Scientific journal

Modern problems of science and education

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

В современных условиях цифровизации учебно-воспитательного процесса, которая коснулась подготовки будущих учителей химии [1], внимание педагогов по-прежнему традиционно сосредоточено на выполнении требований Федерального государственного образовательного стандарта (ФГОС) к результатам обучения в общеобразовательных учреждениях. В то же время в педагогической литературе имеют место публикации [2; 3 и др.], где акцентировано внимание на имеющихся особенностях усвоения учебной информации мальчиками и девочками, что следует учитывать для выполнения единых на всей территории Российской Федерации требований к результатам обучения. Речь идет о необходимости учета в обучении психологических, когнитивных и поведенческих различий между мальчиками и девочками. Общеизвестно, что мальчики и девочки мыслят и воспринимают информацию по-разному. Тем не менее, как точно отмечено в исследованиях [2; 3], на уроках применяются универсальные для обоих полов методы и приемы обучения предметам. Как результат, считает О.И. Колечкова [2], нередко мальчики либо теряют интерес еще в начале подаваемой учебной информации, либо ошибаются на фоне более усидчивых и аккуратных девочек. Даже при раздельной форме обучения одаренных учащихся, как отмечается в работе [4], достаточно трудностей в преподавании естественно-научных предметов. Совершенно недостаточно исследований, ориентированных на когнитивную дидактику [5], по обучению естественно-научным предметам с учетом организационно-методических особенностей преподавания в классах раздельного обучения.

Отмеченные выше трудности весьма актуальны для обучения химии в раздельных общеобразовательных учреждениях – в лицеях для мальчиков и гимназиях для девочек, что связано со спецификой химической области знаний.

Химия относится к естественно-научным предметам, где велика роль абстрактных теоретических понятий, расчетов и эксперимента. Для общего химического образования многозначительным является формирование первоначальных химических понятий, культуры химического эксперимента и умений осуществлять вычисления по химическим формулам и уравнениям. В восьмом классе идет их формирование; в девятом, десятом, одиннадцатом классах – дальнейшее расширение и углубление, а также обоснование и иллюстрация прикладного аспекта теоретических химических знаний.

Возникает противоречие между необходимостью выполнения единых требований обновленного образовательного стандарта к предметным образовательным результатам и недостаточной разработанностью организационно-методических особенностей их достижения в учебных заведениях раздельного учебно-воспитательного процесса. Обнаруженное противоречие определило формулировку проблемы исследования. А именно, проблема исследования заключается в необходимости выявления организационно-методических особенностей достижения образовательных результатов по предмету в образовательных учреждениях раздельного учебно-воспитательного процесса.

Авторы настоящей публикации не рассматривают плюсы и минусы раздельного химического образования по отношению к обучению в смешанных классах. Предлагаемое исследование авторы рассматривают как одну из возможных попыток поиска путей решения обозначенной проблемы с учетом специфики восприятия естественно-научной информации (и в области химии в том числе) мальчиками на психологическом, когнитивном и поведенческом уровнях, а также поиска путей повышения успеваемости, самооценки и мотивации к изучению химии в условиях уже функционирующего много лет раздельного образовательного учреждения.

Цель исследования: выявить организационно-методические особенности достижения образовательных результатов по химии на примере обучения в лицее-интернате для мальчиков.

Материал и методы исследования. Представленное исследование основано на применении системно-деятельностного подхода, который лежит в основе обновленного образовательного стандарта. Применение системно-деятельностного подхода в настоящем исследовании позволяет сделать акцент на современных образовательных технологиях и цифровых образовательных ресурсах с учетом выявленных особенностей обучения химии в классах, сформированных только из мальчиков, с целью достижения у них образовательных результатов. Обозначенный подход позволяет учесть в раздельных классах особенности обучения химии на психологическом, когнитивном и поведенческом уровнях, донести до обучающихся осознание своей субъектности и необходимости активной познавательной деятельности. Таким образом, он способствует выявлению организационно-методических особенностей достижения предметных результатов в соответствии с требованиями Стандарта (Федерального государственного образовательного стандарта – ФГОС).

Основная опытно-экспериментальная работа по выявлению организационно-методических особенностей достижения образовательных результатов по химии проводилась в казанском лицее-интернате № 7 для мальчиков.

Результаты исследования и их обсуждение. Вначале рассмотрим основные понятия исследования, такие как «образовательные результаты» и «предметные образовательные результаты». В коллективном исследовании ученых Центра изучения школьных практик и образовательных программ XXI века Института образования НИУ ВШЭ [6] понятие «образовательные результаты» раскрывается как «ожидаемые и измеряемые конкретные достижения обучающихся, выраженные на языке знаний, способностей, компетенций; они описывают, что должен будет в состоянии делать обучающийся по завершении всей или части образовательной программы, а также уровня(ей) образования» [6]. Указанное определение взято за основу для достижения обозначенной выше цели настоящего исследования.

