Інтеграція STEAM-освіти в національно-патріотичне виховання

Інтеграція STEAM-освіти в національно-патріотичне виховання.

Парфілова Аліна,

вчитель географії  Шевченківського ліцею

Шевченківської селищної ради

Куп’янського району Харківської області

parfilova@ukr.net

       STEM-освіта зараз фактично в усіх на вустах. Це тренд, на який покладаються величезні надії, як от популяризація інженерно-технологічних професій серед молоді та підвищення поінформованості про можливості зробити кар’єру в інженерно-технічній сфері. Так, природничо-математичні науки можуть бути дуже цікавими, головне правильно їх подати школярам.

На думку вчених Поліхун Н. І., Постової К. Г., Сліпухіної І. А., Онопченко Г. В., Онопченко О. В. у ході STEM-діяльності в учнів формуються уміння визначати актуальні проблеми сьогодення та виокремлювати, формулювати та аналізувати їх, висувати гіпотези щодо розв’язання обраної проблеми.  STEM-освіта визначає мету та завдання дослідження,  план діяльності,  пріоритетні цілі, здійснює пошук та аналіз інформації, підбирати ефективні методи дослідження та використовувати  цифрові технології.

STEM – це  поєднання природничих наук (S – science), технологій (T – technology), інженерії (Е – engineering ) та математики (М – mathematics) [6]. 

У більшості країн світу STEM є пріоритетним напрямом в освіті. І це не дивно, оскільки, кожен з компонентів STEM вносить свій вклад у різнобічність освіти та національного виховання.  Наука дає учням глибоке розуміння навколишнього світу, природи рідного краю. Технології готують молодь до роботи в сфері високотехнологічних професій. Інженерія дозволяє удосконалювати навички вирішення проблем і застосовувати знання в нових проєктах. Математика дозволяє аналізувати інформацію, приймати усвідомлені рішення.  Географія пізнати закони природи. Сучасні методи географічних досліджень допомагають швидше та точніше вивчити процеси, які відбуваються на нашій планеті. Інтегративність у STEM-освіті пов’язує ці дисципліни в єдину систему.

Базою для STEM-освіти виступають наукові методи, математичний (статистичний) аналіз цифрових даних, прогнозування, географічне  моделювання заміна справжнього об’єкта подібним до нього моделлю, моделі природних процесів, інженерний дизайн та інноваційне мислення. STEM-освіта  поєднує точні науки з креативним підходом і сприяє розвитку обох сторін в особистості учнів 5.

STEM-освіта є невіддільною частиною концепції Нової української школи (НУШ), адже націлена не лише на здобуття знань, а й на одержання компетенцій.

Природничо-математична освіта (STEM-освіта) повинна стати одним з пріоритетів розвитку сфери освіти, складовою частиною державної політики з підвищення рівня конкурентоспроможності національної економіки та розвитку людського капіталу, одним з основних факторів інноваційної діяльності у сфері освіти, що відповідає запитам економіки та потребам суспільства.

Існує три основних політичних підходи до сприяння розвитку наукоємних та високотехнологічних галузей, спрямовані на заохочення дітей та молоді до проведення досліджень та оволодіння науково-технічними, інженерними професіями, а саме:

• розроблення ефективних і привабливих методів впровадження навчальних програм з навчальними методиками природничо-математичної освіти (STEM-освіти);
• удосконалення підготовки педагогічних працівників та забезпечення їх професійного розвитку і стимулювання;
• стимулювання здобувачів освіти до обрання науково-технічної діяльності, що передбачає здійснення заходів, які дають змогу розв’язати проблеми соціального сприйняття науки і науково-технічних, інженерних професій, а також професійної орієнтації.

