Разработка и проведение диагностики, и изучение приёмов формирования научной грамотности школьников при изучении физики

     ВВЕДЕНИЕ
     
     Актуальность темы. Формирование естественнонаучной грамотности обучающихся – одна из основных целей школьного образования. Она является как образовательной, так и гражданской характеристикой, которая в большой мере отражает уровень культуры общества, включая его способность к поддержке научной и инновационной деятельности [23].
     Интересно сказал об этом Нил Тайсон: «...мы целый год учим детей ходить и говорить, а всю остальную жизнь приказываем им сесть и замолчать. 
     Цель состоит не в том, чтобы сделать каждого ученым. Отнюдь. Каким бы скучным стал тогда мир! Мы хотим иметь актеров, музыкантов, писателей, поэтов и так далее. Что действительно имеет значение, так это то, будут ли они научно грамотны и пронесут ли эти грамотность и любопытство через всю жизнь» [45].
     Высокие требования к формированию научной грамотности у обучающихся предъявляет современный ФГОС через предъявление требований, совпадающих с компетентностями, определяющими научную грамотность, не называя её, однако, прямо. 
     К основным причинам возрастающего внимания к данной проблеме можно отнести следующие: мировоззренческие – научная грамотность способствует формированию мировоззрения человека, создает благоприятные условия для рационального восприятия   и осмысления инноваций; политические – научная грамотность населения создает основу для развития политической системы государства, ориентируя властные структуры на принятие эффективных, научно и социально  обоснованных  управленческих  решений; экономические – именно наука удовлетворяет потребность в знании, необходимом для решения экономических проблем; 
социальные – научная грамотность способствует социализации человека;  
образовательные –  связаны с повышением роли интеллектуального капитала в обществе [6].
     Таким образом, мы можем сделать вывод, что данная тема актуальна в условиях современности.
     Но на практике уровень сформированности научной грамотности у российских школьников (по результатам международных исследований), несмотря на  высокие требования стандарта к её формированию, низкий.
     Это противоречие требует разрешения в методике и в практике обучения физике.
     Теоретические основания работы. При выполнении работы мы опирались на исследования следующих методистов-физиков и педагогов: на идеи и представление о  содержании научной грамотности В.Г. Разумовского, методологические разработки и результаты методических поисков А. Ю. Пентина, Ю. А. Саурова, С. В. Бубликова, А. И. Стерелюхина и других, работы магистров с темами диссертаций, близких к исследуемой теме: С.Н. Храмцовой, В. А. Касимовой, результаты педагогической экспериментальной деятельности учителей-новаторов О. Л. Лежепёковой и других, результаты научных поисков авторов учебников  нового  поколения  под  редакцией  В. Г. Разумовского и В. А. Орлова.
     Цель работы: разработка и проведение диагностики, и изучение приёмов формирования научной грамотности школьников при изучении физики.
     Объектом исследования является процесс обучения физике в школе.
     Предмет – методика формирования научной грамотности школьников при изучении физики.
     Задачи: изучить приёмы формирования научной грамотности школьников при изучении физики; проанализировать опыт диагностики научной грамотности и рассмотрения данного вопроса в Кировской области;
разработать систему заданий для диагностики сформированности научной грамотности на основе заданий TIMSS;
провести исследование уровня научной грамотности среди учащихся 9 классов школ Кирова;
разработать и провести ряд уроков, нацеленных на формирование научной грамотности учащихся.
     Гипотеза дипломной работы:
     Если принять задачу формирования научной грамотности и обеспечить её решение, то можно достичь успехов в:
формировании у школьников целостной системы знаний;
развитии интереса;
освоении метода научного познания в форме «факты – модель – следствия – эксперимент».
     При написании дипломной работы использовались следующие методы:
Анализ литературы;
Обобщение;
Моделирование тестовых заданий;
Тестирование учеников;
Сравнение и анализ результатов тестирования;
Моделирование и проведение уроков физики.
