Практическая работа №3. практическая работа№3. Методическая разработка Формирование естественнонаучной грамотности учащихся на уроках физики

• Название: Методическая разработка Формирование естественнонаучной грамотности учащихся на уроках физики
• Анкор: Практическая работа №3
• Дата: 31.03.2022
• Размер: 386.62 Kb.
• Имя файла: практическая работа№3.docx
• Тип: Методическая разработка; #431868

СБОРНИК ЗАДАНИЙ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОЙ ГРАМОТНОСТИ УЧАЩИХСЯ НА УРОКАХ ФИЗИКИ

Вторушина Любовь Геннадьевна,

учитель математики и физики МБОУ ООШ №5

п.ЦЭС

15 ноября 2021 г.

Введение

Данная методическая разработка «Формирование естественнонаучной грамотности учащихся на уроках физики» нацелена на формирование функциональной грамотности учащихся в области естествознания, т.е. способности обучающихся использовать естественнонаучные знания, умения и навыки в реальных жизненных ситуациях.

Цель данного пособия - привлечь внимание учителей и учащихся к новому и интересному виду практических заданий в формате PISA, помочь им применить уже полученные знания в курсе физики, развить логическое мышление, дать занимательный материал для урочной и внеурочной деятельности.

Общая характеристика естественнонаучной грамотности и заданий по ее оцениванию

Характер заданий для оценивания ЕНГ российских учащихся в рамках национального мониторинга основывается на материалах международного исследования PISA. Эти материалы включают в себя собственно концепцию ЕНГ, модель заданий по ее оцениванию и образцы таких заданий. 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.

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 ЕНГ. 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 PISA. Типичный блок заданий включает в себя описание реальной ситуации, представленное, как правило, в проблемном ключе, и ряд вопросов-заданий, связанных с этой ситуацией [1]. При этом каждое из заданий классифицируется по следующим параметрам:

компетентность, на оценивание которой направлено задание;

тип естественнонаучного знания, затрагиваемый в задании;

контекст;

познавательный уровень (или степень трудности) задания. Ниже смысл каждого из этих параметров раскрывается подробнее.

Компетенции и умения

Каждая из трех основных компетенций, составляющих ЕНГ, включает в себя набор конкретных умений, на проверку которых может быть непосредственно направлено задание.

В таблице приводятся эти умения, раскрывающие содержание каждой из основных компетенций, и краткая характеристика учебного задания, с помощью которого можно формировать или оценивать соответствующее умение.

	Оцениваемые компетенции, умения	Характеристика учебного задания, направленного на формирование/оценку умения
1	Компетенция: научное объяснение явлений
1.1	Применить соответствующие естественнонаучные знания для объяснения явления	Предлагается описание достаточно стандартной ситуации, для объяснения которой можно напрямую использовать программный материал.
1.2	Распознавать, использовать и создавать объяснительные модели и представления	Предлагается описание нестандартной ситуации, для которой ученик не имеет готового объяснения. Для получения объяснения она должна быть преобразована (в явном виде или мысленно) или в типовую известную модель или в модель, в которой ясно прослеживаются нужные взаимосвязи. Возможна обратная задача: по представленной модели узнать и описать явление.
1.3	Делать и научно обосновывать прогнозы о протекании процесса или явления	Предлагается на основе понимания механизма (или причин) явления или процесса обосновать дальнейшее развитие событий.
1.4	Объяснять принцип действия технического устройства или технологии	Предлагается объяснить, на каких научных знаниях основана работа описанного технического устройства или технологии.
2	Компетенция: понимание особенностей естественнонаучного исследования
2.1	Распознавать и формулировать цель данного исследования	По краткому описанию хода исследования или действий исследователей предлагается четко сформулировать его цель.
2.2	Предлагать или оценивать способ научного исследования данного вопроса	По описанию проблемы предлагается кратко сформулировать или оценить идею исследования, направленного на ее решение, и/или описать основные этапы такого исследования.

