Abstract
The article substantiates three principles for organizing project activities in chemistry for school students, aimed at developing scientific literacy. Based on the analysis of contemporary research and practical experience, the following principles are highlighted: the investigative nature of projects, pedagogical support, and the creation of a product with practical or cognitive value. Examples of using artificial intelligence in supporting project activities are provided.

Key words: project-based learning, scientific literacy, artificial intelligence, chemistry education.

----------------

Формирование естественно-научной грамотности школьников является одной из приоритетных задач современного образования. Под естественно-научной грамотностью понимается способность человека занимать активную гражданскую позицию по общественно значимым вопросам, связанным с естественными науками, и его готовность интересоваться естественно-научными идеями [1].

Проектная деятельность рассматривается в педагогической практике и исследованиях как потенциально эффективный метод достижения образовательных целей, в том числе развития естественно-научной грамотности. В контексте обучения химии проектная деятельность предоставляет учащимся возможность самостоятельно погружаться в мир научных исследований, приобретать практические навыки работы с веществами и оборудованием, развивать критическое мышление и аналитические способности через планирование экспериментов, анализ результатов и формулировку выводов [2], видеть связь химических знаний с реальными жизненными ситуациями и проблемами. Таким образом, проектная деятельность по химии может выступать значимым инструментом не только для углубления предметных знаний, но и для развития метапредметных компетенций, составляющих основу естественно-научной грамотности.

Раннее нами было показано [3], что в процессе выполнения прикладных исследовательских проектов могут актуализироваться, формироваться, закрепляться компетенции и соответствующие им умения естественно-научной грамотности.

Несмотря на признанный потенциал проектной деятельности в формировании естественно-научной грамотности, ее эффективная реализация в школьном курсе химии сталкивается с рядом трудностей, требующих методического осмысления: выбор темы и характера исследования, отвечающих требованиям актуальности, доступности, безопасности, этичности, практикоориентированности, профориентационной направленности, обеспеченности приборами и реактивами, научно-методологического сопровождения. Кроме того, организация проектной деятельности создает значительную нагрузку на педагога: необходимость одновременного сопровождения 10-20 индивидуальных проектов, требование создавать уникальные, реализуемые темы и продукты для каждого ученика, дефицит времени на глубокий анализ идей. Это закономерно подводит к истощению интеллектуальных ресурсов учителя при сохранении требований к качеству работ. В этой связи, перспективным представляется применение искусственного интеллекта как инструмента поддержки педагога как организатора проектной деятельности школьников.

Исходя из анализа характера проектной деятельности, а также с учетом специфики химии как экспериментальной науки, направленной на познание свойств веществ и процессов, первый ключевой принцип организации эффективной проектной деятельности как средства формирования естественно-научной грамотности формулируется следующим образом: проект включает химическое исследование, выполнимое в условиях школы с учетом доступности реактивов, оборудования, временных рамок, безопасности и этических норм. Этот принцип подчеркивает приоритет исследовательских проектов [4] с прикладной направленностью для формирования естественно-научной грамотности средствами химии. В отличие от учебных исследований, которые направлены на то, чтобы ученик самостоятельно установил известные науке закономерности, прикладное исследование в школьном проекте фокусируется на решении конкретной, понятной ученику задачи или ответе на практический вопрос с использованием химических методов. Это обеспечивает мотивацию (ученик видит реальную цель и возможную пользу своей работы), формирование естественнонаучной грамотности (прямая связь теории с практикой, понимание роли химии в жизни общества и природы), развитие критического мышления (необходимость планировать эксперимент для решения задачи, интерпретировать данные в прикладном контексте), практическую значимость продукта – результаты исследования становятся основой для создаваемого продукта.

Обзорные проекты, или как их еще принято называть «информационные», имеют право на существование, но в гораздо меньшей степени способствуют развитию экспериментальных навыков, критического мышления через анализ собственных данных и пониманию сути научного метода познания, что является ядром естественно-научной грамотности. Социологические опросы, как основной метод, мало применимы в химических исследовательских проектах, так как не позволяют получить объективные данные о свойствах веществ или протекании химических процессов. Они могут использоваться лишь ограниченно, например, для оценки актуальности проблемы или потребительских предпочтений на начальном этапе проекта.

