КУ «Болградський центр професійного розвитку педагогічних працівників» Болградської міської ради

БАННІВСЬКИЙ ЛІЦЕЙ ВАСИЛІВСЬКОЇ СІЛЬСЬКОЇ РАДИ

БОЛГРАДСЬКОГО РАЙОНУ ОДЕСЬКОЇ ОБЛАСТІ

ЯРМАРОК ПЕДАГОГІЧНИХ ІДЕЙ ТА ІННОВАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

Інноваційні технології початкової освіти

 Впровадження STEM -підходів на уроках початкової школи

Палазова Інна Михайлівна

Вчитель початкових класів

Вища категорія

Баннівського ліцею

                                                      2024 рік

                                                            Анотація

Ця робота присвячена висвітленню проблеми впровадження STEM-підходів на уроках початкової ланки НУШ. У розробці окреслено теоретичні аспекти STEM-освіти у початковій школі (визначено її основні цілі, методи, перспективи), а також запропоновано практичні аспекти застосування елементів STEM-освіти на прикладі 3-го класу НУШ.

Результати  роботи включають розроблені плани-конспекти уроків для 3-го класу з використанням STEM-підходів, які можуть використовуватися у практичній діяльності вчителів початкової школи з метою підвищення мотивації учнів, покращення показників навчальної діяльності учнів у рамках програмних предметів НУШ у початковій школі.

ЗМІСТ

Вступ....................................................4

Розділ 1. Теоретичні аспекти впровадження STEM- підходів на уроках початкової  школи....6

1.1. STEM як інноваційна навчальна система.......................6

1.2. STEM у початковій школі НУШ.............................8

Розділ 2. Практичні аспекти використання STEM- підходів на уроках початкової школи....11

2.1. STEM-підходи на уроках у початковій школі...................11

2.2. Плани-конспекти уроків для 3-го класу з використанням STEM- технологій1

Висновки6

Список використаних джерел8

Додатки.................................................30

ВСТУП

Сучасна українська система освіти відкрита для впровадження інноваційних педагогічних технологій. Відповідно до концепції Нової української школи, учитель початкових класів має право вільно вибирати ефективні та раціональні, на його думку методи, прийоми і технології навчання учнів. Серед інноваційних та затребуваних у ХХІ ст. навчальних концепцій слід виокремити навчальну систему STEM, яка активно використовується розвиненими країнами в різних ланках освіти.

STEM-освіта на початковому етапі дозволяє дітям досліджувати світ навколо себе через практичне виконання завдань, експерименти та проєкти. Вона сприяє розвитку креативного та критичного мислення, аналітичних навичок, та навичок розв’язання проблем. Учні навчаються працювати в команді, спілкуватися, обговорювати результати своїх досліджень, що розкриває їх соціальні навички. STEM-освіта також стимулює інтерес учнів до науки, технологій, інженерії та математики, що відкриває шлях до майбутньої кар’єри в цих галузях.

Мета цієї роботи полягає у тому, щоб розглянути перспективи впровадження елементів STEM-освіти на уроках початкової школи НУШ та презентувати практичні напрацювання, доступні до реалізації навіть без спеціально обладнаних STEM-лабораторій.

Завдання цієї роботи відповідають її меті та включають у себе наступні пункти:

1.        окреслити сутність STEM-освіти як інноваційної системи навчання;
2.        розглянути цілі та методи STEM-освіти у початковій школі;
3.        визначити методичні аспекти застосування STEM-проєктів у навчальній програмі початкової школи;
4.        запропонувати плани-конспекти уроків для 3-го класу з використанням STEM- технологій.

Очікувані результати цієї роботи включають у себе аналіз програмних вимог для 3-го класу початкової школи та перспективи впровадження STEM-проєктів у рамках вивчення окремих тем з навчальних предметів початкової ланки та презентацію розробок планів-конспектів уроків для 3-го класу з використанням STEM- технологій, які можуть використовуватися у реальному навчальному процесі початкової школи.

Структура роботи. Робота складається з анотації, вступу, двох розділів: теоретичного та практичного, висновків, список використаних джерел та додатків.

РОЗДІЛ 1. Теоретичні аспекти впровадження STEM-підходів на уроках початкової школи

1.1. STEM як інноваційна навчальна система

STEM-освіта є затребуваною в Україні навчальною технологією, адже вона покликана вирішити одну з найбільш загальних проблем української освіти – непідготовленість випускників навчальних закладів до реального світу професійного розвитку, до ринку праці. STEM-освіта, у свою чергу, не лише спрямовує увагу на природничо-науковий компонент навчання та інноваційні технології, а й активно розвиває творчу складову особистості та вміння думати, самостійно опановувати нові знання і навички та застосовувати їх у повсякденному житті.

Перехід до моделі навчання STEM з акцентом на компетентності та використання нових педагогічних підходів передбачає такі ініціативи:

         перегляд цілей та підходів у педагогічному процесі, зрушення фокусу з узагальнюючих на загальнодидактичні аспекти в освітній діяльності;

         оновлення структури та змісту предметів навчання, спеціалізованих курсів та інших навчальних матеріалів;

         визначення та оцінювання навчальних результатів засобами ключових та предметних компетентностей учнів;

         впровадження комбінованого навчання STEM і компетентнісно орієнтованих підходів, системно-діяльнісного управління навчанням;

         застосування інноваційних, ігрових технологій навчання,  інтерактивних групових занять, проблемних методик для розвитку критичного та системного мислення;

         корегування змісту окремих тем навчальних предметів з урахуванням особистісно-розвивальних та ігрових підходів, ціннісного ставлення до вивчених питань;

         створення педагогічних умов для отримання індивідуального досвіду ефективної проєктної діяльності.

