Формирование естественнонаучной грамотности учащихся на уроках физики.

Муниципальный конкурс профессионального мастерства педагогических работников учреждений общего, дополнительного и дошкольного образования

Формирование естественнонаучной грамотности учащихся на уроках физики.

Автор: Щербинина Галина Геннадиевна,

учитель физики МАОУ «СОШ № 21»

Миасский городской округ

2025г.

В настоящее время определение функциональной грамотности понимается как «способность человека вступать в отношения с внешней средой и максимально быстро адаптироваться и функционировать в ней». Из этого можно сделать вывод, что функционально грамотный человек — это человек, который способен использовать приобретаемые знания, умения и навыки для решения широкого спектра жизненных задач. Следовательно, основными признаками функционально грамотной личности можно считать человека самостоятельного, познающего и умеющего жить среди людей, обладающий определёнными качествами, ключевыми компетенциями. Чтобы жить в динамично изменяющемся мире, нынешним обучающимся требуются новые навыки и умения. И именно поэтому одной из важнейших задач современной школы — формирование функциональной грамотности.

Естественнонаучная грамотность – это способность учащихся использовать естественнонаучные знания для выделения в реальных ситуациях проблем, которые могут быть исследованы и решены с помощью научных методов, для получения выводов, основанных на наблюдениях и экспериментах. Эти выводы необходимы для понимания окружающего мира и тех изменений, которые вносит в него деятельность человека, и для принятия соответствующих решений.

Эффективность обучения при таком подходе определяется не только полнотой и систематичностью знаний, но и способностью обучающихся оперировать имеющимся запасом предметных знаний и умений в новых ситуациях, в том числе и при решении проблем, возникающих в окружающей действительности. Компетентность не противопоставляется знаниям и умениям, она включает их в себя, но не путём простого суммирования, а посредством свободного использования наиболее эффективного для данной конкретной ситуации набора из имеющихся в арсенале учащегося знаний-умений.

Уроки формирования естественнонаучной грамотности учащихся, описанные мной в данной методической разработке, были проведены для учащихся 9 класса, однако материалы занятия могут быть частично или полностью использованы в 8 и 11 классах, как при организации урочной, так и внеурочной деятельности учащихся.

Урок 1.

Конференция: «Традиционная и альтернативная энергетика. Экологически безопасные источники получения электроэнергии»

Цель:сформировать представление о видах электростанций, их достоинствах и недостатках.

Задачи:

а) познавательные УУД:

поиск и выделение необходимой информации, структурирование знаний, анализ объектов;

 выделение и формулирование познавательной цели, рефлексия способов и условий действия;

понимание роли и значения электроэнергии в нашей жизни;

расширение знаний об устройстве и принципе работы различных видов электростанций;

б) регулятивные УУД:

прогнозирование и планирование своей деятельности;

контроль и коррекция полученного результата;

умение задавать вопросы, необходимые для организации собственной деятельности и сотрудничества с одноклассниками и преподавателем;

в) коммуникативные УУД:

 умение слышать, слушать и понимать собеседника;

 умение выражать свои мысли с достаточной полнотой и точностью;

умение взаимно контролировать действия друг друга, оказывать поддержку друг другу;

г) личностные УУД:

формирование ответственного отношения к учению, готовности и способности обучающихся к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и познанию;

формирование естественнонаучной грамотности;

осознание социальной, практической и личностной значимости учебного предмета «Физика».

Образовательные технологии:

элементы технологии проблемного обучения;

информационно-коммуникационные технологии.

Организационные формы образовательной деятельности: фронтальная, групповая, индивидуальная.

Ход урока.

Учитель:представить сегодня нашу жизнь без электрической энергии невозможно. Электроэнергетика вторглась во все сферы деятельности человека: промышленность и сельское хозяйство, наука и космос. Немыслим без электроэнергии и наш быт. Столь широкое применение электроэнергии объясняется ее преимуществами перед другими видами энергии. Вспомним эти преимущества.