2.3	Выдвигать объяснительные гипотезы и предлагать способы их проверки	Предлагается не просто сформулировать гипотезы, объясняющие описанное явление, но и обязательно предложить возможные способы их проверки. Набор гипотез может предлагаться в самом задании, тогда учащийся должен предложить только способы проверки.
2.4	Описывать и оценивать способы, которые используют учёные, чтобы обеспечить надёжность данных и достоверность объяснений	Предлагается охарактеризовать назначение того или иного элемента исследования, повышающего надежность результата (контрольная группа, контрольный образец, большая статистика и др.). Или: предлагается выбрать более надежную стратегию исследования вопроса.
3	Компетенция: интерпретация данных и использование научных доказательств для получения выводов
3.1	Анализировать, интерпретировать данные и делать соответствующие выводы	Предлагается формулировать выводы на основе интерпретации данных, представленных в различных формах: графики, таблицы, диаграммы, фотографии, географические карты, словесный текст. Данные могут быть представлены и в сочетании форм.
3.2	Преобразовывать одну форму представления данных в другую	Предлагается преобразовать одну форму представления научной информации в другую, например: словесную в схематический рисунок, табличную форму в график или диаграмму и т.д.
3.3	Распознавать допущения, доказательства и рассуждения в научных текстах	Предлагается выявлять и формулировать допущения, на которых строится то или иное научное рассуждение, а также характеризовать сами типы научного текста: доказательство, рассуждение, допущение.
3.4	Оценивать c научной точки зрения аргументы и доказательства из различных источников	Предлагается оценить с научной точки зрения корректность и убедительность утверждений, содержащихся в различных источниках, например, научно-популярных текстах, сообщениях СМИ, высказываниях людей.

Типы научного знания

Каждая из компетентностей, оцениваемых в задании, может демонстрироваться на материале научного знания следующих типов:

• 
  Содержательное знание, знание научного содержания, относящегося к следующим областям: «Физические системы», «Живые системы» и «Науки о Земле и Вселенной».
  
• 
  Процедурное знание, знание разнообразных методов, используемых для получения научного знания, а также знание стандартных исследовательских процедур.
  

Контексты

Контекстом можно назвать тематическую область, к которой относится описанная в задании проблемная ситуация. Например, в PISA эти ситуации группируются по следующим контекстам:

• 
  здоровье;
  
• 
  природные ресурсы;
  
• 
  окружающая среда;
  
• 
  опасности и риски;
  
• 
  связь науки и технологий.
  

Познавательные уровни

Для заданий по ЕНГ в PISA определяются уровни познавательных действий, которые должен выполнить ученик для выполнения данного задания. Трудность любого задания – это сочетание его собственной интеллектуальной сложности (т.е. сложности требуемых мыслительных процедур) и объема знаний и умений, необходимых для его выполнения. Выделяются следующие познавательные уровни:

• 
  Низкий
  

Выполнять одношаговую процедуру, например, распознавать факты, термины, принципы или понятия, или найти единственную точку, содержащую информацию, на графике или в таблице.

• 
  Средний
  

Использовать и применять понятийное знание для описания или объяснение явлений, выбирать соответствующие процедуры, предполагающие два шага или более, интерпретировать или использовать простые наборы данных в виде таблиц или графиков.

• 
  Высокий
  

Анализировать сложную информацию или данные, обобщать или оценивать доказательства, обосновывать, формулировать выводы, учитывая разные источники

информации, разрабатывать план или последовательность шагов, ведущих к решению проблемы.


Задание 1

Диффузия. С этим явлением мы сталкиваемся постоянно. Его название образовано от латинского diffusio — взаимодействие, рассеивание, распространение. Это процесс взаимного проникновения молекул или атомов двух граничащих веществ.

Это явление можно наблюдать при распространении запахов. Благодаря диффузии газов, сидя в другой комнате, можно понять, что готовится. Как известно, природный газ не имеет запаха, и к нему примешивают добавку, чтобы легче было обнаружить утечку бытового газа. Резкий неприятный запах добавляет одорант, например, этилмеркаптан. Если с первого раза конфорка не загорелась, то мы можем чувствовать специфический запах, который с детства мы знаем, как запах бытового газа.

Задание 1.Выберите из предложенного перечня два верных утверждения

Варианты ответов:

1) Процесс диффузии замедляется с ростом температуры.

2) Скорость диффузии зависит от температуры вещества.

3) Скорость диффузии не зависит от агрегатного состояния вещества.

4) Процесс диффузии не зависит от изменения температуры.

5) В твёрдых телах скорость диффузии наименьшая.


Характеристики заданий и система оценивания

Задание 1. «Диффузия».
Характеристики задания
Содержательная область оценки	содержательное знание; физические системы.
Компетенция	научное объяснение явлений
Контекст	окружающая среда
Уровень сложности	низкий
Тип задания	множественный выбор
Объект оценки	вспомнить и применить соответствующие естественнонаучные знания для объяснения явления
Система оценивания
1 балл	Выбраны правильно 2 ответа. (2,5)
0 баллов	Другие ответы. Ответ отсутствует.