Особливою формою універсального STEM-навчання є інтегровані уроки, спрямовані на встановлення зв’язків між різними предметами, які сприяють розвитку учнівського системного мислення й усвідомлення, а також відношення до розглядуваних питань уроку. Інтегровані уроки можуть включати поєднання схожої тематики з кількох навчальних предметів або створення інтегрованих курсів чи окремих спеціалізованих курсів шляхом поєднання навчальних програм цих курсів / предметів.

Використання провідного принципу STEM-освіти вчителем дозволяє модернізувати методологічні засади, зміст і обсяг навчального матеріалу шляхом інтеграції (міжпредметної, трансдисциплінарної) та застосування сучасних технологій під час навчання. Це сприяє формуванню компетентностей на якісно новому рівні, зокрема за допомогою математичних знань і наукових понять.

Проєктна діяльність є ефективним засобом розвитку компетентностей, оскільки переносить фокус освітнього процесу. Отримання знань, навичок та вмінь, які швидко стають неактуальними в умовах глобальної інформатизації, не є самоціллю. У той же час, дослідницькі навички та практичний досвід, отримані завдяки проєктній діяльності, сприятимуть швидкій адаптації учнів до змінливого соціально-економічного життя.

1.2. STEM у початковій школі НУШ

Молодший шкільний вік – це вік допитливості, сприятливий для впровадження технологій STEM-навчання. Ознайомившись із цим освітнім підходом із початку свого шкільного життя, учні раніше почнуть формувати необхідні навички та компетентності, що дозволить уникнути прогалин у навчанні, яких важко уникнути, включаючи концепцію STEM-освіти у навчальний процес середньої чи старшої школи.

У молодшій школі задачею STEM-освіти є не лише надати учням певні знання та сформувати відповідні навички, але також розвивати у них характерний тип мислення, здатність до самостійного навчання, чіткого розуміння цілей виконання тих чи інших дій. Такий відкритий до дитячої допитливості, практично спрямований підхід до навчання виконує чи не найважливішу функцію – дає дитині розуміння, навіщо їй вчитися, пробуджує інтерес до навчання.

У початковій школі НУШ STEM-освіта використовується для розвитку у дітей навичок інноваційного мислення та проблемного аналізу. Основна мета навчання STEM у початковій школі полягає у формуванні цілісного розуміння науки, технології, інженерії та математики. Методи навчання STEM включають:

1. Проєктне навчання: учні займають активну роль у вирішенні реальних проблем, створенні проєктів та дослідженнях. Цей підхід допомагає учням розвивати творчість, критичне мислення та навички праці у команді.

2. Ігровий підхід: використання ігрових елементів та ситуацій дає можливість учням вчитися через гру. Ігри та ігрові завдання сприяють активному залученню учнів до вивчення STEM.

3. Експерименти та досліди: учні здійснюють практичні експерименти, спираючись на науковий метод дослідження. Це дозволяє їм вивчати принципи науки та вирішувати завдання, шляхом власного дослідження.

4. Технології: використання сучасних технологій, таких як комп’ютери, планшети, робототехніка та програмування, допомагає учням розуміти технологічні процеси та розвивати навички цифрової грамотності.

5. Міжпредметний підхід: уроки STEM часто поєднують знання з різних предметів, що дає учням можливість бачити зв’язки та застосовувати знання з різних областей.

Практичне ж застосування цих та інших методів і технологій STEM-освіти вимагає їх адаптації до потреб та особливостей учнів початкової школи. Також вчитель  має подбати про те, щоб такі заняття гармонійно вписувалися у загальну систему навчання учнів, продумати організацію таких занять, яка дозволить використати ресурси STEM як найбільш ефективно.

Основною навчальною одиницею STEM-технології в початковій школі є STEM -урок, до якого висуваються наступні вимоги:

         повинні досліджуватися реальні проблеми, пов’язані з реальним життям та життєвими задачами;

         зміст завдань має бути особистісно орієнтованим;

         мають проводитися дослідження з висуненням власних думок учнями щодо вирішення тієї чи іншої проблеми;

         має провадитися проєктна діяльність;

         мають бути математичні обчислення;

         має використовуватися групова форма роботи .

STEM- підходи можуть використовуватися на уроках початкової школи, інтегруючи одразу кілька предметів. У рамках НУШ програма початкових класів володіє цілісністю, що сприяє впровадженню STEM-технологій у процес навчання.

Цілісність компонентів навчальної програми початкової школи НУШ означає, що всі її складові є взаємопов’язаними і взаємодоповнюються, створюючи єдину систему навчання. Компоненти навчальної програми НУШ включають інтегровані змістові ряди: це тематичні блоки, які поєднують кілька навчальних предметів і допомагають учням бачити зв’язок між різними дисциплінами.

Сприяють впровадженню STEM-підходів і передбачені програмними вимогами методи і форми навчання у початковій школі НУШ, зокрема: активна взаємодія учнів, групова робота, проєктна діяльність, дослідницька робота, рольові ігри та інші форми, що стимулюють активну участь учнів у навчанні.

Зважаючи на ці вимоги до STEM-компоненту початкової освіти та враховуючи інші фактори впровадження такого компоненту на уроках початкової школи НУШ, розглянемо практичні аспекти використання STEM-підходів до викладання предметів початкової школи у 3-му класі.

РОЗДІЛ 2. Практичні аспекти використання STEM- підходів на уроках початкової  школи

2.1. STEM-підходи на уроках у початковій школі

Впроваджуючи STEM-підходи на уроках у початковій школі, вчитель може покращувати традиційні підходи до вивчення тієї чи іншої теми, включаючи до навчального процесу цікаві дослідницькі завдання, які мають бути прив’язані до реального життєвого досвіду.

Зокрема, STEM-підходи можуть знадобитися для удосконалення методів навчання математики у початковій школі, адже більшість завдань у підручниках математики для початкових класів не містять чіткої практичної спрямованості, однак мають дослідницький потенціал, над яким може попрацювати вчитель.

