Введение

Сравнение показывает, что компетентности, составляющие ЕНГ (естественно-научную грамотность), и требования стандарта вполне согласуются друг с другом, однако во ФГОС для определения соответствующих умений часто используются другие слова, но главное, эти умения «рассеяны» по группам метапредметных и предметных результатов, не образуя в стандарте единого блока, показывающего общие цели и планируемые результаты изучения всех естественнонаучных предметов. Это и в целом отражает современную ситуацию в российском школьном естественнонаучном образовании, характеризуемом разрозненностью учебных предметов и непониманием общих задач. В этом, по-видимому, состоит одна из причин отсутствия прогресса российских учащихся в PISA (Programme for International Student Assessment) по направлению «естественнонаучная грамотность» [2, с. 95].

Для успешного выполнения подобных заданий недостаточно воспроизвести одно определение или факт, который был ранее изучен. Обучающемуся необходимо определить основную проблему, выделить важные для него сведения, сопоставить их, установить связи между причиной и следствием, сформулировать вывод и обосновать предлагаемое им решение. Таким образом, анализ естественно-научной информации представляет собой многоступенчатую деятельность, которая объединяет знания по предмету и аналитические умения.

Особые затруднения возникают в тех случаях, когда необходимые обучающемуся сведения распределены между несколькими источниками. Например, данные об изменении температуры воды, содержании растворённого кислорода и поведении живых организмов должны быть объединены в одно объяснение. Обычное перечисление данных показателей в данном случае не характеризует о полном понимании представленного кейса. Ему необходимо установить характер представленных отношений между этими изменениями и использовать данные отношения для аргументации собственного вывода.

Способы работы с естественно-научной информацией могут изменяться по мере взросления школьников.

Операции, приобретенные в младших классах, становятся формально-логическими, а рассуждения при абстрагировании от конкретного, наглядного материала школьники представляют в словесной, гипотетико-дедуктивной форме [3, с. 263].

Обучающиеся 5–6-х классов обычно обладают меньшим объёмом конкретных предметных знаний и ограниченным опытом анализа различных таблиц. В 7–9-х классах увеличивается способность сопоставлять данные между собой и устанавливать причинно-следственные связи. Старшеклассники могут учитывать сразу несколько факторов, рассматривать альтернативные варианты своего объяснения и оценивать возможные ограничения предлагаемого ими решения.

Однако старший возраст сам по себе не гарантирует полного выполнения предложенного задания. Даже обучающийся, который правильно определяет проблему и выбирает значимые для него сведения, может затрудняться при построении последовательной причинно-следственной цепочки. Поэтому возрастные особенности целесообразно рассматривать не только по общему количеству баллов, но и по характеру каждого выполненного действия.

Цель исследования — выявить возрастные особенности анализа естественно-научной информации обучающимися 5–11-х классов на основе результатов выполнения предложенного практико-ориентированного задания.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. определить показатели анализа естественно-научной информации;
2. разработать сопоставимое задание для трёх возрастных групп;
3. провести оценивание ответов обучающихся по критериям;
4. сопоставить результаты школьников 5–6, 7–9 и 10–11 классов;
5. выявить наиболее доступные и наиболее сложные аналитические действия у обучающихся;
6. предложить методические рекомендации по возрастной адаптации к естественно-научным заданиям.

Объект исследования — процесс работы обучающихся с естественно-научной информацией.

Предмет исследования — возрастные особенности выделения проблемы, расшифровки данных, установления причинно-следственных связей и обоснования решения обучающимися 5–11-х классов.

Предполагалось, что с увеличением возраста обучающихся будет повышаться полнота выполнения предложенных аналитических действий, однако обоснование решения останется наиболее сложным элементом работы с предоставленной естественно-научной информацией.

Организация и методы исследования

Исследование проводилось в 2025/2026 учебном году на базе одной из общеобразовательных организаций города Москвы. В нём приняли участие 45 обучающихся. Для проведения сравнительного анализа были сформированы три равные возрастные группы.

