Введение

Современное естественно-научное образование направлено не только на усвоение обучающимися системы понятий, фактов и закономерностей, но и на формирование способности применять полученные знания в новых и практически значимых ситуациях. Школьнику необходимо уметь находить значимую информацию в тексте, таблице, диаграмме или изображении, сопоставлять представленные данные, устанавливать причинно-следственные связи, оценивать возможные последствия и аргументировать собственное решение [2, с. 102].

На уроках биологии обучающиеся знакомятся с такими понятиями, как «экосистема», «биоразнообразие», «антропогенный фактор», «пищевая цепь», «экологическая ниша». Однако знание терминов не всегда дает возможность использовать их для объяснения определенных явлений. Например, школьники могут испытывать затруднения при необходимости установить связь между регулярным скашиванием травы и уменьшением численности насекомых-опылителей, между уплотнением почвы и ухудшением состояния растений, между сокращением количества насекомых и уменьшением численности видов птиц.

Дополнительные трудности возникают при работе с естественно-научной информацией, представленной не в виде готового текста в учебном пособии, а в форме таблицы, фотографии, описания наблюдения или нескольких утверждений, которые могут противоречить. Для выполнения подобных заданий недостаточно воспроизвести материал, который был изучен. Обучающемуся необходимо выделить самые важные сведения, связать их с имеющимися знаниями, сформулировать объяснение и предложить обоснованное решение.

Одним из средств развития данных умений является кейс-метод.

Ему присущи все составляющие научно-исследовательской активности: осмысление проблемы, целеполагание, сбор необходимой информации, её классификация и систематизация, анализ разных точек зрения, выдвижение гипотезы, доказательство, построение оптимального варианта разрешения проблемы, вывод, заключение. У учащихся вырабатываются такие элементы исследовательской компетенции, как самоконтроль процесса получения знаний, ответственность за его результаты, объективная оценка эффективности принимаемых решений, выявление и упреждение их возможных негативных последствий [3, с. 32].

В отличие от традиционной учебной задачи кейс не всегда предполагает один краткий ответ. Обучающимся необходимо определить проблему, выбрать нужную информацию, объяснить наблюдаемое явление с естественно-научной точки зрения, сопоставить возможные решения проблемы кейса и аргументировать собственную позицию.

Экологические ситуации особенно удобны для того, чтобы разработать кейсы, поскольку связаны с повседневным опытом наших школьников. Состояние воздуха, почвы, растительности, численность птиц и насекомых, накопление отходов и пластика и благоустройство территории являются понятными и доступными объектами для анализа. При этом решение экологической проблемы требует межпредметного использования знаний из биологии, географии, химии и основ безопасности жизнедеятельности.

Цель работы — определить возможности использования экологических кейсов для развития у обучающихся 5–11-х классов умений анализа естественно-научной информации.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Определить основные компоненты умения анализировать поступающую естественно-научную информацию.
2. Разработать экологические кейсы для обучающихся разных возрастных групп, представленных в исследовании.
3. Составить единые критерии оценивания выполнения ситуационных заданий.
4. Провести входную диагностику сформированности исследуемых умений.
5. Организовать серию занятий с применением экологических кейсов.
6. Провести итоговую диагностику и сравнить результаты.

Организация и методы исследования

Исследование проводилось в течение 2025/2026 учебного года на базе одной из общеобразовательных организаций города Москвы. Название организации в статье не указывается, поскольку участниками проекта являлись несовершеннолетние обучающиеся.

В проекте приняли участие 100 школьников 5–11 классов. Исследовательская работа была организована с учетом возраста обучающихся и содержания изучаемых ими учебных предметов.

Для учета возрастных особенностей участники были объединены в три группы.

Таблица 1

Распределение участников исследования

Содержание и форма заданий адаптировались к возрасту обучающихся. В 5–6-х классах использовались короткие тексты, изображения, задания с выбором ответа и необходимостью дать простое объяснение. Обучающимся 7–9-х классов предлагались таблицы, описания наблюдений и задания на установление причинно-следственных связей. В 10–11-х классах кейсы включали несколько различных источников информации, сравнение альтернативных решений и подготовку развернутого аргументированного ответа.

Работа состояла из трех основных этапов: входной диагностики, серии занятий с использованием экологических кейсов, итоговой диагностики.

