Роль цифровых технологий в повышении качества естественно-научного образования школьников

Автор: Рахимова Алина Айратовна

Организация: МБОУ «Многопрофильная полилингвальная гимназия №180»

Населенный пункт: Республика Татарстан, г. Казань

Аннотация: в статье рассматривается роль цифровых технологий в естественнонаучном образовании школьников. В работе анализируются возможности использования интерактивных образовательных платформ, виртуальных лабораторий и других цифровых инструментов для повышения интереса обучающихся к химии и развития навыков критического мышления. Приведен пример проектного задания для обучающихся 9-11 классов на формирование естественнонаучной грамотности посредством установления межпредметных связей между химией и биологией.

Ключевые слова: естественнонаучное образование; цифровые технологии; химическое образование; качество образования; школьники; интерактивные образовательные платформы.

 

The role of digital technologies in improving the quality of science education for schoolchildren

Keywords: natural science education; digital technologies; chemical education; quality of education; schoolchildren; interactive educational platforms.

В настоящее время невозможно переоценить роль цифровых технологий в современном химическом образовании [1, 3]. Они не только открывают новые возможности для обучения, но и развивают предметные компетенции обучающихся, навык самообразования, способствуют развитию критического мышления, повышают мотивацию к изучению химии.

Важным аспектом химического образования является прикладная составляющая химической науки, то есть обучающиеся в полном объеме должны владеть химическими знаниями, которые необходимы им в повседневной жизни. Кроме того, одним из ключевых компонентов образования в области химии является естественнонаучная грамотность, включающая в себя не только знания естественных наук, но и способность применять эти знания для понимания природных явлений и их законов, представления целостной картины мира на основе научных принципов. Эти знания способствуют осознанному потреблению и защите окружающей среды, развитию экологической грамотности, что очень актуально в условиях современного мира, в котором экологические проблемы стоят достаточно остро.

Применение цифровых технологий в сочетании с методически верно подобранными методами обучения позволяет повысить качество образования, создает необходимый уровень для дифференциации и индивидуализации обучения. Это окажет большое влияние на понимание предмета, мотивацию и развитие компетенций обучающихся.

Развитие естественнонаучной грамотности на уроках химии включает в себя такие ключевые аспекты как:

- проведение практических работ и экспериментов, с целью формирования системы химических понятий о свойствах веществ, развития навыков наблюдения, самостоятельности действий;

- применение информационных технологий [6,7] (к примеру, использование виртуальных лабораторий, интерактивных образовательных платформ (Web-Chem, Chemistry Steps, InternetUrok.ru, ЯКласс, Google Classroom, Moodle и др.), электронных учебников, разработка обучающимися компьютерных презентаций, демонстрация видео-опытов, разработка учителем или учениками электронных кроссвордов, филвордов и пр.);

- использование проектной деятельности, которая позволяет школьникам увидеть значимость естественнонаучных знаний в повседневной жизни, а также способствует повышению мотивации изучения естественных наук;

- применение методов проблемного обучения (проблемное изложение, частично-поисковый, исследовательский методы), стимулирующих критическое мышление, развитие исследовательских навыков;

- интеграцию межпредметных связей естественнонаучных дисциплин через проведение бинарных уроков, интегрированных внеклассных мероприятий [9], с целью демонстрации практической значимости естественных наук, формирования целостной картины мира, расширения кругозора;

- оценку и рефлексию уровня естественнонаучной грамотности обучающихся и анализ их прогресса, с целью корректировки и определения направления дальнейшей работы.

Следует также отметить, что при использовании цифровых технологий вовсе не стоит исключать и традиционные методы обучения (лекции, диспуты, учебные дискуссии, демонстрации, лабораторные и практические работы и др.), ведь их сочетание позволяет повысить эффективность образовательного процесса и улучшить его результаты. Это особенно важно для естественнонаучного образования школьников, в котором ключевую роль играют наглядность и практическая направленность. Если уроки будут включать в себя лекционные и практические элементы с использованием цифровых технологий, это поспособствует формированию устойчивого интереса обучающихся к естественным наукам. К примеру, лекции можно дополнить интерактивными презентациями, диспуты и дискуссии провести в онлайн-формате, а при практических и лабораторных работах использовать видеоматериалы или виртуальные лаборатории. Тем самым такое сочетание методов позволит создать образовательную среду, в которой каждый обучающийся сможет раскрыть свой потенциал, это сделает естественнонаучное образование более эффективным.

Практико-ориентированная деятельность по решению соответствующих задач (ситуационных и ориентированных на жизненный опыт) подчеркивает важность естественнонаучных знаний не только при обучении, но и в практике повседневной жизни [5].