Ключевая роль педагога в проектной деятельности по химии неоспорима, однако ее характер требует уточнения в контексте формирования естественнонаучной грамотности и развития самостоятельности учащихся. Второй ключевой принцип состоит в том, что педагогическое сопровождение обеспечивает безопасность и методическую поддержку, развивая способность ученика к самостоятельному планированию, проведению исследования и рефлексии. Сопровождение необходимо в связи с обеспечением безопасной исследовательско-экспериментальной деятельности обучающегося, методологической поддержкой (помощь в корректной постановке цели и формулировании гипотезы, планировании реализуемого эксперимента, интерпретации результатов и формулировке научно обоснованных выводов), обеспечением «зоны ближайшего развития», где ученик учится самостоятельно принимать решения, преодолевать трудности, рефлексировать процесс и нести ответственность за результат.

Третий принцип фокусируется на результате проектной деятельности, который должен быть не формальным отчетом, а материальным или интеллектуальным воплощением проведенного исследования, демонстрирующим его ценность. Этот принцип напрямую связан с преодолением трудностей выбора значимого результата. Опираясь на анализ ограничений традиционных форм представления результатов [2], [5], [6], третий ключевой принцип формулируется следующим образом: итог проекта – материальный/интеллектуальный продукт, отражающий результаты исследования и обладающий практической или познавательной ценностью для целевой аудитории. Процесс создания продукта требует глубокого осмысления и интерпретации собственных исследовательских данных, что развивает критическое мышление и понимание научного метода. Обеспечение наполненности и ценности продукта формирует умение ясно и убедительно представлять научную информацию, объяснять ее значение – ключевые аспекты коммуникативной составляющей естественнонаучной грамотности.

Реализация указанных принципов определяет роль педагога на этапах проекта:

1. Выбор темы – педагог не предлагает готовую проблему, а стимулирует ученика к поиску и формулировке собственных вопросов через обсуждение актуальных химических явлений, анализ литературы или демонстрационные эксперименты, помогает сузить или скорректировать тему с учетом первого принципа (реализуемость) и возможностей ученика.
    
2. Планирование – педагог выступает в роли консультанта и критического мыслителя, с помощью наводящих вопросов помогает ученику разработать реалистичный план, определить необходимые ресурсы, продумать методы сбора и анализа данных, спрогнозировать риски.
    
3. Проведение исследования – консультация по подбору оборудования и реактивов, непосредственный контроль за соблюдением ТБ, помощь в обработке данных.
    
4. Создание продукта и оформление – консультирование по форме представления результатов, помощь в структурировании текста, грамотном изложении мыслей, избегании плагиата.
    
5. Презентация и рефлексия – помощь в подготовке выступления, ответах на возможные вопросы, организации рефлексии над процессом (что удалось, какие были трудности, чему научился).

Методическая поддержка на этапах планирования, анализа и выводов напрямую формирует умения интерпретировать данные, оценивать доказательства, формулировать научно обоснованные заключения – ключевые компоненты естественно-научной грамотности. Участие педагога на этапе выбора темы помогает ученику найти собственную мотивирующую его тему и осознанно подойти к выбору продукта, а поддержка в преодолении трудностей сохраняет мотивацию и развивает устойчивость. Высокая интеллектуальная и временная нагрузка по качественному сопровождению многих проектов является одной из причин творческого кризиса педагога, что приводит к обсуждению инструментов поддержки педагога.

В частности, в реализации принципа педагогического сопровождения нейросеть может сформулировать темы исследовательских проектов с учетом возраста обучающихся, наличия материальный базы, планируемых сроков выполнения. Так например, по запросу «Предложи 5 тем для исследовательского проекта по химии для 8/9 класса. Условия: прикладное исследование, оборудование: школьная лаборатория, реактивы базового уровня, срок: 1 месяц», нейросеть (ChatGPT-4 от OpenAI) ответила:

1. Оптимизация состава мыла ручной работы для разных типов кожи».
    
2. Сравнение эффективности натуральных и синтетических индикаторов.
    
3. Влияние pH среды на скорость коррозии железа.
    
4. Получение биопластика из крахмала и исследование его свойств.
    
5. «Анализ витамина С в соках после термической обработки.

На этапе планирования нейросеть поможет, например, сгенерировать вопросы для мозгового штурма, задать параметры для сравнения объектов, уточнить применимость тех или иных методов исследования или условий эксперимента.

На этапе выбора продукта нейросети могут предложить широкий спектр сфер реализации исследовательской идеи. Приведем пример предложений о продукте проектной деятельности на тему «Адсорбция активированным углем» от нейросети Copilot от Microsoft:

• Как превратить твои данные об адсорбции в полезный гаджет для туристов?
   
• Можешь ли ты создать наглядное сравнение эффективности разных углей?
   