Ответы учащихся:

электроэнергию можно получать за счет других разнообразных видов энергии (воды, ветра, солнца и т.д.),

легко превратить в другие виды энергии,

без больших потерь передавать на большие расстояния и т.д.

Электроэнергия была и остается главной составляющей жизни человека Главные вопросы – сколько энергии нужно человечеству? Какой будет энергетика ХХІ века? Чтобы дать ответы на эти вопросы необходимо знать основные способы получения электроэнергии, изучить проблемы и перспективы современного производства электроэнергии.

Итак, начинаем…

Задание 0

Учитель комментирует задание

На диаграммах представлена структура источников энергии в 2012 году, % (рис. 1) и прогноз её состояния в 2030 году, % (рис. 2). Диаграммы представлены на первом слайде презентации (см. Приложения)

Рис. 1. Источники энергии 2012 г. Рис. 2. Источники энергии 2030 г.

Какой из приведенных ниже выводов соответствует данным, показанным на диаграммах? Через 3 минуты каждая команда должна представить аргументированные ответы на эти вопросы.

1. В структуре мирового потребления энергоресурсов в 2030 году не произойдет никаких изменений.

2. В 2030 году прогнозируется сохранение лидирующей доли возобновляемых источников энергии.

3. Преобладающая доля углеводородных источников энергии в структуре мирового потребления энергоресурсов сохранится до 2030 года.

4. Углеводородные источники энергии в структуре мирового потребления энергоресурсов утратят свое значение.

5. В 2030 году прогнозируется некоторое увеличение доли альтернативных источников энергии.

Ответ: 3, 5.

Учитель:таким образом, значительных изменений в производстве электроэнергии в ближайшее десятилетие не произойдет: по- прежнему, большая часть электроэнергии будет получена на гидро-, тепло- и атомных электростанциях. Вспомним их принципы работы.

(На предыдущем занятии были сформированы 3 команды по 6 человек, которые должны были изучить принцип работы тепловых, атомных и гидроэлектростанций. Чтобы в командах были «знатоки» по всем традиционным способам получения электрической энергии, произвожу «ротацию кадров»: в каждой команде снова будет по 6 человек, но теперь двое из них будут готовы ответить на вопросы по работе атомной электростанции, 2 «специалиста» -по тепловой и 2- по гидроэлектростанции. Обычно, такое деление провожу сама, стараясь, чтобы команды получились равнозначными).

Учитель или его помощник выдает учащимся материалы «Задания №1», дает комментарии по выполнению работы.

Задание 1(см. «Приложения»).

Каждая из команд получает «Задание 1»:

первая группа- тема: «Гидроэлектростанция»

вторая группа- тема: «Атомная электростанция»

третья группа- тема: «Теплоэлектростанции»

Время работы -15 минут. Ответы на вопросы нужно дать в письменном виде. Капитан распределяет обязанности среди своих «братьев по разуму», следит за дисциплиной во время выполнения задания. После завершения работы учащиеся передают листы ответов членам жюри и переходят к выполнению задания №2.

Задание 2.

В течение 5 минут каждая команда выделяет преимущества и недостатки рассматриваемых ими электростанций, готовит выступление на 2 минуты.

В это время члены экспертной комиссии (одноклассники или учителя, присутствующие на уроке) проверяют «Задание 1». Критерии оценивания представлены в «Приложении».

Председатель жюри озвучивает результаты выполнения первого задания, делает комментарии, выделяет лучшие ответы, зачитывает правильные ответы, если какая-либо команда не справилась с заданием.

Каждая из команд делает сообщение о плюсах и минусах тепловых, атомных и гидроэлектростанций. Время выступления- 2 минуты (можно ограничить время выступления количеством предложений)

Учитель демонстрирует слайды презентации: «Самые- самые- самые…»

После обсуждения выступлений учащихся, учитель возвращается к 4 заданию первой команды.

