербург, 28 сентября 2020 года. Санкт-Петербург: ГНИИ «Нацразвитие», 2020. С. 38-44.

39. Сабельникова-Бегашвили, Н. Н. Совершенствование профессиональной компетентности педагога в организации исследовательской деятельности обучающихся / Н. Н. Сабельникова-Бегашвили, С. А. Худовердова // Стандарты и мониторинг в образовании. 2020. Т. 8. № 3. С. 11-16. DOI 10.12737/1998-17402020-11-16.

40. Suarman Halawa, Ying-Shao Hsu, Wen-Xin Zhang, Yen-Ruey Kuo & Jen-Yi Wu (2020) Features and trends of teaching strategies for scientific practices from a review of 2008-2017 articles, International Journal of Science Education, 42:7, 1183-1206. DOI: 10.1080/09500693.2020.1752415

41. Oliver, M., McConney, A. & Woods-McConney, A. The Efficacy of Inquiry-Based Instruction in Science: a Comparative Analysis of Six Countries Using PISA 2015. Res Sci Educ (2019). DOI: 10.1007/s11165-019-09901-0

REFERENCES

1. PISA Model Assessment. Dynamics of results 2019-2020. FIOCO. Available at: https://fioco.ru/Media/Default/ Documents/MCM/flMHaMMKa-pe3y^bTaTOB-2019-2020.pdf (accessed 16.07.2021).

2. TIMSS-2019 research results // FIOCO. Available at: https://fioco.ru/Media/Default/Documents/MCM/ Pe3y^braTbi%20TIMSS%202019.pdf (accessed 16.07.2021).

3. Main results of Russian students in the international study of reading, mathematical and natural science literacy PISA-2018 and their interpretation / Adamovich K. A., Kapuza A. V., Zakharov A. B., Frumin I. D.; National Research University "Higher School of Economics", Institute of Education. Moscow, NIU HSE Publ., 2019. 28 p.

4. PISA-2018. Summary report on the results of the study. FIOCO. Available at: https://fioco.ru/Media/Default/ Documents/MCM/PISA2018P0_KpaTKMM%20oTHeT.pdf (accessed 16.07.2021).

5. OECD (2019), "What is PISA?", in PISA 2018 Assessment and Analytical Framework, OECD Publishing, Paris. DOI: 10.1787/2c7c311d-en

6. Basyuk V. S., Kovaleva G. S. Innovative project of the Ministry of Education "Monitoring of the formation of functional literacy": the main directions and the first results. Domestic and foreign pedagogy, 2019, vol. 1, no. 4

7. The state of science education in Russian schools according to the results of international research TIMSS and PISA / A. Pentin, G. Kovaleva, E. Davydova, E. Smirnova. Education Issues, 2018, no. 1, pp. 79-109. DOI: 10.17323/18149545-2018-1-79-109.

8. Pentin A. Yu. The main approaches to the assessment of natural-science literacy / A. Yu. Pentin, G. G. Nikiforov, E. A. Nikishova. Domestic and foreign pedagogy, 2019, vol. 1, no. 4

9. OECD (2016), PISA 2015 Assessment and Analytical Framework: Science, Reading, Mathematical and Financial Literacy, PISA, OECD Publishing, Paris, DOI: 10.1787/9789264255425-en.

10. Hetherington, L., Hardman, M., Noakes, J., & Wegerif, R.. Making the case for a material-dialogic approach to science education. Studies in Science Education, 2019, vol. 54, pp. 1-36. DOI :10.1080/03057267.2019.1598036

11. C. F. J. Pols, P. J. J. M. Dekkers & M. J. de Vries. What do they know? Investigating students' ability to analyze experimental data in secondary physics education. International Journal of Science Education, 2021, vol. 43, no. 2, pp. 274-297. DOI: 10.1080/09500693.2020.1865588

12. Cai, J., Mamlok-Naaman, R. Posing Researchable Questions in Mathematics and Science Education: Purposefully Questioning the Questions for Investigation. Int J of Sci and Math Educ, 2020, vol. 18, pp. 1-7. DOI: 10.1007/ s10763-020-10079-5