Следует отметить, что в зарубежной педагогической литературе не обнаружено различия между понятиями «образовательные результаты» и «предметные результаты» [7]. Соответственно, требования к образовательным результатам изменяются в зависимости от содержания и специфики учебного предмета.

В Федеральном государственном образовательном стандарте [8] предметные образовательные результаты рассматриваются как «образовательные результаты, включающие в себя освоенные обучающимися в ходе изучения учебного предмета умения, специфические для данной предметной области, виды деятельности по получению нового знания в рамках учебного предмета, его преобразованию и применению в учебных, учебно-проектных и социально-проектных ситуациях, формирование научного типа мышления, владение научной терминологией, ключевыми понятиями, методами и приемами» [8]. Там же конкретизированы требования к предметным образовательным результатам.

А.Е. Бахмутский [9] обращает внимание на то, что определение предметных результатов по ФГОС содержит «виды деятельности по получению нового знания в рамках учебного предмета и его преобразованию», а также формирование научного типа мышления, что повышает значимость предметных образовательных результатов для развития и воспитания обучающихся.

Согласно ФГОС [8], предметные образовательные результаты по химии среднего общего образования включают: 1) сформированность представлений о месте химии в современной научной картине мира; понимание роли химии в формировании кругозора и функциональной грамотности человека для решения практических задач; 2) владение основополагающими химическими понятиями, теориями, законами и закономерностями; уверенное пользование химической терминологией и символикой; 3) владение основными методами научного познания, используемыми в химии: наблюдение, описание, измерение, эксперимент; умение обрабатывать, объяснять результаты проведенных опытов и делать выводы; готовность и способность применять методы познания при решении практических задач; 4) сформированность умения давать количественные оценки и проводить расчеты по химическим формулам и уравнениям; 5) владение правилами техники безопасности при использовании химических веществ; 6) сформированность собственной позиции по отношению к химической информации, получаемой из разных источников [8].

Указанные в ФГОС образовательные результаты по конкретному предмету определяют направление отбора образовательных ресурсов (современных педагогических технологий, цифровых образовательных ресурсов, лабораторного оборудования), применяемых в процессе обучения химии для их достижения.

Предварительно следует внести ясность в том, что в настоящем исследовании речь не идет о необходимости раздельного обучения химии мальчиков и девочек. Другими словами, в дидактических условиях, вопросах и заданиях, предлагаемых для обучения мальчиков, нет тех, которые невозможно было бы применять при обучении химии девочек, поскольку образовательный стандарт един.

Авторы лишь предлагают делать акцент и чаще применять в лицеях для обучения мальчиков (эти лицеи давно существуют в российской образовательной системе) те педагогические средства и технологии, активизирующие мыслительную деятельность, которые позволяют учесть специфику восприятия естественно-научной информации мальчиками для повышения их успеваемости, самооценки и мотивации к изучению химии.

Выявленные в исследовании и подробно рассмотренные ниже организационно-методические особенности достижения образовательных результатов по химии в лицеях для мальчиков нашли наиболее полное отражение в представленных далее соответствующих дидактических условиях.

Под дидактическими условиями мы понимаем совокупность педагогических средств и технологий, активирующих мыслительную деятельность обучающихся, для достижения ими образовательных результатов по химии.

Первое дидактическое условие – применение педагогических средств и технологий с учетом особенностей обучения в раздельных общеобразовательных учреждениях.

Нет сомнений в том, что для достижения предметных образовательных результатов следует сначала доступно в соответствии с половозрастными особенностями обучающихся донести до них учебную информацию, привлекая к активной познавательной деятельности и осознанию своей субъектности, затем провести адекватный контроль усвоения. Для выявления организационно-методических особенностей объяснения нового материала мальчикам и контроля его усвоения обратимся к психолого-педагогическим исследованиям [10; 11].

Исследованиями ученых [10; 11] научно доказаны имеющие место часто встречающиеся особенности мышления и учебно-поведенческие особенности обучающихся в зависимости от половой принадлежности. Эти особенности проанализированы и подробно раскрыты в исследовании [12] и магистерской диссертации А.Д. Латыповой [13].

В целом особенности усвоения естественно-научной информации (по химии в том числе) мальчиками можно дифференцированно резюмировать на психологическом, когнитивном и поведенческом уровнях, что соответствует достижению цели данного исследования.