Задание 2

На уроке физики ученики изучали тепловые явления. Вернувшись, домой, два друга, Сережа и Артем, используя стакан с горячей водой, термометр и часы провели опыт по исследованию температуры остывающей воды с течением времени.

t, °С	70	60	53	49	46
τ, мин	0	5	10	15	20

Задание 2. Из предложенного перечня выберите два утверждения, соответствующие проведённому опыту. Укажите их номера.

Варианты ответов:

1. 
   За первые 5 мин. вода остыла в большей степени, чем за следующие 5 мин.
   
2. 
   Температура остывающей воды обратно пропорциональна времени наблюдения.
   
3. 
   Скорость остывания воды уменьшается по мере охлаждения воды.
   
4. 
   По мере остывания скорость испарения уменьшается.
   
5. 
   Остывание воды происходит до комнатной температуры.
   

Задание 2. «Тепловые явления».
Характеристики задания
Содержательная область оценки	содержательное знание; физические системы.
Компетенция	научное объяснение явлений
Контекст	окружающая среда
Уровень сложности	низкий
Тип задания	множественный выбор
Объект оценки	вспомнить и применить соответствующие естественнонаучные знания для объяснения явления
Система оценивания
1 балл	Выбраны правильно 2 ответа. (1,3)
0 баллов	Другие ответы. Ответ отсутствует.

Задание 3

Сережа и Артем, решили продолжить опыты,  по исследованию температуры остывающей воды с течением времени.В алюминиевый и пластиковый стаканы они налили одинаковое количество горячей воды. Результаты измерений занесли в таблицу 1 и 2.

Таблица 1 Остывание воды в алюминиевом стакане

t, °С 70 60 53 49 46 τ, мин 0 5 10 15 20 t, °С	70	60	53	49	46
τ, мин	0	5	10	15	20

Таблица 2 Остывание воды в пластиковом стакане

t, °С	70	65	59	56	53
τ, мин	0	5	10	15	20

Задание 3.Из предложенного перечня выберите два утверждения, соответствующие проведённым опытам. Укажите их номера.

Варианты ответов:

 1) За время наблюдения вода в алюминиевом стакане остыла в большей степени.

2) За 20 минут вода в обоих стаканах остыла до комнатной температуры.

3) Чем больше температура воды, тем выше наблюдаемая скорость остывания.

4) За первые 10 минут наблюдения вода в алюминиевом стакане остыла на 45 °С.

5) Испарение воды в пластиковом стакане происходит менее интенсивно.

Задание 3. «Тепловые явления».
Характеристики задания
Содержательная область оценки	содержательное знание; физические системы.
Компетенция	научное объяснение явлений
Контекст	окружающая среда
Уровень сложности	низкий
Тип задания	множественный выбор
Объект оценки	вспомнить и применить соответствующие естественнонаучные знания для объяснения явления
Система оценивания
1 балл	Выбраны правильно 2 ответа. (1,3)
0 баллов	Другие ответы. Ответ отсутствует.

Задание 4

Серёжа и Артём поспорили, кто быстрее охладит воду одинаковой массы в двух одинаковых пластиковых стаканах, от температуры 4 ⁰С до 1⁰С, используя одинаковые кусочки тающего льда. Серёжа охлаждал верхнюю часть сосуда с водой, поместив кусочек льда в верхней части стакана , а Артём – удерживал кусочек льда вблизи дна. Спор выиграл Артём.

Задание 4. Выберите верные физические закономерности, вследствие которых, Артём быстрее охладил воду.

1. 
   В указанном интервале температур холодная вода имеет меньшую плотность и движется от кусочка льда вниз.
   
2. 
   Наиболее эффективная теплопередача в жидкости осуществляется путем конвекции
   
3. 
   В соответствии с законом Архимеда, более плотная вода перемещается вниз, а менее плотная – вверх.
   

Задание 4. «Тепловые явления».
Характеристики задания
Содержательная область оценки	содержательное знание
Компетенция	Анализировать, интерпретировать данные и делать соответствующие выводы
Контекст	окружающая среда
Уровень сложности	средний
Тип задания	множественный выбор
Объект оценки	Сформулировать выводы на основе интерпретации данных
Система оценивания
1 балл	Выбраны правильно 2 ответа. (B,C)
0 баллов	Другие ответы. Ответ отсутствует.

