Особливості реалізації елементів STEM-освіти у навчання фізики

Особливості реалізації елементів STEM-освіти у навчання фізики.                Ми живемо у високотехнологічному суспільстві: у ньому дуже велике значення має техніка та технології. Нині техніка полегшує життя, те, що ми робили вчора дуже багато часу або взагалі не мали можливості зробити, зараз можемо зробити за мить. Але техніка має і зворотній бік-іноді вона виходить з-під контролю людини і може стати причиною техногенної катастрофи. Тому важливо вже на уроках фізики навчати учнів грамотно користуватися технікою, знати і виконувати правила техніки безпеки, вміти чітко і зрозуміло розповісти іншим правила безпечного використання технічного пристрою, знати ознаки неправильної роботи технічного пристрою та де можна його полагодити. Тобто володіти основами інженерних знань, а ще трішечки бути винахідником та дослідником.                                                                                                  Нині культура користування технікою поступово стає важливою складовою загальної культури людини: людина має знати як ефективно, оптимально та доцільно використовувати техніку, не шкодячи ані собі, ані іншим людям. Тож змалку навчаємо дітей безпечно користуватися технікою.              І вже не йдеться про фахівців певної галузі: сьогодні такими знаннями має володіти кожний з нас, адже техніка є у кожній домівці і часто від того, наскільки грамотно вона використовується залежить безпека (а іноді і життя) не однієї людини.                                                                                                                                            Процес навчання фізики в основній школі спрямовується на розвиток особистості учня, становлення його наукового світогляду й відповідного стилю мислення, формування предметної, науково-природничої (як галузевої) та ключових компетентностей.[11, с.6]                                                                      Навчальний фізичний експеримент забезпечує формування в учнів необхідних практичних умінь, дослідницьких навичок та особистісного досвіду експериментальної діяльності. Завдяки цьому учні можуть у межах набутих знань розв’язувати пізнавальні завдання засобами фізичного експерименту. У шкільному навчанні ця форма роботи реалізується завдяки демонстраційним і фронтальним експериментам, лабораторним роботам і короткотривалим дослідам, навчальним проектам, спостереженням.[11, с.15]  Можна пропонувати учням домашні практичні роботи з фізики. Наприклад, при вивченні кристалізації речовин у 8 класі учні виконують таку практичну  домашню роботу, яка містить два завдання.                                                                                                   Завдання 1.                                                                                                                               1.Налити в склянку 50 см кв. води і виміряти її температуру.              2.Насипати у воду кухонної солі і виміряти температуру розчину.              Завдання 2.                                                                                                                                                          1.Приготувати насичений розчин кухонної солі або мідного купоросу.                             2.Профільтрувати розчин через вату.                                                                                    3.Вилити розчин у чайне блюдце.                                                                                    4.Дайте воді повільно випаруватися і стежте за випаданням кристалів.                             5.Розгляньте отримані кристали через лупу і замалюйте їхню форму.              Зробіть висновок.                                                                                                                                Наведу декілька прикладів впровадження елементів STEM-освіти на уроках фізики. Зокрема, метод «критичного читання тексту», для порівняння величин або понять метод «Діаграма Ейлера-Вена» та «Асоціативний кущ», «Парад розумних думок», створення граф-схем з теми, цікаві запитання з рубрики «Фізика навколо нас», короткі повідомлення або презентації з даної теми тощо.                                                                                                                                               Однією з найважливіших ділянок роботи в системі навчання фізики в школі є розв’язування задач. Задачі різних типів можна ефективно використовувати на всіх етапах засвоєння фізичних знань. За вимогами компетентнісного підходу задачі мають бути наближені до реальних умов життєдіяльності людини, спонукати до використання фізичних знань у життєвих ситуаціях.[11,с.17]                                                                                                                              Пропоную учням компетентнісні задачі, у яких чітко прослідковуються міжпредметні зв’язки та прикладна спрямованість навчання фізики.                                           1.Задачі із життєвих ситуацій.                                                                                                     а). Людина провалилась під лід. Як треба діяти, спираючись на знання про тиск, щоб урятувати її?                                                                                                                              б). У вас вдома незвичайна ситуація. На кухні постійно капає вода з крана. Визначте добову втрату води з цього крана, маючи годинник і мензурку. Що потрібно зробити, щоб ліквідувати цю проблему?                                          в). Спробуйте порахувати, скільки електроенергії витрачається за місяць (30 днів), якщо комп’ютер щодня працює 8 годин за напруги 220 В і сили струму 10 А? (528 кВт*год).                                                                                                                 2.Задачі виробничого характеру.                                                                                                  а). Скільки зерна перевезуть на тік за раз 6 автомобілів з об’ємом кузова 5 м.кв., якщо його густина становить 700 кг/м???(21000 кг).                            б). Здійснюється механізований збір урожаю. З бункера комбайна зерно висипають у кузов автомобіля. З якою швидкістю повинен рухатися автомобіль? (Зі швидкістю комбайна).                                                                                                     в). Водій автобуса, що перевозив учнів до школи, недалеко помітив перешкоду. Що треба зробити, щоб запобігти аварії: загальмувати чи повернути вбік? (Ураховуючи те, що кожен автомобіль має свій гальмівний шлях, потрібно повернути вбік).                                                                                                                Під час розв’язування задач завжди потрібно заохочувати учнів знаходити інший спосіб, ніж той, що показано на дошці. Потрібно також робити з школярами аналіз, у чому полягають сильні та слабкі сторони кожного  із запропонованих розв’язків.                                                                                                  Поряд із розрахунковими задачами велике значення мають якісні задачі, які сприяють поглибленню та закріпленню теоретичних знань учнів. Також вони слугують засобом перевірки знань учнів. Розв’язування якісних задач потребує від школяра аналізу фізичної сутності явища, тому правильний їх розв’язок свідчить про розуміння вивченого матеріалу.                            В контексті компетентнісно - орієнтованого навчання з фізики особливого значення набувають фото-задачі, задачі-оцінки, творчі-задачі.               Школярам не завжди легко вдається зрозуміти фізичні терміни, які вони не бачать або не чують. Наприклад, тиск або розширення обсягу через підвищення температури. У заняттях  STEM вони, проводячи розважальні експерименти, легко можуть зрозуміти ці терміни. Самостійне експериментування учнів потрібно розширити домашніми експериментами та спостереженнями, використовуючи саморобні або побутові прилади, дотримуючись при цьому правил безпеки життєдіяльності.                                          Дитина завжди готова до практичної діяльності та спостережень. Спостереження як метод навчання, вважається найефективнішим у вивченні природних об’єктів, порівняно з наочним чи словесним методами. Спостерігаючи за об’єктом або явищем, учень отримує якісні їх характеристики, а у ході вимірювання-ще й кількісні. Можна цифровим фотоапаратом фіксувати етапи роботи. Використати Інтернет, де можна знайти однодумців, фахівців та безліч інформації, комп’ютери, на яких за кілька годин можна зробити чудові презентації.                                                                                     Можна учням запропонувати практичні завдання: визначити швидкість іграшкового автомобіля, маючи секундомір і лінійку.                                                         Один учень  може проконтролювати іншого учня. Так, при вивченні теми «Електричне коло» окремі учні складають кола за вказаними схемами, інші перевіряють їх. У результаті учень контролює і себе, й іншого.              Проблемо-пошукове навчання також знаходить своє відображення і під час написання науково-дослідницької діяльності школярів. Учні, які хоч раз написали науково-дослідницьку роботу, «прожили» її від першого до останнього слова, потім самостійно шукають теми, що їх зацікавили, розв’язують дослідницькі задачі.                                                                                                                 Оскільки дев’ятикласники вже починають визначатися щодо свого подальшого навчання та майбутньої професії, то під час вивчення фізичного матеріалу більше уваги приділяється профорієнтації. Тож під час вивчення окремих тем учні знайомляться з професіями, що пов’язані з тією чи іншою галуззю фізики. Наприклад, при вивченні теми «механічні та електромагнітні хвилі» можна провести «парад професій», які пов’язані із застосуванням засобів зв’язку. Перші зв’язківці з’явилися з зародженням електрики, появою телефонного зв’язку. Із появою мобільного зв’язку й бездротових способів передавання сигналів актуальність цього виду діяльності лише зросла й буде затребувана, поки у людства є необхідність в обміні інформацією на відстані. Виділяють кілька напрямів діяльності зв’язківці: інженер мережевих зв’язків, спеціаліст із дротових технологій, зв’язківець бездротових технологій, зв’язківець мобільних операторів. Зв’язківець-військовий. Зв’язківці електричних мереж.                                                                                                                                            На уроках фізики потрібно акцентувати увагу учнів на тому, що світ навколо нас є складною системою зв’язків і взаємовпливів, тому усвідомлення взаємопроникності явищ та цілісності світу-один із наріжних каменів світогляду особистості. Щоб зрозуміти принцип STEM, необхідно бачити не просто явище, а розуміти, які математично обумовлені фізичні, хімічні, географічні закономірності призвели до його виникнення.                             Способом формування ціннісного ставлення учнів до фізичного знання є розкриття здобутків вітчизняної науки та висвітлення внеску українських учених у розвиток природничих наук, оскільки конкретні приклади досягнень українських учених, особливо світового рівня, мають вирішальне значення в національному вихованні учнів, формуванні в них почуття гордості за свою Батьківщину й український народ.[11, с.19]                                          У процесі навчання фізики в основній школі показую на прикладі життя й діяльності вчених-фізиків, що і як вони робили, аби досягти успіху в певній галузі знання.                                                                                                                                                          Використана література

