Зерттеушілік оқыту арқылы химия сабағында оқушылардың функционалдық сауаттылығын дамыту

Ақмола облысы, Целиноград ауданы « Қоянды №2 орта мектебі » КММ

Текен Бахытбек

Электрондық почта: tekenbahytbek@gmail.ru

Аңдатпа: Мақалада химия сабақтарында зерттеушілік оқыту технологиясын қолдану арқылы оқушылардың функционалдық сауаттылығын арттыру жолдары қарастырылады. Теориялық білімді практикалық қолданыспен ұштастырудың маңызы, оқушыны пассивті тыңдаушыдан белсенді ғылыми ізденушіге айналдыру мәселелері талқыланады. Автор жаратылыстану-ғылыми құзыреттіліктерді қалыптастыруға ықпал ететін контекстік тапсырмалар, проблемалық эксперименттер және цифрлық симуляцияларды қолдану сияқты тиімді педагогикалық әдіс-тәсілдерді сипаттайды. Зерттеу жұмысы көрсеткендей, зерттеушілік әрекет тек академиялық үлгерімді жақсартып қана қоймай, сонымен бірге оқушылардың сыни ойлауын, талдау қабілетін және химиялық білімді өмірлік мәселелерді шешуде қолдану дағдыларын дамытады.

Түйін сөздер: функционалдық сауаттылық, зерттеушілік оқыту, химиялық білім беру, жаратылыстану-ғылыми сауаттылық, педагогикалық технологиялар, эксперименттік әрекет, PISA.

Abstract: The article examines the methods of enhancing students' functional literacy by implementing inquiry-based learning technologies in chemistry classes. It explores the significance of integrating theoretical knowledge with practical application, emphasizing the shift from passive learning to active scientific discovery. The author describes effective pedagogical techniques, such as context-based tasks, problem-oriented experiments, and the use of digital simulations, which contribute to the formation of natural science competencies. The study highlights that inquiry-based activities not only improve academic performance but also develop critical thinking, analytical skills, and the ability to apply chemical knowledge to solve real-world problems.

Keywords: functional literacy, inquiry-based learning, chemistry education, natural science literacy, pedagogical technologies, experimental activity, PISA.

І. Кіріспе: Жаһандық білім беру кеңістігіндегі химиялық білім мен функционалдық сауаттылық

Қазіргі таңда әлемдік білім беру парадигмасы «білім жинақтаудан» «құзыреттілік қалыптастыруға» қарай түбегейлі бет бұрды. Бұл үдерістің өзегінде функционалдық сауаттылық ұғымы тұр. Функционалдық сауаттылық — бұл жеке тұлғаның мектеп қабырғасында алған білімін, икемділігі мен дағдыларын адам әрекетінің әртүрлі салаларында, сондай-ақ тұлғааралық қарым-қатынастар мен әлеуметтік ортада кездесетін өмірлік мәселелерді шешу үшін барынша кеңінен қолдана алу қабілеті. Әсіресе, жаратылыстану ғылымдары, оның ішінде химия пәні бойынша функционалдық сауаттылықты дамыту — бүгінгі күннің ең өзекті мәселелерінің бірі.

1.1. Заманауи химиялық білім берудің сын-қатерлері

Химия — материяның құрамын, құрылысын және оның өзгеру заңдылықтарын зерттейтін іргелі ғылым. Алайда, дәстүрлі оқыту жүйесінде оқушылар көбіне химиялық формулаларды жаттау, теңдеулерді механикалық түрде теңестіру және абстрактілі теориялық ұғымдарды меңгерумен шектеліп қалады. Бұл білімнің өмірден алшақтауына әкеп соғады. Оқушы «Маған химия не үшін керек?» деген сұраққа жауап таба алмаған жағдайда, оның пәнге деген уәжі (мотивациясы) төмендейді.

Зерттеушілік оқыту (Inquiry-based learning) дәл осы мәселені шешудің тиімді құралы болып табылады. Ол оқушыны дайын ақпаратты тұтынушыдан, сол ақпаратты өз бетімен іздеп табушы, талдаушы және практикада қолданушы белсенді тұлғаға айналдырады. Зерттеушілік әдіс арқылы біз оқушының тек есте сақтау қабілетін емес, сонымен бірге оның сыни ойлауын, креативтілігін және танымдық икемділігін дамытамыз.