Всего обучающиеся выполнили шесть основных экологических кейсов. Входная и итоговая работы содержали другие ситуации, но были сопоставимы по структуре, количеству материалов и уровню сложности.

В структуре умения анализировать естественно-научную информацию были выделены четыре компонента:

1. Выделение основной проблемы — способность определить противоречие с экологической точки зрения или неблагоприятное изменение, представленное в данной ситуации.
2. Извлечение и интерпретация информации — способность находить нужные сведения в тексте, таблице, изображении или диаграмме и объяснять их значение.
3. Установление причинно-следственных связей — способность определять причины наблюдаемого явления и прогнозировать возможные последствия.
4. Обоснование решения — способность предложить решение проблемы и аргументировать ее с использованием естественно-научных знаний и данных представленного кейса.

Каждый компонент оценивался по шкале от 0 до 2 баллов.

Таблица 2

Критерии оценивания выполнения экологического кейса

Максимальное количество баллов за один кейс составляло 8. Итоговый результат переводился в проценты от максимально возможного количества баллов.

Содержание экологических кейсов

В ходе занятий обучающимся были предложены шесть экологических кейсов, содержание которых было связано с доступными для понимания школьников проблемными ситуациями: сокращением численности насекомых-опылителей из-за частого скашивания травы, влиянием вытаптывания на состояние травянистого покрова и почвы, уменьшением количества птиц при возможном сокращении кормовой базы и мест укрытия, накоплением пластиковых и других различных отходов на школьной территории, загрязнением атмосферного воздуха вблизи автомобильных дорог и выбором экологически обоснованного варианта озеленения школьного двора.

Каждый кейс включал текстовое описание ситуации и дополнительные материалы, такие как фотографии, таблицы или результаты их наблюдений. Обучающимся необходимо было выделить основную проблему кейса, извлечь значимую для них информацию, установить причинно-следственные связи, спрогнозировать возможные последствия и предложить аргументированное решение. Сложность материалов и форма ответа адаптировались к возрасту участников: школьники 5–6-х классов работали с короткими текстами и изображениями, обучающиеся 7–9-х классов анализировали таблицы и описания наблюдений, а учащиеся 10–11-х классов сравнивали несколько источников информации и оценивали альтернативные способы решения экологической проблемы.

Алгоритм работы с экологическими кейсами

Работа с каждым кейсом осуществлялась по единому алгоритму.

На первом этапе обучающиеся знакомились с предоставленными материалами и формулировали основную проблему.

На втором этапе выделяли сведения, которые были необходимы для объяснения ситуации.

На третьем этапе участники формулировали естественно-научное объяснение. Особое внимание уделялось использованию биологических понятий.

На четвертом этапе школьники предлагали решение и обосновывали его. Они должны были показать, каким образом выбранная ими мера воздействует на причину проблемы, а не только устраняет ее внешние проявления.

На пятом этапе проводилось групповое обсуждение. Обучающиеся сравнивали ответы, оценивали сильные и слабые стороны предложенных решений и при необходимости уточняли первоначальные выводы.

Используемый алгоритм выполнял функцию ориентировочной основы действия, поскольку задавал последовательность анализа экологической ситуации: выделение проблемы, отбор значимой информации, установление причинно-следственных связей и обоснование решения. Согласно П. Я. Гальперину, на ориентировочной основе происходит усвоение действия, его последующее обобщение и сокращение [4, с. 113].

Повторное применение данного алгоритма способствовало формированию у обучающихся устойчивого способа работы с естественно-научной информацией.

Результаты исследования

До начала работы с экологическими кейсами общий средний показатель выполнения заданий составил 38 %. После проведения серии занятий он увеличился до 72 %.

Результаты по отдельным компонентам представлены в таблице 3.

Таблица 3

Динамика умений анализа естественно-научной информации

Наиболее высокий входной результат был зафиксирован по критерию выделения экологической проблемы — 48 %. Обучающиеся сравнительно успешно замечали наличие загрязнения, сокращение количества организмов или ухудшение состояния территории. После окончания серии занятий показатель достиг 82 %.

Умение извлекать и интерпретировать различную естественно-научную информацию на начальном этапе было сформировано на уровне 42 %. Многие обучающиеся находили отдельные сведения, но не использовали все представленные им материалы. Например, при работе с таблицей они называли одно числовое значение, не сравнивая его с другими данными показателями. После работы с кейсами результат увеличился до 74 %.