Более развитое правое полушарие, что характерно для мальчиков, включается, как известно, при анализе зрительных образов, распознавании формы и структуры предметов. Этот факт обуславливает деятельность абстрактного мышления (важного для усвоения абстрактных естественно-научных понятий), объективной оценки и самооценки. Как результат, мальчики легче адаптируются к внешним условиям обучения. Однако им характерна кратковременная память и сложность в преодолении стрессовой ситуации. Это особенности мальчиков психологического уровня. К когнитивному уровню особенностей можно отнести доминирование высокой скорости обработки новой информации и синтетического подхода в качественном анализе поисково-учебного материала. Им характерны рациональный подход в умениях обобщать и предпочтение диалогово-дискуссионной формы проектно-учебной деятельности, а также быстрая концентрация внимания. Поведенческие особенности связаны с предпочтением гуманных отношений в совместной учебно-познавательной деятельности, что обусловлено преобладанием оптимистичности и открытости в общении и четкого визуально-пространственного восприятии действительности.

На основе отмеченных в исследованиях [4; 14] характеристик когнитивной дидактики и особенностей мышления выявлены организационно-методические особенности обучения химии мальчиков, которые впоследствии были реализованы в данном исследовании. А именно, при объяснении нового материала поддерживать быстрый темп изложения, напоминая о временном ограничении и возможности скорого выполнения интересной экспериментальной работы; при обобщении и закреплении учебного материала увеличить долю поисково-творческих экспериментальных заданий, применять элементы соревнований, регулярно моделировать ситуации самостоятельной учебно-поисковой деятельности; оценивать результат обучения, а не способ его получения.

В магистерской диссертации А.Д. Латыповой [13] к выявленным организационно-методическим особенностям достижения предметных образовательных результатов при обучении химии мальчиков добавлена необходимость применения образной формы изложения и наглядности, практико-ориентированного подхода в изучении учебного материала; обеспечения высокого уровня самостоятельности, конкретности в формулировании заданий и работы «от противного» [13].

Все описанное выше учитывалось в данном исследовании при разработке технологических карт изучения различных тем школьного курса химии и конкретных уроков для достижения предметных образовательных результатов.

Например, в авторских технологических картах уроков делается акцент на создание учебных ситуаций успеха, расширяя возможности самостоятельной эмпирической поисковой деятельности обучающихся. Это теоретические и экспериментальные задания на предсказание химических свойств вещества на основании строения его молекулы, выявление основных закономерностей изменения свойств, генетической связи между классами веществ, выявление причин различия в свойствах тех или иных веществ с последующим анализом, экспериментом и сравнением со справочными данными. По завершении поисковой деятельности имеет место саморефлексия по поиску логических ошибок и пробелов в знаниях.

Относительно организационно-методических особенностей разработанной системы оценивания, ориентированной на результат, получено следующее. При оценивании выполнения творческих заданий по предмету следует делать акцент на креативности и новых способах решения, что повышает заинтересованность в химической области знаний. Урок в целом выстраивается так, чтобы поисковая деятельность обучающихся была нацелена на конкретный результат, а не только на усвоение выполнения действий по заданному алгоритму.

Например, при взаимопроверке усвоенных химических знаний в конце урока лицеисты самостоятельно выбирают необходимую качественную реакцию для экспериментального подтверждения (или отрицания) наличия, допустим, альдегидной группы в исследуемом веществе и формулируют выводы о химических свойствах альдегидов по сравнению с кетонами.

В то же время имеет место прямая зависимость успешности обучения от уровня требований, которые предъявляет обучающимся школа. Иначе говоря, для успешной учебы мальчикам необходимы как возможность реализации творческого потенциала, так и дисциплинарные рамки. Следовательно, разнообразные творческие и повышенной сложности задания необходимо сочетать с высоким темпом обучения на уроке и контролем усвоения предмета, ориентированным на конечный результат.

На уроках и мероприятиях внеурочной деятельности для мальчиков хороши индивидуальные задания с жестким ограничением во времени (допустим, не более 5 минут для решения).

Например, за 1 минуту надо найти ответ на такие вопросы, как: «Какая кислота всегда находится в желудке здорового человека, а при недостатке – её употребляют как лекарство?», «Какой из оксидов азота используется в медицине при снятии болевого шока при операциях?», «Укажите строительный материал белковой молекулы».

Пятиминутные задания были связаны с небольшими расчетными задачами, где надо рассчитать, например, реальный выход продукта в ходе определенной реакции.

Второе дидактическое условие – использование современных технологий и методов обучения, ориентированных на повышение мотивации к учению и формирование продуктивного мышления с учетом специфики химической области знаний.