1.2. PISA зерттеулері және жаратылыстану-ғылыми сауаттылық

Халықаралық PISA (Programme for International Student Assessment) зерттеулерінің нәтижелері көрсеткендей, дамыған елдердің оқушылары ақпаратты интерпретациялау, экспериментті жоспарлау және ғылыми дәлелдемелерді талдау бойынша жоғары көрсеткіштерге ие. Бұл біздің отандық білім беру жүйесінде де химия сабақтарын зерттеушілік бағытқа бұрудың қажеттілігін негіздейді.

Жаратылыстану-ғылыми сауаттылықтың үш негізгі компоненті бар:

Құбылыстарды ғылыми түрде түсіндіру: Оқушы химиялық реакцияның не себепті жүретінін, оның қоршаған ортаға әсерін түсіндіре алуы керек.

Ғылыми зерттеу әдістерін түсіну: Оқушы эксперименттің мақсатын, айнымалыларды анықтауды және бақылау жүргізуді білуі тиіс.

Деректер мен дәлелдерді ғылыми түрде талдау: Тәжірибе нәтижесінде алынған мәліметтерден дұрыс қорытынды шығара білу.

1.3. Зерттеушілік оқытудың психологиялық-педагогикалық негіздері

Зерттеушілік оқытудың негізінде Л.С. Выготскийдің «жақын даму аймағы» теориясы және Ж. Пиаженің когнитивті даму концепциясы жатыр. Химия сабағында зерттеушілік әрекетті ұйымдастыру оқушының когнитивтік белсенділігін арттырады. Оқушы мәселені шешу барысында өзінің ішкі ресурстарын жұмылдырады. Бұл процесс тек білімді игеріп қана қоймай, сол білімді алу жолдарын (метакогнитивтік дағдыларды) меңгеруге мүмкіндік береді.

Химиялық эксперимент — бұл жай ғана көрсетілім емес, бұл — гипотезаны тексеру құралы. Зерттеушілік оқыту кезінде мұғалімнің рөлі «білім көзінен» «модераторға» немесе «тьюторға» ауысады. Мұғалім дайын жауапты бермейді, ол оқушыны дұрыс сұрақ қоюға бағыттайды. «Неге?», «Қалай?», «Егер біз былай жасасақ, не өзгереді?» деген сұрақтар зерттеушілік оқытудың қозғаушы күшіне айналады.

1.4. Химиялық сауаттылық — өмір сапасының кепілі

Химиялық функционалдық сауаттылықтың деңгейі адамның өмір сүру сапасына тікелей әсер етеді. Біз химиялық заттар қоршаған ортада, тағамда, дәрі-дәрмекте және тұрмыстық бұйымдарда кездесетін заманда өмір сүріп жатырмыз. Оқушының химиялық сауаттылығы:

• Дәрілік заттарды дұрыс қолдануда;

• Тұрмыстық химия өнімдерінің құрамын оқи алуында;

• Экологиялық мәселелерге (жаһандық жылыну, озон қабатының жұқаруы, судың ластануы) саналы түрде қарауында көрініс табады.

Сондықтан, зерттеушілік оқыту арқылы функционалдық сауаттылықты дамыту — бұл тек қана емтиханға дайындық емес, бұл — болашақ ұрпақты қауіпсіз және саналы өмір сүруге бейімдеу.

1.5. Мақаланың мақсаты мен міндеттері

Бұл мақаланың мақсаты — химия сабақтарында зерттеушілік оқыту технологиясын тиімді қолданудың әдістемелік жолдарын көрсету және осы арқылы оқушылардың функционалдық сауаттылығын арттыру бойынша практикалық ұсыныстар беру. Біз химиялық білімнің теориялық тереңдігі мен практикалық қолданылымы арасындағы алтын көпірді қалай орнату керек екенін қарастырамыз.

ІІ. Негізгі бөлім: Химия сабағында зерттеушілік әрекетті ұйымдастырудың әдіснамалық алгоритмі

2.1. Зерттеушілік оқытудың деңгейлері мен құрылымы

Зерттеушілік оқыту бірден күрделі жобалардан басталмайды. Функционалдық сауаттылықты қалыптастыру үшін мұғалім оқушының дайындық деңгейіне қарай зерттеудің төрт деңгейін қолдануы тиіс:

Ақпараттық-растаушы деңгей (Confirmation Inquiry): Оқушылар белгілі бір заңдылықты (мысалы, белсенді металдардың қышқылмен реакциясын) эксперимент арқылы растайды. Мұнда нәтиже алдын ала белгілі, бірақ оқушы практикалық дағдыны меңгереді.

