Под естественными науками в школьной программе понимают биологию, физику, химию, географию и отчасти астрономию. У всех этих предметов общий метод: заметить явление, предположить его причину, проверить предположение опытом и сделать вывод, который можно перепроверить ещё раз. Именно этот метод, а не список формул из учебника, и есть главный результат естественнонаучного образования.

При этом каждый предмет добавляет что-то своё. Биология учит замечать детали живой системы и понимать, что один и тот же организм ведёт себя по-разному в разных условиях, поэтому вывод «сработало один раз» ещё не значит «сработает всегда». Физика приучает переводить наблюдение в цифру: не «стало теплее», а «температура выросла на столько-то градусов за такое-то время». Химия отвечает за дисциплину и точность: неверная пропорция реактивов меняет результат опыта, и это нельзя списать на невезение. География соединяет знания о природе с тем, как живут люди, и показывает, что природные процессы и человеческие решения связаны напрямую, от засухи до маршрута новой дороги.

Ребёнок, который прошёл этот путь на уроке химии хотя бы несколько раз, потом применяет тот же алгоритм в совсем других ситуациях. Он читает состав крема и понимает, что скрывается за словом «натуральный». Сравнивает два тарифа мобильной связи вместо того, чтобы взять первый попавшийся. Замечает, что реклама обещает результат без единой цифры в подтверждение. Это и есть смысл предмета, который часто теряется за отметками в дневнике.

Как естественные науки учат думать, а не запоминать

Параграф из учебника биологии можно вызубрить и забыть через месяц после контрольной. А вот привычку сомневаться, проверять источник и делать вывод из фактов так просто не забыть, потому что она складывается не из запоминания, а из повторяющегося действия: гипотеза, проверка, вывод.

С этим у российских школьников пока не всё гладко. По данным исследования PISA 2022 года, средний балл российских пятнадцатилетних по естественнонаучной грамотности составил 476, что дало стране 34 место среди участников. Для сравнения, по читательской и математической грамотности результат был заметно выше. PISA проверяет не память на термины, а способность применить научное знание в незнакомой ситуации, то есть ровно то мышление, о котором идёт речь в этой статье. Разрыв между «знает термин» и «умеет применить» и есть та зона, где решается, вырастет ли из ребёнка человек, который проверяет информацию, или человек, который в неё просто верит.

Что конкретно тренируют уроки естественных наук, если не сводить их к оценкам:

● умение отличать наблюдение от интерпретации: фраза «температура поднялась» и вывод «значит, дело в вирусе» звучат похоже, но это два разных утверждения, и второе ещё нужно доказать;

● умение формулировать проверяемый вопрос, а не просто удивляться «почему так происходит»;

● привычку искать источник цифры, прежде чем на неё ссылаться;

● готовность признать, что гипотеза не подтвердилась, и не держаться за неё из упрямства.

Эти же навыки потом работают на истории, обществознании и в обычной взрослой жизни, где каждый день приходится отличать факт от мнения: в разговоре о новой прививке, в споре о причинах подорожания продуктов, в оценке очередной статьи про «опасную добавку» в еде.

Что дают лабораторные работы и эксперименты, кроме оценки в журнале

Учитель говорит «закон Архимеда» один раз, и половина класса кивает, не особо вникая. Ребёнок сам опускает предмет в воду, замечает, что вода поднимается ровно настолько, насколько вытеснил объём, и закон перестаёт быть абстракцией из учебника. Это разница между знанием, которое хранится в памяти как факт, и знанием, которое стало частью опыта.

Лабораторная работа устроена так, что ошибиться проще, чем сделать всё правильно с первого раза: реактив перепутан пропорциями, эксперимент не повторился, результат не совпал с ожидаемым. И это нормально, потому что именно здесь ребёнок учится вещам, которые пригодятся далеко за пределами кабинета химии:

●        читать инструкцию до конца, а не по диагонали, потому что от этого зависит безопасность;

●        фиксировать результат честно, даже если он не подтверждает то, что хотелось получить;

●        работать в паре или в группе, где каждый отвечает за свою часть опыта и подводит других, если схалтурил;

●        спокойно относиться к неудачному результату и пробовать заново, а не считать ошибку поводом всё бросить.

