Стаття "Особливості релізації елементів СТЕМ-освіти у навчання математики".

Про матеріал

Серед фундаментальних наук особливе місце займає математика, яка зі своєю універсальністю та всеосяжною силою продемонструвала величезну роль у радикальній зміні життя людства, коли на успіхах цієї та суміжних наук лідери держав ухвалювали політичні рішення.

Перегляд файлу

Особливості реалізації елементів STEM-освіти у навчання

математики. Прагнення людини пізнавати навколишній світ викликане не лише природною цікавістю, а й потребою забезпечити для себе необхідні умови життя. Якість життя людини перебуває в прямій залежності від рівня використання наукових знань та досягнень. Серед фундаментальних наук особливе місце займає математика, яка зі своєю універсальністю та всеосяжною силою продемонструвала величезну роль у радикальній зміні життя людства, коли на успіхах цієї та суміжних наук лідери держав ухвалювали політичні рішення. «Інноваційне виробництво та високотехнологічний бізнес, які є головними двигунами сучасної економіки, не будуть розвиватися в Україні без належного рівня математичної та природничої освіти. Ми всі розуміємо, що наша країна матиме майбутнє, якщо розвиватиме високотехнологічну інноваційну економіку. Тому, якщо ми не виведемо на новий рівень інженерно-технічну та природничу освіту, ми не зможемо рухатися далі»,- зазначила міністр освіти і науки України Лілія Гриневич під час презентації концепції «Нова українська школа».[11] Для оновлення та зростання країна має перейти на високотехнологічний шлях розвитку. У зв’язку з підвищенням обороноздатності та забезпечення економічного зростання держави розвиток природничо-математичних наук потребує виходу на якісно новий щабель. Отже, виникає гостра освітня потреба у якісному навчанні сьогоднішніх учнів технічним дисциплінам – математиці, фізиці, інженерії, програмуванню. Але інтерес до вивчення математичних та природничих дисциплін у середній школі знижується, що негативно позначається на інженерно-технічній та природничій освіті у вищій школі. У пояснювальній записці оновленої програми з математики для 5-9 класів написано: «Мета базової загальної середньої освіти: розвиток та соціалізація особистості учнів, формування їхньої національної самосвідомості, загальної культури, світоглядних орієнтирів, екологічного стилю мислення і поведінки, творчих здібностей, дослідницьких навичок і навичок життєзабезпечення, здатності до саморозвитку та самонавчання в умовах глобальних змін і викликів. [13, с.5, 12, с.9] Провідним засобом реалізації вказаної мети є запровадження компетентнісного підходу у навчально–виховий процес загальноосвітньої школи шляхом формування предметних і ключових компетентностей» [13, с.5, 12, с.9]. Навчання математики в основній школі передбачає формування предметної математичної компетентності, сутнісний опис якої подано у розділі «Очікувані результати навчально-пізнавальної діяльності» програми з математики. Формування зазначеної компетентності підпорядковується реалізації загальних завдань шкільної математичної освіти.[13, с.6, 12, с.10] Крім того, навчання математики має зробити певний внесок у формування ключових компетентностей. Такі ключові компетентності, як уміння вчитися, ініціативність і підприємливість, екологічна грамотність і здоровий спосіб життя, соціальна та громадянська компетентності можуть формуватися відразу засобами усіх навчальних предметів. Виокремлення в навчальних програмах таких наскрізних ліній ключових компетентностей, як «Екологічна безпека й сталий розвиток», «Громадянська відповідальність», «Здоров’я і безпека», «Підприємливість і фінансова грамотність», спрямоване на формування в учнів здатності застосовувати знання й уміння у реальних життєвих ситуаціях[13, с.10, 12, с.14] Наскрізні лінії є засобом інтеграції ключових і загально предметних компетентностей, навчальних предметів та предметних циклів; їх необхідно враховувати при формуванні шкільного середовища. Наскрізні лінії є соціально значимими надпредметними темами, які допомагають формуванню в учнів уявлень про суспільство в цілому, розвивають здатність застосовувати отримані знання у різних ситуаціях.