Наприклад, у 3-му класі у підручнику з математики авторів С. Скворцової та О. Онопрієнко [11, с. 31, 49] пропонуються завдання на обчислення периметру геометричних фігур трикутника і чотирикутника та на порівняння периметрів цих фігур (рис. 2.1.):

Рис. 2.1. Завдання для обчислення геометричних фігур

Такі завдання є однотипними та не є особистісно зорієнтованими. Окрім того, вони оперують абстрактними поняттями, які складно зрозуміти третьокласникам. Відтак, для кращого засвоєння цієї теми та мотивації учнів до виконання такого типу завдань вчитель може застосувати STEM-підходи. Такі підходи вчитель може реалізувати у рамках вивчення теми, включаючи їх у вигляді видів роботи на уроці, оскільки окремого STEM-уроку на сьогодні ще не передбачено програмою.

Зокрема, при вивченні геометричних фігур та їх обчислення учням можна запропонувати STEM-підходи на етапі уроку «Узагальнення та систематизація знань, умінь та навичок», оскільки учні вже повинні володіти основними поняттями теми та вміти здійснювати обчислення геометричних фігур. Наприклад, учням можна запропонувати завдання «Проєктуємо будинок», спрямоване на вивчення периметру многокутника та геометричних фігур у площині.

Мета цього завдання полягає у тому, щоб навчити учнів моделювати геометричні фігури різної конфігурації за допомогою пластикових блоків, або блоків LEGO, обчислювати їх периметр та площу, порівнювати фігури та визначати найоптимальніші. Обладнання, що використовується для такого завдання – це папір у клітинку, пластикові будівельні блоки або цеглинки LEGO, кольорові ручки.

Важливим є вступне слово вчителя, яке дозволить учням зрозуміти свої завдання та практичне призначення дій, які вони виконуватимуть на уроці, адже це є однією з основних вимог STEM-освіти.

 Приступаючи з учнями до виконання завдання «Проєктуємо будинок», учитель може пояснити учням, що при будівництві житла, ми прагнемо отримати найбільш корисний простір, використовуючи мінімальний периметр, оскільки будівельні матеріали є дорогими. Крім того, потрібно поміститися на обмеженій площі, тому на уроці учні спробують економити простір, експериментуючи з різними формами будівель. Далі вчитель пропонує учням виконання таких завдань:

Рис. 2.2. Периметр кімнати з 3D блоків

Завдання 1. Використовуючи будівельні блоки (наприклад, LEGO або 3D конструктор), складіть план кімнати на клітинці паперу (див. рис. 2.2). Підкресліть його зовнішній контур кольоровими олівцями. Прорахуйте кількість клітинок на папері для визначення периметра (деякі блоки можуть закінчуватись на середині або чверті клітинки). Обчисліть площу кімнати. Запишіть значення площі й периметру під планом таким самим кольором олівця.

Побудова кімнати із 3D блоків виконується учнями на офлайн уроці за умови доступу до комп’ютерів або планшетів або ж в умовах дистанційного навчання на власних комп’ютерах чи планшетах вдома. В умовах офлайн-навчання для виконання цього завдання також можуть використовуватися цеглинки LEGO.

 Побудова плану кімнати з цеглинок LEGO ілюстрована на рис. 2.3:

Рис. 2.3. Периметр кімнати з блоків LEGO

Завдання 2. Перестав будівельні блоки, не змінюючи їхньої кількості, з метою створення плану іншої кімнати. Обведи нову кімнату іншим кольором, використавши ручку, а потім обчисли її периметр та площу. На рисунку (див. рис. 2.4.) показані приклади розміщення блоків.

Завдання 3. Спробуйте скласти кілька різних геометричних фігур. Якщо неможливо змішати певну фігуру, порахуйте кількість клітинок. Яка фігура має найбільшу площу?

 Висновок: найпростіші фігури забезпечують найбільшу площу при мінімальному периметрі.

Рис. 2.4. Периметр кімнати з блоків

Завдання 4. На цій спортивній трасі є різні маршрути для дітей різного віку. Якщо 1 клітинка дорівнює 1 метру, виміряйте, яку відстань повинні пройти діти кожного віку, обчисливши периметри різних маршрутів. Потім намалюйте інший маршрут, в якому поміщаються всі траси, і визначте його довжину. Приклад маршрутів показано на рис. 2.5.

Рис. 2.5. Маршрути для обчислення периметрів

Працюючи з учнями на уроці над такими завданнями, учитель також має слідкувати за тим, щоб учні не лише слідували інструкціям та обчислювали, але також міркували, висували власні гіпотези щодо того, як краще виконати завдання. Моделювання, обчислення, робота з цеглинками LEGO, розмальовування реалізуються у комплексі та активізують не лише логічну складову, але й творчий потенціал учнів, активізують їх розумову активність.

Застосовувати STEM-підходи можна і в рамках вивчення теми «Визначаємо час за годинником» з математики та навіть можна інтегрувати цю тему у рамках трьох предметів: математика, українська мова (вивчення числівників та словесних формул для позначення годин) і курсу «Я досліджую світ».

 На уроках з визначення часу за годинником можна використати STEM-прийоми, спрямовані на розв’язання задач з визначення тривалості події, часу, початку та закінчення події.

Пропонуємо наступні завдання для роботи учнів з теми «Визначаємо час за годинником» з елементами STEM-підходів. Розроблені вправи включають задачі та дослідницькі завдання на визначення тривалості події, часу початку та закінчення.

Мета завдань полягає у тому, щоб навчити учнів розв’язувати прості задачі на визначення тривалості події, формувати вміння правильно розраховувати час; формувати логічне та критичне мислення. Обладнання, необхідне для уроків з використанням таких STEM-підходів, включає годинник, клейові аркуші, олівці.