     В ходе работы над дипломом было разработано и проведено дважды исследование уровня научной грамотности школьников, учеников девятых классов, разработаны и проведены уроки в 8 классе по теме «Электромагнитные явления», нацеленные на ее формирование.
     Работа включает в себя три главы. В первой раскрывается суть научной грамотности в методике обучения физике, ее роль и содержание в практике обучения, описывается опыт ее диагностики среди школьников в Кировской области. Вторая глава описывает конкретные методики формирования научной грамотности: при изучении теории на уроке, при решении учебных физических и  экспериментальных задач. Третья глава посвящена проблеме диагностики научной грамотности школьников, результатам нашего исследования среди учащихся школ Кирова, разработке конкретных уроков, ориентированных на освоение научной грамотности.


     
     ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ОБУЧЕНИЯ ФИЗИКЕ
     
1.1. Понятие «научной грамотности» в МОФ

     Одной из основных и современных целей физического образования сегодня должно стать формирование у учащихся научной грамотности. 
     Единого общепринятого определения того, что такое научная грамотность, сейчас нет. Обычно она определяется через список свойств, присущих человеку, который ей обладает. Термин прошел собственную эволюцию смыслов, которые в него вкладывались и, по-видимому, будет развиваться дальше вместе с наукой. Очевидно, то, какого человека можно считать научно грамотным, зависит от степени развития науки и уровня развития общества, востребованности в обществе научных знаний.
     Термин «научная грамотность» ввел в оборот П. Д. Хaрд, профессор Стэнфордского университета. Он выделял в ней несколько взаимосвязанных составляющих: знание основополагающих концепций науки, понимание её сути, её взаимосвязи с технологией и обществом, понимание того, насколько важны в науке этические регуляторы.
     В дальнейшем, с развитием этого термина, его понимание дополнилось такими категориями, как гуманистический характер науки, её ценность для общества, значимость исследований в науке и др. Был сделан акцент на важности математического описания, способствующего обнаружению и объяснению законов природы [6].
     Термин был впервые сформулирован в США, поэтому не удивительно, что большинство последующих определений так же зарубежные.
     Так, американская ассоциация за прогресс науки (AAAS) определяет научно грамотного человека, как "того, кто знает, что естественные науки, математика и техника представляют собой занятия независимого человека, прилагающего все свое упорство, но имеющего ограниченные возможности; кто понимает главные концепции и принципы науки; кто знаком с миром природы и может судить о его разнообразии и единстве; кто применяет научные знания и научные способы мышления для решения социальных задач и проблем отдельных индивидуумов".
     А вот определение из «Словаря научной грамотности», составленного американским автором  Р. Бреннан: «научная грамотность – способность понимать научную лексику достаточно хорошо, чтобы быть в состоянии следить за публичным обсуждением спорных вопросов науки и техники, а при необходимости и участвовать в нем»[2, с. 194].
     Аналогичное определение мы можем встретить в «Национальных стандартах научного образования» Вашингтона. Там так же выделяется несколько её параметров:
Владение основами эксперимента и теоретического доказательства, основными научными понятиями и фактами;
Умение видеть и объяснять явления повседневной жизни из собственного любопытства и интереса;
Понимание сущности природных явлений, умение их объяснять и прогнозировать;
Понимание научно-популярных статей и способность оценивать валидность исследований, описываемых в ней;
Оценка качества информации научного характера на основе знания об ее источнике и методов получения;
Умение оценивать чужие и формулировать собственные аргументы на основе фактов, использовать на практике сделанные выводы [20].
     Те определения, которые были предложены в дальнейшем, можно условно подразделить на три группы:
определения, в которых обращается внимание на необходимость овладения  и  усвоения  научных  знаний;  
определения,  в  которых  на первое место ставится умение использовать научные знания для достижения личных, профессиональных и общественных задач; 
определения, сочетающие в себе обе позиции. Они имеют сегодня наибольшее число сторонников [7].