[13, с.10, 12, с.14] Учитель середньої школи як провідник базових знань повинен знайти додаткові резерви для формування мотивації у вивченні свого предмета. Методичні інструменти, які забезпечують формування для учнів навчально-пізнавального середовища, надає вчителю саме STEM- освіта, стверджує Н. Б. Вяткіна [15]. Як наголошує Л. О. Клименко, саме упровадження в освітній процес методичних рішень STEM- освіти дозволить учителю сформувати в учнів найважливіші характеристики, які визначають компетентного фахівця. Ми не можемо дати дитині абсолютно всі знання за час перебування в школі, тим більше, що ці знання сьогодні весь час помножуються і збільшуються. Сьогодні потрібно дітей навчити, як шукати додаткові знання і як їх використовувати для вирішення власних чи професійних завдань. В підручниках і програмах дуже багато інформації, і кожен раз додається щось нове. Ми бачимо, що діти почали «випадати» із навчання, наприклад, з математики, пропустивши щось, і вже не можеш надолужити прогалину, не можеш рухатися далі. Так втрачається інтерес до навчання. Уроки математики з використанням елементів STEM-освіти дають можливість не тільки розвивати і підтримувати інтерес до предмета, але й бажання займатися нею і набувати нові знання, сприяти розвитку особистості, умінню виділяти головне в проблемі, формуванню високого рівня елементарних операцій (аналіз, порівняння, аналогія, класифікація). Кожній дитині від природи дана схильність до пізнання необхідно самостійно нового і дослідження оточуючого світу. А ми вчителі повинні прищепити учням бажання до дослідження та озброїти їх методами науково-дослідної роботи. Завдання дослідницького характеру суттєво відрізняються від традиційних завдань вже своїм формулюванням. У формулюваннях дослідницьких завдань немає очевидної відповіді, її учням необхідно самостійно знайти і обґрунтувати. Формулювання завдань можуть бути такими: «дослідити», «вірно, що якщо…, то», «визначити який із виразів… більший», «проаналізуй». Наприклад, при вивченні у 9 класі теми «Симетрія відносно прямої» перед поясненням нового матеріалу школярам було запропоноване дослідницьке завдання. Умова завдання. Учні заздалегідь підготували аркуші, на яких намальовані точка, відрізок, пряма, трикутник. За завданням учителя учні перегинають аркуш паперу і роблять кілька проколів за допомогою ніжки циркуля у заздалегідь намальованих фігурах. Потім сполучають утворені точки і позначають їх. Через лінію згину проводять пряму. Діти аналізують утворені малюнки і тільки після цього учитель починає пояснення нового матеріалу. При вивченні теми «Функція. Властивості функції» дев’ятикласникам було запропоноване міні-дослідження. Представник кожної мінігрупи вибирає почергово номер функції, графіки яких зображені на дошці. Кожна мінігрупа обговорює, а потім описує властивості даної функції у зошитах та на дошці під відповідним графіком. У 2017-2018 навчальному році з метою навчання математики й розвитку дослідницьких навичок в 5 класі впроваджується використання робочого зошита з математики для учнів «Я дослідник» ( автор Васильєва Д. В.).[6] Навчальні завдання зошита орієнтовані на формування в учнів навичок самостійної роботи з різними джерелами інформації, розвиток уміння складати таблиці, оформляти результати спостережень у письмовому вигляді, формулювати думку, здійснювати самоконтроль і самооцінку, проводити самоаналіз; уміння аналізувати, порівнювати й узагальнювати. Дослідницькі завдання зошита спрямовані на формування валеологічних, екологічних і патріотичних цінностей, спонукають учнів дізнатися більш про існуючі проблеми й обговорити можливі шляхи їх вирішення.[6, 5] Наведу приклади завдань зошита. а). Проаналізуй цінники на товарах у магазині. Що означає напис на кожному з них? У скільки разів (на скільки відсотків) змінилася ціна? б ). Чи можна порівняти довжину потягів, які рухаються повз тебе? Як це зробити? в ). Як за допомогою шалькових терезів без гир зважити 14 кг цукру, якщо в торбині є 16 кг цукру? Були проведені в 8 класі уроки-дослідження на тему «Раціональні рівняння. Розв’язування раціональних рівнянь.» і «Розв’язування задач на складання лінійних та квадратних рівнянь.». Складання математичної моделі задачі – це переклад завдання мовою математики. Функцією моделювання може бути опис явищ або процесів, рівнянь, систем рівнянь, нерівностей та ін.. Процес моделювання здійснюється шляхом на основі глибокого аналізу досліджуваного явища (процесу) і вимагає вміння описати явище (процес) мовою математики. Розв’язуючи на уроках математики задачі прикладного характеру (економічні, екологічні, фізичні) шляхом моделювання, учень отримує факти важливості математики для науки і повсякденного життя. Наприклад, пропоную учням для виконання завдання. 1. Знайдіть вираз, який є правильним перекладом умови задачі математичною мовою. З у метрів тканини пошили 8 суконь. Скільки метрів тканини знадобиться для пошиття 15 таких суконь? а) (у:8):15; б) (у:8)*15; в) 15*(у:8); г) (у*8)*15. 