Задание 4: На уроке географии друзья Коля, Петя и Вася узнали, что после постройки Красноярской гидроэлектростанции Енисей перестал замерзать – от плотины ниже по течению даже в самые лютые зимы тянется полынья длиной в десятки, а порой и сотни километров. В чем тут дело, почему даже в лютые –35 °C реку не сковывает льдом? Друзья высказали 3 предположения для объяснения данного явления. Кто из них прав? Обоснуйте свою точку зрения.

Варианты ответа:

1. Коля: Плотина Красноярской ГЭС чрезвычайно высокая – 124 м. Падая с такой высоты, вода набирает огромную кинетическую энергию, которая после переходит в тепловую (после удара воды о реку).

2. Петя: Вода для вращения турбин берется из глубины Красноярского водохранилища, где она имеет плюсовую температуру.

3. Вася: В целях недопущения обледенения оборудования часть вырабатываемой энергии идет на подогрев воды и ключевых агрегатов.

Учитель:Давайте посчитаем, насколько может нагреться вода при падении с плотины.

Учащиеся получают значение 0,3 °C.То есть она все-таки нагревается! Но, конечно, нагрев этот слишком незначительный по сравнению с температурой воды в водосбросе – там все-таки есть несколько градусов. Именно за счет этих нескольких градусов в гигантском объеме перетекающей воды Енисей не замерзает зимой и, напротив, никогда не прогревается летом (вода-то по-прежнему берется с глубин водохранилища!), даже в жару вода в реке не теплее +12 °C, и купаются в ней только «моржи».

Во время решения и анализа задачи члены экспертной комиссии проанализировали выполнение командами «Задания №2» и оглашают результаты.

Учитель: итак, уровень потребления электроэнергии во всем мире стремительно растёт. Использовать источники недорогой и экологически чистой («зелёной») энергии – одна из целей в области устойчивого развития. На протяжении многих десятилетий основными источниками электроэнергии являлись такие виды ископаемого топлива, как уголь, нефть и природный газ. Однако при сжигании этих видов топлива происходят выбросы в атмосферу парниковых газов, которые вызывают изменение климата и оказывают негативное воздействие на благополучие людей и окружающую среду.

Как же решить эту проблему?

Просмотр видеоурока «Традиционная и альтернативная энергетика. Экологически безопасные источники получения электроэнергии» («Российская электронная школа») (9 минут)

Задание 3.

Энергетическая проблема. Альтернативная энергетика.

Существует несколько прогнозов развития мировой энергетики до 2040 г. Один из них представлен на этом графике.

Доля различных источников энергии в выработке электроэнергии с 2000 г. до 2040 г. (прогноз)

*Возобновляемые источники энергии включают ветровую энергию, солнечную энергию, геотермальную энергию, биомассу, биотопливо.

Задание: проанализируйте график, отметьте в таблице нужные варианты ответа: «Какие элементы сценария развития энергетики, представленные в таблице, подтверждаются данными графика, какие – не подтверждаются?» Отметьте в таблице «Да», «Нет» для каждого элемента сценария (отметить правильный ответ можно значками «+», «-» или каким- либо другим образом)

Индивидуальная работа по карточкам (3 минуты). Обсуждение полученных результатов.

Учитель знакомит учащихся с критериями оценивания, каждый вносит в лист достижений заработанные баллы.

Критерии оценивания:

Задание 4.

Учащиесявыполняют КВИЗ: Рекорды в энергетике, или что вы знаете о самых-самых электростанциях? (Онлайн-журнал «Энергия+»)

Ссылка:

https://e-plus.media/energoquiz/kviz-rekordy-v-energetike-ili-chto-vy-znaete-o-samyh-samyh-elektrostancziyah/

Учитель подводит итоги урока, благодарит участников и членов жюри за плодотворную работу, озвучивает и комментирует домашнее задание.

Домашнее задание:

Урок 2.

Тема: «Физика вокруг нас: энергосбережение» (9 класс)            

Ход урока:

1. Организационный момент. Приветствие.