Тот же навык потом узнаётся в собранной по инструкции мебели, в настройке нового устройства, в решении рабочей задачи, где с первого раза почти ничего не получается. Взрослый человек, который в школе привык, что неудачный опыт тоже результат, обычно спокойнее реагирует на провалившийся рабочий проект: разбирает, что пошло не так, и пробует другой вариант, а не считает себя неудачником.

Естественные науки нужны не только будущим врачам и инженерам

Есть устойчивое убеждение: если ребёнок явно гуманитарий и не собирается поступать на медицинский или в технический вуз, физику с химией можно сдать и забыть. На практике естественнонаучная грамотность нужна человеку независимо от профессии, просто она работает на других задачах.

Взрослому человеку регулярно приходится разбираться в вопросах, где решает именно научное мышление, а не диплом. Стоит ли доверять новой диете, если единственное доказательство её эффективности, это чей-то личный отзыв. Что означает состав продукта на этикетке. Почему одна статья про экологию звучит тревожно, а другая по тому же поводу спокойно, и кто из авторов ближе к фактам. Дизайнеру, который вроде бы далёк от физики, полезно понимать, как ведёт себя свет и материал, прежде чем предлагать решение клиенту. Маркетологу пригодится умение отличать корреляцию от причинно-следственной связи, иначе легко сделать вывод, которого данные не подтверждают. Юристу, который работает с экспертными заключениями по техническим или медицинским спорам, нужно хотя бы в общих чертах понимать логику доказательства, чтобы не полагаться слепо на авторитет эксперта.

Даже предприниматель, который никогда не откроет учебник физики после школы, регулярно опирается на то же самое мышление: читает статистику по рынку, оценивает результаты рекламной кампании и решает, случайность это или закономерность, проверяет, действительно ли новая методика работы даёт эффект или просто совпала по времени с другими изменениями в компании.

Естественнонаучное образование не готовит ребёнка стать учёным. Оно готовит его не поддаваться на первое попавшееся объяснение и требовать доказательств, прежде чем поверить.

Что теряет ребёнок, если естественные науки сводятся к формальным часам в расписании

Учебный план формально сохраняет физику, химию и биологию в расписании почти всех школ, но объём практики, то есть лабораторных работ и самостоятельных наблюдений, во многих школах со временем сокращается в пользу теории и подготовки к тестам. Разница заметна не сразу: оценки в дневнике остаются прежними, ребёнок формально проходит программу и получает нужный балл. Но именно практическая часть, эксперимент своими руками, а не просмотр опыта на экране, формирует ту самую привычку проверять гипотезу, о которой шла речь выше.

Когда лабораторная превращается в пересказ параграфа, теряется главное: ребёнок перестаёт задавать себе вопрос «а почему на самом деле так происходит» и переходит в режим «нужно запомнить это для контрольной». Результат виден не сразу, а через несколько лет, когда тот же ребёнок, уже взрослый, сталкивается с противоречивой информацией о здоровье или технологии и не имеет привычки проверить её сам, а просто выбирает точку зрения, которая звучит увереннее.

Родителям сложно напрямую повлиять на расписание школы, зато можно компенсировать нехватку практики дома или на дополнительных занятиях, о чём ниже.

Как естественнонаучное мышление помогает на ОГЭ и ЕГЭ

Задания по биологии, физике, химии и географии в ОГЭ и ЕГЭ давно устроены не как проверка памяти, а как проверка умения работать с текстом и данными: прочитать условие, вычленить нужные величины, применить формулу или закономерность к незнакомой ситуации, объяснить результат своими словами. Ребёнок, который годами решал задачи методом «найти похожий пример в учебнике и списать по образцу», на таких заданиях теряется, даже если формально знает тему.

Ровно поэтому школьникам, которые не собираются сдавать профильную физику или химию, всё равно стоит на базовом уровне держать это мышление в тонусе. Обязательные предметы, часть заданий на функциональную грамотность, а иногда и задания по русскому языку с текстом на естественнонаучную тему устроены так, что без привычки анализировать, а не запоминать, баллы теряются даже там, где формально должен помочь гуманитарный склад ума.

Как поддержать интерес ребёнка к естественным наукам дома

Школьная программа задаёт основу, но интерес к предмету часто рождается не на уроке, а в момент, когда ребёнок сам что-то заметил и захотел разобраться. Родителям не обязательно разбираться в химии лучше учителя, достаточно не гасить любопытство и иногда подкидывать повод для него.