В результате сопоставительного анализа было выявлено, что отмеченные выше психологические и учебно-поведенческие особенности мальчиков требуют внимания при выборе образовательных технологий. Наиболее соответствующими организационно-методическим особенностям обучения мальчиков являются технологии проблемного обучения и развития продуктивного мышления. Под продуктивным мышлением, согласно «Словарю педагогических терминов» [15], понимается «способность и возможность самостоятельного открытия знаний» [15]. При этом следует считаться со спецификой химических знаний (занимают центральное место в триаде: физика – химия – биология, что актуализирует реализацию межпредметных связей и дедуктивного метода познания; в химии велика роль эксперимента, что влияет на структуру урока и актуализирует применение проектного и практико-ориентированного обучения).

Ниже, в зависимости от изучаемой темы, приведены примеры проблемных вопросов, ориентированных на формирование продуктивного мышления обучающихся в процессе мысленного и реального эксперимента.

Например, в индивидуальных заданиях для обучающихся 10 классов по теме «Ароматические углеводороды» формулируется вопрос: «Какова структурная формула жидкости и уравнение реакции ее полимеризации, если в ее составе только атомы водорода и углерода (химические свойства жидкости частично раскрыты в условии задачи)?». По теме «Химические свойства альдегидов и кетонов» – проблемное задание: «С указанием признаков реакций опишите, каким образом экспериментально можно распознать вещества в неподписанных склянках, используя только растворы сульфата меди (II) и гидроксида натрия».

Для обучающихся 11 классов при изучении темы «Общие способы получения металлов. Понятие о металлургии» формулируется проблемный вопрос: «Почему алюминий, будучи самым дорогим металлом, вдруг стал самым дешевым и доступным металлом? Укажите наиболее распространённые алюмосодержащие минералы, приведите их химические формулы».

Третье дидактическое условие – интеграция традиционных технологий обучения химии с цифровыми образовательными технологиями, преимущественно для самостоятельной работы и во внеурочной деятельности по химии.

Выявленные организационно-методические особенности обучения химии мальчиков оправдывают широкое применение цифровых ресурсов с виртуальными и видеоопытами, а также практико-ориентированных занятий, предполагающих самостоятельную индивидуальную и групповую поисковую работу обучающихся.

Например, хорошо зарекомендовали себя такие цифровые ресурсы, как платформа Google Classroom; сборник цифровых химических видеоопытов; приложение Quizizz; платформа «ЯКласс»; уроки лучших учителей, представленные на платформе Российской электронной школы или на YouTube-канале «МЕКТЕП OnLine химия».

Далее представлены задания, выполнение которых требует интеграции знаний и умений, полученных в результате традиционных технологий обучения химии, и умений, сформированных посредством цифровых образовательных технологий. В приведенных ниже заданиях 1 и 2 необходимо найденное решение обосновать при помощи эксперимента из имеющейся базы цифровых видеоопытов.

Задание 1. Укажите факторы, влияющие на смещение равновесия вправо в конкретной реакции (по выбору), протекающей с выделением тепла. (Пример возможного ответа в зависимости от конкретной реакции: увеличение концентрации исходных веществ и давления, понижение температуры.)

Задание 2. Укажите продукты гидролиза конкретной соли (на ваш выбор) и кислотность среды ее водного раствора. (Пример ответа в зависимости от конкретной соли, например карбоната калия: гидрокарбонат калия и гидроксид калия – продукты, щелочная среда.)

Выполнение других заданий (например, по теме «Химия в жизни общества»), объединенных в группу «Расскажи, покажи, объясни», предполагает разработку презентаций по определенной теме с ограничением во времени: на выполнение задания и подготовку презентации – не более 15 минут, на защиту – не более 5 минут.

Таким образом, в результате осуществления выявленных дидактических условий удается реализовать организационно-методические особенности обучения химии, направленные на практико-ориентированность, эффект новизны, элементы соревновательного характера и конкуренции, самостоятельности и лидерства в динамической познавательной деятельности мальчиков на уроках и внеурочной деятельности по химии (соответствующие дидактические игры, квесты и др.). В то же время следует признать, что предлагаемая в высоком темпе информация обуславливает слабое ее усвоение за счет включения кратковременной памяти. Следовательно, необходимо повышенное внимание к стадии повторения, закрепления и подведения итогов по пройденному учебному материалу.

Опытно-экспериментальная апробация установленных организационно-методических особенностей обучения химии мальчиков в раздельных общеобразовательных учреждениях, в рамках выявленных дидактических условий (с учетом наблюдения и сопоставления с обучением девочек в гимназии-интернате №4 Кировского района города Казани), осуществлялась с 2020 года в МАОУ «Лицей-интернат №7» Ново-Савиновского района города Казани в 10–11 классах. Всего, с учетом сопоставительного наблюдения, участвовало 103 человека. При статистической обработке экспериментальных данных применялся t-критерий Стьюдента.