Завдання 1. Щоб мати можливість все встигати, необхідно отримувати достатньо сну. У вашому віці рекомендується спати не менше 10 годин. Визначте, коли вам потрібно лягати спати, якщо бажаний час пробудження встановлено на ...

Учні розглядають годинник, на якому показаний певний час (див. рис. 2.6). Для кожного із них необхідно знайти час, коли їм потрібно лягати спати, щоб прокинутися через 10 годин.

Розв’язання: о 5 годині, о 6:30, о 7:10.

Рис. 2.6. Годинники для визначення часу (Завдання 1)

Завдання 2. Учасники отримують циферблат без стрілок (рис. 2.7).

Замисліться, о котрій годині вам потрібно прокинутися завтра. Позначте цей час на годиннику праворуч. На годиннику ліворуч вкажіть, о котрій слід лягти спати сьогодні. Додайте годинникову і хвилинну стрілки на цих годинниках.

Рис. 2.7. Циферблати без стрілок (Завдання 2)

Завдання 3. Вміння правильно розраховувати час, необхідний для виконання різних завдань, має велике значення.

Запишіть, скільки хвилин щодня ви витрачаєте на наступні справи, а також вкажіть час початку та закінчення їх виконання.

Практичне завдання передбачає, що кожен учень отримає аркуш (див. рис. 2.8.) з розкладом дня і переконається, до якого часу зазвичай виконується певна справа, а також визначить інтервал часу, необхідний для виконання її.

Рис. 2.8. Розпорядок дня (Завдання 3)

Завдання 4. Ще одна важлива навичка – ефективний розподіл часу між роботою та відпочинком. Заповни пропущені числа та розв’ яжи задачу. Дізнайся, скільки часу на виконання подібних завдань витрачає твій сусід по парті.

Робота у парах.

 Учням пропонуються картки (див. рис. 2.9.), в які вони повинні записати час, а потім обмінятися картками і розповісти про свого сусіда по парті.

Рис. 2.9. Картки для тренування навичок тайм-менеджменту

Також STEM-підходи можна застосовувати на уроках математики у 3-му класі при опрацюванні навичок ділення порівну. Зокрема, у процесі опанування розділу «Вивчаємо частини цілого» та тренування навичок знаходження частини від числа та знаходження числа за величиною його частини можуть використовуватися наступні завдання з елементами STEM-підходів:

Завдання. Якщо у нас є одна піца і потрібно розділити її на шість частин між групою людей (див. рис. 2.10.), то як  можемо це зробити?

–  Кожна людина отримає одну шосту частину піци (1/6). Це можна представити як простий дріб: 1 ÷ 6 = 1/6. Але якщо ми маємо дві цілих піци на шість людей (див. рис. 2.11.), то на скільки частин їх треба поділити, щоб кожен отримав свій шматок? (кожну піцу треба розділити на три частини).

– Тоді нам потрібно розділити кожну піцу на три рівних частини (третини), і в результаті кожна людина отримає шість третин – по одній на кожного.

Якщо у нас є більше їжі, ніж людей, то ми можемо поділити її без розділу на шматки.

Рис. 2.10. Поділ на рівні частини

Рис. 2.11. Поділ на частини

Загалом, розроблені завдання покликані сприяти розвитку пізнавальної активності в дослідженні явищ навколишнього світу за допомогою STEM-технологій. Запропоновані практичні завдання охоплюють різні змістові лінії математичної освітньої галузі: вивчення геометричних фігур та просторових відношень, вимірювання величин, робота з числами та дробами та ін. Такі завдання спонукають учнів аналізувати інформацію, виготовляти моделі, розв’язували задачі, працювати з цеглинками LEGO, створювати таблиці та діаграми тощо.

Завдання, запропоновані у цьому пункті, можуть застосовуватися вчителем під час звичайних уроків математики чи інших предметів освітнього циклу у початковій школі. У наступному матеріалі розглянемо приклади планів-конспектів уроків для 3-го класу з використанням STEM-підходів.

2.2. Плани-конспекти уроків для 3-го класу з використанням STEM технологій

У роботі запропоновано три розробки планів-конспектів уроків для 3-го класу з використанням STEM-підходів на такі теми «Ми – винахідники», «Що можна використовувати замість клею при з’єднанні двох аркушів паперу?», «Готуємо маскарадний костюм».

Ці уроки розроблені з урахуванням програмних вимог та можуть реалізуватися у рамках курсу  «Я досліджую світ», а також інтегруватися з математичною освітньою лінією та уроками дизайну і технологій.

Наприклад, план-конспект уроку «Ми – винахідники» (Додаток 1) має потенціал до реалізації у рамках уроків математики та курсу  «Я досліджую світ», зокрема й у рамках інтегрованого навчання. На цьому уроці діти використовують свої конструкторські здібності, працюючи з ценглинками LEGO, а також знайомляться з історією науки та техніки, з особливостями природи. Розроблений план-конспект уроку покликаний розширювати кругозір, розвивати фантазію та зв’язне мовлення, удосконалювати вміння представляти та рекламувати продукт власної творчості.

План-конспект уроку «Що можна використовувати замість клею при з’єднанні двох аркушів паперу?» (Додаток 2) можна класифікувати як STEM-урок, оскільки він покликаний створити умови для розвитку у учнів наступних умінь та навичок дослідницького пошуку. На цьому уроці учні можуть навчитися формулювати мету дослідження, висувати гіпотези, перевіряти свої припущення експериментальним шляхом, робити повідомлення за результатами дослідження. Цей урок може бути реалізований у рамках освітньої лінії «Я досліджую світ» або на уроках дизайну та технологій, зокрема – при роботі з папером. Виготовляючи листівку, учні можуть також провести й такий дослід.

Варто зауважити, що STEM-уроки не передбачені програмою, однак елементи таких технологій вчитель може використовувати при вивченні відповідних тем, обираючи STEM-підходи у якості прийому навчання, користуючись своєю свободою вибору таких прийомів та підходів.