     В одной из сравнительно недавних отечественных статей, посвящённых научной грамотности, предлагается выделять в ней не только «знаниевый» (владение  базовыми понятиями, фактами, законами) и компетентностный (умение  применять  знания  в  жизни) компоненты, но и «аффективный» компонент.  Он предполагает понимание значения  естественных  наук  для  современного мира,  отношение к естественнонаучным  знаниям как к одной из собственных  жизненных ценностей.  
     Там же естественнонаучная грамотность определяется как «интегральная  характеристика  личности;  единство  знаний,  умений  и  позитивной ценностной оценки достижений естественных наук, которое проявляется в способности и готовности  личности  использовать  имеющиеся  естественнонаучные  знания  для  решения теоретических и практических задач, возникающих в ходе деятельности» [8]. 
     Несмотря на многообразие смыслов, которые вкладывались в термин на протяжении его развития, до сих пор нет единого общепринятого определения понятия «научная грамотность». 
     Это связано со сложностью самой науки как феномена. Наука развивается, а её сущность остаётся всё так же размытой, не до конца ясной. Со временем усложняются взаимосвязи между различными дисциплинами, появляются новые типы задач, которые подлежат решению [6].
     Можно дать лишь условное определение науки через цель той деятельности, в ходе которой она формируется:  наука – это «систематическое,  дифференцированное,  осуществляемое сообществом  ученых  исследование  окружающей  реальности, имеющее своей целью ее объяснение и понимание».
     Наука – это не только процесс изучения окружающей действительности, но и его результат. И нет никаких однозначных критериев отделения науки от ненауки.
     Понятие «наука» является неточным, содержательно неясным, так как отсылает к нечётко определённому множеству объектов. Предпринятые попытки, направленных на то, чтобы выявить особенности научных теорий, отделяющих их от псевдонаучных, не смогли придать ему полную отчётливость.
     Неясные понятия часто встречаются там, где мы имеем дело с разнородными данными, которые трудно свести воедино, и даже в самых строгих науках. Например, неясны понятия множества  или  класса из основания теории множеств в математике, многие понятия логики.
     Однако важно, что полное прояснение всех понятий из основания  научных  теорий  фактически означало бы, что решены все вопросы этой теории. И пока эта наука способна развиваться, они так и остаются неясными.
     То же можно отнести и к самому понятию науки. Оно останется не до конца точным, пока будет продолжаться научное познание мира [12].
     Тем не менее чем лучше мы поймём, что включает в себя наука, какие задачи стоят перед научными исследованиями, тем отчётливее сможем определить, что включает в себя и  научная грамотность. 
     Можно выделить две основные задачи. Первая – выдвижение и обоснование идей и теорий, объясняющих действительность, вторая – рационализирование и преобразование с их помощью окружающего мира. 
     Рационализирование предполагает отображение изучаемых явлений в мире понятий. Оно позволяет их понимать, объяснять и предсказывать. Это возможно только если научная теория в достаточной мере обоснована, прежде всего, имеет чёткие эмпирические основания. 
     Теория черпает своё обоснование в  изучаемых  ею  предметных отношениях, и с помощью теории мы осмысливаем мир в системе понятийных отношений.
     Так же следует помнить,  что  на любую  научную  теорию оказывают влияние другие, существующие в это же время научные теории.  Она должна считаться с ними, так как  они  способны как поддерживать ее, так и  заставлять сомневаться, насколько теория  приемлема.
     Нельзя рассматривать науку саму по себе, без опоры на тот социальный, исторический и культурный контекст, в котором она развивается. Его изменение влияет и на развитие самой науки [12].
     Таким образом, к науке нельзя относиться как к некому неизменному, окончательно и навсегда полученному знанию. Нужно понимать, что те представления, которые есть сейчас относительно определённой реальности, не всегда были такими и, возможно, несколько изменятся в будущем. Это не значит, что исторически более ранние и, тем более, современные и научные теории не состоятельны: эти теории, каждая в своей мере, отражают и объясняют окружающий нас мир. Это лишь означает, что наука продолжает развиваться. 
