Концептуальные подходы к проектированию содержания общеобразовательной дисциплины «Естествознание»

Общеобразовательная дисциплина «Естествознание» является частью обязательной предметной области «Естественные науки», относится к базовым дисциплинам и изучается в разделе «Учебные предметы по выбору из обязательных предметных областей ФГОС СОО» с учетом профиля профессионального образования. Рекомендуемая трудоемкость дисциплины «Естествознание» составляет 108 часов при изучении ее на базовом уровне.

Как правило, дисциплина «Естествознание» изучается в гуманитарном профиле с ориентацией на такие сферы деятельности, как педагогика, спорт, общественные отношения и др.

Целями изучения дисциплины «Естествознание» являются формирование основ целостной научной картины мира, осознание принципов и закономерностей развития природы и содействие их практическому применению.

Естествознание — интегрированная дисциплина, объединяющая содержание дисциплин, входящих в предметную область «Естественные науки». Конкретное содержание естествознания разрабатывается образовательной организацией самостоятельно и может объединять содержание нескольких дисциплин с учетом специфики профессии или специальности.

Однако это содержание не является суммой знаний по физике, химии, биологии, а обеспечивает формирование целостной естественно-научной картины мира, представлений о природе как единой целостной системе, о взаимосвязи человека, природы и общества, а также ознакомление обучающихся с методами познания, характерными для естественных наук [1].

Материалы и методы исследования

Для определения содержания и подходов к организации обучения по дисциплине «Естествознание» использована методология проектирования «Обратный дизайн» [2], согласно которой в основе проектирования дисциплины лежат результаты обучения (далее — РО) с последующим формированием на их основе:

• –    системы учебной деятельности, направленной на достижение запланированных результатов обучения;

• –    системы оценочных мероприятий, контролирующих достижение запланированных результатов обучения;

• –    системы учебных материалов, необходимых для организации обучения.

Результаты обучения формулируются с учетом предметных результатов по дисциплине, взятых из ФГОС СПО, и общих компетенций, представленных в ФГОС СОО [3]. В качестве методологической основы проектирования результатов обучения использована модифицированная таксономия Бенджамина Блума [4].

Результаты исследования и их обсуждение

В дисциплине «Естествознание» выделены пять ключевых результатов, которые должны быть сформированы у обучающихся по итогам завершения изучения дисциплины (рис. 1) [5].

Все ключевые РО, за исключением первого, имеют уровень таксономии Блума «применять».

Естествознание

РО 3. Интерпретировать явления природы на основе закономерностей микромира (применять)

РО 1. Характеризовать возможности и роль естествознания в современном мире (понимать)

РО 2. Интерпретировать явления природы на основе закономерностей мегамира (применять)

РО 4. Интерпретировать явления природы на основе закономерностей макромира (применять)

РО 5. Использовать методы сохранения здоровья и обеспечения безопасности жизнедеятельности человека (применять)

Рис. 1. Ключевые результаты обучения по дисциплине «Естествознание»

РО 1 формирует представление о месте естествознания в системе наук, взаимосвязи естественных наук и современных технологий. РО 2, РО 3 и РО 4 направлены на формирование представления о взаимосвязи явлений природы и закономерностей мега-, микро- и макромиров. РО 5 направлен на формирование умений в области обеспечения сохранности здоровья, безопасности человека и рационального природопользования.

Запланированные ключевые результаты обучения естествознанию отвечают за форми- рование практико-ориентированного содержания современного образования в области естественно-научных дисциплин и направлены на развитие у обучающихся исследовательского мышления и практического опыта для решения профессиональных задач.

Следующий шаг проектирования содержания дисциплины заключается в том, что ключевые результаты обучения декомпозируют через систему более простых умений и знаний, освоив которые, обучающиеся достигнут ключевых результатов обучения (рис. 2).

Рис. 2. Построение карты результатов обучения

Декомпозиция ключевых результатов проводится в несколько этапов. Первый этап декомпозиции завершается, когда на основе сформулированных результатов могут быть определены разделы дисциплины. Такой подход позволяет определить необходимый и достаточный объем содержания обучения для достижения запланированных результатов обучения. Результаты, полученные на данном шаге проектирования при декомпозиции, сопоставляются с темами дисциплины.

Во всех случаях декомпозиции первого уровня результат обучения включает три-четыре подрезультата, которые, в свою очередь, определяют основную логическую структуру представления материала в рамках раздела.

Подробнее рассмотрим принцип декомпозиции ключевых результатов обучения дисциплине «Естествознание». Результат обучения РО 1 «Характеризовать возможности и роль естествознания в современном мире» делится на три подрезультата (рис. 3).

РО 1. Характеризовать возможности и роль естествознания в современном мире (понимать)

РО 1.1. Описывать структуру и методы научного познания (понимать)

РО 1.2. Перечислять наиболее важные открытия и достижения в области естествознания (запоминать)

РО 1.3. Приводить примеры взаимосвязи естественных наук и современных технологий (понимать)

Рис. 3. Декомпозиция ключевого результата РО 1

В данном случае предполагается сформировать представление о науке в целом, классификации наук и месте естествознания в системе наук, ввести понятие об основных методах научного исследования (наблюдение, измерение, эксперимент и др.), рассмотреть основные научные открытия и достижения в области естествознания, определиться с ролью естествознания в мире современных технологий.

Ключевые результаты обучения 2, 3 и 4 являются основными, они направлены на форми- рование представлений о взаимосвязи явлений природы и закономерностей мега-, микро- и макромиров.

Декомпозиция данных ключевых результатов построена по универсальной схеме, которая предполагает деление каждого результата на три подрезультата, сформулированных схожим образом (рис. 4).

Рассмотрим логику декомпозиции на примере РО 2 «Интерпретировать явления природы на основе закономерностей мегамира» (рис. 5).

