THE METHODOLOGICAL SIGNIFICANCE OF INDEPENDENT ASSIGNMENTS IN THE PISA FORMAT IN THE DEVELOPMENT OF SCIENTIFIC LITERACY IN FUTURE CHEMISTRY TEACHERS

УДК: 54:378.147:37.091.26

Аннотация

В данной статье исследовано методическое значение самостоятельных заданий (анализ реальных жизненных ситуаций, экологических проблем, производственных технологий и химических процессов) в формате PISA в развитии естественно-научной грамотности у будущих учителей химии. В ходе исследования на примере студентов 3 курса направления «Химия» Самаркандского государственного педагогического института был проведён анализ эффективности использования заданий, основанных на формате PISA, в самостоятельном обучении по дисциплине «Химическая технология». В процессе исследования посредством педагогических экспериментальных работ была проанализирована эффективность заданий, разработанных на основе как компетентностного подхода, так и технологий проблемного обучения и интерактивных методов. В ходе выполнения заданий по темам «Технология очистки питьевой воды» и «Технология производства аммиака» у студентов развивались компетенции по анализу научной информации, работе с графиками и диаграммами, поиску научных решений проблемных ситуаций и формулированию обоснованных выводов. Полученные результаты показали, что организация самостоятельного обучения на основе заданий формата PISA способствует значительному развитию функциональной грамотности студентов, аналитического мышления, навыков работы с научной информацией и профессиональных компетенций.

Abstract

This article investigates the methodological significance of PISA-format independent tasks (including the analysis of real-life situations, environmental issues, industrial technologies, and chemical processes) in developing scientific literacy among future chemistry teachers. The study analyzed the effectiveness of using PISA-based tasks in independent learning within the “Chemical Technology” course, using third-year students of the Chemistry program at Samarkand State Pedagogical Institute as an example. Through pedagogical experimental research, the effectiveness of tasks developed on the basis of both the competency-based approach and problem-based learning technologies, as well as interactive teaching methods, was evaluated. During the completion of tasks related to the topics “Drinking Water Purification Technology” and “Ammonia Production Technology,” students developed competencies in analyzing scientific information, interpreting graphs and diagrams, identifying scientific solutions to problem situations, and formulating evidence-based conclusions. The results demonstrated that organizing independent learning through PISA-format tasks significantly contributes to the development of students’ functional literacy, analytical thinking, scientific information processing skills, and professional competencies.

Ключевые слова: естественно-научная грамотность, задания формата PISA, самостоятельное обучение, химическая технология, будущие учителя химии, функциональная грамотность.

Keywords: scientific literacy, PISA tasks, independent learning, chemical technology, future chemistry teachers, functional literacy.

Введение

В мировой системе образования повышение качества и эффективности обучения, а также развитие функциональной грамотности учащихся и студентов признаются одним из приоритетных направлений [1]. Особенно важное научно-практическое значение в совершенствовании содержания и методики современного образования имеют международные программы оценки качества образования, в частности исследования PISA [2], проводимые OECD. Исследования PISA имеют особую значимость тем, что направлены не на оценку теоретических знаний обучающихся [3], а на определение их способности использовать научные знания в повседневных жизненных ситуациях, анализировать проблемы [4], делать логические выводы и принимать обоснованные решения [5]. В связи с этим разработка инновационных методик, способствующих развитию естественно-научной грамотности в процессе подготовки будущих педагогических кадров, является одной из актуальных научно-педагогических проблем [6,7].

Дисциплина «Химическая технология» играет важную роль в формировании у студентов научных представлений о составе веществ, химических процессах, промышленных технологиях, экологических проблемах и рациональном использовании ресурсов. Использование заданий в формате PISA в рамках данной дисциплины предоставляет возможность развивать у студентов компетенции по решению проблемных ситуаций [8], основанных на реальных жизненных условиях, анализу экспериментальных результатов [9], работе с графиками и диаграммами, интерпретации научной информации, а также объяснению сущности химических явлений [10]. Особенно применение подобных заданий в процессе самостоятельного обучения способствует формированию у студентов навыков самостоятельного мышления, проведения научного поиска и формулирования выводов на основе креативного подхода [8].