     Всё это выдвигает на первый план не только и не столько знание некоторых научных понятий, фактов и законов, сколько владение основами научного метода познания, который позволил бы понимать и анализировать обоснованность научных суждений, а так же делать собственные выводы на основе экспериментально или теоретически полученных или отобранных знаний. Понимание основ научного метода позволит лучше ориентироваться в современном мире и в существующем потоке информации, в котором, зачастую, псевдонаучные знания выдаются за истинные и научно обоснованные.
     
1.2. Содержание научной грамотности в практике обучения физике

     В современном мире задача формирования научной грамотности является одной из приоритетных в образовании. Она отражена и  в новых ФГОС для естественнонаучных предметов и физики.
     Можно сопоставить компетентности, которые определяют естественнонаучную грамотность, и требования стандарта. Например, «пониманию основных особенностей естественнонаучного метода познания» соответствует «приобретение опыта применения научных методов познания» (предметный результат обучения физике). Умению «объяснять или описывать естественнонаучные явления на основе имеющихся научных знаний, а так же прогнозировать изменения» соответствует «умение создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели и схемы для решения учебных и познавательных задач» (метапредметный результат образования) [23]. 
     Однако в практике обучения физике мало внимания отводится решению этой задачи.
     Об этом говорят и результаты международных исследований, диагностирующих уровень сформированности научной грамотности. Естественнонаучная грамотность школьников на протяжении многих лет диагностируется в глобальных международных исследований достижений образования по математике и естественным наукам TIMSS (Third International Mathematics and Science Study) и программе оценки учащихся PISA (Programmer for international Student Assessment – Программа международной оценки достижений школьников) [8].
     Международные исследования PISA проводятся OECD «Организацией экономической кооперации и развития». По результатам этих исследований почти регулярно с 1995 года мы фиксируем отставание в естественнонаучной грамотности наших учащихся основной школы [29].
     Каковы основные недостатки в подготовке школьников?
     В.Г. Разумовский выделяет следующие:
     «Прежде всего, это методологические ошибки, которые происходят в результате заучивания текста учебника без должного понимания смысла;
Непонимание различия степени достоверности различных категорий научной информации: фактов, гипотез, моделей, теоретических выводов и результатов эксперимента;
Отсутствие представления о модельном отражении действительности в научном познании;
Отсутствие навыков мыслить моделями: теоретически объяснять, предвидеть, предсказывать;
Неспособность отличить научное знание от ненаучной информации;
Непонимание соотношения между знанием и истиной;
Неспособность идентифицировать наблюдаемые явления с изученными понятиями;
Неспособность использовать научные знания в незнакомой ситуации» [33].
     Е.А. Галкина выделяет так же неумение искать информацию по ключевым словам, составлять прогнозы, опираясь на имеющиеся данные, интерпретировать графическую информацию, проводить оценочные расчеты [8].
     Что является причиной этих явлений?
     Возможно, одна из причин – недостаточное внимание к проблеме учителей. Проблема не выделена, не предпринимаются шаги к её решению. Количество часов в школах, отводимое для изучения естественнонаучных предметов сокращается. Обычно из-за этого уменьшается время на экспериментирование и решение задач, применение на практике полученных знаний. 
     Основной целью обучения в практике преподавания стала подготовка к экзамену: ведь по его результатам отбираются учащиеся для поступления в вузы. «Пособия для подготовки к ОГЭ и ГИА стали главнее ФГОС, программ и учебников».[29, с.63] 
     Но задания ОГЕ и ЕГЕ стандартизированы, они  не требуют распознавания проблем, научного объяснения явлений, умения применять на практике научные знания и методы исследования. Они не ориентированы на формирование научной грамотности учащихся.
     Они требуют знания понятий, законов, умения выполнять лабораторные опыты по инструкции и решать типовые, оторванные от жизни и от практики, задачи.
