Реалізація STEM- проєктів під час освітнього процесу: від ідеї до втілення_документ

Методичне об’єднання фізиків

Реалізація STEM- проєктів під час освітнього процесу: від ідеї до втілення

Мета STEM-проєктів: «Формування в учнів STEM-компетентності», а саме:

• Уміння поставити проблему
• Уміння сформулювати дослідницьке завдання
• Визначити шляхи розв'язання (вирішення) завдання
• Уміння застосовувати знання в різних ситуаціях
• Розуміти можливість інших точок зору щодо розв'язання проблеми
• Уміння оригінально розв'язати проблему

Задачі:

• Виявити можливості підвищення  рівень знань учнів за допомогою STEM-проєктів
• Збільшити інтерес учнів до навчання за допомогою STEM-проєктів

Опрацювання ЦА:

Цільова аудиторія, де можна застосовувати та реалізовувати STEM-проекти в загальноосвітній середній школі – це учні 1-11-х класів.

Етапи роботи для розкриття питання починаються з розгляду проблеми, ідеї проекту, практичного застосування та втілення процесу.

Постановка проблеми:

Дитина вперше приходить до школи завжди з бажанням вчитися! Вона чекає це свято першого дзвоника, вже хоче швидше залишити дитячий садочок та йти до школи, стати дорослою, пізнати цікаве.

З часом бажання навчатися може згасати. Однотипний урок, буденність навчання вже не викликає такого захоплення як на початку навчального процесу.

За цим настає Відсутність інтересу до предмету, нерозуміння дисципліни.

Як часто буває дитина питає: «І де ці логарифми або закони Ньютона мені знадобляться у житті?»

Як результат, нажаль: Дитина не хоче йти до школи, не розуміє мету навчання, застосування навчання в житті

Ідея STEM-проєктів

У всьому світі спостерігається дефіцит фахівців з технічних напрямків, попит на них росте набагато швидше, ніж на інші спеціальності, саме тому, у відповідь на виклики часу, такий тип освіти як STEM-освіта виходить на перший план.

Однак, важливо розуміти, що STEM – це не просто технічна освіта. Вона охоплює значно ширше поняття, а саме вдале поєднання креативності та технічних знань.

Напевно вже усі розуміють, що Ідеологія STEM-освіти передбачає об’єднання (інтеграцію) природничих наук (Scince), використання нових технологій (Technology), інженерії (Enginering), мистецтва та математики (Mathematics)

В першу чергу, застосовуючи STEM проєкти під час освітнього процесу, ми спостерігаємо, що учень стає не споживачем, а замовником знань.

Вчитель же в свою чергу стає своєрідним наставником, людиною, що допомагає пояснити, як використовувати потенціал кожної технології для власної користі й користі суспільства.

Учні ж вчаться вирішувати це практичне завдання шляхом проб і помилок, а не вивчають "суху" теоретичну частину.

Як наслідок дитина виходить в дорослий світ набагато підготовленішою і не так сильно боїться проблем та труднощів.

Використання STEM - проєкти на уроках фізики дозволяє найбільш природним і простим способом порушити діяльність науковогої уяви, привчити учня мислити в дусі науки.

Виконання STEM –проєктів дозволяє отримувати найбагатші враження від навчання

Дитина під час навчання з застосування STEM – проєкту співпрацює з товаришами (однокласниками), вирішення задач дає можливість повторити, перевірити себе, якщо була помилка, під час виконання завдання відбувається захоплення, мотивація завершити завдання, дитина отримує певний досвід.

«Освіторія» (громадська спілка) пропонує як приклад декілька варіантів STEM – проєктів, які можна реалізувати у школі:

«Розумна теплиця» (термін виконання 1 рік),

«Автоматична метеостанція» (10 уроків по кожному з задіяних предметів),

«Розумний будинок» (термін виконання: 6-9 місяців),

Приклад таких проектів та їх реалізацію «Освіторія»:

https://osvitoria.media/ru/experience/try-steam-proekta-kotorye-mozhno-realyzovat-v-shkole/

Приклад таких проектів та їх реалізацію «Колосок»:

http://kolosok.org.ua/stem_proekty/

Розглянемо лише приклад «Розумний будинок», щоб зрозуміти що включає у собі STEM-проєкт

«Розумний будинок»

Кількість дітей в групах: 4.

Які дисципліни об'єднує: інформатика, інженерія, математика, фізика, хімія, архітектурний дизайн, трудове навчання

Мета: створення моделі будинку майбутнього, живлення якого здійснюється з використанням відновлюваних джерел.