Серед компетенцій НУШ, що перетинаються із цілями STEM: розвиток логічного та математичного мислення, розуміння природи та технологій із позиції точних наук, освіченість в інформаційно-комунікаційних технологіях, уміння їх використовувати, здатність креативно мислити та проявляти творчі здібності

Основними завданнями природничо-математичної освіти (STEM-освіти) є:

• формування навичок розв’язання складних (комплексних) практичних проблем, критичного мислення, креативних якостей та когнітивної гнучкості, організаційних та комунікаційних здібностей, вміння оцінювати проблеми та приймати рішення, готовності до свідомого вибору та оволодіння майбутньою професією, фінансової грамотності, цілісного наукового світогляду, ціннісних орієнтирів, загальнокультурної, технологічної, комунікативної і соціальної компетентностей і математичної та природничої грамотності;
• всебічний розвиток особистості шляхом виявлення її нахилів і здібностей;
• оволодіння засобами пізнавальної та практичної діяльності;
• виховання особистості, яка прагне до здобуття освіти упродовж життя, формування вмінь практичного і творчого застосування здобутих знань. 3.

Завдяки STEM-освіті на уроках географії  відбувається ефективне засвоєння учнями навчального матеріалу; вони краще розуміють предмети та процеси; освітній процес стає для них цікавим, тому зростає мотивація вчитися. Діти проявляють оригінальність мислення, навчаються формулювати дослідницьке питання та комплексно шукати рішення. Після закінчення старшої школи такі випускники мають широкі можливості здобути престижну вищу технічну освіту в найкращих вишах країни та за кордоном, а в майбутньому знайти високооплачувану роботу в будь-якій країні світу 4.

Використовуючи STEM-підхід, вчитель  наочно передає знання й навички, спонукає учнів до самостійності, використовує  неординарні підходи в навчанні, відходить від стандартних систем оцінювання за відтворені знання, натомість – сприяє креативності. Інструменти STEM дозволяють урізноманітнювати освітній процес та унаочнювати кожен урок, роблячи знання більш доступними для розуміння та запам’ятовування. Мета вчителя у STEM-освіті для учнів не тільки продемонструвати та максимально просто пояснити зв’язки між процесами, а також посприяти самостійності в навчанні. Цим цілям якнайкраще відповідають досліди, проекти.  

Впровадити методи STEM-освіти в освітній процес неважко, потрібна лише мотивація вчителя, творчий підхід до пояснення навчального матеріалу та вміння пояснювати учням зв’язки між предметами та дисциплінами у вивченні конкретних процесів.

До основних переваг STEM-освіти відносять:

• демонстрація учням застосування науково-педагогічних знань у реальному житті;
• проектна діяльність;
• інтегрований підхід до навчання природничих дисциплін;
• інтеграція STEM-освіти в національно-патріотичне виховання;
• підготовка до сприйняття технологічних інновацій;
• у центрі уроку – проблема чи практичне завдання;
• застосування отриманих знань у реальному житті;
• впевненість у власних можливостях;
• робота в команді;
• розвиток критичного мислення;
• підвищення інтересу до природничих дисциплін;
• прямий шлях від навчання до кар’єри;
• підготовка до життя в інноваційному суспільстві.

Отож, головна ціль STEM-освіти – виховати учня, здатного самостійно опановувати великі масиви інформації, вміти користуватися новими технологіями та творчо підходити до пошуку рішень. На цьому шляху вчитель може використовувати перевірені формати роботи, а може – покреативити та придумати власні. У впровадженні методів STEM-освіти в освітній процес необхідно слідкувати за реакцією учнів та здійснювати зворотний зв’язок, щоб навчання було цікавим та плідним  2.

Результатом організації STEM-навчання є сформовані у здобувачів освіти такі STEM-компетентності, як: уміння поставити проблему; уміння сформулювати дослідницьке завдання й визначити шляхи його вирішення; уміння застосовувати знання в різних ситуаціях, розуміти можливість інших точок зору щодо розв’язання проблем; уміння оригінально розв’язати проблему; уміння застосовувати навички мислення високого рівня [1].

Вивчення географії  відбувається шляхом впровадження методу графічно-знакових навчальних моделей, використання технології продуктивного навчання, яка передбачає здійснення навчання учнів через практику, тому є практичні завдання, які відповідають повністю або частково вимогам навчання у стилі STEM. Завдяки таким вправам, мініпроектам, дослідженням йде поступовий розвиток дослідницьких навичок учнів. Вони виступають у ролі  дослідників, дізнаються нове і діють: спостерігають, моделюють, експериментують, застосовуючи математичні розрахунки, створюючи певну модель природних, суспільних чи економічних явищ.

