Стаття "STEAM - освіта у позашкіллі"

STEM-освіта у позашкіллі.
Бути чи не бути?

За сучасних умов Україна знаходиться на шляху інтенсивного розвитку й потребує значної кількості висококваліфікованих спеціалістів в інноваційній сфері, які стануть запорукою успішного економічного розвитку та конкурентоспроможності нашої держави в майбутньому. Виникає гостра освітня потреба в якісному навчанні сьогоднішніх учнів природничим та технічним дисциплінам; формуванню в учнівської молоді компетентностей дослідно-експериментальної, конструкторської, винахідницької діяльності, необхідних на різних рівнях освіти. Сьогодення об’єктивно вимагає переведення освітнього процесу на технологічний рівень, активізації пошуку перспективних інноваційних педагогічних технологій, спрямованих на розвиток і саморозвиток особистості. Одним із актуальних напрямків інноваційного розвитку природничо-математичної освіти є система навчання STEM. STEM-освіта - це об'єднання наук, спрямоване на розвиток нових технологій, на інноваційне мислення, на забезпечення потреби в добре підготовлених кадрах.

Головна мета STEM-освіти – це реалізація державної політики з урахуванням нових вимог Закону України «Про освіту» задля: посилення розвитку науково-технічного напряму в освітній діяльності на всіх рівнях створення науково-методичної бази для підвищення творчого потенціалу молоді й професійної компетентності науково-педагогічних працівників.

Використання провідного принципу STEM - освіти - інтеграції дає змогу здійснювати: модернізацію методологічних засад, змісту, обсягу навчального матеріалу, предметів природничо-математичного циклу, технологізацію процесу навчання та формування навчальних компетентностей якісно нового рівня, якіснішу підготовку молоді до успішного працевлаштування та подальшої освіти. Такий підхід у освітньому закладі сприяє: популяризації інженерно-технологічних професій, підвищенню поінформованості про можливості кар’єри в інженерно-технічній сфері, формуванню стійкої мотивації у вивченні дисциплін, на яких ґрунтується              STEM-освіта.
       Розробка ефективних моделей впровадження STEM–освіти у закладах освіти різних типів сприяє розвитку регіональної системи  STEM-освіти через створення STEM-центрів, розробку та впровадження авторських програм з природничо-математичних наук, технологій, програмування, робототехніки, ранню профілізацію та профорієнтацію, організацію науково-дослідницької, проектної, винахідницької діяльності вихованців та педагогів, масових науково-популярних заходів та ін.

Отож, що таке STEM і чи бути STEMу в позашкіллі? STEM  - це абревіатура англійських слів: S – science (наука), T – technology (технології), E – engineering (інженерія) і M – mathematics (математика). STEM-освіта стимулює оволодіння знаннями з технологічних наукових напрямів і спрямована на підтримку творчості та інноваційних навичок.

STEM-освіта – це низка чи послідовність курсів або програм навчання, яка готує вихованців до успішного працевлаштування, до освіти після школи або для того й іншого, вимагає різних і більш технічно складних навичок, зокрема із застосуванням математичних знань і наукових понять. Це напрям в освіті, при якому в навчальних програмах посилюється природничонауковий компонент + інноваційні технології. Технології використовують навіть у вивченні творчих, мистецьких дисциплін.

STEM-освіта передбачає цілий ряд освітніх компетентностей:

- STEM-грамотність є міждисциплінарною областю дослідження, яка з’єднує всі чотири області: науку, технології, інженерію та математику. STEM-грамотність означає не просто досягнення грамотності в цих чотирьох напрямах, а й спонукає вихованців перейти від вивчення дискретних фрагментів явища до механічних процесів і до світу в цілому. Наукова грамотність – здатність використовувати наукові знання з фізики, хімії, біологічних наук, наук про Землю та процеси, щоб зрозуміти світ природи і брати участь у прийнятті рішень, які впливають на нього, в трьох основних областях: наука в житті і здоров’ї, наука про Землю та довкілля, наука про технології.