Несколько рабочих способов, которые не требуют специального оборудования:

● простые опыты на кухне: сода и уксус, выращивание кристаллов соли, прорастание фасоли на мокрой вате на подоконнике;

● честный ответ на «почему» вместо «потому что так надо»: если не знаете ответ, ищите его вместе с ребёнком;

● поход в музей науки, планетарий или на детское научное шоу, где можно трогать экспонаты руками;

● совместный просмотр научно-популярных роликов с последующим обсуждением, а не просто фоном;

● спокойная реакция на неправильную гипотезу ребёнка: важна не точность угадывания, а сама попытка объяснить явление и потом проверить объяснение;

● бытовые задачи, которые незаметно тренируют то же мышление: посчитать, сколько воды уходит на полив огорода за неделю, или разобраться, почему хлеб в одном пакете плесневеет быстрее, чем в другом.

Ребёнок, которому дома разрешали ошибаться в догадках и проверять их, обычно приходит на урок физики или химии не с ощущением «опять что-то непонятное», а с готовностью разобраться.

Коротко о главном

Естественные науки в школе не сводятся к формулам, которые нужно сдать и забыть. Они формируют привычку проверять, а не просто верить, замечать причину явления, а не только его внешний вид, и делать вывод из фактов, а не из первого впечатления. Эта привычка пригодится ребёнку в любой профессии, потому что решения, основанные на проверенной информации, почти всегда оказываются лучше решений, основанных на догадке.

Вопросы и ответы

С какого возраста стоит знакомить ребёнка с естественными науками?

Формально предметы естественнонаучного цикла появляются в средней школе, но само научное мышление можно развивать намного раньше, ещё в дошкольном возрасте, через простые наблюдения за природой и бытовые вопросы «а почему так происходит».

Нужны ли естественные науки ребёнку, который точно выбрал гуманитарную профессию?

Да, хотя и не в объёме профильного класса. Базовая естественнонаучная грамотность нужна любому взрослому человеку, чтобы оценивать информацию о здоровье, экологии и технологиях, а не только тем, кто планирует стать врачом или инженером.

Как понять, что ребёнку не хватает школьных уроков и стоит заниматься дополнительно?

Тревожный признак, это не низкая оценка сама по себе, а то, что ребёнок воспринимает предмет как набор фактов для зубрёжки и не может объяснить своими словами, почему явление происходит именно так. В этом случае помогает не репетитор с дополнительными задачами, а формат, где объясняют логику, а не просто разбирают домашку.

Правда ли, что естественнонаучное образование в России слабее, чем в некоторых других странах?

По результатам международного исследования PISA 2022 года российские школьники набрали 476 баллов по естественнонаучной грамотности, заняв 34 место среди участвовавших стран. Это не катастрофа, но и не повод для спокойствия, особенно на фоне более высоких результатов по чтению и математике.

С чего начать, если ребёнок боится химии и физики из-за формул?

С того, чтобы на время убрать формулы из разговора и вернуться к самому явлению. Спросите, что именно происходит и почему, без символов и уравнений, а формулу покажите потом, как способ записать то, что ребёнок уже понял своими словами.

Стоит ли записывать ребёнка на кружок по естественным наукам, если в школе и так хорошая программа?

Да, если хочется дать больше именно практики, а не теории. В кружках и научных лагерях обычно больше времени уходит на опыты и эксперименты, чем позволяет школьное расписание, а это особенно полезно, если ребёнок интересуется темой сильнее, чем успевает разобрать класс.

Список литературы

1.       Рособрнадзор. Результаты оценки качества образования по модели PISA. Опубликовано на портале «Мел», 11.07.2022.

2.       Никишова Е. А. Формирование у обучающихся читательской и естественнонаучной грамотности при изучении биологии // Педагогические измерения. 2019. № 2. С. 72 по 78.

3.       Фомицкая Г. Н., Халтанов Э. А. Использование инновационных форм и технологий дополнительного образования в формировании естественно-научной грамотности школьников // Вестник Бурятского государственного университета. Образование. Личность. Общество. 2024. № 3. С. 52 по 64.

4.       Методические рекомендации по формированию естественно-научной грамотности. 5 по 9 классы, под редакцией Г. С. Ковалевой и А. Ю. Пентина; авторский коллектив: А. Ю. Пентин, Е. А. Никишова, Н. А. Заграничная, Г. Ю. Семенова, Г. С. Ковалева, Н. Г. Кошеленко.