Учні 6 класу  обов’язково позначають температуру повітря, щоб зробити висновок про її залежність від висоти Сонця над горизонтом.

Під час вивчення теми «Способи зображення Землі» вимірювали  довжину кола екватора  за допомогою нитки та лінійки.

У темі «Літосфера» із допомогою пластикової пляшки,  щебеню, глини, піску, подрібненої крейди, ґрунту, кам’яної солі створювали модель залягання гірських порід у земній корі, вивчали водопроникні та водотривкі гірські породи.

 Щоб зрозуміти і запам’ятати внутрішню будову планети (внутрішнє і зовнішнє ядра, мантія, земна кора) створювали її модель із пластиліну, паперу та знаходили і демонстрували природні об’єкти такі, як яблуко, яйце, персик, абрикоса або слива, що розкривають особливості внутрішньої будови Землі.

 Створювали модель вулкана.  Брали порожню пляшку, пластилін, соду, оцет та барвник. Перед початком досліду  виготовляли макет вулкана. Всередину  насипали соду з барвником, додали оцет та спостерігали виверження.  Оцет вступає в реакцію з содою і відбувається хімічне явище: виділяється вуглекислий газ і піна, що демонструє виверження вулкана.

Під час вивчення теми «Атмосфера» створювали модель будови атмосфери за допомогою паперової аплікації, на папір блакитного або синього кольору наклеювали  відповідно до висоти розміщення  «тропосфера», «стратосфера», «мезосфера», «термосфера», «екзосфери» позначали хмари  (малюнки, аплікації, вата), у стратосфері кольорову нитку як озоновий шар, у термосфері аплікацію полярного сяйва.

Можна створювати  малюнки  за допомогою прямокутної системи координат (роза вітрів, графіки зміни температури).

У темі «Гідросфера» учні з допомогою пластиліну створювали моделі річкової долини, річкових порогів та водоспаду, потім додавали воду, щоб побачити, як під час паводку чи повені піднімається рівень води у річці, як рухається вода на порогах чи як падає вода у водоспаді.

У темі «Біосфера» для визначення  впливу складу ґрунту, зволоження та температури на проростання рослин, займаємося пророщуванням городньої культури (на вибір учнів – огірки, цибуля) у стаканчиках із ґрунтом, піском, глиною, щебнем та ґрунтом, до якого додали кам’яну сіль.               Під час вивчення  теми «Природні комплекси»  виконується практична робота (на місцевості) «Опис природного комплексу» ( парк, ставок, яр один із яких обирається для вивчення). Учні визначають географічне положення, використовуючи карту або план  місцевості, форму рельєфу, гірські породи, орієнтовну глибину залягання ґрунтових вод (за глибиною місцевих колодязів), ґрунт, тип рослинності та її видовий склад, види тварин. Досліджують вплив людей на стан даної екосистеми внаслідок її використання, виявляють екологічні проблеми та  пропонують варіанти їх розв’язання.

У 7 класі під час вивчення географії материків учні створювали макети материків, використовуючи картон, на який наклеювали контурну карту власне материка на товстій картонній основі, щоб показати висоту материка над океаном. На контурній карті  створювали пластилінові гори, вулкани, найвищу точку материка, річки. Пустелі моделювали з допомогою клею, який наносили на певну територію та посипали  піском. Робили аплікації у вигляді дерев, щоб показати лісові природні зони та типових представників тваринного світу для кожної природної зони. Створювали лепбук природні зони материків. Під час вивчення природних зон можна спрогнозувати зміну меж природних зон при підвищенні температури на 8°С, визначити зміни флори, фауни, затрат населення на будівництво житла,  на опалення.