- інжиніринг (англ. engineering, нім. Engineering) – синонім терміна інженерія, який відрізняється змістовно від нього, це – набір прийомів та методів, які людина використовує для проектування своєї діяльності.

- мехатроніка (англ. mechatronics, нім. Mechatronik) – галузь науки і техніки, заснована на об’єднанні вузлів точної механіки з електронними, електротехнічними і комп’ютерними компонентами, що забезпечують проектування і виробництво якісно нових модулів, систем і машин з інтелектуальним управлінням їх функціональними рухами. Мехатроніка є своєрідною сучасною філософією проектування складних керованих технічних (технологічних) процесів.

- освітня робототехніка – міжпредметний напрям навчання дітей, інтеграція знань з фізики, технології, математики, кібернетики, мехатроніки й ІКТ, який дозволяє залучити до процесу інноваційної, наукового-технічної творчості дітей різного віку. Головні завдання ОРТ: популяризація науково-технічної творчості, підвищення престижу інженерних професій, вироблення навиків практичного рішення актуальних інженерно-технічних задач та роботи з технікою. ТРДЗ – теорія розв’язання дослідницьких задач (компетентність Ейнштейна).

Чим STEM відрізняється від звичайної школи? По-перше, змінюється звична для нас форма викладання, коли урок/заняття побудовані навколо педагога. За STEM методикою, в центрі уваги знаходиться практичне завдання чи проблема. Діти вчаться знаходити шляхи вирішення не в теорії, а прямо зараз шляхом спроб та помилок. Крім того, вже починаючи з ранніх етапів навчання, використовуються спеціалізовані інструменти. STEM-програмою прийнято вважати таку, яка відповідає основним критеріям: актуальність та іноваційність змісту; зрозумілість процесу реалізації програми (що конкретно роблять вихованці, які умови та обладнання необхідні для ефективної реалізації); наявність методики, яка дозволяє використовувати програму у будь-якому освітньому закладі; досягнення освітнього та виховного педагогічного результату та наявність інструментів для його вимірювання.                                                                  

STEM-програмою прийнято вважати таку, яка відповідає основним критеріям:

•                   актуальність та іноваційність змісту;
•                   розумілість процесу реалізації програми (що конкретно роблять вихованці, які умови та обладнання необхідні для ефективної реалізації);
•                   наявність методики, яка дозволяє використовувати програму у будь-якому навчальному закладі;
•                   досягнення освітнього та виховного педагогічного результату та наявність інструментів для його вимірювання.

За терміном реалізації STEM- програми можуть бути:

•                   короткострокові (від 02 до 24 годин);
•                   курсові (для літніх шкіл, курсів тощо) (від 24 до 80 годин);
•                   середньострокові (річні) (від 80 до 120 годин);

•                 довгострокові, неперервної додаткової освіти (від 300 до 600 годин).

STEM – програми розробляються за такими основними напрямами:

•                   інтегровані, міжпредметні навчальні програми;
•                   робототехніка та інженерні розробки;
•                   «розумні пристрої» Інтернету речей;
•                   3D- моделювання.

Навички критичного мислення та глибокі наукові знання отримані в результаті навчання за STEM, дозволяють дитині вирости новатором – двигуном розвитку людства.

Ключові компетентності Нової української школи гармоніюють у системі STEM-освіти, створюючи основу для успішної самореалізації особистості і як фахівця, і як громадянина:

-                     інформаційно-комунікаційна компетентність – здатність вихованця використовувати інформаційно-комунікаційні технології та відповідні засоби для виконання особистісних і суспільно значущих завдань;

-                     комунікативна компетентність – здатність особистості застосовувати у конкретному виді спілкування знання мови, способи взаємодії з людьми, що оточують її та перебувають на відстані, навички роботи у групі, володіння різними соціальними ролями;

-                     проектно-технологічна компетентність – здатність вихованців застосовувати знання, уміння та особистий досвід у предметно-перетворювальній діяльності;                                                    