Задание 5

Сейчас во многих современных домах устанавливают пластиковые окна. Традиционно, во все пластиковые окна ставится стеклопакет – изделие, состоящее из двух-трех стекол, разделенных между собой специальной дистанционной рамкой.  

Стеклопакет – это прозрачная часть окна, занимающая большую часть оконной конструкции и именно от него во многом зависит уровень шумоизоляции и сохранения тепла в доме.

Говоря научным языком, под стеклопакетом подразумевается герметичное изделие из нескольких стекол, соединенных между собой по контуру герметиком, образующим замкнутую полость.



Задание 5. Используя данные диаграммы, установите соответствие, минимальной толщины стекла и максимально допустимой площади стеклопакета.

Толщина стекла мм минимальная	Площадь стеклопакета м2 Максимальная
А (1,7мм)	4
Б (3,2мм)	3
В (3,5мм)	2
	1

Задание 5. «Стеклопакет».
Характеристики задания
Содержательная область оценки	процедурное знание
Компетенция	Анализировать, интерпретировать данные и делать соответствующие выводы
Контекст	Связь науки и технологий
Уровень сложности	Высокий
Тип задания	Задание на сопоставления
Объект оценки	Преобразование одной формы данных в другую
Система оценивания
2 балла	Выбраны правильно 3 ответа (А-2, Б-4, В-4)
1 балл	Выбраны правильно 2 ответа
0 баллов	Другие ответы. Ответ отсутствует.

Задание 6

Задание 6. Какие выводы можно сделать на основании этой диаграммы. Исключите неправильные утверждения.



А) При ширине дистанционной рамки 12 мм, максимальная площадь стеклопакета 7 м²

Б) Существует линейная зависимость между площадью стеклопакета и шириной дистанционной рамки.

В) При толщине стекла 5 мм стеклопакет может иметь площадь 2 м²

Г) При ширине дистанционной рамки 8 мм, максимальная площадь стеклопакета 5 м²

Задание 6. «Стеклопакет».
	Характеристики задания
	Содержательная область оценки	процедурное знание
	Компетенция	Анализировать, интерпретировать данные и делать соответствующие выводы
	Контекст	Связь науки и технологий
	Уровень сложности	высокий
	Тип задания	задание на исключение неправильных утверждений
	Объект оценки	Сформулировать выводы на основе интерпретации данных
	Система оценивания
	2 балла	Выбраны правильно 2 ответа (А, Б)
	1 балл	Выбран правильно 1 ответ (А или Б)
	0 баллов	Другие ответы. Ответ отсутствует.

Задание 7.

Серёже и Артёму удалось побывать на производстве стеклопакетов. Они увидели, что между некоторых стекол закачивают газ.



Задание 7. С какой целью закачивают газ между стекол?Исключите неправильное утверждение.

А) Для увеличения срока службы стеклопакета.

Б) Для уменьшения теплоизоляции.

В) Для дополнительной защиты от ультрафиолетового излучения.

Г) Для улучшения шумоизоляции.

Задание 7. «Стеклопакет».
Характеристики задания
Содержательная область оценки	процедурное знание
Компетенция	Понимание особенностей естественно научного исследования
Контекст	Связь науки и технологий
Уровень сложности	низкий
Тип задания	задание на исключение неправильных утверждений
Объект оценки	По описанию проблемы сформулировать или оценить идею исследования, направленного на ее решение
Система оценивания
1 балл	Выбран правильно ответ ( Б)
0 баллов	Другие ответы. Ответ отсутствует.

Задание 8.

Серёжа и Артём решили экспериментально проверить, зависит ли выталкивающая сила от плотности погружаемого в воду тела.



Задание 8. Какие из указанных тел можно использовать для такой проверки?

Выберите один ответ

1) А и Г

2) Б и В

3) А и Б

4) В и Г

Задание 8. «Выталкивающая сила».
Характеристики задания
Содержательная область оценки	Содержательное знание, физические системы
Компетенция	Понимание особенностей естественно научного исследования
Контекст	Окружающая среда
Уровень сложности	низкий
Тип задания	Выбор одного правильного ответа
Объект оценки	По описанию проблемы сформулировать или оценить идею исследования, направленного на ее решение
Система оценивания
1 балл	Выбран правильно ответ (4)
0 баллов	Другие ответы. Ответ отсутствует.