МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ УРОКОВ МЕХАНИКИ, НАПРАВЛЕННЫХ НА РАЗВИТИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ГРАМОТНОСТИ

Аннотация. В данном исследовании рассматриваются методические подходы к развитию функциональной грамотности и навыков мышления высокого уровня (HOTS) на уроках механики в средних школах. Цель исследования — определить эффективные стратегии, способствующие развитию способности учащихся применять физические понятия в реальных жизненных ситуациях. Для формирования аналитического, проблемно-ориентированного и критического мышления использовались различные задания, основанные на повседневных наблюдениях, векторном анализе и законе сохранения энергии. Результаты показали, что дифференцированные задания, самостоятельное обучение и практическое применение знаний значительно повышают уровень функциональной грамотности и HOTS у учащихся. В работе предложены рекомендации по интеграции методов, ориентированных на развитие функциональной грамотности и навыков мышления высокого уровня, в курс механики.

Ключевые слова: функциональная грамотность, HOTS, обучение механике, преподавание физики, самостоятельное обучение, образовательная методология.

В настоящее время основной целью системы образования является не только предоставление учащимся теоретических знаний, но и обеспечение возможности их эффективного применения в реальных жизненных ситуациях. Эта задача реализуется через формирование функциональной грамотности учащихся в соответствии с образовательной политикой Республики Казахстан. Функциональная грамотность представляет собой способность человека применять полученные знания в повседневной жизни, социальных взаимодействиях и профессиональной деятельности [1]. Предмет физики в средней школе, включая раздел механики, занимает особое место в развитии функциональной грамотности учащихся. Это связано с тем, что законы механики тесно связаны с повседневными явлениями: такие понятия, как движение, сила, энергия, равновесие, позволяют учащемуся понимать окружающий мир и развивать практические навыки [2]. Однако традиционные методы обучения зачастую направлены на запоминание формул и решение типовых задач, что недостаточно для применения полученных знаний в реальных жизненных ситуациях. Таким образом, возникает необходимость внедрения методических подходов, ориентированных на развитие функциональной грамотности. В данной статье рассматриваются методические особенности, способствующие развитию функциональной грамотности учащихся на уроках механики. Физика играет ключевую роль в повышении функциональной грамотности, так как наглядно демонстрирует взаимосвязь между теоретическими принципами и их практическим применением. С этой точки зрения, раздел механики является одним из наиболее подходящих для данной цели.

Важным показателем оценки уровня функциональной грамотности казахстанских школьников на международном уровне являются результаты исследования PISA 2022 года. В этом исследовании учащиеся Казахстана набрали в среднем 425 баллов по математике и 423 балла по естественно-научной грамотности, в то время как средний показатель стран ОЭСР составил 472 и 485 баллов соответственно. При этом лишь 50% казахстанских школьников достигли базового второго уровня по математике, в то время как в странах ОЭСР этот показатель составил 69%. Эти результаты показывают, что учащиеся испытывают трудности с применением полученных знаний в практических ситуациях [3]. Раздел физики, особенно механика, является эффективным инструментом развития функциональной грамотности. Недостаточно, чтобы учащиеся просто выражали такие понятия, как сила, движение, масса и энергия, с помощью формул — крайне важно демонстрировать эти понятия на конкретных примерах. Например, изменение веса при движении лифта, торможение велосипеда или динамические ситуации в спортивных играх позволяют учащимся применять изученные принципы на практике. Подобные примеры развивают научное мышление учащихся и повышают их функциональную грамотность.

Для достижения функциональной грамотности учащиеся должны выполнять не только теоретические, но и практико-ориентированные проекты. Например, создание простого механизма или проверка законов силы и движения с использованием мини-моделей. Проектная деятельность обучает учащихся самостоятельному исследованию, анализу данных и формированию выводов [4].

Кроме того, интеграция уроков механики с предметами, такими как математика, информатика и биология, способствует развитию логического и аналитического мышления учащихся. Такие виды деятельности, как анализ траекторий движения с помощью графиков, расчет энергии или моделирование процессов с использованием компьютерных симуляций, также повышают уровень функциональной грамотности.

