Інтеграція навчання - основний складник STEM-освіти

Інтеграція навчання – основний складник STEM-освіти.  У «Методичних рекомендаціях щодо впровадження STEM-освіти у загальноосвітніх та позашкільних навчальних закладах України на 2017-2018 навчальний рік» наголошується, що «особливою формою наскрізного STEM-навчання є інтегровані уроки, які спрямовані на встановлення міжпредметних зв’язків, що сприяють формуванню в учнів цілісного, системного світогляду, актуалізації особистісного ставлення до питань, що розглядаються на уроці».[11,16]                                                                                                  Савченко О. зазначає , що «змістовні, цілеспрямовані інтегровані уроки вносять у звичайний плин шкільного життя новизну,певною мірою знімають суворі кордони предметного викладання і допомагають дітям емоційно і системно сприйняти деякі поняття, явища».[17,с.42]                                          Цілеспрямовані змістовні інтегровані уроки встановлюють міцні зв’язки між навчальними дисциплінами, вносять новизну в традиційну систему навчання, допомагають учням зрозуміти важливість вивчення основ наук як єдиної системи знань. Інтегровані уроки роблять навчальний процес цікавим, а їх проведення є необхідним для цілісного сприйняття світу та осмислення явищ навколишньої дійсності учнями [16,9,с.3,14,с.32].                                          Інтегровані уроки можуть проводитися двома шляхами:                                                         - через об’єднання схожої тематики кількох навчальних предметі (математика-фізика, фізика-біологія, фізика-основи здоров’я…);                                                        - через формування інтегрованих курсів або окремих спецкурсів шляхом об’єднання навчальних програм таких курсів (предметів)[16,11, 14, с.32].                                                                                                                                                                        Основою  ефективності таких уроків є чітке визначення мети і відповідне  їх планування для забезпечення різнобічного розгляду учнями предмету дослідження.                                                                                                                                            Звичайно, таких уроків проводиться небагато, так як складно скоординувати діяльність педагогів, які викладають різні предмети. Але,  якщо такі уроки проводяться систематично, це значно впливає на розвиток пізнавальних здібностей школярів.                                                                                                                Зокрема, були проведені у 9 класі такі інтегровані уроки:                                                        - геометрії, фізики, біології та літератури на тему «Площі фігур» ;                            - алгебри та фізики на тему «Функція. Властивості функції» ;                                           - геометрії та географії на тему «Прикладні задачі» на застосування матеріалу про розв’язування трикутників.                                                                                    У 8 класі також були проведені такі інтегровані уроки:                                                         - геометрії та мистецтва на тему «Чотирикутники-ліворуч, чотирикутники-праворуч»;                                                                                                                                            - геометрії та трудового навчання на тему «Чотирикутники».              Цікавими інтегрованими є уроки фізики, інтегровані з біологією. Наприклад, багато рослин і тварин мають дивну властивість-прогнозувати зміни погоди, віщувати різні природні явища: землетруси, грози, виверження вулканів. Отже, живі барометри, компаси, сейсмографи-це цікавий матеріал для інтеграції фізики з біологією.                                                                                                  Проведення інтегрованих уроків приносить користь не лише учням, а й самому вчителеві. Спілкуючись з колегами, відкриваєш нові факти, іноді більш глибоко задумуєшся над явищами, на які раніше майже не звертав уваги. Участь у підготовці та проведенні таких уроків з колегами збільшує багаж знань, дає відчути інтеграцію між науками, жодна з яких не може існувати відокремлено від інших, від самого життя.                                                                                      Велику роль інтеграції сучасного наукового природознавства відіграє математизація наук про природу. Важко переоцінити роль математики у оволодінні суміжними дисциплінами. Особливо ефективно ця роль реалізується в галузі наукового природознавства, тому що всі тіла, процеси, явища природи мають  кількісні та якісні характеристики, які перебувають у діалектичній єдності.                                                                                                                              Математика є необхідним предметом для вивчення природничих наук (хімії, фізики, біології, екології, географії). Математика не тільки дає цим курсам обчислювальний апарат, засоби вираження хімічних та фізичних законів, вона дає в користування цим предметам метод формалізації як метод пізнання, тобто відображення структури об’єктів у знаковій формі.                                          Послідовність розташування тем курсу алгебри 7-9 класів забезпечує своєчасну підготовку до вивчення фізики. Під час вивчення, наприклад, рівноприскореного руху використовуюється інформація про лінійну функцію, при електричних явищ-інформацію про пряму і обернену пропорційність. При вивченні механіки потрібно володіти векторними і координатними методами, а при вивченні оптики-знаннями про властивості симетрії.                                                                                                                                                                         Засвоєння змісту навчальних дисциплін природничо-математичного циклу може позитивно вплинути на учнів, якщо здійснювати це завдання шляхом реалізації міжпредметних зв’язків. Зв’язки математики та фізики, хімії й біології мають місце в тому разі, якщо на уроках математики вивчають поняття, які потім застосовують у конкретних ситуаціях на уроках з цих предметів. Зв’язки математики і природничих наук відбуваються в таких напрямках:                                                                                                                                                                        - деякі поняття цих наук ілюструють закономірності, які вивчають у курсі математики;                                                                                                                                                          - на уроках фізики, хімії та біології з’являється потреба в математичних знаннях;                                                                                                                                                                                      - у процесі вивчення фізики, хімії та біології здійснюються закріплення математичних знань, з’являється можливість застосування їх на практиці.                            Таблиця 1 «Інтеграція математичних знань з предметами навчального плану» може допомогти вчителям - предметникам зорієнтуватися у напрямку здійснення інтеграції математичних знань на своїх уроках.                                                                                                              Таблиця 1.