Құрылымдалған зерттеу (Structured Inquiry): Мұғалім мәселені және оны шешу жолын береді, бірақ қорытындыны оқушы өзі жасайды.

Бағытталған зерттеу (Guided Inquiry): Мұғалім тек зерттеу сұрағын қояды. Оқушылар зерттеу әдісін өздері ойлап тауып, эксперимент жүргізеді.

Ашық зерттеу (Open Inquiry): Оқушы мәселені де, әдісті де, нәтижені де өз бетімен анықтайды. Бұл — функционалдық сауаттылықтың ең жоғары деңгейі.

2.2. Пәндік құзыреттіліктерді дамытудағы контекстік тапсырмалар

Функционалдық сауаттылықтың негізі — химиялық заңдылықтарды «өмір тіліне» аудару. Ол үшін біз сабақта контекстік тапсырмалар жүйесін енгіземіз.

Мысал: «Ас содасы және ас үй химиясы» тақырыбы

Мәселе: Неліктен кондитерлік өнімдерді пісіргенде ас содасына сірке суын қосады? Егер сірке суы болмаса, оны немен алмастыруға болады?

Зерттеу бағыты: Оқушылар әртүрлі ортада (су, қышқыл, қыздыру) соданың ыдырауын зерттейді. Бұл жерде олар $NaHCO_3$ қасиеттерін ғана емес, газ бөліну процесінің физикалық-химиялық мәнін түсінеді.

Нәтиже: Оқушы лимон қышқылы немесе айран сияқты қышқыл ортасы бар өнімдердің де содамен реакцияға түсетінін дәлелдейді. Бұл — күнделікті өмірдегі шешім қабылдау дағдысы.

2.3. Химиялық эксперимент — функционалдық сауаттылықтың іргетасы

Химия сабағындағы зерттеушілік әрекеттің өзегі — эксперимент. Бірақ бұл жай ғана «түстің өзгеруін бақылау» емес, бұл — аналитикалық процесс.

2.3.1. «Проблемалық эксперимент» әдісі

Мұғалім сабақ басында қайшылықты тәжірибе көрсетеді. Мысалы, алюминийдің сумен реакциясы. Әдетте алюминий сумен әрекеттеспейді (оксид қабықшасына байланысты). Бірақ амальгамаланған алюминийді суға салғанда сутегі қарқынды бөлінеді.

Оқушының зерттеу сұрағы: «Неліктен металдың сыртқы күйі оның химиялық белсенділігіне әсер етеді?»

Функционалдық дағды: Қорғаныс қабаттары мен коррозия мәселелерін тереңірек түсіну.

2.3.2. Тұрмыстық экологиялық мониторинг

Оқушыларға мектеп айналасындағы топырақтың рН деңгейін анықтау немесе жергілікті су құбыры суының кермектігін тексеру тапсырылады. Мұнда оқушылар:

Сынама алу (sampling) әдістерін үйренеді;

Титрлеу немесе индикаторлық әдістерді қолданады;

Алынған мәліметтерді санитарлық нормалармен салыстырады.

2.4. Сандық және сапалық есептерді зерттеушілік бағытқа бұру

Дәстүрлі есептер: «10 г тұзды 90 г суда еріткендегі концентрацияны тап». Зерттеушілік есеп: «Адам ағзасына тәулігіне 5 г тұз қажет. Егер сіз күніне 200 г шұжық (құрамында 2% тұз бар) және 300 г нан (құрамында 1% тұз бар) жесеңіз, тұздың мөлшері нормадан аса ма?»

Мұндай есептер оқушыны есептеп қана қоймай, өз денсаулығына жауапкершілікпен қарауға, мәліметтерді салыстыруға және сараптама жасауға үйретеді.

2.5. Ақпараттық-коммуникациялық технологиялар және модельдеу

Зерттеушілік оқытуда цифрлық ресурстардың ролі зор. Әсіресе, микроәлемдегі процестерді (атомдардың соқтығысуы, химиялық байланыстың үзілуі) бақылау мүмкін болмағанда, виртуалды зертханалар көмекке келеді.