Рис. 4. Декомпозиция ключевых результатов РО 2 — РО 4

Интерпретировать явления природы на основе закономерностей мегамира (применять)

РО 2.1. Характеризовать основные объекты мегамир а (понимать)

РО 2.1.1. Характеризовать пространственно-временные масштабы Вселенной (понимать)

РО 2.1.2. Различать динамические н статистические закономерностив природе (понимать)

РО 2.1.3. Описывать положение Земли во Вселенной (понимать)

РО 2.2. Объяснять процессы и явления окружающего мира в концепции мегамира (понимать)

РО 2.1.4. Воспроизводить основные положения теории пр оисхождення Земли (запоминать)

РО 2.3. Проводить учебные эксперименты, связанные с объектами мегамира (применять)

РО 2.1.5. Характеризовать состав и строение Земли (понимать)

РО 2.1.6. Различать состав и структуру геосфер (понимать)

Рис. 5. Декомпозиция ключевого результата РО 2

Первый подрезультат «Характеризовать основные объекты мегамира» направлен на формирование соответствующих знаний, которые являются базой для освоения последующих подрезультатов.

Второй подрезультат «Объяснять процессы и явления окружающего мира в концепции мегамира» нацелен на развитие у обучающихся способностей описывать, объяснять, характеризовать явления и процессы окружающего мира, опираясь на закономерности в данном случае микромира (в других разделах — макро- и мегамира).

Третий подрезультат «Проводить учебные эксперименты, связанные с объектами мегамира» направлен на формирование навыков планирования, проведения и обработки результатов лабораторных экспериментов в заданной области.

Следующий этап декомпозиции результатов 2.1–2.3 направлен на определение тематического содержания разделов дисциплины.

На рисунке 5 приведен пример декомпозиции результата 2.1 «Характеризовать основные объекты мегамира» на шесть подрезультатов, каждый из которых планируется сформировать в рамках отдельной темы.

Таким образом, на третьем уровне декомпозиции четко определяются темы раздела, соответствующие запланированным результатам обучения. На этом этапе декомпозиция может быть завершена.

Пятый ключевой РО 5 «Использовать методы сохранения здоровья и обеспечения безопасности жизнедеятельности человека» формирует способность к применению естественно-научных знаний для обеспечения сохранности здоровья, безопасности человека и организации рационального природопользования как в личной, так и в профессиональной деятельности. РО 5 делится на четыре подрезультата (рис. 6).

Рис. 6. Декомпозиция ключевого результата РО5

При формировании РО 5.1 предполагается рассмотреть положение человека в системе органического мира, его происхождение и основные этапы эволюции, основы физиологии че- ловека, строение и функционирование органов и систем органов человека.

РО 5.2 направлен на формирование представлений о факторах и привычках, положительно и отрицательно влияющих на организм человека, проблемах техногенного воздействия на здоровье человека, правилах и преимуществах здорового образа жизни.

РО 5.3 закладывает представление о принципах формирования здоровьесберегающего поведения, правильном питании и рациональной физической активности, безопасном использовании бытовых приборов и технических устройств.

Формирование РО 5.4 позволит обучающимся объяснять причины и следствия основных экологических проблем, сформировать у них бе- режное отношение к природе путем вовлечения в активную практическую деятельность.

Для определения содержания дисциплины необходимо соотнести полученные в ходе декомпозиции результаты обучения с соответствующими разделами и темами дисциплины.

Каждый ключевой результат обучения сопоставляется с одним из разделов дисциплины. Таким образом, в структуре дисциплины появляются пять основных разделов. Дальнейшее содержание дисциплины определяется путем соотнесения декомпозированных результатов обучения с соответствующими темами (табл. 1).

Таблица 1

Определение содержания дисциплины с учетом результатов обучения

Результаты обучения дисциплине	Раздел дисциплины	Темы
РО 1. Характеризовать возможности и роль естествознания в современном мире	Естествознание как единая наука о природе	Структура естественно-научного познания. Краткая история естествознания. Естественные науки и развитие техники и технологий
РО 2. Интерпретировать явления природы на основе закономерностей мегамира	Природа и закономерности мегамира	Пространство и время как основные фундаментальные формы существования материи. Динамические и статистические закономерности в природе. Положение Земли во Вселенной. Происхождение Земли. Земля как планета и природное тело. Геосферы Земли. Процессы и явления мегамира, их проявления в повседневной жизни
РО 3. Интерпретировать явления природы на основе закономерностей микромира	Основные закономерности микромира	Микромир как структурный уровень организации материи. Современное представление об элементарных частицах. Строение атомов химических элементов. Природа химической связи. Состав и свойства молекул. Клетка — структурно-функциональная единица живого организма. Основные виды микроорганизмов
РО 4. Интерпретировать явления природы на основе закономерностей макромира	Мир макрообъектов: возникновение, развитие, закономерности	Вещество: состояние и свойства. Многообразие химических соединений и их свойства. Учение о химических процессах. Концепция происхождения жизни на Земле. Основные этапы эволюции живого. Биосфера и ноосфера
РО 5. Использовать методы сохранения здоровья и обеспечения безопасности жизнедеятельности человека	Естественные науки и человек	Человек как предмет естественно-научного познания. Здоровье и здоровый образ жизни. Основы здоровьесберегающего поведения. Основы рационального природопользования

Заключение

Используемый подход к проектированию дисциплины исходя из результатов обучения позволил включить в дисциплину только то содержание, которое будет работать на запланированные результаты обучения, и не допускать произвольных затрат учебного времени. Объем материала определялся с позиций достаточности для достижения результатов обучения. Кроме того, выбранный подход позволил осуществить осознанный выбор оценочных средств и технологий обучения.