Таблица 1

Распределение участников исследования

Равное количество участников позволило сопоставить распределение оценок и средние результаты трёх возрастных групп.

В исследовании применялись следующие методы:

— письменная диагностика;

— анализ ответов обучающихся;

— оценивание по критериям;

— количественное обобщение всех результатов;

— качественный сравнительный анализ результатов;

— выявление типичных затруднений обучающихся.

Содержание предложенного оценочного задания

После нескольких жарких дней вода в городском пруду приобрела зеленоватый цвет. На поверхности появилось большое количество водорослей. Утром жители заметили, что рыбы часто поднимаются к поверхности воды, а часть рыб погибла. Для определения возможных причин были сопоставлены результаты наблюдений до наступления жары и после нескольких жарких дней.

Таблица 2

Результаты наблюдений за состоянием водоёма

После изучения материалов обучающимся предлагалось:

1. сформулировать основную проблему предложенного задания;
2. выбрать сведения, которые необходимы для объяснения состояния рыб;
3. установить возможные причины и последствия представленных изменений;
4. предложить способ улучшения состояния водоёма и обосновать его.

Для всех возрастных групп использовалась единая информационная составляющая. Это позволило снизить влияние индивидуальных различий в содержании задания и сосредоточить внимание на тех способах анализа данных, представленных обучающимися.

Критерии оценивания

В структуре анализа естественно-научной информации были выделены четыре показателя:

1. выделение основной проблемы;
2. извлечение и расшифровка информации;
3. установление причинно-следственных связей;
4. обоснование предлагаемого решения.

Каждый показатель оценивался по шкале от 0 до 2 баллов.

Таблица 3

Критерии оценки выполнения задания

Максимальный результат составлял 8 баллов.

Количественный анализ включал определение среднего общего результата, медианы, минимального и максимального значения, а также среднего балла по каждому аналитическому действию. Поскольку весь объём выборки был ограничен, результаты представлялись преимущественно как описание возрастной динамики.

Результаты исследования

Результаты диагностики показали последовательное повышение общего балла от младшей возрастной группы к старшей.

Таблица 4

Общие результаты возрастных групп

У обучающихся 5–6-х классов общий результат находился в диапазоне от 2 до 5 баллов. Среднее значение составило 3,93 балла, медиана — 4 балла. Большинство школьников данной группы выполняли аналитические действия частично.

В группе 7–9-х классов результаты находились в диапазоне от 3 до 8 баллов. Средний показатель составил 5,67 балла, медиана — 6 баллов. В ответах обучающихся данной группы уже чаще встречалось полное выполнение отдельных действий.

Наиболее высокий средний результат показали обучающиеся 10–11-х классов — 6,53 балла. Медианное значение составило 7 баллов, диапазон результатов — от 4 до 8 баллов.

Таблица 5

Средние результаты по аналитическим действиям

Выделение основной проблемы

Наиболее доступным аналитическим действием во всех представленных возрастных группах оказалось выделение основной проблемы.

Среди обучающихся 5–6-х классов 12 человек получили по данному показателю 1 балл, 3 человека — 2 балла. Школьники преимущественно указывали на гибель рыб или ухудшение состояния водоёма, однако не всегда конкретизировали сам характер проблемы.

В группе 7–9-х классов 10 обучающихся получили 2 балла и 5 обучающихся — 1 балл. Большинство участников связывали проблему не только с гибелью рыб, но и с изменением условий их обитания.

Среди старшеклассников 12 человек получили 2 балла, 3 человека — 1 балл. Обучающиеся 10–11-х классов чаще формулировали основную проблему в ухудшении состояния водоёма, которое сопровождалось снижением содержания кислорода и гибелью живых организмов.

Извлечение и расшифровка информации

Средний результат по данному показателю увеличился с 1,13 балла в 5–6 классах до 1,60 балла в 7–9 и 1,80 балла в 10–11 классах.