     Но это действия промежуточные, они должны быть мотивированы более осмысленной и целенаправленной деятельностью. Они не могут выступать в качестве самостоятельного мотива, не способствуют формированию у учащихся целостной системы знаний, так как сами являются разрозненными. Всё это отнюдь не способствует поддержанию интереса школьников к науке. Он или ослабевает, или утрачивается совсем [32].
     Экспериментирование «страдает» ещё и  из-за того, что большинство школьных лабораторий давно не обновлялись и не пополнялись новым оборудованием.
     Всё это приводит к тому, что обучение физике становится теоретическим и формальным.
     Без навыков экспериментирования, без навыков осмысленного решения задач, применения знаний теории к жизненным ситуациям не может идти речи о формировании научной грамотности учащихся.
     Необходимо возвращать в образование такие мотивы получения знаний, как познание окружающего мира, явлений природы и техники, умение применять знания в жизни и профессиональной деятельности [29].
     
     1.3. Из опыта диагностики научной грамотности школьников в Кировской области
     
     Благодаря усилиям учителей и методистов, в Кировской области сложилась определённая традиция в разработке вопросов методологической культуры. В частности, несколько творческих групп учителей были заняты разработкой задач с методологическим содержанием. Проводились и проводятся лекции по вопросам методологии познавательной деятельности, традиционная Всероссийская конференция «Модели и моделирование в методике обучения физике (1997, 2000, 2004, 2007, 2010) и др. 
     В 2011-2012 гг. было проведено экспериментальное исследование учебника нового поколения под редакцией В.Г. Разумовского и В.А. Орлова на базе средней школы № 16 г. Кирова. 
     На основе сравнения аппарата организации усвоения двух учебников – «Физика–10» (под ред. В. Г. Разумовского, В. А. Орлова) и «Физика –10» (авт. Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский) были сделаны следующие выводы: 
Учебник отличает усиленное внимание к аппарату организации усвоения. Текст становится прямым объектом усвоения. Отсюда существенно меняются композиция учебника и стиль изложения. Учебник нацелен так же на изменение учебной деятельности. Процессы деятельности задаются методикой, например усилением внимания к экспериментированию. 
Одной из тенденцией в новом учебнике является усиление внимания к вопросам методологии научного познания (терминология, структура параграфов и др.). 
В учебнике физики нового поколения (В. Г. Разумовский, В. А. Орлов и др.) усилено внимание к вопросам методологии: отбор методологических понятий с учетом возрастных познавательных возможностей учащихся; переход от неявного введения методологических понятий к явному раскрытию их содержания; наращивание полноты содержания понятия и системности его представления; организация специальной учебной деятельности при освоении метода научного познания[13].
     Как показали результаты теста, после изучения первой главы экспериментального учебника, учащиеся на достаточно высоком уровне освоили категорию знаний – факт, научный метод, модель, наблюдение. Материал этой главы помогает раскрыть и освоить логику научного познания. Это является одним из успешных способов формирования научной грамотности школьников на уроках физики [15].
     В рамках педагогического эксперимента была исследована доступность некоторых методических решений, заданных содержанием новых учебников, учащимися непрофильных классов и сделаны следующие выводы:
Освоение методологических знаний учащимися в непрофильных классах идет на хорошем уровне. 
Экспериментальные данные дают основание говорить о доступности содержания новых учебников (текст, экспериментальные исследования, вопросы, задачи) учащимся обычных классов. 
Старшеклассники проявляют интерес к выполнению учебных исследований, постановке опытов [17].
     Можно говорить о целесообразности введения учебника физики нового поколения (В. Г. Разумовский, В. А. Орлов и др.) в практику обучения как в профильных, так и в непрофильных классах. Ещё раз подчеркнём усиление внимания в нём к вопросам методологии научного познания и такой форме организации учебной деятельности, как экспериментирование.
     В Кировской области проводилась диагностика уровня сформированности научной грамотности среди учеников 9 классов школ города Кирова в начале ноября 2012 г. Экспериментальная площадка включала в себя школы № 16,21,27,37 г. Кирова. На различные вопросы отвечали от 84 до 95 школьников.