2.Складіть задачу, математичною моделлю, якої є вираз: 1) а-в; 2) с+3с; 3) х:7+х. 3. З-поміж поданих задач знайдіть такі, математичні моделі яких однакові. При розв’язуванні текстових задач на рух, починаючи з 5 класу, використовую метод графічного моделювання за рекомендаціями відомої вчительки Атаманської М. С.. Однією із STEM-технологій навчання математики є використання прикладних задач, які кожен вчитель в достатній кількості може підібрати в мережі Інтернет або придумати самостійно, використовуючи дані із реального життя. Це можуть бути задачі про архітектурні споруди рідного селища або про відомі на весь світ пам’ятки архітектури; це задачі біологічного змісту про розмноження бактерій, ріст популяцій комах; хімічного змісту про утворення розчинів, швидкість ходу хімічної реакції; географічного змісту про площу материків, солоність води і морі, висоту гір над рівнем моря; фізичного змісту про швидкість руху тіла, виконану роботу, силу струму тощо. Одним із дієвих засобів є практико-орієнтовані завдання, які можна запропонувати учням 5 класу. Під практико-орієнтованими завданнями розуміють завдання, умови яких є описом ситуацій із повсякденного життя учнів. Прикладом таких завдань можуть бути завдання на складання текстових задач після проведення виробничих екскурсій; практичні роботи, пов’язані з безпосереднім вимірюванням, спостереженням, збором необхідної інформації; задачі на купівлю товарів, оптимізацію витрат тощо. Можна запропонувати п’ятикласникам такі завдання: «Обчисліть площу класної кімнати, виконавши необхідні вимірювання», «Обчисліть довжину плінтуса, необхідного для оздоблення класної кімнати. Скільки вимірів необхідно зробити, враховуючи, що кімната має форму прямокутника?», «Визначте довжину власного кроку та виміряйте кроками довжину і ширину спортивного майданчика біля школи. Якою буде його площа в кроках? В сантиметрах?». Однією з таких форм роботи на уроках математики, яка сприяє розвитку графічних навичок та обчислювальних умінь, є лабораторно-графічні роботи. Вони дають можливість повніше й більш свідомо засвоїти математичні залежності між величинами, ознайомитись із вимірювальними й обчислювальними приладами та їх застосуванням на практиці, навчитися проводити вимірювання та обчислення з певною точністю тощо. Вдало виконана робота сприяє розвитку почуття краси, викликає задоволення від такого виду навчальної діяльності. Із задоволенням учні «відкривають» для себе геометрію, якщо застосувати на уроках орігамі. Орігамі - мистецтво складання паперу без використання клею та ножиць. Згинання аркуша паперу – найпростіша операція, яка не потребує жодних особливих навичок, крім уяви. Орігамі дає можливість застосовувати графічні вміння та навички учнів у побудові схем, рисунків геометричного характеру на площині та в просторі, причому не користуючись при цьому креслярськими інструментами. Учні працюють з фігурами, перетворюючи їх на інші. Наведу приклад алгоритму роботи школярів на уроці при поєднанні геометричного матеріалу та орігамі: - Візьміть аркуш паперу. - Якої він форми? - Доведіть це , використовуючи лінійку. - Складіть аркуш навпіл. - Яку фігуру одержали? Доведіть. У 5 класі пропоную завдання «Побудувати пряму, маючи аркуш паперу». Спочатку завдання дивує учнів, але згодом дехто пропонує провести пряму по одній із сторін прямокутного аркуша паперу. А якщо аркуш має довільну форму? Тоді учні методом спроб і помилок приходять до висновку, що достатньо просто перегнути аркуш – і лінія перегину буде тією самою шуканою прямою. Враховуючи означення рівних фігур і застосовуючи орігамі, легко показати, що бісектриса ділить кут на два рівних кути, побудувати прямий кут, перпендикулярні прямі. Практикую проведення пленерних уроків – це урок, проведення якого передбачається не в класі, а просто неба із залученням багатства довкілля в усіх його проявах для того, щоб вчитися бачити, слухати і розуміти навколишній світ. На таких уроках можна вдало пов’язати теорію з практикою та реальним життям. Наведу приклад уроку-екскурсії в 5 класі на тему «Математика навколо нас» , яку можна провести у кінці навчального року, коли повторюється навчальний матеріал. Урок – екскурсія проводиться на пришкільній території. Головна мета уроку - спостереження за предметами, явищами, процесами, що вивчаються, та використання теоретичних математичних знань на практиці. Головна психологічна особливість такого уроку – посилення сприйняття того матеріалу, який в інших умовах подання є складним або навіть недоступним для розуміння учнів. Використана література.