Обучающиеся младшей группы преимущественно называли отдельные изменения: повышение температуры воды, уменьшение содержания кислорода или увеличение количества водорослей. Только 2 школьника получили 2 балла, тогда как 13 участников выполнили действие только частично.

В группе 7–9-х классов 9 обучающихся получили 2 балла. Они связывали между собой несколько показателей и объясняли их значение для состояния рыб. Ещё 6 участников называли правильные сведения, но не полностью раскрывали отношения между ними.

Среди старшеклассников 12 человек получили 2 балла, 3 человека — 1 балл. Большинство обучающихся данной группы использовали несколько источников информации одновременно и связывали представленные числовые данные с изменениями, которые они наблюдали.

Установление причинно-следственных связей

Наиболее заметные возрастные различия наблюдались при установлении причинно-следственных связей.

У обучающихся 5–6-х классов средний результат составил 0,80 балла. Три участника не смогли установить правильную связь и получили 0 баллов. Остальные 12 школьников указали одну причину, например уменьшение содержания кислорода, но не смогли построить полную цепочку происходящих событий.

В группе 7–9-х классов средний показатель увеличился до 1,33 балла. Пять обучающихся получили 2 балла, десять — 1 балл. Полные ответы включали последовательное объяснение: повышение температуры воды сопровождалось уменьшением содержания растворённого кислорода, что ухудшило условия дыхания рыб и привело это к изменению их поведения и гибели части особей.

У обучающихся 10–11-х классов средний результат достиг 1,60 балла. Девять старшеклассников построили полную причинно-следственную цепочку и получили 2 балла, шесть участников выполнили действие только частично.

Обоснование предлагаемого решения

Обоснование решения оказалось наиболее сложным компонентом задания.

В 5–6-х классах три обучающихся не смогли предложить решение, которое было бы связано с причиной проблемы. Остальные 12 школьников назвали возможную предварительную меру, но не объяснили сам механизм её действия. Полных ответов в данной группе представлено не было.

В группе 7–9-х классов один участник получил 0 баллов, двенадцать — 1 балл и двое — 2 балла. Школьники предлагали насыщать воду кислородом, удалять избыточную массу водорослей или частично заменять воду. Однако большинство ответов содержало только название самой меры без подробного объяснения.

Среди обучающихся 10–11-х классов пять человек получили 2 балла, десять — 1 балл. Старшеклассники чаще связывали предлагаемую меру с увеличением содержания кислорода в воде, снижением самой нагрузки на водоём или устранением одного из факторов ухудшения его состояния.

Обсуждение результатов

Полученные данные показывают последовательную возрастную динамику анализа естественно-научной информации. Наиболее выраженные различия между группами проявились при интерпретации нескольких показателей и построении причинно-следственной связи.

Обучающиеся 5–6-х классов преимущественно работали с отдельными сведениями. Они замечали изменение температуры, снижение содержания кислорода и гибель рыб, однако затруднялись объединить эти данные вместе. Их ответы чаще представляли собой перечисление конкретных фактов, а не объяснение отношений между ними.

У школьников 7–9-х классов возрастала способность сравнивать информацию и использовать её для объяснения наблюдаемого явления. Часть обучающихся данной группы выстраивала полную причинно-следственную цепочку. Вместе с тем многие ответы оставались неполными, когда обосновывали свое решение.

Старшеклассники продемонстрировали более высокий уровень анализа информации. Они чаще использовали одновременно числовые данные, описание состояния воды и сведения о поведении рыб. Однако даже в данной возрастной группе только треть участников полностью обосновала свое предлагаемое решение.

Таким образом, возрастная динамика проявилась в переходе от фиксации отдельных изменений к построению последовательного естественно-научного объяснения. При этом способность предложить возможную меру оказалась более доступной, чем способность доказать её целесообразность. Школьники могли назвать подходящее действие, но не всегда объясняли, на какую причину оно направлено и к какому результату должно привести. Это свидетельствует о том, что формулирование решения и его аргументированное обоснование представляют собой разные по сложности действия. Полноценная аргументация предполагает выдвижение определённого положения, подбор подтверждающих его доводов, установление логической связи между ними и формулирование вывода [1, с. 30–32].