13. Neumann, K., Fischer, H.E. & Kauertz, A. From PISA to educational standards: the impact of large-scale assessments on science education in Germany. Int J of Sci and Math Educ, 2010, vol. 8, pp. 545-563. DOI: 10.1007/s10763-010-9206-7

14. The Next Generation Science Standards. Available at: https://www.nextgenscience.org/ (accessed 16.07.2021).

15. Loucks-Horsley, S., & Olson, S. Inquiry and the national science education standards: a guide for teaching and learning: National Academies Press. 2000.

16. Guzey, S.S., Jung, J.Y. Productive Thinking and Science Learning in Design Teams. Int J of Sci and Math Educ, 2021, vol. 19, pp. 215-232. DOI: 10.1007/s10763-020-10057-x

17. The concept of teaching the subject "Physics" in educational organizations of the Russian Federation, implementing basic general education programs

18. Bank of practices. FIOCO. Available at: https://fioco.ru/bank-praktik (accessed 16.07.2021).

19. Science literacy: from PISA to regional monitoring / P. O. Krasnov, N. G. Torgashina, E. V. Suprun. Domestic and Foreign Pedagogy, 2020, vol. 2, no. 2(70), pp. 275-288.

20. Shimko E. A. Conditions of formation and diagnostics of individual components of students' natural-science literacy. School Technologies, 2019, no. 2, pp. 102-112.

21. Abdulaeva O. A., Lyaptsev A. V. Natural Science Literacy. Physical systems: simulator: 7-9 grades: textbook for general educational organizations / ed. by I. Yu. Aleksashina. Moscow, Prosveshcheniye Publ., 2020. 224 p.

22. Pentin, A. Yu., Zagranichnaya, N. A., Parshutina, L. A. Complex interdisciplinary tasks with a chemical component as a tool for formation and diagnosis of scientific literacy students. School Technology, 2016, no. 6, pp. 120-128.

23. Kiselev Yu. P., Yamshchikova D. S. Natural-science literacy. Living systems: simulator: 7-9 grades: textbook for general educational organizations / ed. by I. Yu. Aleksashina. Moscow, Prosveshcheniye Publ., 2020. 224 p.

24. Nikishova E. A. Formation of students' reading and science literacy in the study of biology. Pedagogical measurements, 2019, no. 2, pp. 72-78.

25. Natural-science literacy. Bank of tasks. Network complex of information interaction of subjects of the Russian Federation in the project "Monitoring of formation of functional literacy of students". Available at: http://skiv. instrao.ru/bank-zadaniy/estestvennonauchnaya-gramotnost

26. Shkerina L. V. Monitoring the quality of professional training of mathematics teacher. Krasnoyarsk, Krasnoyarsk State Pedagogical University named after V. P. Astaf'ev, 2021. 238 p.

27. Znamenskii P.A. Technique of Teaching Physics. Leningrad, Uchpedgiz Publ., 1955. 551 p.

28. Kamenetsky S.E., Orekhov V.P. Methods of solving problems in physics in secondary school. Moscow, Prosveshcheniye Publ., 1971. 448 p.

29. Kudinov, V.V. Experimental Tasks and Tasks: Concepts and Classification / V.V. Kudinov, M.D. Dammer. Bulletin of South Ural State University. Series: Education. Pedagogical Sciences, 2010, no. 23

30. Tarasova N.M., Petrova R.I. Methodology of teaching students to solve experimental problems in physics. Modern problems of science and education, 2019, no. 2, p. 82.

31. Demoversion, specifications, codifiers of the OGE. Federal Institute of Pedagogical Measurements. Available at: https://fipi.ru/oge/demoversii-specifikacii-kodifikatory

32. Usova A. V. The formation of students' general learning and cognitive skills in the study of subjects of the natural

cycle. Chelyabinsk, Chelyabinsk State Pedagogical University Publ., 2002. 34 p.