1. Бутенко Т. І. Особливості підготовки й проведення уроків дослідницького характеру (методикою М. М. Поташенка)./Т. І. Бутенко//Фізика в школах України.-2012-№18(214)-с.16-21.

2.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                                                        3. Закон України «Про освіту»./ Вісник.-2017-№2(81)-с.7-103.

4.Засипко А.В. Пізнавальні компетентності та між предметні зв’язки./А.В.Засипко//Фізика в школах України.-2014-№11-12-с.20-23.              5.Каплун С.В. Фізичний практикум у класі та вдома. 9 клас./С.В.Каплун, В.Г. Решетняк .- Х: Веста: Ранок, 2006-80с.

6. Карпова Л.Б. Домашні міні-проекти з природознавства. Розділ «Всесвіт». 5 клас./Л.Б. Карпова//Фізика в школах України.-2014-№13-14(257-258)-с.9-12.

7.Карпова Л.Б. Навчальні та інноваційні навички ХХІ століття. /Л.Б.Карпова//Фізика в школах України.-2013-№7-с.22-24.                                                                       8.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).

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

10. Михальчук В.М. Міжпредметні зв’язки./В.М. Михальчук//Фізика в школах України.-2014-№11-12-с.9-11.                                                                                     11.Навчальні програми для загальноосвітніх навчальних закладів України + опис ключових змін. Фізика. Природознавство. 5-9 класи.-К.: Вид. дім «Освіта»,2017-48 с.                                                                                                               

12.Наказ МОН України №188 від 29.02.2016 р. «Про створення робочої групи з питань впровадження STEM- освіти в Україні».[Електронний ресурс].-Режим доступу: mon.gov.ua.