 STEM-урок побудований відповідно до вимог організації дослідження, він включає проведення учнями експерименту, тому вчитель повинен враховувати, що такий урок потребує більше часу, а фіксація результатів експерименту може займати більше часу, ніж виділяється на один урок. Тож роботу учнів за планом-конспектом «Що можна використовувати замість клею при з’єднанні двох аркушів паперу?» варто планувати як таку, що частково здійснюється на уроці, частково відбувається у асинхронному режимі вдома (проведення експерименту та фіксація його результатів у таблицю, або ж лише фіксація результатів експерименту у таблицю, тоді як експеримент проводиться у класі під час уроку).  Опрацювання результатів дослідження, обмін спостереженнями та їх обговорення відбуваються у якості перевірки домашнього завдання на наступному уроці за розкладом.

Третій запропонований у цій роботі план-конспект уроку для 3-го класу з елементами STEM-підходів – це урок на тему «Готуємо маскарадний костюм», який поєднує у собі математичну освітню лінію (вивчення величин, складання та розв’язання задач), так і творчу роботу учнів, яка може бути реалізована у рамках предмету «Дизайн і технології».

 Цей план-конспект уроку також має інтеграційний потенціал.

До задач уроку «Готуємо маскарадний костюм» входять наступні: 1) навчити учнів вимірювати і порівнювати величини, користуватися вимірювальними інструментами та обладнанням;

 2) розв’язувати задачі зі взаємопов’язаним величинами;

3) моделювати та створювати костюм чарівника.

Розроблені плани-конспекти уроків з елементами STEM-підходів передбачають, що учні колективно або в групах чи парах досліджують, аналізують інформацію, виготовляють різні моделі, обчислюють, розв’язують задачі, працюють з цеглинками LEGO, створюють таблиці та діаграми та ін.

Слід зауважити, що способом включення STEM-технології у освітній процес початкової школи НУШ може вирішуватися проблема формування в учнів розуміння ролі освітніх предметів в пізнанні явищ і закономірностей навколишнього світу.

Уроки з використанням STEM-підходів якісно відрізняються від класичного підходу до навчання своєю практичною спрямованості, залученням теоретичних чи абстрактних знань і понять до вирішення реальних життєвих завдань та проблем, що дозволяє учням чітко усвідомлювати, як саме здобуті ними навички чи знання можуть знадобитися у житті.

Регулярне включення STEM-підходів до навчального процесу здатне якісно змінити ситуацію мотивації учнів до навчання, підвищити інтерес учнів до уроків, підвищити ефективність навчального процесу, рівень засвоєння учнями матеріалу освітніх предметів.

Окрім того, STEM-технології чудово кооперуються з інтеграцією навчальних предметів, що дозволяє посилити міжпредметні зв’язки та реалізувати категорію цілісності та системності початкової освіти у повній мірі, вирішуючи ряд проблем, що виникають перед вчителем та учнями у процесі навчання у початковій школі.

Загалом, щоб успішно використовувати STEM-підходи у початковій школі НУШ, вчителеві варто дотримуючись деяких кроків:

1. Інтегрувати науку, технології, інженерію та математику у навчальний процес. Ці знання можуть застосовуватися у рамках різних предметів, таких як математика, природознавство, технології тощо. Слід наочно показувати учням, як ці предмети пов’язані між собою і з реальним світом.

2. Пропонуйте учням завдання, які вимагають розв’язування проблем інженерного характеру. Наприклад, проєктування та будівництво конструкцій, створення простих роботів або виготовлення об’єктів з допомогою 3D-технологій , якщо школа та вчитель мають доступ до залучення таких технік до навчального процесу. Дозвольте дітям працювати як інженери, розвивати та тішитися від власних винаходів.

3. Залучайте учнів до колективних проєктів. Дозвольте їм співпрацювати, ділитися ідеями та розвиватися разом. Надайте можливість кожній дитині працювати за своїми сильними сторонами та обирати теку, що їх цікавить.

4. Використовуйте технології в навчальному процесі. Залучайте комп’ютери, планшети, програми для моделювання та експериментів. Навчайте учнів використовувати ці інструменти для створення, дослідження та розв’язання проблем.

5. Акцентуйте увагу на творчості та критичному мисленні. Спонукайте учнів задавати запитання, виходити за межі стандартних відповідей та шукати нові підходи до розв’язання завдань.

6. Надавайте можливість налагодити дослідницьку роботу та спостереження. Запрошуйте учнів вести експерименти, збирати дані та аналізувати результати.

Нехай ці кроки допоможуть вам впровадити STEM-підходи у початкову школу НУШ та розгорнути потенціал молодих учнів. Успіхів у вашій освітній роботі!

ВИСНОВКИ

Технологія STEM є невід’ємним інструментом у освіті, який відкриває широкі можливості для проведення цікавого та інноваційного уроку. Завдяки цій технології учні навчаються самостійно здобувати нові знання. Встановлено, що основною навчальною одиницею STEM-технології в початковій школі є STEM-урок, і було виявлено шість ознак такого уроку: акцент на реальних потребах і проблемах; керування процесом інженерного проєктування; залучення учнів до практичних та відкритих досліджень; сприяння ефективній командній роботі учнів; використання математичного та наукового контенту під час уроку; можливість неправильних відповідей і переосмислення невдачі як необхідної складової навчання.

Також у роботі встановлено параметри, що призначають процес формування пізнавальної активності досліджень навколишнього світу в початковій школі, використовуючи STEM-технологію. Ці параметри включають послідовність етапів виконання досліджень учнями, створення позитивної мотивації для молодших школярів у вивченні дослідницької діяльності та управляння STEM-технологією на математичних уроках в початковій школі.

У роботі запропоновано три розробки планів-конспектів уроків для 3-го класу з використанням STEM-підходів на такі теми: «Ми – винахідники», «Що можна використовувати замість клею при з’єднанні двох аркушів паперу?», «Готуємо маскарадний костюм».