Опытно-экспериментальная часть исследования включала четыре этапа: наблюдения и сопоставления, констатирующий, формирующий и контрольный. На этапе наблюдения и сопоставления обучения в раздельных общеобразовательных учреждениях (в гимназии-интернате для девочек и лицее-интернате для мальчиков) были выявлены и подтверждены психологические и учебно-поведенческие особенности мальчиков по усвоению химической информации по сравнению с девочками; сформулированы организационно-методические особенности обучения химии мальчиков, которые были учтены в разработанных технологических картах, практико-ориентированных заданиях проблемного характера, внеурочных мероприятиях и другом экспериментальном материале для последующих этапов.

На констатирующем и контрольном этапах исследования применялись методики определения преобладающего полушария; диагностики мотивации учения и эмоционального отношения к учению (адаптированные под изучение химии методики Ч.Д. Спилберга, А.Д.Андреевой). Кроме того, определялся средний балл успеваемости класса по химии (по итогам контрольных работ) и самооценки успеваемости (по результатам анкетирования).

Констатирующий этап позволил определить ведущий тип мышления (84% обучающихся – с преобладанием правополушарного типа, пространственно-образного), уровень мотивации к изучению химии (3 уровень из 5, соответствующий немного сниженной познавательной мотивации), успеваемость и качество знаний обучающихся по химии.

Формирующий этап, целью которого было повышение уровня образовательных результатов, самооценки успеваемости и мотивации к изучению химии у обучающихся экспериментальной группы, был связан с реализацией организационно-методических особенностей достижения образовательных результатов по химии в лицее-интернате для мальчиков в рамках выявленных дидактических условий.

Итоговый контрольный этап позволил получить положительные результаты. Данный этап требует некоторого пояснения. Поскольку средний балл успеваемости класса по химии определялся по итогам промежуточных и итоговых контрольных работ, считаем целесообразным привести детализацию определяемых в контрольных работах предметных результатов по химии с указанием номеров в соответствующих федеральных контрольно-измерительных материалах (таблица).

Предметные результаты по химии, измеряемые итоговой контрольной работой в 11 классе

В экспериментальной группе по сравнению с контрольной получены обнадеживающие результаты. Средний балл успеваемости повысился на 0,60 единицы (в контрольной группе зафиксировано увеличение лишь на 0,43 единицы); уровень самооценки успеваемости по химии вырос с 4,00 до 4,46 балла (в контрольной группе значимых изменений не зафиксировано); мотивация к изучению химии возросла у 48% обучающихся (в контрольной группе – у 24%).

Такие результаты оказались возможны благодаря учету организационно-методических особенностей обучения химии мальчиков, которые нашли наиболее полное отражение в реализации выявленных в исследовании дидактических условий.

Заключение. Выявлены и реализованы в обучении организационно-методические особенности достижения предметных образовательных результатов на примере обучения химии в классах, укомплектованных только мальчиками. Учтена специфика восприятия естественно-научной информации (по химии) мальчиками на психологическом, когнитивном и поведенческом уровнях для повышения успеваемости, самооценки и мотивации к изучению химии в условиях уже функционирующего раздельного образовательного учреждения.

К таким организационно-методическим особенностям относятся динамичность и пространственно-образная подача учебной информации, ограничение во времени при решении экспериментальных и расчетных химических задач и упражнений, регулярное моделирование ситуаций самостоятельной учебно-поисковой деятельности, включение в учебно-воспитательный процесс элементов соревнования и конкуренции, толерантность к оформлению индивидуальных экспериментальных заданий, активное поощрение продуктивной деятельности на уроках. Усиление акцента на практико-ориентированности, повторении, закреплении и подведении итогов по пройденному учебному материалу с увеличением доли поисково-творческих экспериментальных заданий.

Выявлены и апробированы дидактические условия, которые позволили в полной мере реализовать организационно-методические особенности достижения предметных результатов, повысить мотивацию к изучению химии, самооценку обучающихся.

К таким дидактическим условиям относятся: применение педагогических средств и технологий с учетом особенностей обучения в раздельных общеобразовательных учреждениях; использование современных технологий и методов обучения, ориентированных на повышение мотивации к учению и формирование продуктивного мышления с учетом специфики химической области знаний; интеграция традиционных технологий обучения химии с цифровыми образовательными технологиями, преимущественно для самостоятельной работы и во внеурочной деятельности.