• Кому будут интересны твои выводы кроме ученых? (Фермеры? Экологи?)

Отметим, что нейросети генерируют лишь первичные идеи, которые педагогу необходимо адаптировать с учетом перечисленных выше требований. Тем не менее, проведенное нами изучение затрат времени учителей на сопровождение прикладных исследовательских проектов показало сокращение трудозатрат на 60-70%, что позволило увеличить количество обучающихся, выполняющих такие проекты по химии, и, соответственно, вовлеченных в экспериментально-деятельностный этап формирования естественно-научной грамотности.

Настоящая статья сформулировала три взаимосвязанных принципа организации проектной деятельности по химии, направленной на формирование естественнонаучной грамотности: ориентация на реализуемое прикладное исследование, педагогическое сопровождение обучающихся и создание подходящего продукта.

Литература

1. Пентин А. Ю. Естественнонаучная грамотность: методические рекомендации по формированию естественно-научной грамотности обучающихся 5-9-х классов с использованием открытого банка заданий на цифровой платформе. М.:ФГНУ "Институт стратегии развития образования РАО", 2021.

2. Янушевский В.Н. Методика и организация проектной деятельности в школе. 5–9 классы. Методическое пособие для учителей и руководителей школ. М.: Гуманитарный изд. центр ВЛАДОС, 2015.

3. Холматов А. Р. Проблемы организации проектной деятельности школьников по химии и ее роль в формировании естественнонаучной грамотности // Методика преподавания в современной школе: актуальные проблемы и инновационные решения : Материалы Российско-узбекской научно-методической конференции, Ташкент, 10–11 ноября 2023 года. Санкт-Петербург: Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена, 2023. С. 328-335.

4. Морозова Н. И. Проект и исследование: их место и реализация в школьной химии // Образ действия. 2023. № 2. С. 109-117.

5. Бычкова Д. Д. Методические рекомендации по организации проектной деятельности в психолого-педагогических классах с применением онлайн-сервисов для сотрудничества // Информатика в школе. 2024. Т. 23, № 2. С. 24-34.

6. Толкушкина, Д. Д. Внедрение метода проектной деятельности на уроках «Окружающий мир» // Modern Science. 2024. № 5-2. С. 55-59.

Рекомендовано к публикации:
Ю.Ю.Гавронская, доктор педагогических наук, научный руководитель работы;
А.А.Ахаян, доктор педагогических наук, член Редакционной Коллегии

Literature

1. Pentin A. Yu. Estestvennonauchnaia gramotnost': metodicheskie rekomendatsii po formirovaniiu estestvenno-nauchnoi gramotnosti obuchaiushchikhsia 5-9-kh klassov s ispol'zovaniem otkrytogo banka zadanii na tsifrovoi platforme. M.: FGNU "Institut strategii razvitiia obrazovaniia RAO", 2021.

2. Yanushevskii V.N. Metodika i organizatsiia proektnoi deiatel'nosti v shkole. 5–9 klassy. Metodicheskoe posobie dlia uchitelei i rukovoditelei shkol. M.: Gumanitarnyi izd. tsentr VLADOS, 2015.

3. Kholmatov A. R. Problemy organizatsii proektnoi deiatel'nosti shkol'nikov po khimii i ee rol' v formirovanii estestvennonauchnoi gramotnosti // Metodika prepodavaniia v sovremennoi shkole: aktual'nye problemy i innovatsionnye resheniia : Materialy Rossiisko-uzbekskoi nauchno-metodicheskoi konferentsii, Tashkent, 10–11 noiabria 2023 goda. Sankt-Peterburg: Rossiiskii gosudarstvennyi pedagogicheskii universitet im. A.I. Gertsena, 2023. S. 328-335.

4. Morozova N. I. Proekt i issledovanie: ikh mesto i realizatsiia v shkol'noi khimii // Obraz deistviia. 2023. № 2. S. 109-117.

5. Bychkova D. D. Metodicheskie rekomendatsii po organizatsii proektnoi deiatel'nosti v psikhologo-pedagogicheskikh klassakh s primeneniem onlain-servisov dlia sotrudnichestva // Informatika v shkole. 2024. T. 23, № 2. S. 24-34.

6. Tolkushkina D. D. Vnedrenie metoda proektnoi deiatel'nosti na urokakh «Okruzhaiushchii mir» // Modern Science. 2024. № 5-2. S. 55-59.
    

__________

Заявление о доступности данных: данные доступны по запросу, адресованному автору.
Data Availability Statement:  data are available upon request submitted to the corresponding author.