 Ці уроки розроблені з урахуванням програмних вимог та можуть реалізуватися з курсу «Я досліджую світ», а також інтегруватися з математичною освітньою лінією та з уроками дизайну і технологій.

Загалом, перспективи використання STEM-підходів у початковій школі НУШ є багатообіцяючими. Використання STEM-освіти на ранніх стадіях навчання допомагає дітям розвивати ключові навички, які є необхідними для успішної кар’єри в майбутньому. Відповідно до принципів НУШ, STEM-підходи спрямовані на розвиток у дітей критичного мислення, проблемного та творчого мислення, комунікаційних навичок та співпраці. STEM-освіта акцентує увагу на практичному застосуванні знань та розвитку умінь через різноманітні проєкти та експерименти.

Основні переваги використання STEM-підходів у початковій школі НУШ включають:

 1) розвиток важливих навичок, адже STEM-освіта стимулює розвиток навичок проблемного вирішення, критичного мислення, логічного мислення та творчого підходу до завдань;

2) застосування знань у реальному житті: STEM-підходи дозволяють учням застосовувати отримані знання у реальних життєвих ситуаціях;

 3) розвиток технологічної грамотності;

           4) сприяння розвитку творчого мислення; 

            5) підвищення ефективності навчання.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1.     Бабійчук С. STEM-освіта у США: проблеми та перспективи. Педагогічний часопис Волині. 2018. №1(8). С. 12-17.
2.     Белешко Д. Активізація пізнавальної діяльності учнів на уроках математики. Нова педагогічна думка. 2020. № 1. С. 78-81.
3.     Богачук Т.С. Скасків Г.М. Впровадження STEM-освіти у початковій школі. Сучасні інформаційні технології та інноваційні методики навчання: досвід, тенденції, перспективи. 2017, № 1. С. 23-25.
4.     Бондаренко, О. STEM-марафон у початковій школі. Початкова школа. 2020. № 5/6. С. 44-45.
5.     Василашко І.П., Гущина Н.І., Коршунова О.В., Патрикеєва О.О. STEM – світ інноваційних можливостей. Реалізація програми інноваційного освітнього проєкту «Я – дослідник»: збірник матеріалів. Київ: Видавничий дім «Освіта», 2020. 426 с.
6.     Державний стандарт початкової освіти. URL: http://dano.dp.ua/attachments/article/303/
7.     Матвієнко О.В., Фатич М. Елеметнти технології STEM-освіти на уроках математики в початкових класах. Теорія і практика навчання і виховання. 2019. № 17. С. 123-127.
8.     Нова українська школа. Концептуальні засади реформування середньої школи. URL: https://www.kmu.gov.ua/storage/app/media/reforms/ukrainska-shkola-compressed.pdf
9.     Потапенко Ірина STEM-освіта в початковій школі: від навчальної моделі до реального уроку. І. Потапенко; за заг. ред. О. Елькін, О. Масалітіна; упорядкув. К. Ремез. Київ: ГО «EdCamp Ukraine», 2023. 300 с.
10. Савченко І., Савченко Я. STEM-освіта як ключовий фактор формування креативної особистості юного дослідника Наук. зап. Малої акад. наук України. Серія: Педагогічні науки: зб. наук. пр. / НАПН України, Нац. Центр «Мала акад. наук України». Київ. 2017. Вип. 10. С. 47-60.
11. Скворцова С.О., Онопрієнко О.В. Математика: підруч. для 3 кл. загал. серед. освіти (у 2-х ч.): Ч.1. Харків: Вид-во «Ранок», 2020. 128 с.
12. STEM – світ інноваційних можливостей : науково-методичний посібник / уклад.: Буряк О.О. та ін. Харків: Друкарня Мадрид, 2019. 64 c.
13. Rooney A. My STEM Day Maths. London, Carlton Books Limited, an imprint of the Carlton Publishing Group, 219. 64 p.

ДОДАТКИ

Додаток 1

План-конспект уроку на тему:  «Ми – винахідники»

Мета: розширювати кругозір, розвивати фантазію та зв’язне мовлення, удосконалювати вміння представляти та рекламувати продукт власної творчості.

Обладнання: цеглинки LEGO, портрети винахідників, картинки із зображеннями винаходів та їх прототипів зі світу природи, квитки очікувань, вежа оцінок.

Хід заняття

1. Організаційний момент.

Діти, подивіться, будь ласка, на набір букв на дошці.

В Х И Д Н О А И

Хто складе слово з цих літер, той дізнається про тему нашого заняття.

(Винаходи)

А як ви розумієте зміст цього слова?

Винахід (творчість) – нове рішення задачі, технічне здійснення ідеї, що є результатом технічної творчості.

Винаходи спрямовані на задоволення нагальних потреб суспільства та забезпечують піднесення існуючого рівня техніки.

2. Введення у тему.

Сьогодні ми вирушимо в заочну подорож до міста Винахідницьке на LEGOмобілі.

 Але для початку потрібно придбати квитки у касі «очікувань»:

         цікава співпраця;

         нова інформація;

         приємне проведення часу;

         нудна робота;

         ділове спілкування;

         одноманітність;

         захоплююча справа;

         гарний настрій.

Перша зупинка «Дошка пошани та подяки».

Як ви думаєте, чому на ній зображення восьминога, птиці, бабки, макової коробочки, жаби, реп’яха?

Людина перейняла у природи дуже багато, якщо не сказати все.

Вміння розводити вогонь, ховатися в нірку від негоди, зберігати їжу про запас, маскуватися під навколишнє середовище та ще багато інших речей, про які ми знаємо так давно, що вже й не замислюємося про їхню появу в нашому житті.

Адже існує ціла наука – біоніка – мета якої зробити світ людей ще зручнішим за допомогою техніки, створеної підгляданням за живою природою.