Полученные результаты подтверждают необходимость различать правильный ответ и полноценное рассуждение. Наличие в ответе верного факта или решения ещё не означает, что обучающийся понимает сам механизм рассматриваемого явления.

Методические рекомендации

Для обучающихся 5–6-х классов предлагается использовать задания с небольшим количеством источников и явно представленной проблемой. Вопросы должны последовательно направлять школьника от фиксации конкретного факта к установлению полной связи:

1. что изменилось?
2. какие данные это подтверждают?
3. с чем может быть связано изменение?
4. к какому последствию оно привело?

В 7–9-х классах необходимо увеличивать количество заданий на сравнение таблиц, текстов и результатов наблюдений обучающихся. Особое внимание следует уделять построению причинно-следственных цепочек и требованию подтверждать вывод конкретными данными, а не собирать отдельные абстрактные факты.

Для обучающихся 10–11-х классов целесообразно использовать задания с несколькими возможными решениями. Старшеклассникам необходимо предлагать не только выбрать подходящую меру, но и:

1. объяснить механизм её действия;
2. указать, на какую причину она направлена;
3. спрогнозировать результат;
4. определить возможные ограничения.

Во всех возрастных группах полезно включать в формулировку задания требование: «Обоснуйте ответ с использованием представленных данных». Это позволяет уменьшить количество формальных и общих ответов.

Заключение

Проведённое исследование позволило выявить возрастные особенности анализа естественно-научной информации обучающимися 5–11-х классов.

Средний общий результат последовательно увеличивался от 3,93 балла у обучающихся 5–6-х классов до 5,67 балла у школьников 7–9-х классов и 6,53 балла у обучающихся 10–11-х классов.

Наиболее доступным аналитическим действием для всех возрастных групп оказалось выделение основной проблемы. Наибольшие затруднения были связаны с установлением полной причинно-следственной цепочки и обоснованием предлагаемого решения.

Обучающиеся 5–6-х классов преимущественно выделяли отдельные сведения. Школьники 7–9-х классов чаще сопоставляли данные и устанавливали отношения между причиной и самим следствием. Обучающиеся 10–11-х классов демонстрировали более полное объединение информации и чаще объясняли механизм предлагаемого ими решения.

Возрастные различия проявлялись не только в количестве полученных баллов, но и в характере рассуждения: от перечисления отдельных фактов к их расшифровке, построению личного связного объяснения и аргументированному выбору способа действия.

Полученные результаты могут использоваться при разработке практико-ориентированных заданий, организации дифференцированной работы и диагностике естественно-научной грамотности школьников разных возрастных групп.

Литература:

1. Асташина, Н. И. Роль аргументации в формировании естественно-научной грамотности / Н. И. Асташина, Г. С. Камерилова // Биология в школе. — 2022. — № 4. — С. 29–32. — EDN UQYRBK.
2. Пентин, А. Ю. Основные подходы к оценке естественнонаучной грамотности / А. Ю. Пентин, Г. Г. Никифоров, Е. А. Никишова // Отечественная и зарубежная педагогика. — 2019. — Т. 1, № 4(61). — С. 80–97. — EDN HGDSZW.
3. Цигичко, Е. А. Когнитивные функции младших подростков: особенности, взаимосвязи, гендерные различия / Е. А. Цигичко, Е. С. Каган // Вестник Кемеровского государственного университета. Серия: Гуманитарные и общественные науки. — 2023. — Т. 7, № 3(27). — С. 259–266. — DOI 10.21603/2542–1840–2023–7–3–259–266. — EDN RLUVOA.
4. Асташина, Н. И. Роль аргументации в формировании естественно-научной грамотности / Н. И. Асташина, Г. С. Камерилова // Биология в школе. — 2022. — № 4. — С. 29–32. — EDN UQYRBK. 1