-                     соціальна компетентність – здатність особистості продуктивно співпрацювати з партнерами у групі та команді, виконувати різні ролі та функції у колективі.                                                                                                     

Чому STEM-освіта так актуальна?  Стрімка еволюція технологій веде до того, що незабаром найбільш популярними та перспективними на планеті фахівцями стануть програмісти, інженери, професіонали в галузі високих технологій і т.д. У майбутньому з'являться професії, про які зараз навіть уявити важко, всі вони будуть пов'язані з технологією і високо технологічним виробництвом на стику з природничими науками. Особливо будуть затребувані фахівці біо- та нано-технологій. Постає питання - як підготувати таких фахівців? Навчання - це не просто передача знань від педагога до дитини, це спосіб розширення свідомості і зміни реальності.

  Як підготувати таких фахівців? У STEM-освіті активно розвивається креативний напрямок, що включає творчі та художні дисципліни (промисловий дизайн, архітектуру та індустріальну естетику і т.д.). Тому що майбутнє, засноване виключно на науці, навряд чи когось порадує. Але майбутнє, яке втілює синтез науки і мистецтва, хвилює нас зараз. Саме тому вже сьогодні потрібно думати, як виховати кращих представників майбутнього? На сьогодні відповідь одна - треба дітей вчити програмуванню.             

Переваги програмування полягають у тому, що у дітей розвиваються:

                 основи програмування;

                 основи логічного мислення;

                 основи критичного мислення, креативності;

                 вміння виділяти головне і другорядне;

                 працювати у команді.

Впровадження STEM-освіти змінить економіку нашої країни, зробить її більш інноваційною та конкурентоспроможною. Адже за деякими даними залучення тільки 1% населення до STEM- професій підвищує ВВП країни на $50 млрд. А потреби у STEM-фахівцях зростають у 2 рази швидше, ніж в інших професіях, тому що STEM розвиває здібності до дослідницької, аналітичної роботи, експериментування та критичного мислення.

Сьогоднішні заклади освіти практично не відповідають на запитання дитини: «навіщо мені потрібно те, що я вчу?». Давно помітили, що у туристичному поході, наприклад, діти не можуть пояснити природні явища, які вивчали на уроках, розрізнити птахів чи звірів. А ще школярі з гарними знаннями з історії не завжди можуть використати ці знання під час вивчення літератури, а чудові математики відчувають складнощі на уроках хімії. Іншими словами – учні можуть мати відмінні оцінки за теорію, а застосувати знання в житті (чи при вивченні інших шкільних предметів) – не вміють.              Для підготовки підростаючого покоління до життя у високотехнологічному конкурентному світі необхідно розвивати інтерес до науково-технічної творчості, техніки та високих технологій.                                                         Це повинна бути низка чи послідовність курсів або програм навчання, яка готує дітей до успішного працевлаштування, до освіти після школи або для того й іншого, вимагає різних і більш технічно складних навичок, зокрема із застосуванням математичних знань і наукових понять. Зараз, можливо як ніколи, освіта повинна бути випереджувальною, що зобов’язує вгадувати тенденції розвитку суспільства в майбутньому. Інновативна науково - технічна система навчання STEM здобуває свою популярність у всьому світі. Діти вчаться вирішувати проблеми, стають новаторами, винахідниками, розвивають логічне мислення та технічну грамотність.                           

У Сумський міський Центр науково-технічної творчості молоді СМР діти приходять спочатку гратися, наприклад, машинками на трасовому моделюванні. Але минає небагато часу – і вони приходять на заняття гуртка робити власні автомобілі. Навчаються паяти, засвоюють закони фізики. Це «освіта навпаки», коли спочатку щось робимо, а потім шукаємо знання. Це набагато цікавіше і результативніше.                            STEM-освіта у закладі позашкільної освіти – це низка чи   послідовність курсів або програм навчання, яка готує гуртківців до успішного працевлаштування. Таку послідовність ми прослідковуємо у гуртках «Конструювання              повітряних зміїв», «Авіамоделювання». Спочатку вихованці запускають повітряних зміїв, далі вчаться робити креслення та конструкції простих моделей повітряних зміїв, а потім на заняттях гуртка «Авіамоделювання», у більш дорослому віці, розробляють конструкторські креслення на комп'ютері і втілюють у життя створені власноруч моделі літаків. Вихованці вміють не тільки керувати габаритними моделями реальних літаків, але і збирати їх і навіть тюнінгувати.                           