Як епіграф до сьогоднішнього уроку я обрала слова Леонардо да Вінчі: «Природа так потурбувалася про все, що всюди ти знаходиш те, чому можна вчитися».

Друга зупинка «Площа припущень».

Спробуйте здогадатися, що винайшли люди, уважно вивчивши тих, хто на дошці пошани (присоски, літак, вертоліт, сільничка, ласти, реп’ях).

А зараз розташуйте зазначені технічні рішення біля тих організмів, у яких їх підгледіли інженери:

Третя зупинка «Музей винахідників».

Батьком біоніки вважається Леонардо да Вінчі. Саме він, вперше, вирішив змайструвати летальний апарат, надихнувшись польотом птахів.

До нього ще був Ікар, описаний у давньогрецьких міфах. Але це швидше мрія, а ось легендарний винахідник вирішив втілити її в життя. До наших днів дійшли його креслення з усілякими схемами влаштування «махолету». Щоправда, його винахід у повітря так і не піднявся, але перший крок було зроблено. А офіційне зародження біоніки як науки відбулося у 1960 році. Тоді відбувся перший симпозіум з цієї теми.

В основі конструкції знаменитої Ейфелевої вежі – символу Парижа – лежить принцип будови людських кісток. Архітектор Ейфель запозичив свою ідею з наукових праць професора анатомії Хермана фон Мейєра, який вивчав будову скелета.

Застібка-липучка також підглянута у природи. Джордж де Местраль часто гуляв зі своїм собакою. Вихованця він любив, але дуже дратувався, коли доводилося вичісувати з його шерсті колючки реп’яха. Вирішивши вивчити цю рослину докладніше і позбутися своєї проблеми, інженер придумав один із найзручніших способів застібки.

3. Самостійна робота.

Наступна зупинка «Фабрика «Очумілі ручки». Тут, дітки, я пропоную кожному з вас спробувати себе в ролі винахідника і створити з конструктора апарат, машину або робота з властивостями, підглянутими у живих істот.

4. Афішування.

На зупинці «Виставка досягнень» слід розповісти про свій творчий продукт так, щоб зацікавити слухачів.

Чи можна стверджувати, що людина використовувала всі можливості живих організмів та реалізувала їх?

5. Рефлексія.

Наша подорож добігає кінця. Я прошу розмістити квитки ваших очікувань на вежі оцінок наступним чином: внизу прикріплюються квитки, якщо очікування не виправдалися, на стінках – якщо очікування реалізувалися частково, на вершині – якщо всі очікування виправдалися повністю.

Дякую за роботу!

Додаток 2

План-конспект уроку: «Що можна використовувати замість клею при з’єднанні двох аркушів паперу?»

Мета: створити умови для розвитку у учнів наступних умінь та навичок дослідницького пошуку:

•   формулювати мету дослідження;
•   висувати гіпотези;
•   перевіряти свої припущення експериментальним шляхом;
•   робити повідомлення за результатами дослідження.

Обладнання: листочки паперу, пластилін, крохмальний клейстер, вода, сік,  шоколадна цукерка, гуаш, сире яйце, рідке мило, мед, жувальна гумка, замазка, пластилін, вівсяна каша, варення і т. д.

Хід заняття

1. Організаційний початок заняття

2. Введення у тему дослідження. Формулювання цілей дослідницької роботи

Наш друг хоч і любить іноді повеселити, але росте добрим, чуйним, дуже уважним та дбайливим сином. Скажу вам по секрету, що вчора ввечері він готував сюрприз до дня народження мами: робив листівку своїми руками. Під час роботи він зіткнувся з такою проблемою: йому потрібно було склеїти дві деталі листівки, а в будинку закінчився клей. Був пізній вечір. Магазини не працювали, а турбувати сусідів було ніяково. Хлопець задумався…

– Як ви думаєте, над чим задумався наш друг?

Діти висловлюють припущення.

– Це і буде тема нашого сьогоднішнього дослідження (вчитель відкриває тему на дошці):

«Що можна використовувати замість клею при з’єднанні двох аркушів паперу?»

– Спробуйте сформулювати мету цього дослідження (На дошці слова-помічники: дізнатися…, дізнатися…, з’ясувати…).

3. Висунення гіпотез

– Якими властивостями повинен мати матеріал, щоб він зміг замінити клей? (Діти називають, вчитель фіксує на дошці.)

1) міцно з’єднувати аркуші паперу;

2) не залишати плям.

– Припустіть, які матеріали можуть замінити клей?

На дошці слова-помічники: можливо…, а що, як…

Діти висувають припущення, що фіксуються на дошці.

4. Перевірка гіпотез експериментальним шляхом

– Як можна перевірити наші припущення? (провести експеримент).

Робота виконується за таким планом:

1. Кожен отримує два аркуші паперу.

2. Вибирає речовину, клейові властивості якої буде перевіряти.

3. Намагається з’єднати цією речовиною аркуші паперу.

Якщо немає можливості перевірити всі висунуті гіпотези в класі, можна запропонувати учням провести експеримент вдома, розподіливши хто яку речовина спробує використовувати замість клею. Звертаємо увагу дітей на те, що проводити експеримент можна лише з батьками.

Обговорюємо з дітьми, що міцність з’єднання можна перевірити лише після певного часу. Тому підбиття підсумків експерименту можливе лише на наступному занятті (або через добу).

На цьому ж уроці учні можуть лише припустити, наскільки міцним буде з’єднання та наскільки акуратним буде його зовнішній вигляд. Ці припущення можна внести до порівняльної таблиці за допомогою знаків + та –.

5. Підбиття результатів дослідження. Висновок

Учні спочатку оцінюють міцність матеріалу і вносять дані в таблицю. Потім оцінюється акуратність з’єднання: відсутність жирних плям, брудних розводів тощо та результати оцінки також вносяться до таблиці.