В данном исследовании на примере студентов 3 курса направления «Химия» Самаркандского государственного педагогического института были изучены методические возможности использования заданий формата PISA в процессе самостоятельного обучения по дисциплине «Химическая технология», а также их влияние на развитие естественно-научной грамотности студентов [11,12]. В ходе исследования посредством педагогических экспериментальных работ была проанализирована эффективность заданий [13], разработанных на основе компетентностного подхода, технологий проблемного обучения и интерактивных методов [10,13].

Материалы и методы

Данное исследование было проведено с целью определения методического значения самостоятельных заданий в формате PISA в развитии естественно-научной грамотности у студентов 3 курса направления «Химия» факультета естественных наук Самаркандского государственного педагогического института. В процессе исследования в качестве основной экспериментальной платформы были выбраны занятия по самостоятельному обучению, организованные в рамках дисциплины «Химическая технология». В исследовании приняли участие 39 студентов из двух академических групп. Студенты были разделены на экспериментальную и контрольную группы. В экспериментальной группе в процессе самостоятельного обучения систематически использовались задания в формате PISA [14,15], тогда как в контрольной группе обучение организовывалось на основе традиционных самостоятельных заданий. Самостоятельные задания, разработанные по дисциплине «Химическая технология», были сформированы на основе основных принципов исследований PISA. В содержание заданий были включены контекстуальные задачи [8,15], связанные с реальными жизненными ситуациями, экологическими проблемами, промышленными технологиями, производственными процессами и практическим применением химических явлений [16]. Каждое задание было направлено не только на определение теоретических знаний студентов, но и на выявление их научного мышления, аналитических способностей и компетенций по решению проблемных ситуаций.

Опытно-экспериментальная работа проводилась в три этапа. На первом этапе с целью определения уровня знаний студентов был проведён первоначальный диагностический тест. На втором этапе в экспериментальной группе обучение было организовано на основе самостоятельных заданий формата PISA [17]. На третьем этапе были проведены итоговые контрольные работы, а полученные результаты подвергнуты статистическому анализу. При обработке результатов использовались методы процентного сравнения [18], анализа средних значений и показатели педагогической эффективности. Полученные в ходе исследования результаты показали [19], что самостоятельные задания в формате PISA являются эффективным методическим средством развития естественно-научной грамотности студентов [20]. Особенно задания, основанные на реальных жизненных ситуациях, оказали положительное влияние на развитие научного мышления, самостоятельного анализа и профессиональных компетенций студентов [21].

Результаты и обсуждение

В ходе исследования с целью определения методической эффективности самостоятельных заданий формата PISA в развитии естественно-научной грамотности у будущих учителей химии были проведены опытно-экспериментальные работы с участием студентов 3 курса направления «Химическое образование» Самаркандского государственного педагогического института. В эксперименте 301-группа была выбрана в качестве контрольной группы, а 302-группа — в качестве экспериментальной группы. В процессе исследования в экспериментальной группе в рамках самостоятельного обучения по дисциплине «Химическая технология» систематически использовались задания формата PISA. В контрольной группе обучение организовывалось на основе традиционных самостоятельных заданий. Для оценки и анализа результатов исследования использовался показатель среднего уровня успеваемости. Средний показатель успеваемости (H_ссу) — это показатель, определяемый путём суммирования баллов, полученных всеми студентами группы, и деления полученной суммы на общее количество студентов.

Исходя из этого, средний показатель успеваемости студентов по предмету был рассчитан следующим образом:

M – количество студентов, T_i – показатель успеваемости i количество студента по предмету.

До начала опытно-экспериментальной работы с целью определения уровня знаний студентов по предмету, а также показателей естественно-научной грамотности были проведены первоначальные диагностические контрольные работы. Полученные результаты представлены в таблице №1.