На уроках математики учні розв’язують задачі економічного змісту, здійснюють обчислення банківських відсотків податкових платежів, проводять обробку й аналіз статистичних даних, виконують математичне моделювання.                                                                                                                                                                         На уроках інформатики учні обробляють, зберігають та передають економічну інформацію, будують статистичні таблиці, діаграми, розробляють презентації.                                                                                                                                              Складні завдання освіти не можуть успішно розв’язуватися у вузьких рамках викладання одного предмета. Наведу приклади запитань на різних уроках, на  які можна дати відповідь, застосувавши знання з фізики або математики.                                                                                                                                                                                      Фізика і біологія.                                                                                                                                                          а).7 клас. Фізика. «Дифузія в газах, рідинах і твердих тілах».                                          Явище при якому речовини самовільно змішуються одна з одною називається дифузією (від латинської розтікання, поширення). У газах дифузія відбувається швидше, ніж у рідинах. Явище дифузії відбувається і в твердих тілах, але дуже повільно.                                                                                                                              9 клас. Біологія. «Дихання». В основі газообміну через дихальні мембрани лежить процес  дифузії.  Лише ті організми, товщина тіла яких не більша 1 мм, можуть обходитися без додаткових транспортних систем (кишко порожнинні, найпростіші, плоскі черви). В інших випадках кисень транспортується або трахейною системою, або з допомогою спеціальних транспортних засобів, після проникнення через зовнішні обмінні мембрани. В процесі еволюції для збільшення коефіцієнта дифузії спостерігається розростання внутрішніх мембран:                                                                                                                              -земноводні-гладенький легеневий мішок або з гребінчастими виростами;                                                                                                                                                                           - плазуни-розділення на камери;                                                                                                                -ссавці-сильне розгалуження бронхів.                                                                                                   б). 7 клас. Фізика. «Швидкість руху молекул і температура тіла».                            Чим більша швидкість руху молекул тіла, тим вища його температура.                            8 клас. Біологія. «Земноводні», «Плазуни», «Ссавці».                                                                       Холоднокровні-це організми, активність яких залежить від температури зовнішнього середовища. Після нижньої межі вони впадають у сплячку, яка супроводжується сильним уповільненням обміну речовин.                            Теплокровні мають більш інтенсивний обмін речовин і енергії, що дає її незалежність від температурних умов.                                                                                                   Математика і географія.                                                                                                                              Прикладів взаємозв’язків математики з географією можна навести багато. Застосовуючи математичні знання учнів на уроках географії учитель тим самим поглиблює ці знання і використовує їх для ґрунтовного засвоєння географічного матеріалу.                                                                                                                              Учні застосовують знання з математики під час:                                                                      - роботи з різноманітними об’єктами на карті, з використанням масштабу;                                                                                                                                                                                      - побудови структурних діаграм;                                                                                                                - побудови графіків;                                                                                                                                            - порівнянні статистичного матеріалу.                                                                                                   