*Перевірка гіпотези проводиться лише у класі вчителем.

– Як же вибрати найбільш підходящий матеріал, який може запросто замінити клей? (У таблиці у рядку, що відповідає матеріалу, здатному склеїти папір, знаки +)

Яку ж пораду ви дасте нашому знайомому, про якого ми говорили на початку уроку? Продовжіть речення:

     Не можна склеїти за допомогою …

     З’єднати листки можна, але листівка буде неакуратною за допомогою…

     Найміцніше і найакуратніше з’єднання вийде, якщо взяти…

На закінчення можна запитати у дітей, який із обраних ними матеріалів використовували у будівництві, додаючи в розчин, що надавало йому особливої міцності. Вислухавши припущення дітей, слід звернутися до довідкової літератури, де буде знайдено правильну відповідь.

1) Наші пращури активно використовували яйця при будівництві, додаючи їх у будівельний розчин: цегляна кладка ставала практично непробивною! Щоб не обсипалася побілка, до неї також додавали свіжі яйця.

2) Іконописці робили фарби самі. Для фарб використовували трави, квіти, а ще напівдорогоцінне каміння. З них робили порошок, а щоб фарба не була сухою та добре трималася на іконі, порошок змішували з водою або квасом із додаванням яєчного жовтка. Яєчний жовток все скріплює, склеює. Недарма при будівництві будинків із цегли раніше розчин додавали яйця. Тому старі споруди такі міцні. Така фарба з додаванням яєць називається темпера. Нею писали ікони.

Додаток 3

План-конспект уроку для вивчення груп величин та взаємозв’язків між величинами : «Готуємо маскарадний костюм»

Мета: навчити учнів вимірювати і порівнювати величини, користуватися вимірювальними інструментами та обладнанням, розв’язувати задачі зі взаємопов'язаним величинами; моделювати та створювати костюм чарівника.

Обладнання: гілочки дерева, стрічка, клей, ножиці, булавки, цупкий папір, тканина.

Хід уроку

1. Організація класу

2. Мотивація навчально-пізнавальної діяльності

Вступне слово вчителя. Наближаються новорічні свята, коли здійснюються наші найщиріші бажання. У таких особливих випадках часто організовують маскаради, де кожний може втілити свою фантазію. Чудова та проста ідея – створити костюм чарівника. Замисліться і розкажіть, з яких елементів складається такий костюм?

3. Актуалізація опорних знань і способів дії

Задача 1. Основний об’єкт, яким володіє кожен чарівник, – це паличка. Для створення палички візьми рівну гілку з дерева, тонку стрічку з тканини та клей. Спочатку необхідно виміряти довжину стрічки, яка тобі знадобиться.

Проблема, над якою працюють учні:

– Які конкретні величини є важливими в цій задачі (довжина палички, кількість стрічок на 1 см, загальна довжина стрічки)?

– Яка інформація вже відома про ці величини?

– Яка конкретна операція повинна бути виконана, щоб відповісти на запитання задачі?

Розв’язання: 20 * 2 = 40 (см)

Практичне застосування. Намотайте паличку стрічкою та приклейте кінці за допомогою клею. Приклад показано на рисунку:

 4. Формування нових знань і способів дії

– Давайте розберемося, як пошити мантію. По-перше, ми повинні придбати тканину. Використаємо тканину, яку ви принесли з собою. Надалі ми будемо розв’язувати цю задачу у формі групової роботи.

Задача 2: Визначте, скільки метрів тканини буде потрібно для пошиття однієї мантії, якщо для пошиття 7 мантій потрібно 21 метр. Виходячи з формули пропорції, отримуємо: 7 мантій – 21 метр тканини. Отже, для однієї мантії потрібно ? метрів тканини.

– Які величини в межах цієї задачі потрібно враховувати (кількість мантій, загальна довжина тканини, довжина тканини для 1 мантії)?

– Якою інформацією ми володіємо про ці величини?

– Яку дію необхідно виконати, щоб відповісти на запитання задачі?

Розв’язання: 21 : 7 = 3 (м)

Задача 3. Ми з’ясували, що для пошиття однієї мантії необхідно придбати 3 метри тканини. На два рукави піде 45 сантиметрів на кожний, а на решту мантії – залишок тканини. Яку кількість тканини потрібно залишити на решту мантії?

– Прочитайте задачу та подумайте, які кроки необхідно виконати перед її розв’язанням? (Перевести 3 метри в сантиметри: 3 м = 300 см). Розв’яжіть задачу за допомогою математичного виразу.

Розв’язання: 300 – (45*2) = 210 (см) = 2 м 10 см

Практична робота. А тепер виготовіть мантію з тканини і булавок під час групової роботи.

5. Закріплення нових знань і способів дії

– Жоден чарівник не обійдеться без своєї шапки. Давайте працювати в парах. Розфарбуйте смужки та зліпіть їх за своїм розміром. Обчисліть, скільки зірочок потрібно, якщо ви приклеїте 9 між помаранчевою та червоною смужками, на 3 менше між червоною та зеленою, а в два рази менше – вище зеленої. Знайдіть загальну кількість всіх зірочок.

– Про що йдеться в умові задачі?

– Які дані нам відомі про кількість зірочок у різних випадках?

Розв’язання:

1) 9 – 3 = 6 (з.)

2) 6 : 2 = 3 (з.)

3) 9 + 6 + 3 = 18 (з.)

Виконайте практичне завдання, використовуючи тонкий папір, стрічки і зірочки, щоб створити зачарований капелюшок. Виміряйте потрібну довжину другої і третьої стрічки.

6. Рефлексія

Закінчи речення:

Мені було цікаво…

Мені було важко опрацьовувати...

Я виконував завдання...

Я зрозумів, що…

Тепер я можу…

Я відчув (-ла), що…

Я навчився (-лася)…

У мене вийшло…