В целом, естественнонаучная грамотность интегрирует три компетенции [8], которые можно формировать и оценивать с помощью трех групп заданий. Это задания на «научное объяснение явлений», «интерпретацию данных и использование научных доказательств для получения выводов», «понимание особенностей естественно-научных исследований» [4].

Примером может быть проектное задание для обучающихся 9-11 классов (подробнее в [2]) на формирование естественнонаучной грамотности посредством установления межпредметных связей между химией и биологией.

Тема проекта «Анализ химического состава чая и его влияния на организм человека». Обучающимся предстоит провести анализ химического состава различных видов чая (черный, зеленый, белый, улун, пуэр или др.) и определить их полезные свойства, а также возможное влияние на здоровье человека. Для этого им необходимо:

1. Изучить компоненты, входящие в состав выбранных ими видов чая: кофеин, танин, полифенолы (катехин, флавоноиды), витамины, минералы.

2. Определить полезные свойства каждого вида чая, основываясь на химическом составе. Например, белый чай содержит большое количество катехинов и отличается крайне высоким содержанием антиоксидантов, благодаря чему замедляет старение клеток; употребление черного чая снижает риск сердечно-сосудистых заболеваний, благодаря полифенолам; зеленый чай богат антиоксидантами и способствует снижению веса; улун регулирует уровень сахара в крови; пуэр способствует улучшению пищеварения.

3. Изучить научные исследования о влиянии каждого вида чая на здоровье человека. Это позволит выявить преимущества и возможные противопоказания.

4. Предложить рекомендации по употреблению чая в зависимости от индивидуальных особенностей организма и состояния здоровья.

5. Представить свои результаты.

6. В качестве рефлексии необходимо обсудить, как результаты проекта могут быть использованы в повседневной жизни и рассмотреть аспекты взаимосвязи химии и биологии.

Данный проект позволяет обучающимся углубиться в тему естественных наук, способствует развитию естественнонаучной грамотности. Кроме того, проект помогает ученикам развить аналитические способности, логическое и критическое мышление, умение работать с информацией, самостоятельно планировать и осуществлять практическую деятельность.

В заключении стоит отметить, что только комплексный подход, объединяющий наиболее эффективные традиционные и цифровые технологии, может обеспечить повышение качества естественнонаучного образования и развить необходимые компетенции.

Литература

1. Гильманшина С.И., Каримова Г.Д., Шакирова Р.Н. Авторские цифровые ресурсы как элементы образовательной среды подготовки учителей химии // Современные проблемы науки и образования. – 2022. – № 1; – URL: https://science-education.ru/article/view?id=31435 (дата обращения: 01.02.2025).

2. Гильманшина С.И., Мухаметшина Р.М. Пути интеграции химических и валеологических знаний // Химия в школе. – 2003. – № 9. – С. 30.

3. Гильманшина С.И., Рахманова А.Р., Миннахметова В.А. Разработка и внедрение цифровых видеоматериалов методического сопровождения химического практикума // Современные наукоемкие технологии. – 2022. – № 4. – С. 151-155.

4. Зубкова Л.А. Естественно-научная грамотность: диагностика и формы организации учебного процесса для формирования данного вида функциональной грамотности. – URL: https://multiurok.ru/files/statia-estestvennonauchnaia-gramotnost-diagnostika.html (дата обращения: 27.10.2025).

5. Куприянова С.Г. Особенности формирования естественнонаучной грамотности обучающихся основной школы // Образование и воспитание. – 2021. – № 2 (33). – С. 33-35.

6. Сергеева Б.В., Чувилко А.Е. Естественнонаучная грамотность младших школьников // Исследования молодых ученых : материалы LVII Междунар. науч. конф. (г. Казань, март 2023 г.). – Казань : Молодой ученый, 2023. – С. 103-109.

7. Gilmanshin I.R., Gilmanshina S.I. Technology of e-learning in the university education. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2018. – Vol. 412. – No 1. – Р. 012022.

8. Gilmanshin I., Gilmanshina S. The formation of students engineering thinking as a way to create new techniques, technologies, materials // В сборнике: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. International Scientific-Technical Conference on Innovative Engineering Technologies, Equipment and Materials 2015, ISTC-IETEM 2015. – 2016. – С. 012006.

9. Kosmodemyanskaya S.S. Formation of professional adaptation of students, future chemistry teachers. In: Questions of pedagogy and psychology. Monograph. Editor-in-chief Zh.V. Murzin. Cheboksary, 2021.

1. file0.docx (20,2 КБ)
2. file1.pptx (146,2 КБ)

Опубликовано: 23.06.2025