Термін виконання: 6-9 місяців.

Об'єднайте учнів у групи, кожна з яких обмірковує своє бачення можливостей «Розумного будинку»: забезпечення живлення моделі будинку за допомогою сонячних батарей, настройка датчиків руху, датчиків СО₂, вологості і температури повітря, автоматичного закриття і відкриття дверей і вікон, автоматичного освітлення і сигналізації .

На уроках трудового навчання кожна група самостійно розробляє проект будинку майбутнього: дизайн, кількість поверхів, наявність тераси, допоміжних будівель.

Досліди з датчиками для їх правильного налаштування проводять на уроках фізики і хімії. А точність архітектурних розрахунків перевіряють на уроках математики.

Програмування «Розумного будинку» відбувається, звичайно, на уроках інформатики.

Як ми бачимо з прикладу в такому проекті залучені декілька дисциплін та, відповідно, викладачів. І для здійснення такого проекту залучається не увесь клас, а обдаровані одиниці, які мають певні ідеї та методи реалізації проекту.

Я пропоную, як альтернативу STEM – проєктів з практичним використанням задачі на конкретному уроці застосовувати або подавати у формі кейс-метода.

Це ще одна термінологія у сучасному освітньому процесі.

Кейс-метод (англ. Case method, метод кейсів, метод конкретних ситуацій, метод ситуаційного аналізу) — техніка навчання, що використовує опис реальних економічних, соціальних і бізнес-ситуацій. Учні при розгляданні тейс-методу повинні досліджувати ситуацію, розібратися в суті проблем, запропонувати можливі рішення і вибрати найкраще з них. Кейси ґрунтуються на реальному фактичному матеріалі або ж наближені до реальної ситуації.

Ситуація застосування на уроці фізики:

В кабінеті начальника потрібно поміняти електричну проводку за наступною схемою (схема додається). Головна мета при збиранні такої схеми - світло у начальника повинно працювати, але в даний час не горіти.  В кабінеті з різноманітних видів роботи минулої бригади залишилось деяке оснащення. За допомогою потрібного обладнання треба поміняти проводку (зібравши схему). З`єднувальні провода учень може намалювати за допомогою товстого синього маркера інтерактивної дошки.

Робота учня:

Дитина повинна уявити себе цим електриком та самостійно вибрати потрібні інструменти. В  даному випадку підійти до дошки,  вибрати з малюнків потрібні йому зображення та скласти цю схему.

Потім підняти шторку (на інтерактивній дошці) або звернутися до класу та порівняти свою схему з правильним рішенням.

Висновок застосування методу:

Під час виконання такого завдання дитина проявляє зацікавленість, концентрує увагу, пригадує матеріал минулих тем, отримує задоволення при виконанні роботи (задачі), проявляє бажання навчатися.

Звичайно в умовах школи не завжди є конкретні STEM – лабораторії. Щоб виконати проєкт потрібно мати спеціальне обладнання. Але простори інтернету в сьогоденні мають безмежну кількість різновидів створення STEM – проєктів  в умовах віртуальних лабораторій для навчання. Кожен вчитель може сам вибрати собі тематику, можливість застосування саме для його викладання дисципліни.

 Я вчитель фізики, тому наведу приклад деяких видів застосування можливостей  STEM на заняттях саме з цієї дисципліни, але такі технології навчання  можуть бути використані і для інших природничих дисциплін:

1. Збірник відеозадач «Фізика навколо нас» (посилання: http://wiki.iteach.com.ua/%D0%97%D0%B1%D1%96%D1%80%D0%BD%D0%B8%D0%BA_%D0%B2%D1%96%D0%B4%D0%B5%D0%BE%D0%B7%D0%B0%D0%B4%D0%B0%D1%87_%22%D0%A4%D1%96%D0%B7%D0%B8%D0%BA%D0%B0_%D0%BD%D0%B0%D0%B2%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%BE_%D0%BD%D0%B0%D1%81%22 ) – платформа, що поєднує в собі задачі з шести різних тем, пов’язаних з фізичними явищами та законами: «Військова справа», «Побут», «Пожежна справа», «Фізика в живій природі», «Фізика в неживій природі», «Різне» і є матеріалом для створення проблемних ситуацій на уроках шляхом аналізу конструкцій побутових приладів, військової та пожежної техніки й спорядження, виявленню законів фізики, на яких ґрунтується принцип їх дії. Також, для зручності застосування в розділах тем описані відповіді на кожну задачу.