У 8 класі практикую дослідження «Ландшафти своєї місцевості, їх освоєння та використання», у ході проведення якого учні знайомляться із різноманітністю ландшафтів свого населеного пункту.  Роблять світлини різних територій, знімають відео, охоплюючи таким чином природні, природно-антропогенні та антропогенні ландшафти.  Дають оцінку освоєння та зазначають напрямки використання ландшафтів. У висновку обов’язково наголошують, які ландшафти потребують охорони та обґрунтовують свій вибір. Результати оформляють у формі  презентації, буклетів, лепбуків.

Найкращими проектами які були створені учнями за останні роки це: «Річка Баба – головна артерія Шевченківщини», Кашинсьий яр – перлина Шевченківької громади», «Геологічні стежини Шевченківщини». Ці проекти є важливими для розвитку учнів, бо відбуваются в нерозривному зв’язку і повній гармонії з природою рідного краю. Тому теми  дослідження природи, навколишнього середовища викликають у дітей емоції та бажання  якнайбільше дізнатися про таємниці природи Шевченківщини які оточують їх з перших хвилин   життя.              Саме тему природу  рідного краю учні обирають для дослідження, пізнання, вивчення, бо саме завдяки землі,  життя  триває.  Дізнатися все про особливості природних умов Шевченківщини на основі власних спостережень, ознайомлення з географічними об’єктами рідного краю. Така робота спонукає молодь до раціонального природокористування.

Усі дослідження навчальної програми з географії для учнів 6-8 класів містять  складову STEM, оскільки передбачають використання математичних знань та умінь, уміння працювати з різними комп’ютерними програмами, на різних онлайн платформах чи сервісах а також розвивати краєзнавчу роботу та вивчення рідного краю.

 Отже, STEM-освіта – це один із найсучасніших напрямів освітнього процесу ХХІ століття, оскільки передбачає інтегрований підхід, вдале поєднання креативності  та технічних знань.

 STEM-освіта покликана формувати у здобувачів освіти економічну культуру, підприємницькі здібності, економічне та раціональне мислення, критичну самооцінку, національної свідомості,готує до професійного самовизначення та життя в інноваційному суспільстві.

Список використанних джерел

1. Балик Н. Р., Шмигер Г. П. Підходи та особливості сучасної STEM-освіти. Фізикоматематична освіта. 2017. Вип. 2 (12). С. 26–30.

2. Збірник матеріалів «STEM-школа – 2022» / уклад.: C. Л. Горбенко, Н. І. Гущина, Л.  Г. Булавська, І. П. Василашко, О. В. Коршунова — К. : Видавничий дім «Освіта», 2022. 215 с. – Режим доступу: http://yakistosviti.com.ua/userfiles/image/2022_Zbirnyk_STEM-school.pdf (дата звернення 24.09.2023).

3. Концепція  розвитку природничо-математичної освіти (STEM-освіти). - Електронний ресурс. – URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/960-2020-%D1%80#Text

4. Лист ІМЗО від 15.08.2022 № 22.1/10-1080 «Методичні рекомендації щодо розвитку STEM-освіти в закладах загальної середньої та позашкільної освіти у 2022/2023 навчальному році». – Режим доступу: https://imzo.gov.ua/2022/08/15/lyst-imzo-vid-15-08-2022-22-1-10-1080-metodychni-rekomendatsii-shchodo-rozvytku-stem-osvity-v-zakladakh-zahal-noi-seredn-oi-ta-pozashkil-noi-osvity-u-2022-2023-navchal-nomu-rotsi/

5.Упровадження STEM-освіти в умовах інтеграції формальної і неформальної освіти обдарованих учнів: методичні рекомендації / Н. І. Поліхун, К. Г. Постова, І. А. Сліпухіна, Г. В. Онопченко, О. В. Онопченко. – Київ : Інститут обдарованої дитини НАПН України, 2019. – 80 с. - Електронний ресурс. – URL: https://core.ac.uk/download/pdf/286032301.pdf

6. Ярусевич О. Що таке STEM-освіта та як впровадити її в навчальний процес? – Режим доступу: https://buki.com.ua/news/stem-osvita/#4 (дата звернення 24.09.2023).