Таблица 1. Результаты студентов 301- и 302-групп 3 курса направления «Химическое образование» Самаркандского государственного педагогического института до проведения опытно-экспериментальных занятий

В ходе опытно-экспериментальной работы студентам 302-группы предлагались самостоятельные задания формата PISA, разработанные по дисциплине «Химическая технология». Данные задания были направлены на анализ реальных жизненных ситуаций, экологических проблем, производственных технологий и химических процессов. В частности, посредством заданий по темам «Технология очистки питьевой воды» и «Технология производства аммиака» у студентов развивались компетенции по анализу научной информации, работе с графиками и диаграммами, поиску научных решений проблемных ситуаций и формулированию обоснованных выводов.

Таблица 2. Результаты студентов 301- и 302-групп 3 курса направления «Химическое образование» Самаркандского государственного педагогического института после проведения опытно-экспериментальных занятий

Средние показатели успеваемости также подтвердили эффективность экспериментальной методики. Если в контрольной группе средний показатель повысился с 3,4 до 3,6, то в экспериментальной группе данный показатель увеличился с 3,42 до 3,84. Согласно проведённым расчётам, показатель эффективности методики составил 4,8 %. Полученные результаты показали, что самостоятельные задания формата PISA являются эффективным методическим средством развития естественно-научной грамотности студентов. Особенно задания, основанные на реальных жизненных ситуациях, оказали положительное влияние на развитие научного мышления студентов, аналитического мышления и компетенций по решению проблемных ситуаций. В процессе выполнения заданий студенты овладели навыками применения теоретических знаний в практических ситуациях, анализа химических процессов, а также формулирования научных выводов по экологическим и технологическим проблемам. Результаты обсуждения свидетельствуют о том, что интеграция заданий формата PISA в процесс самостоятельного обучения по дисциплине «Химическая технология» имеет важное педагогическое значение в развитии функциональной грамотности и профессиональных компетенций будущих учителей химии. Данная методика способствует формированию у студентов навыков самостоятельного мышления, работы с научной информацией и организации педагогической деятельности в соответствии с современными требованиями образования.

Заключение

В данном исследовании с научно-педагогической точки зрения был проанализирован методический потенциал самостоятельных заданий формата PISA в развитии естественно-научной грамотности у будущих учителей химии. Результаты исследования показали, что использование заданий, основанных на формате PISA, в процессе самостоятельного обучения по дисциплине «Химическая технология» обладает высокой эффективностью в развитии научного мышления, аналитических способностей и функциональной грамотности студентов. Разработанные в ходе опытно-экспериментальной работы задания были основаны на реальных жизненных ситуациях, экологических проблемах и производственных технологиях, что позволило студентам связывать теоретические знания с практическими процессами.

На основе результатов исследования можно отметить, что интеграция заданий формата PISA в процесс самостоятельного обучения по дисциплине «Химическая технология» является эффективным методическим подходом в развитии профессиональных компетенций и естественно-научной грамотности будущих учителей химии. Данная методика имеет важное научно-практическое значение для внедрения в систему химического образования инновационных педагогических технологий, соответствующих требованиям международных программ оценивания, а также для повышения качества образования в будущем.

Список литературы:

1. Azim o‘g‘li O.R., et al. [Importance of integrating virtual laboratory software into analytical chemistry and learning processes]. FAN VA TA'LIM INTEGRATSIYASI (Integration of Science and Education), 2024, vol. 2, no. 1, pp. 38–43.
2. Popova O.V., Belikova R.M., Novolodskaya E.G. [The natural science component of students’ functional literacy: theory and practice of formation and development]. Kontsept, 2023, no. 1, pp. 48–66. (In Russ.)
3. Xayrullo o‘g‘li U., et al. [The didactic potential of laboratory experiments in developing functional literacy]. Academic Journal of Science, Technology and Education, 2025, vol. 1, no. 2, pp. 50–54.
4. Narzullayev M., et al. [Application of generalized methods in chemistry classes: organization of effective lessons based on KIMBIFT]. Modern Science and Research, 2024, vol. 3, no. 5, pp. 643–648.
5. Utashova S., Xoliqulov H., Tilyabov M. [Conducting laboratory classes in chemistry on the basis of the STEAM education program]. Medicine, Pedagogy and Technology: Theory and Practice, 2024, vol. 2, no. 4, pp. 801–808.
6. Pentin A.Yu., et al. [The state of science education in Russian schools according to the results of international TIMSS and PISA studies]. Voprosy obrazovaniya, 2018, no. 1, pp. 79–109. (In Russ.)
7. Tilyabov M. [Innovative methods for developing functional literacy in teaching students to think independently]. Nauka i innovatsii v sisteme obrazovaniya, 2025, vol. 4, no. 2, pp. 5–8.
8. Xaliqulov X., Abdukarimova M., Tilyabov M. [Formation of ecological culture through highlighting environmental problems in chemistry lessons]. Modern Science and Research, 2025, vol. 4, no. 5, pp. 66–70.
9. Zhiemuratova A.A. [Assessment of the importance and effectiveness of using modern ICT in teaching inorganic chemistry in higher educational institutions]. Talqin va tadqiqotlar ilmiy-uslubiy jurnali, 2024, vol. 2, no. 58, pp. 445–449. (In Russ.)
10. Choriqulova D., et al. [The role of the method of teaching chemistry to students using the “assessment” method]. Modern Science and Research, 2024, vol. 3, no. 11, pp. 256–264.
11. Amangeldievna J.A., et al. [The role of modern information technologies in chemical education]. International Journal of Scientific Researchers (IJSR) Indexing, 2024, vol. 5, no. 1, pp. 711–716.
12. Narzullayev M., et al. [The method of organizing chemistry lessons using the case study method]. Modern Science and Research, 2024, vol. 3, no. 5, pp. 119–123.
13. Asanova L.I. [Methodological features of developing tasks for the formation and assessment of scientific literacy]. Estestvennonauchnoe obrazovanie: metodicheskie osnovy razrabotki zadaniy po khimii, 2022, pp. 32–48. (In Russ.)
14. Tilyabov M.U. [Developing functional literacy and logical thinking in chemistry education]. Web of Teachers: Inderscience Research, 2025, vol. 3, no. 5, pp. 154–161.
15. Nortojiyeva S., Xaliqulov X., Tilyabov M. [Technology for organizing modern and pedagogical chemistry clubs]. Modern Science and Research, 2025, vol. 4, no. 5, pp. 71–74.
16. O‘G‘Li U.B.X., et al. [The effectiveness of using modern information and communication technologies (ICT) in chemistry education]. Science and Education, 2025, vol. 6, no. 2, pp. 350–363.
17. Mamalatifova R.Z., et al. [Didactic potential of a problem-based approach in teaching chromatographic methods]. Academic Journal of Science, Technology and Education, 2026, vol. 2, no. 3, pp. 56–60.
18. Kiryukhina N.V., Vadiyants G.R. [Historical-scientific component in the system of tasks for the formation and assessment of scientific literacy]. Problemy sovremennogo pedagogicheskogo obrazovaniya, 2022, no. 76-3, pp. 122–125. (In Russ.)
19. Xayrullo o‘g P.U., et al. [Assessment criteria for functional literacy and reflective approaches in chemistry lessons]. TANQIDIY NAZAR, TAHLILIY TAFAKKUR VA INNOVATSION G‘OYALAR, 2025, vol. 2, no. 1, pp. 1091–1096.
20. Tilyabov M., Xamidov G., Abdukarimova M. [The role of multimedia technologies and students’ cognitive skills in modern chemistry education]. Modern Science and Research, 2025, vol. 4, no. 5, pp. 62–65.
21. Xaliqulov X., Eshonqulov Z., Rabbimova Y. [Development of STEAM-based projects in chemistry and creation of raw materials for 3D printing from recycled plastics]. Modern Science and Research, 2025, vol. 4, no. 2, pp. 562–574.