     Основной целью исследования было понимание скрытых от глаз, тяжело поддающихся изменениям извне образовательных процессов в условиях массовой школы, прогнозирование на основе полученных данных и построение проектов для формирования будущего. Подобные исследования дают возможность выявить проблемы и пробелы в освоении научной грамотность, сделать выводы, сравнить результаты с общероссийскими и международными.
     Диагностический тест включал в себя задания из тестов международных исследований TIMSS-1995, PISA-2009 и др. Это позволило сравнить их результаты. По результатам в шести из восьми диагностируемых элементов знаний результаты более чем на 10% выше в Кировских школах. 
     Можно утверждать, хотя и осторожно, что умения объяснять с точки зрения физики, использованные в задачах факты реальности в этих школах усваиваются лучше. Возможно, положительное влияние оказывает внимание учителей к освоению представлений, связанных с освоением метода научного познания. 
     Однако остаются многочисленные проблемы в освоении экспериментирования и моделирования. Остается проблемой ориентир учителей на освоение формальных знаний, мало формирующих мышление и мировоззрения школьников. Кроме того, анализ отдельных результатов теста показывает, что у школьников данных школ почти отсутствует опыт различения научных и околонаучных высказываний, выявились пробелы в усвоении конкретных научных знаний. В целом, школьники с интересом отнеслись к предложенным заданиям.
     С точки зрения экспертов, производивших обработку результатов теста, «ориентир  учебного  процесса  на  освоение элементов методологии познания и, таким образом, и на освоение научной грамотности,  следует  признать:  а) доступным  для  массового  внедрения,  б)  эффективным  с  точки  зрения повышения качества физического образования, в) успешным с точки зрения повышения познавательной мотивации школьников». [13, c. 21]
     В целом можно сделать вывод, что в Кировской области над проблемой формирования и диагностики научной грамотности работают отдельные методисты и учителя-новаторы. Эта проблема актуальна для развития физического образования ближайшего будущего.
     


     ГЛАВА 2. ОСНОВЫ МЕТОДИКИ ФОРМИРОВАНИЯ НАУЧНОЙ ГРАМОТНОСТИ ШКОЛЬНИКОВ ПРИ ОБУЧЕНИИ ФИЗИКЕ
     
     2.1. Дидактические возможности формирования научной грамотности в условиях современной школы
     
     Почему так важно формировать у школьников научную грамотность?
     Наука, а физика в особенности – это осмысление мира, в котором мы живем. Наше чувственное восприятие ограничено – в пространстве, во времени. Чтобы лучше понять происходящие вокруг нас явления, нам необходимо запечатлеть их в некой системе понятий. Это дает возможность понимать явления и понимать друг - друга при их описании. Но это еще не все. Такое абстрактное их описание дает возможность выделить закономерности и законы, построить теории, которые в той или иной степени отражают происходящую вокруг нас действительность. Это дает возможность предсказывать, что произойдет в том или ином случае. А теории и законы становятся, в свою очередь, инструментом, преобразующим окружающий нас мир. В истории много примеров того, как открытие физических законов становилось толчком к прорыву в технике. А сейчас теория, наука практически всегда идет перед практикой и новыми техническими открытиями. 
     Без формирования теоретического отношения к действительности, без овладения языком науки, языком физических понятий, без знаний о существующих физических законах и умения их применять, без овладения научным методом, нельзя понять окружающий мир. Нельзя научиться оценивать достоверность поступающей информации, основываясь на научных знаниях (что сейчас становится особенно важным), рационально решать производственные задачи и задачи повседневной жизни, бережно использовать имеющиеся ресурсы.
     При этом овладение принципами методологии науки – необходимое условие формирования научной грамотности.