Показатель по критерию установления причинно-следственных связей изменился с 34 % до 69 %. На входном этапе школьники часто перечисляли отдельные биологические факты, но не связывали их между собой. Например, уменьшение количества птиц объяснялось тем, что «им просто не нравится территория» или «там мало зеленой зоны». В итоговых работах участники чаще связывали сокращение численности птиц с уменьшением кормовой базы ввиду невозможности наращивания, отсутствием кустарников и\или недостатком мест для укрытия и гнездования.

Наиболее сложным для обучающихся оказалось обоснование предлагаемого ими решения. До начала работы средний показатель составлял 28 %. Обучающиеся предлагали общие меры: «беречь нашу природу», «не мусорить», «посадить еще больше растений», но редко объясняли обоснование и механизм данных действий. После завершения серии занятий показатель увеличился до 63 %. Школьники стали чаще связывать предлагаемую ими меру с конкретной причиной экологической проблемы.

Обсуждение результатов

Применение экологических кейсов позволило организовать работу, в которой обучающиеся выступали не только как получатели готовой информации, но и как участники анализа проблемных ситуаций.

Содержание кейсов было связано с доступными школьникам экологическими явлениями. Это позволяло опираться на жизненный опыт обучающихся и повышать понятность самих заданий. Вместе с тем для того, чтобы успешно решить требовалось выйти за пределы обычного бытового рассуждения и использовать полученные естественно-научные знания.

Важным условием эффективности стало постепенное усложнение кейсов. В младших классах основное внимание уделялось выделению проблемы и поиску необходимой им информации. В 7–9-х классах увеличивалась роль анализа причинно-следственных связей. Старшеклассники оценивали несколько решений и учитывали их возможные ограничения.

Заключение

Экологические кейсы являются доступным средством развития умений анализа естественно-научной информации у обучающихся разных возрастных групп.

В исследовании приняли участие 100 школьников 5–11-х классов. Участники работали с текстами, таблицами, изображениями, результатами наблюдений и описаниями экологических ситуаций.

В процессе выполнения кейсов оценивались умения выделять основную проблему, извлекать и интерпретировать информацию, устанавливать причинно-следственные связи и обосновывать предлагаемое решение.

Общий средний показатель выполнения заданий увеличился с 38 % до 72 %. Наиболее высокий итоговый результат был достигнут по критерию выделения экологической проблемы — 82 %. Умение извлекать и интерпретировать информацию достигло 74 %, устанавливать причинно-следственные связи — 69 %, обосновывать решение — 63 %.

Наиболее сложным для обучающихся оставалось формулирование развернутого обоснования их решений. Это показывает необходимость систематически включать в учебный процесс задания, требующие не только выбрать сам правильный ответ, но и объяснить его с опорой на собственные знания и представленные им данные.

Использование единого алгоритма работы с кейсом способствовало более последовательному анализу ситуации. Обучающиеся учились переходить от выделения проблемы к изучению данных, определению причин и последствий, а затем к формулированию обоснованного решения.

Таким образом, экологические кейсы могут применяться на уроках биологии, во внеурочной деятельности и при проведении межпредметных естественно-научных занятий. Они позволяют соединить предметные знания с анализом реальных ситуаций и формируют умения, необходимые для осмысленного анализа естественно-научной информации.

Литература:

1. Козлова, Н. А. основные требования, технологические особенности и условия формирования кейсов / Н. А. Козлова, А. В. Барнаш, Л. В. Краснюк // Современные проблемы науки и образования. — 2020. — № 1. — С. 34. — DOI 10.17513/spno.29543. — EDN AJHKZW.
2. Шимко, Е. А. Условия формирования и диагностики отдельных компонентов естественнонаучной грамотности учащихся / Е. А. Шимко // Школьные технологии. — 2019. — № 2. — С. 102–112. — EDN JKASGV.
3. Игнатов, С. Б. Использование технологии «кейс-стади» в формировании экологической компетенции обучающихся / С. Б. Игнатов // Инновационные проекты и программы в образовании. — 2013. — № 1. — С. 30–35. — EDN PVDMDF.
4. Гальперин, П. Я. О формировании умственных действий и понятий / П. Я. Гальперин // Культурно-историческая психология. — 2010. — № 3. — С. 111–114. — EDN MUNIHJ.