33. TED-Ed. Available at: https://ed.ted.com/ (accessed 16.07.2021).

34. Granichina O.A. Mathematical and static methods of psychological and pedagogical research. Saint-Petersburg, Publishing house BBM, 2012. 115 p.

35. Russia 2025: from personnel to talents // The Boston Consulting Group. Available at: https://d-russia.ru/wp-content/uploads/2017/11/Skills_0utline_web_tcm26-175469.pdf

36. Organizational and methodological means of interdisciplinary learning for the formation of functional literacy in a digital economy / T. V. Malinnikova, P. D. Rabinovich, E. S. Matviyuk [etc.]. Education and self-development, 2020, vol. 15, no. 4, pp. 111-126. DOI: 10.26907/esd15.4.11.

37. Barber, M. How to achieve sustained high quality learning in schools. Lessons from the analysis of the world's best school systems / M. Barber, M. Mourshed. Education Issues, 2008, no. 3, pp. 7-61.

38. Zagranichnaya, N.A. What do the results of the study of scientific literacy of students say? / Zagranichnaya N. A., Pentin A. Yu. Problems of quality management education: collection of selected articles of the International Scientific and Methodological Conference, St. Petersburg, 28 September 2020. Saint-Petersburg, GNII "Natsrazvitie", 2020, pp. 38-44.

39. Sabelnikova-Begashvili, N. N. Improving the professional competence of a teacher in organizing research activities of students / N. N. Sabelnikova-Begashvili, S. A. Khudoverdova. Standards and Monitoring in Education. 2020, vol. 8, no. 3, pp. 11-16. DOI 10.12737/1998-1740-2020-11-16.

40. Suarman Halawa, Ying-Shao Hsu, Wen-Xin Zhang, Yen-Ruey Kuo & Jen-Yi Wu. Features and trends of teaching strategies for scientific practices from a review of 2008-2017 articles. International Journal of Science Education, 2020, vol. 42, no. 7, pp. 1183-1206. DOI: 10.1080/09500693.2020.1752415

41. Oliver, M., McConney, A. & Woods-McConney, A. The Efficacy of Inquiry-Based Instruction in Science: a Comparative Analysis of Six Countries Using PISA 2015. Res Sci Educ, 2019. DOI: 10.1007/s11165-019-09901-0

Информация об авторах Власова Ирина Николаевна

(Россия, г. Пермь) Доцент, кандидат педагогических наук, начальник научного отдела Пермский государственный гуманитарно-педагогический университет E-mail: vlasova@pspu.ru ORCID ID: 0000-0002-3998-2561

Information about the authors Irina N. Vlasova

(Russia, Perm) Associate Professor, PhD in Pedagogical Sciences,

Head of the Scientific Department Perm State Humanitarian Pedagogical University E-mail: vlasova@pspu.ru ORCID ID: 0000-0002-3998-2561

Дубась Галина Ивановна

(Россия, г. Пермь) Доцент, кандидат биологических наук, декан естественнонаучного факультета Пермский государственный гуманитарно-педагогический университет E-mail: dubas@pspu.ru; ORCID ID: 0000-0002-7400-355X

Galina I. Dubas

(Russia, Perm) Associate Professor, PhD in Biological Sciences,

Dean of the Faculty of Natural Sciences Perm State Humanitarian Pedagogical University E-mail: dubas@pspu.ru ORCID ID: 0000-0002-7400-355X

Кандидат педагогических наук, доцент кафедры

Пермский государственный гуманитарно-

Худякова Анна Владимировна

педагогический университет E-mail: ahudyakova@pspu.ru ORCID ID: 0000-0002-5262-606X ReseacherID: AAE-4212-2021

физики и технологии

Anna V. Hudyakova

(Russia, Perm) PhD in Pedagogical Sciences, Associate Professor of the Department of Physics and Technology Perm State Humanitarian Pedagogical University E-mail: ahudyakova@pspu.ru ORCID ID: 0000-0002-5262-606X ResearcherID: AAE-4212-2021