Елементи STEM – освіти використовуються на заняттях гуртка «Радіоелектроніка і приладобудування». Гуртківці знайомляться з пристроями у безпосередній взаємодії  з  ними: тримають у руках, пробують завести механізм, виконують з його допомогою певне завдання, залучаються до самого процесу ремонту, відновлення роботи та виготовлення нових пристроїв, вивчають їх фізичні властивості, адже краще засвоюється саме те, що зроблено своїми руками, а не те, що колись почули або побачили. Діти вчаться вирішувати проблеми, стають новаторами, винахідниками, розвивають логічне мислення та технічну грамотність. На мою думку, STEM – освіта повинна починатися з раннього дошкільного віку і продовжуватися упродовж всього навчання. Навчатися повинно бути цікаво, доступно і радісно.                                                       

Школа раннього творчого розвитку «Пізнайко» Центру НТТМ у своїй роботі використовує елементи науково - технічної системи навчання STEM. На заняттях гуртків вихованці вчаться  моделювати, конструювати. Природничі дисципліни діти опановують не в теорії, а за допомогою дослідів і експериментів.                                                                                   

Отже, STEM-освіта у позашкіллі - це освіта, що визначає педагогічний процес як технологію формування та розвитку розумово-пізнавальних і творчих якостей вихованців. Рівень таких якостей визначає: конкурентоспроможність на сучасному ринку праці, здатність і готовність до: – розв’язання комплексних задач (проблем) – критичного мислення – творчості – когнітивної гнучкості – співпраці – управління – здійснення інноваційної діяльності.

STEM-освіта формує у вихованців:

- уміння побачити проблему й визначити в ній якомога більше можливих сторін і зв'язків;
- уміння формулювати дослідницьке завдання й визначати шляхи його вирішення;
- гнучкість як уміння застосовувати знання в різних ситуаціях, розуміти можливість інших точок зору щодо розв’язання проблем і стійкість у відстоюванні своєї позиції;
- оригінальність у розв’язанні проблем, відхід від шаблону;
- здатність до перегруповування ідей та зв'язків;
- здатність до абстрагування і до конкретизації, до аналізу і синтезу;
- відчуття гармонії в організації ідеї.     

Отже, щоб реалізувати STEM-освіту у закладі позашкільної освіти необхідно:

-                     створювати  STEM лабораторії;

-                     готувати фахівців з технічною освітою;

-                     сприяти зростанню популяризації науково-технічної творчості;

-                     перейти від теорії до практики;

-                     навчити вихованця отримувати потрібну інформацію і відкидати непотрібну; аналізувати її і робити з неї потрібні висновки;

-                     навчити при подачі інформації візуалізувати дані за допомогою інфографіків, малюнків тощо – це допоможе дитині оперувати даними;

-                     проводити:          - майстер-класи;

-                                              наукові конференції;

-                                              лекції;

-                                              семінари;

-                                              зустрічі з представниками різного бізнесу та ін.

Отож, можна зробити висновок, що STEM – це не просто навчання писати програмний код, проекти або навчання заробити великі гроші – це спосіб допомогти сьогоднішнім дітям завтра стати інноваторами, цілеспрямованими, творчими і надійними ланками команди, суспільства, країни.

Отже, STEMу в позашкіллі бути!

 Бажаю вам успіхів, плідної праці, творчого натхнення на шляху розвитку STEM-освіти у закладах позашкільної освіти.

Дякую за увагу!