     Важно присвоение не только и не столько набора научных физических фактов, которые зачастую остаются просто абстрактным знанием. Полученные знания важно уметь применять в жизни – для решения производственных и бытовых задач, если возникла необходимость или из собственного интереса, для того чтобы отличать научные и околонаучные высказывания. А для этого необходимо понимать, что такое научные знания, откуда они берутся и чем подтверждаются, то есть иметь представление о научном методе познания. 
     Отличительная особенность и сила науки в том, что, используя научный метод познания, мы можем прогнозировать развитие явлений, проверять экспериментально теоретические выводы. Знакомство с научным методом способствует преодолению формализма в обучении и повышению качества образования [30].
     Сущность метода научного познания хорошо описывает принцип цикличности. 
     Основы научного метода были заложены Галилеем. Он пришёл к выводу, что процесс научного познания может быть представлен в виде следующей последовательности, в которой ключевую роль играет гипотеза, обоснованное предположение, которое, однако, не выводимо полностью из уже известных фактов, всегда является в какой-то мере интуитивным: 
выделение проблемы на основе обобщения определённой группы фактов; 
выдвижение гипотезы, способной разрешить поставленную проблему (в виде модели или функциональной зависимости величин); 
вывод из неё логических следствий для объяснения наблюдаемого явления и предвидения новых; 
экспериментальная проверка гипотезы следствий из нее. 
     Современный научный метод несколько отличается и был кратко сформулирован А. Эйнштейном. Его можно представить так:
факты,  «непосредственные данными нашего чувственного опыта»;
гипотеза в виде модели;
следствия, частные утверждения;
эксперимент.
     Ученый указал на то, что гипотезы, аксиомы, из которых в дальнейшем выводятся некие заключения, связаны с фактами лишь интуитивно, психологически и никак логически с ними не связаны. Логически из гипотезы выводятся следствия. Эти утверждения и сопоставляются вновь с данными чувственного опыта – проверяются им. Однако, эта проверка так же относится к интуитивной сфере[56].
     Таким образам, научное познание по своей природе циклично. Через этот цикл теоретические знания неразрывно связаны со всей суммой экспериментальных данных [35].
     Ценность такого представления о цикле научного метода познания в следующем: 
исходные факты при необходимости можно воспроизвести и экспериментально проверить теоретические выводы, сделанные на их основе. Это отличает научный метод познания от других и делает его достоверным; 
научный метод помогает объяснять и прогнозировать явления; позволяет применять эти научные прогнозы на практике в производстве;
в обучении метод может служить «ориентировочной основой умственных действий» при самостоятельном овладении новыми знаниями; 
в обучении, при умелом использовании принципа научного познания, результат собственного эксперимента совпадает с предварительным теоретическим выводом, что является мощным стимулятором эмоции удовлетворения и радости школьников [32]. 
     Для освоения научного метода, целесообразно строить образовательную деятельность на уроке, опираясь на принцип цикличности.
     В научном методе познания неразрывно связаны теория и эксперимент. Деление методов в современной физике весьма условно. В контексте современной методологии познания эксперимент рассматривается как форма теоретического мышления. Все так называемые теоретические методы познания в физике, несмотря на свою самостоятельность, несомненно, являются частью экспериментирования. При проведении опытов есть выдвижение гипотез, моделирование и т.д. [34].
     Важнейшим, а возможно и основным видом учебной деятельности, который должны освоить ученики на уроках физики, является экспериментирование. Именно оно помогает овладеть современным физическим стилем мышления. В том числе речь должна идти об освоении всех методов научного познания как элементов экспериментирования [34].
     Можно выделить следующие компоненты (и этапы) естественнонаучного познания: (В.С. Степин) [34]:
Математические уравнения (операции)
Теоретическая схема (операции с ней) – система идеализаций, логические конструкции, абстрактные объекты (физические модели). Именно она имеет физический смысл.
Эмпирические объекты (эмпирическая схема) – абстракции, схематизации реального мира
Объекты опыта (данные измерений, протоколы, процедуры и др.) – экспериментально-измерительные процедуры являются компонентом «объективации» теоретической схемы (придания ей статуса «реальности»).