Предоставление учащимся открытых задач развивает не только умение применять формулы, но и способность анализировать ситуации, формулировать гипотезы и принимать обоснованные решения. Например, вопрос: «Какую опасность представляет движение по мосту автомобилей разной массы?» — способствует развитию функциональной грамотности в контексте реальной жизненной ситуации [5]. Формирование функциональной грамотности на уроках физики должно быть направлено не только на усвоение теоретических знаний, но и на развитие практических навыков, научного мышления и способности решать повседневные проблемы. Такой методический подход способствует становлению учащихся как компетентных личностей, способных осваивать знания и эффективно применять их в жизни.

Таким образом, для повышения функциональной грамотности учащихся можно использовать следующие методы, позволяющие применять физические понятия в реальных жизненных ситуациях. К числу простых методических подходов относятся: анализ изменения веса при движении лифта, оценка эффективности тормозов велосипеда, выявление закономерностей движения и равновесия в спортивных упражнениях.

Исходя из этих подходов, в данном исследовании была применена методика, направленная на развитие функциональной грамотности учащихся. Основная особенность этой методики заключается в первоначальной диагностике уровня мышления учащихся и его связи с навыками самостоятельного чтения. Для оценки результатов эксперимента сравнивались исходные и итоговые достижения обучающихся.

В исследовании одним из ключевых аспектов развития функциональной грамотности на уроках механики рассматривались способности учащихся к мышлению высокого уровня (HOTS) и их умение самостоятельно обучаться. В этом контексте Резеки, Пурба и Симангунсонг (2024) подробно изучили данный подход и оценили функциональную грамотность учащихся по физике через развитие HOTS и навыков самостоятельного чтения [6].

В ходе моего исследования было отмечено, что при решении задач по механике учащимся недостаточно лишь теоретических знаний — требуется умение самостоятельно анализировать, выявлять ошибки и делать выводы. В этом контексте для развития функциональной грамотности использовались следующие методические подходы:

• постановка задач, направленных на развитие навыков мышления высокого уровня (HOTS);
• стимулирование использования навыков самостоятельного чтения во время урока;
• связывание теоретических понятий с практикой через лабораторные и проектные работы;
• использование моделирования и программных симуляций для изучения механических явлений.

Применение данных методов в исследовании напрямую способствовало развитию функциональной грамотности учащихся, улучшению их аналитического мышления на уроках механики и повышению способности применять знания в реальных жизненных ситуациях.

Рисунок 1. Уровень функциональной грамотности учащихся

Как видно на рисунке 1, изначально уровень подготовки учащихся был достаточно низким. После получения этих данных обучающимся были предложены методы и задания, направленные на развитие навыков мышления высокого уровня и способности к самостоятельному обучению.

Таблица 1.

Задания, поставленные перед студентами в ходе эксперимента

С учётом этих заданий, интерактивных игр, а также жизненных ситуаций и опыта, можно представить результаты наблюдений за студентом.

Рисунок 2. Результаты студентов после проведения эксперимента

Количество учеников с низким уровнем снизилось с 40% до 15%, что указывает на эффективность методических подходов в развитии функциональной грамотности. Количество учащихся со средним уровнем увеличилось с 45% до 50%, что свидетельствует о повышении их способности самостоятельно анализировать задания. Учащиеся с высоким уровнем увеличились с 15% до 35%, что означает значительное улучшение способности эффективно выполнять задания HOTS и делать выводы. Результаты эксперимента показали, что использование заданий HOTS и методов самостоятельного чтения при развитии функциональной грамотности на уроках механики существенно повышает мышление учащихся, навыки анализа и умение делать выводы. Таким образом, можно утверждать, что для развития функциональной грамотности на уроках механики эффективным является использование заданий HOTS и методических подходов, направленных на самостоятельное обучение. Исследование показало, что учащиеся с наивысшей способностью к самостоятельному чтению демонстрировали высокие результаты по всем компонентам функциональной грамотности — пониманию, применению, анализу и формированию выводов.