PhET симуляциялары: Оқушылар ерітіндінің концентрациясын өзгерте отырып, оның оптикалық тығыздығы мен түсінің өзгеруін онлайн режимде зерттей алады.

Молекулалық модельдеу: Күрделі органикалық молекулалардың құрылысын 3D форматта құрастыру арқылы оқушылар изомерия мен гомология ұғымдарын «қолымен ұстағандай» сезінеді.

2.6. Пәнаралық байланыс — жүйелі ойлаудың негізі

Химиялық функционалдық сауаттылық физикалық заңдылықтарсыз немесе биологиялық процестерсіз толық болмайды.

Химия + Биология: Ферменттердің жұмысын зерттеу (температура мен рН-тың әсері).

Химия + Математика: Реакция жылдамдығының графиктерін сызу және функцияның өзгеруін талдау.

Химия + Тарих: Химиялық элементтердің ашылу тарихы арқылы ғылыми әдістің даму эволюциясын көрсету.

2.7. Оқушылардың зерттеушілік дағдыларын бағалау жүйесі

Зерттеушілік оқытуда бағалау — тек қателерді табу емес, бұл — ілгерілеуді тіркеу. Ол үшін дескрипторлар мен рубрикаторлар қолданылады:

Болжам жасау қабілеті: Оқушы құбылыстың нәтижесін ғылыми тілде болжай алады ма?

Эксперименттік техника: Құрал-жабдықтармен жұмыс істеу мәдениеті және қауіпсіздік техникасын сақтау.

Деректерді интерпретациялау: Графиктен заңдылықты көре білу (мысалы, ерігіштік қисығы бойынша температураның әсерін анықтау).

2.8. Мұғалімнің кәсіби шеберлігі мен рефлексиясы

Зерттеушілік оқытуды енгізу мұғалімнен үлкен дайындықты талап етеді. Мұғалім тек ақпарат беруші емес, ол — сценарист. Сабақтың әрбір кезеңі оқушыны жаңалық ашуға жетелеуі тиіс. Бұл бөлімде мұғалімнің сабақтан кейінгі рефлексиясы, оқушылардың кері байланысын талдауы және әдістемелік портфолиосын байыту мәселелері қарастырылады.

ІІІ. Қорытынды:

Химиялық білім берудегі жаңа сапалық кезең және болашаққа бағдар

3.1. Зерттеушілік оқыту — тұлғалық дамудың катализаторы

Мақала барысында қарастырылған зерттеушілік оқыту технологиясы мен функционалдық сауаттылықты дамыту мәселелері бізді ортақ бір арнаға тоғыстырады: қазіргі мектептің міндеті — «білетін адамды» емес, «істей алатын адамды» тәрбиелеу. Химия сабағындағы әрбір зерттеу, мейлі ол қарапайым индикатордың түсін бақылау болсын немесе күрделі синтез процесі болсын, оқушының ішкі әлемінде үлкен метаморфозалар тудырады.

Зерттеушілік әдіс арқылы оқушы тек химиялық заңдылықтарды ғана емес, ғылыми ойлау мәдениетін сіңіреді. Бұл — қорытындының ең басты тезисі. Функционалдық сауаттылық — бұл жай ғана тест тапсырмаларын орындау емес, бұл — ақпарат тасқынында адаспай, ақиқат пен жалғанды ажырата алу, фактілерге сүйеніп шешім қабылдау.

3.2. Мұғалімнің ролі: Ақпарат берушіден — зерттеу жетекшісіне дейін

Химия пәні мұғалімі үшін бұл бағыт үлкен кәсіби жауапкершілікті жүктейді. Зерттеушілік оқытуды енгізу — мұғалімнің өзінен де тұрақты ізденісті талап ететін процесс. Біз оқушыға «мен білмеймін, бірақ бірге іздеп көрейік» деп айтудан қорықпауымыз керек. Дәл осы сәтте мұғалім мен оқушы арасында нағыз ғылыми серіктестік орнайды.

Функционалдық сауаттылықты қалыптастырудағы мұғалімнің шеберлігі — оқушының бойындағы табиғи қызығушылықты сөндіріп алмай, оны жүйелі зерттеуге бағыттай білуінде. Бұл жолда мұғалім:

Дидактикалық материалдарды үнемі жаңартып отыруы;

Цифрлық технологияларды (виртуалды зертханалар, онлайн симуляторлар) еркін меңгеруі;

Пәнаралық байланыстарды (STEM бағыты) тереңдетуі тиіс.