     «Экспериментирование» над предметом – фундаментальный момент теоретического познания. В целом следует говорить об экспериментировании как о способе формирования теоретического предмета. Эксперимент – это как действие с предметом, так и действие с понятием.
     Экспериментальная проверка получаемых знаний, наряду с  выводимостью одних знаний из других, является одним из способов обоснования истинности научного знания, отличающих его от бытовых знаний, истинность которых определяется благодаря непосредственному применению в наличных повседневных ситуациях[40]. 
     Еще одним важнейшим научным методом, с которым должны знакомиться учащиеся как в рамках экспериментирования на уроке, так и при усвоении теоретического материала и при решении задач – это моделирование. Систематическое применение на уроках физических моделей для рассмотрения и анализа рассматриваемых реальных объектов и явлений способствует развитию методологической культуры учащихся [4].
     Метод моделирования относится к общенаучным методам познания. Его широко применяют в различных отраслях знаний. 
     В познании он играет важную роль. Исследователь от изучения объекта или явления переходит к построению и исследованию модели, а затем вновь возвращается к объекту, перенося на него полученные с помощью модели знания. Модель отражает лишь существенные для цели моделирования черты и связи изучаемого объекта или явления. В этом ограниченность этого метода. Результат, полученный с его помощью, нуждается в дальнейшей проверке экспериментом.
     Метод моделирования активно используется в преподавании [41]: 
изучаются идеальные модели, послужившие в науке для исследования объектов и явлений (например – идеальный газ); 
модели используются для объяснений явлений, происходящих в микромире; 
они используются для объяснения важнейших экспериментов, проведенных в науке; 
применяются для объяснения устройства и принципа действия приборов и других устройств и установок, используемых в науке; 
моделями являются также формулы, уравнения, графики, чертежи и схемы, описания приборов и опытов, которые имеются в учебниках и научных книгах. 
     Так же, методологическая культура учащихся проявляется в различных практических умениях и навыках, таких как:
умение видеть в быту или текстах с научным содержанием проблемную физическую ситуацию;
анализировать проблемную или любую субъективно новую ситуацию; 
определять, какие научные знания, из какого конкретно раздела, нужно использовать для решения проблемы, физически её описывать;
выделять основные количественные и качественные характеристики проблемной ситуации; 
умение вводить модели, адекватные рассматриваемой ситуации;
умение на основе анализа решения прогнозировать тенденции и результаты её развития во времени;
использовать результаты для анализа сходных проблем и применять их на практике. 
     Учитель должен выступать в качестве организатора (или координатора) продуктивной деятельности учащихся.
     Необходимо помнить, что овладеть научным методом школьники могут лишь в ходе активной деятельности. 
     Они не овладеют им, если будут лишь получать набор некоторых теоретических физических сведений, выполнять эпизодические лабораторные работы и формально решать физические задачи. 
     Если же строить обучение в соответствии с этим принципом, то учёбу можно превратить в «активную, мотивированную, волевую, эмоционально окрашенную, целеустремленную познавательную деятельность» [30].
     Перед учителем стоит задача отбора материала урока и его построения с учётом задачи формирования естественнонаучной грамотности.
     Опора на общие содержательно-дидактические линии в преподавании естественнонаучных дисциплин является одним из средств формирования научной грамотности учащихся. Так же её формированию способствуют задания, направленные на:
понимание основных особенностей естественнонаучного метода познания;
умение объяснять или описывать естественнонаучные явления на основе имеющихся научных знаний, а также умение прогнозировать изменения;
умение использовать научные доказательства и имеющиеся данные для получения выводов, их анализа и оценки достоверности.
     Владение общими естественнонаучными умениями (применять исследовательские процедуры, объяснять явления с помощью моделей, делать выводы на основе анализа данных) позволяет более успешно решать и чисто предметные задачи [23].
     Следует обратить внимание на то, что компетентности е.......................