Милые дети, здравствуйте! Пройдет несколько дней и для вас прозвенит последний звонок. Позади останутся школьные уроки, бесконечные опросы, контрольные и лабораторные работы…

Для кого-то «физика» будет делом всей его жизни- ведь профессия инженера, конструктора, электрика и т.д. невозможна без знаний по этому предмету. А другие вспомнят о ней только тогда, когда их любознательное чадо начнет задавать такие непростые, но такие жизненные физические вопросы: «А почему летают самолеты?», «А почему гвоздь тонет, а корабль плавает?», «А что будет, если…?» И тут(надеюсь!) придет понимание того, что физика, которую вы не доучили в школе- это наука для жизни, впрочем, как и химия- для жизни, и биология- для жизни, и математика- для жизни…

К тому времени у вас конечно же появится большая уютная квартира или дом, содержание которого будет, увы, недешевым удовольствием. И, получая, платежку за потребление электроэнергии вы каждый раз будете задаваться вопросами «Почему так много?» и «А нельзя ли уменьшить эти затраты?» На эти вопросы мы попытаемся найти ответ уже сегодня на уроке с говорящим названием: «Физика вокруг нас: энергосбережение»

Каждые 50 лет потребление, а значит и производство электроэнергии в мире удваивается. На слайде презентации (слайд 2) вы видитеТоп-10 мировых производителей электроэнергии по странам в 2021 году (к сожалению более поздней информации в Интернете, не нашла). Прибавьте 8-11 % к представленным здесь цифрам, и вы поймете, как выглядит картина на первое полугодие 2023 года.

Главным потребителем электроэнергии является промышленность – 45-68 % производимой электроэнергии. Крупными потребителями являются также сельское хозяйство и транспорт. Но и мы с вами вносим в эти цифры свой «посильный» вклад. Доступность электроэнергии породила у многих людей представление о неисчерпаемости наших энергетических ресурсов и тем самым притупило чувство необходимости её экономии. Но цены на электроэнергию постоянно растут. В связи с этим экономное расходование электроэнергии должно стать нормой жизни для каждой семьи, каждого человека.

2. Организация групповой формы работы.

Задание 1(групповая форма организации деятельности учащихся).

Вы получили счет за потребление электроэнергии. Определите сколько в процентном соотношении от суммы оплаты приходится на стандартные бытовые электроприборы в доме? Считать, что вы проживаете в квартирах без газа.

Учащиеся работают в течение 3 минут и дают обоснованный ответ.

Учитель выводит на экран слайд 6 «Использование электроэнергии в домашних условиях»

Сравнение и обсуждение данных, полученных в ходе работы групп и статистических данных.

Задание 2

Варианты ответов:

При наличии паспорта потребителя: определяем мощность, переводим ее из Вт в кВт, умножаем на время работы потребителя, выраженное в часах, получаем количество потребленной электроэнергии в кВт^.ч

При отсутствии паспорта электроприбора: определение потребления энергии по электросчетчику (слайды 4-5)

Выключите в квартире все, что работает от электричества.

Зафиксируйте показания.

Включите в сеть нужный прибор на 1 час.

Отключите его, от полученных цифр отнимите предыдущие показания.

Полученное число и будет показателем потребления электричества отдельным устройством.

Вопрос учителя: Будут ли абсолютно точно совпадать значения, полученные из расчетов в первом и втором случаях?

Учащиеся обсуждают вопрос в группах и высказывают свою точку зрения.

Вопрос: 8% используемой электроэнергии на слайде презентации (слайд 6) обозначено- «другое». Что, на ваш взгляд, сюда может входить?

Слайд 7. Затраты электроэнергии приборами, работающими в режиме ожидания.

Задание 3.

Выбрать из таблицы, представленной на слайде, работу тех приборов, которые вы используете ежедневно (по 8 приборов)

Задание 4.