2. Платформа learningapps.org (посилання https://learningapps.org/) – сервіс для підтримки процесів навчання та викладання за допомогою невеликих інтерактивних модулів, що можуть використовуватись безпосередньо як навчальні ресурси або для самостійної роботи. Сервіс має шаблони різного грайливого характеру, завдяки яким можна створювати нові вправи на різну тематику або безпосередньо використовувати бібліотеку сервісу learningapps. Вправи місять в собі кросворди, пазли, аудіо- та відео контент, ігри «Парочки» та «Перший мільйон», фрагменти зображення, вікторини, прості впорядкування та вільні текстові відповіді.

Нижче наведено один з прикладів розробки та застосування ігор на уроках фізики, розроблені мною та застосовані під час дистанційного навчання для учнів 10-11 класів:

          Кросворд Фотоефект. Закони фотоефекту

Посилання на кросворд:

https://learningapps.org/display?v=pbz6fo9ta20

 3. Навчальний ресурс Wordwall (посилання https://wordwall.net/uk) – це система, яка охоплює різноманітні інтерактивні ігри, завдяки яким учень може грати самостійно або з певною парою учнів. До найпоширеніших шаблонів створення інтерактивної гри ресурсу Wordwall належать: вікторини, гра «Правда чи брехня», кросворди, гра «Знайди пару», лабіринти, діаграми, магнітні слова, генератори та інші. Завдяки такому ресурсу учень захоплюється азартом гри та запам’ятовує тематику завдання. Легкість створення вправ допомагає вчителю підготувати цікавий інтерактивний урок за мінімальну кількість часу.

Приклад виконання застосування деяких ігор на уроках фізики створені мною:

Закони Ньютона («Знайди пару»):

https://wordwall.net/ru/resource/1111370

Електричні явища (лабіринт):

https://wordwall.net/ru/resource/962755

Паралельне з`єднання провідників «Правда чи брехня»:

https://wordwall.net/ru/resource/958983

4. Навчальний ресурс Rebus1.com (посилання http://rebus1.com/ua/) – це платформа, де можна легко та цікаво створити ребус за лічені секунди. Ребус - загадка, у якій слово або фраза зображені у вигляді малюнків, поєднаних з літерами, цифрами, нотами та іншими знаками. Ребус - одна з найпопулярніших та поширених ігор. Ним можна зашифрувати прислів'я, приказки, уривки з віршів, слова та окремі фрази, терміни. На цьому сайті зібрані тисячі цікавих ребусів для дітей та дорослих. А за допомогою чарівного генератора одним натисканням кнопки можна перетворити в ребус будь-яке слово чи фразу.

Наведено нижче на малюнку приклад генерування на сайті слова «Гравітація».

5. Ресурс jigsawplanet для створення пазл (посилання https://www.jigsawplanet.com/ ) – це унікальна можливість скласти різні види пазлів за певними видами складності та характеристикою.

Наведено нижче приклад застосування та посилання на пазл з дисципліни «фізика», розроблений мною для учнів 8-9 класів:

Посилання на пазл: https://www.jigsawplanet.com/?rc=play&pid=1755d57763f1

6. Ресурс phet.colorado.edu (посилання https://phet.colorado.edu/ ) – це сайт, створений Тимофі Герцогом, професором хімії в Університеті Вебера, для використання симуляції ПЕТ у своєму класі, та наводить приклади навчання, які є актуальними для рівнів та дисциплін.

Приклад однієї з ігор даного ресурсу, для використання на уроках фізики:

https://phet.colorado.edu/sims/html/balancing-act/latest/balancing-act_uk.html

Отже, впровадження та застосування STEM-проєктів в навчальний процес на уроках створює важливу умову для підвищення якості навчання учнів.

Таким чином, вчитель має можливість отримати ефективний інструмент педагогічної праці, що формує його високі професійні якості. Відповідним чином STEАM – освіта дозволяє стимулювати учня на мислення та візуальну уяву, збагачувати його багаж знать, дозволяють дитині швидше розуміти та запам’ятовувати принципи або постулати уроків. Завдяки такому практичному підходу до предмета у учня проявляється позитивне ставлення до навчання.

Дітям вчитись стає по справжньому цікаво. Як показує досвід, після уроків в STEM-класах вони ще довго обговорюють між собою набуті знання.