Фізика і географія.                                                                                                                                            Існує тісний зв'язок фізики з географією. Фізична географія 6 і 7 класів передбачає вивчення таких навчальних тем, в яких розкриваються фізичні явища та закони, про які дітям ще не відомо. Так про фізичний стан води, його зміни під впливом конкретних чинників і атмосферний тиск та його залежність від висоти над рівнем моря, про фізичний стан гірських порід та матеріалів, їх зміни під впливом температури і тиску, про сонячну радіацію, її вплив на рухи атмосфери Землі, вплив Місяця та Сонця на припливні явища та багато інших явищ учитель географії пояснює першим.                                          У 9 класі під час вивчення електроенергетики на уроках географії доцільно спиратися на знання учнів, здобуті на уроках фізики. Особливо під час вивчення нетрадиційної, альтернативної електроенергетики.                                                          Інтегрування знань природознавства, фізики та хімії розширюють сприйняття учнями матеріалу про будову речовини, атома, атомного ядра, елементарних частинок; формують розуміння понять «хімічний елемент», «атоми», «молекули», «йони», «заряд ядра»та ін..; створюють умови для появи глибокого переконання, що положення елементів в періодичній таблиці Менделеєва пов’язано з будовою їх атомів, а будова атомів хімічних елементів визначає властивості речовин, які вони утворюють. Інтеграція фізики та хімії дає можливість учням засвоювати не тільки теоретичні знання, а й виявити свої дослідницькі здібності. Прикладом може служити вивчення явища дифузії, змін агрегатного стану води під час охолодження і нагрівання; процесу виділення речовини із суміші, очищення речовини (кухонної солі). Знання фізичних властивостей речовини, фізичних процесів, явищ, законів, дозволяє більш детальніше вивчати хімічні процеси. Наука не стоїть на місці, вона розвивається, розвивається та доповнюється новими знаннями і шкільний курс фізики та хімії. Таким є питання нанотехнологій. В курсі хімії при вивченні алотропних форм карбону учні дізнаються про нанатехнології, пояснюючи утворення зв’язків між атомами карбону в фулерені. А учні 8 класу на уроці фізики на тему «Агрегатний стан речовини» знайомляться з наноматеріалами та нанотехнологіями, перспективами їхнього застосування.                                                                                    Особливо зручно проводити інтеграцію знань у 9 класі, коли в учнів є відповідна база знань з предметів і за програмою вивчається цілий розділ «Прикладна математика».                                                                                                                                             Без історичних, біологічних, математичних, фізичних, хімічних знань, знань з мов і літератури учень не зможе пояснити причинно-наслідкових, функціональних, родово-видових, логічно-змістових, просторових зв’язків і закономірностей між реальними об’єктами і явищами, не зможе проаналізувати їх сутність, порівняти ознаки, зробити узагальнення та висновки.                                                                                                                                                                        Вдале поєднання інтеграції та узгодження знань дасть змогу реалізувати міжпредметні зв’язки, які, в свою чергу, сприятимуть формуванню в учнів єдиної картини світу, наукового світогляду, озброюючи їх системою політехнічних знань зі споріднених предметів, забезпечуючи повноцінний характер і суспільно необхідний рівень освіти.                                                         Отже, за інтеграцією природничих наук майбутнє, бо вона найкращим чином сприяє формуванню необхідних компетенцій в учнів. Інтегроване навчання-це навчання, яке цілісно забезпечує пізнавальну спрямованість особистості школяра, створюючи умови для самореалізації особистісного потенціалу та саморозвитку.                                                                                                                                            Використана література.                                                                                                                              1.Возняк Г. Прикладні задачі : від теорії до практики./Г.Возняк, О.Возняк.-Тернопіль: Мандрівець,2003-136 с.