Команды рассчитают потребление электроэнергии выбранными приборами и оплату за месяц и год с учетом того, что приборы работают 10 часов в сутки.

1 группа- для устаревших моделей

2 группа – для новейших моделей.

Учитель раздает учащимся «Бланк ответов», дает консультации по тарифу, действующему по Миасскому городскому округу с 1 января по 30 июня 2023 года- 3,9 руб/кВтч

После 5 минут работы в группах, капитан команды или назначенное им лицо дает отчет о проведенных расчетах.

Учитель отмечает, что если в вашей квартире есть все приборы, которые находятся в «спящем режиме», указанные на слайде презентации, то

за месяц для устаревших потребителей вам придется заплатить порядка 250 рублей, за год- около 3000 рублей (из расчета, что они работают по 10 часов в сутки и порядка 550 и 7000 рублей соответственно, если они работают целые сутки в режиме ожидания);

для новейших моделей- порядка 15 рублей в месяц, в год- порядка 200 рублей и порядка 120 и 1400 рублей соответственно, если они работают целые сутки в режиме ожидания.

Задание 5. Составить памятку по экономии электроэнергии.

Учитель раздает рекомендации по составлению памятки из 14 пунктов. Из них нужно выбрать те, которые приводят к экономии электроэнергии, а значит позволяют экономить деньги на оплату электроэнергии в квартирах и домах, где мы проживаем. Таких пунктов должно остаться 8.

Учащиеся отчитываются о проделанной работе, отвечают на вопросы оппонентов, делают выводы по уроку.

Задание 6.

Дома учащиеся подобрали материалы из различных источников информации по получению электроэнергии, ее рациональному использованию в промышленности, сельском хозяйстве, в быту. Все материалы подготовлены на лисах формата А4. Теперь каждая команда оформляет свою стенгазету, придумывает ее название, обсуждает рекламу своего издания и выступает с ней.

Учитель благодарит всех за работу, подводит результаты урока, выражает надежду, что в старшем звене школы дети будут учить физику не только для сдачи ЕГЭ, но и для активного использования знаний, полученных на уроке, для решения практических задач, которые конечно же встретятся на их жизненном пути.

Используемые интернет- ресурсы:

https://fis.wikireading.ru/h5f4UC8lWV

https://resh.edu.ru/subject/lesson/5922/main/79074/

https://e-plus.media/energoquiz/kviz-rekordy-v-energetike-ili-chto-vy-znaete-o-samyh-samyh-elektrostancziyah/

Онлайн-журнал «Энергия+»

https://fipi.ru/otkrytyy-bank-zadaniy-dlya-otsenki-yestestvennonauchnoy-gramotnosti (банк заданий для оценки естественнонаучной грамотности обучающихся 7 – 9 классов, сформированный в рамках Федерального проекта «Развитие банка оценочных средств для проведения всероссийских проверочных работ и формирование банка заданий для оценки естественнонаучной грамотности»)

Абдулаева О.А. Естественнонаучная грамотность. Физические системы. Тренажер. 7-9 классы: учеб. пособие для общеобразоват. организаций / О.А. Абдулаева, А.В. Ляпцева; под ред. И.Ю. Алексашиной. - М.: Просвещение, 2020.

Развитие функциональной грамотности обучающихся основной школы: методическое пособие для педагогов / Под общей редакцией Л.Ю. Панариной, И.В. Сорокиной, О.А. Смагиной, Е.А. Зайцевой. – Самара: СИПКРО, 2019

PISA: естественнонаучная грамотность. – Минск: РИКЗ, 2020.

Асанова, Л. И. Естественнонаучная грамотность: пособие по развитию функциональной грамотности старшеклассников / [Л. И. Асанова, И. Е. Барсуков, Л. Г. Кудрова и др.]. – Москва: Академия Минпросвещения России, 2021.

Формирование функциональной естественно-научной грамотности на уроках физики и астрономии Юрова С. И., старший методист, лаборатория «Образовательный техногенез», lot@vcpm.ru