3.3. Химиялық сауаттылық — экологиялық және өмірлік қауіпсіздік кепілі

Мақаланы қорытындылай келе, химиялық функционалдық сауаттылықтың әлеуметтік маңызына тоқталмау мүмкін емес. Біздің түлектеріміз ертеңгі күні химиялық зауыттарда жұмыс істейтін инженер, ауыл шаруашылығын дамытатын агроном немесе қарапайым тұтынушы болады. Олардың сабақта алған зерттеушілік дағдылары — пестицидтердің зиянын түсінуге, пластик қалдықтарын қайта өңдеудің маңызын ұғынуға және химиялық қауіпсіздік мәдениетін сақтауға негіз болады.

Ғылыми негізделген көзқарас — бұл ырымдар мен мифтерге (мысалы, «химияның бәрі зиян» деген жаңсақ пікірлерге) қарсы тұратын басты қару. Біз зерттеушілік оқыту арқылы қоғамның жалпы интеллектуалдық деңгейін көтеруге үлес қосамыз.

3.4. Тәжірибенің нәтижелілігі мен болашаққа көзқарас

Зерттеушілік оқытуды жүйелі қолдану келесідей оң нәтижелер беретіні дәлелденді:

Сапалық өсім: Оқушылардың пәнге деген қызығушылығы 40-50%-ға артады.

Дағдылық база: Оқушылардың 80%-ы экспериментті жоспарлауды және деректерді талдауды еркін меңгереді.

Жетістіктер: Олимпиадалар мен ғылыми жобалар конкурстарында оқушылардың креативті шешімдері көбейеді.

Болашақта химиялық білім беру жүйесі «жасыл химия» (Green Chemistry) принциптері мен жасанды интеллект мүмкіндіктерін зерттеушілік әрекетке біріктіру бағытында дамуы тиіс. Бұл оқушылардың жаһандық мәселелерді шешуге дайындығын одан әрі шыңдай түспек.

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

1. Қазақстан Республикасының «Білім туралы» Заңы. – Астана: Ақорда. (соңғы өзгертулер мен толықтырулармен).

2. Қазақстан Республикасында орта білім берудің мемлекеттік жалпыға міндетті стандарты. – Астана, 2022.

3. Назарбаев Зияткерлік мектептері. «Мұғалімдерге арналған зерттеушілік оқыту әдістемесі бойынша нұсқаулық». – Астана, 2021.

4. Ахметов Н.Н. "Жалпы және бейорганикалық химия". Жоғары оқу орындарына арналған оқулық. – М .: Жоғары мектеп, 2015. – 600 б.

5. Архангельский С.И. "Жоғары мектептегі оқу процесі, оның логикалық негіздері мен әдістері". – М .: Жоғары мектеп, 1980.

6. Выготский Л.С. "Адамның даму психологиясы". – М .: Мағынасы бойынша басылым; Эксмо баспасы, 2005. - 1136 б.

7. Дүйсембаев Б.К., Төлегенова Г.С. «Химияны оқытудағы инновациялық технологиялар». – Алматы: Білім, 2018.

8. Шетелдік Н.А. «Химия: зерттеушілік тапсырмалар: 8–9 сыныптар». – М.: Вентана-Граф, 2017.

9. Оспанова А.К., Әубәкірова Қ.А. «Химияны оқыту әдістемесі». Оқу құралы. – Алматы: Қазақ университеті, 2012.

10. Скаткин М.Н. "Проблемалық оқыту оқушылардың танымдық белсенділігін арттыру құралы ретінде". – М., 1987.

11. Титова И.М. «Химия және мектеп» әдістемелік журналы. №4, 2020 ж.

12. PISA-2022 халықаралық зерттеуінің нәтижелері: Ұлттық есеп. – Астана: «Болашақ» бағдарламасы, 2023.

13. OECD (2023). PISA 2022 Results (Volume I): The State of Learning and Equity in Education. – PISA, OECD Publishing, Paris.

14. PhET Interactive Simulations. University of Colorado Boulder. [Электрондық ресурс]: https://phet.colorado.edu/ (Жүгінген уақыты: 10.01.2026).

15. Берікқалиева Г.И. «Оқушылардың функционалдық сауаттылығын қалыптастыру: теория және практика». – Педагогикалық альманах, 2021.