2.Возняк Г.М. Прикладна спрямованість шкільного курсу математики. Розв’язування екстремальних задач./Г.М. Возняк, К.П. Маленюк.-К: Рад. шк., 1984-80 с.

3.Вольянська С.Є. STEM-освіта/С.Є.Вольянська//Довідник сучасного педагога.-Х.: Вид.група «Основа», 2016-с.124-125.                                                        4.Державний стандарт базової і повної загальної середньої освіти.//Математика в школах України.-2012-№6(342)-с.2-9,Фізична газета.-2012- №2-с.3, Інформаційний збірник та коментарі Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України-2012-№4-5, лютий-с.3-56              .

5.Державний стандарт базової і повної загальної середньої освіти: від теорії до практики( у запитаннях та відповідях)./Уклад. І. С. Маркова, В. І. Садкіна.//Математика в школах  України .- 2016-№27(507)-с.4-7                                          6. Закон України «Про освіту»./ Вісник.-2017-№2(81)-с.7-103.

7.Засипко А.В. Пізнавальні компетентності та між предметні зв’язки./А.В.Засипко//Фізика в школах України.-2014-№11-12-с.20-23.                            8. Корнієнко О.Р. Про актуальність запровадження STEM-навчання в Україні.[Електронний ресурс]./О.Р.Корнієнко-Режим доступу: //http:elenakornienko.blogspot.com/2016/02/stem.html.-Назва з екрана.

9.Кравченко Т.В. Інтеграційні аспекти викладання фізики./Т.В.Кравченко//Фізика в школах України.-2013-№18-с.2-4.

10.Кравченко Т.В. Інтеграція фізики й інших предметів./Т.В.Кравченко//Фізика в школах України.-2012-№21(217)-с.11-12              11.Методичні рекомендації щодо впровадження STEM-освіти у загальноосвітніх та позашкільних навчальних закладах України на 2017-2018 навчальний рік.(Лист ІЗМО № 21. 1/10-1470 від 13.07.17 року).

12. Міжпредметні зв’язки під час вивчення фізики в середній школі. Пос. для вчителів. За ред. О. В. Сергєєва.-К: Рад. шк.,1979-118 с.

13. Михальчук В.М. Міжпредметні зв’язки./В.М. Михальчук//Фізика в школах України.-2014-№11-12-с.9-11.                                                                                                   14. Полевська Л.О. Про інтегровані уроки./Л.О.Полевська//Фізика в школах України.-2013-№11-12-с.31-34.

15.Применко Л.Л. Використання технології проектів./Л.Л. Применко//Педагогічна Житомирщина.-2009-№1(49)-с.68-70.

16. Проект Концепції STEM – освіти в Україні[Електронний ресурс].mk-kor.at.ua/STEM/ STEM_2017.pdf                                                                      17.Савкіна Т.С. Диференційований підхід: інтеграція біології та фізики./Т.С. Савкіна,О.С.Сорока//Фізика в школах України.-2015-№23-24-с.41-44.

18.Савкіна Т.С. Міжпредметна інтеграція як спосіб формування предметних компетентностей./Т.С. Савкіна, В.І.Войцеховська//Фізика в школах України.-2015-№9-10-с.2-7.