1.Бохан М. Мініпроекти в процесі викладання математики./М. Бохан//Математика. -2005-№29-39(329-330)-с.1-3.

2. 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.

3.Василенко С. Проект «Математика-наука прикладна». 5 клас./С. Василенко,Т. Шубіна//Математика.-2008-№7(451)-с.1-3.

4. Васильєва Д. В. Збірник задач з математики. 5-9 класи: Наскрізні лінії компетентностей та їх реалізація./Д. В. Васильєва, Н. І. Василюк.-К.: Вид.дім. «Освіта», 2017-112 с.

5.Васильєва Д. В. Математика. 5 клас: Розробки уроків та методичні рекомендації. Розвиток дослідницьких навичок./Д. В. Васильєва.-К.: Вид.дім «Освіта», 2017-48 с. 6. Васильєва Д. В. Я дослідник. Математика. 5 клас: Робочий зошит учня./Д. В. Васильєва.-К.: Вид. дім «Освіта», 2017-64 с. 7.Возняк Г. Прикладні задачі : від теорії до практики./Г.Возняк, О.Возняк.-Тернопіль: Мандрівець,2003-136 с.

8.Возняк Г.М. Прикладна спрямованість шкільного курсу математики. Розвязування екстремальних задач./Г.М. Возняк, К.П. Маленюк.-К: Рад. шк., 1984-80 с.

9.Вольянська С.Є. STEM-освіта/С.Є.Вольянська//Довідник сучасного педагога.-Х.: Вид.група «Основа», 2016-с.124-125.

10.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 .

11.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.4-749.Математика. Навчальна програма для 5-9 класів загальноосвітніх навчальних закладів.//Математика.-2017-№14(818)-с.4-22. 12.Математика. Навчальна програма для 5-9 класів загальноосвітніх навчальних закладів.//Математика.-2017-№14(818)-с.4-22. 13.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). 14. Навчальні програми для загальноосвітніх навчальних закладів України + опис ключових змін. Математика. Інформатика. 5-9 класи.-К.: Вид. дім «Освіта», -2017-56 с. 15. Як надати нашим дітям STEM-освіту. 8 кроків до успішного майбутнього.Режим доступу:http://vynahidnyk.org/arhiv-novyn-ta-podiy/STEM.html.-Назва з екрана.