STREAM - освіта: проблеми та напрямки впровадження

Скрипко Лариса Анатоліївна

Ми часто розмірковуємо, як виховати художника, танцівника, співака, навчити грати на різних музичних інструментах… Для цього існує багато відповідних гуртків та студій для дітей різного віку. А от як виховати інженерів? На що потрібно звертати увагу, щоб помітити таку обдарованість? І коли у дитинки з’являється інтерес до техніки? Коли можна говорити, що росте майбутній інженер? Тут більше запитань, ніж відповідей. Та й не так і багато гуртків є сьогодні, які ознайомлюють дітей зі світом техніки та технологій.

І вже давно залишилося поза увагою педагогів, що ТРВЗ (теорія розв’язування винахідницьких задач) заснована інженером, винахідником, письменником-фантастом Г. С. Альтшуллером для розробки методів розв’язування інженерних задач, дослідження закономірностей розвитку технічних систем, виявлення та використання законів, закономірностей та тенденцій розвитку технічних систем.

Зараз відповісти на запитання «Як виховати інженерів та науковців, що працюватимуть у галузі природничих наук, та математиків?» можуть допомогти нові напрями освіти — STEM, STEAM, STREAM. Розберімося докладно, що вони означають, яка у них різниця і для дітей якого віку підходять.

STEM = Science, Technology, Engineering, Mathematics — акронім слів — природничі науки, технологія, інжинірінг, математика.

STEAM = Science, Technology, Engineering, Arts and Mathematics — акронім слів — природничі науки, технологія, інжинірінг, мистецтво, математика.

STREAM = Science, Technology, Reading + Writing, Engineering, Arts and Mathematics — акронім слів — природничі науки, технологія, читання + письмо, інжинірінг, мистецтво, математика.

Природничі науки: астрономія, фізика, хімія, біологія, науки про Землю, медицина.

Технології: формування уявлення про предметно-перетворювальну діяльність людини, світ професій, шляхи отримання, зберігання інформації та способи її обробки; здатності до формулювання творчих задумів, усвідомленого дотримання безпечних прийомів роботи та користування інструментами і матеріалами; розвиток пізнавальної, художньої і технічної обдарованості, технічного мислення у процесі творчої діяльності, навичок ручних технік обробки матеріалів (папір, дерево, глина тощо); ознайомлення з інформаційно-комунікаційними технологіями, ґаджетами; експериментування.

Читання і письмо: акцент на розумінні дітьми змісту тексту, пропедевтичний (вступний) курс навчання грамоти, розвиток моторики, підготовка руки до письма.

Інжиніринг: проектування, наочне моделювання, конструювання.

Мистецтво: просторові мистецтва (архітектура, скульптура, живопис, графіка, художня фотографія, декоративно-прикладне мистецтво та дизайн); часові мистецтва (музика, література); просторово-часові (кіномистецтво, театр, танець).

Математика: кількісні відношення та просторові форми, логіка.

З огляду на визначення напрямів освіти можна зробити висновок:

• STREAM — дошкільники та учні молодших класів;
• STEAM — середня та старша школа;
• STEM — профільна та вища освіта.

Одним з актуальних  напрямів модернізації та інноваційного розвитку природничо-математичного, гуманітарного профілів освіти виступає STEM-орієнтований  підхід  до  навчання,  який  сприяє  популяризації  інженерно-технологічних  професій  серед  молоді,  підвищенню  поінформованості  про можливості  їх  кар’єри  в  інженерно-технічній  сфері,  формуванню  стійкої мотивації у вивченні дисциплін, на яких ґрунтується STEM-освіта. 

STEM-освіта  –  це  категорія,  яка  визначає  відповідний  педагогічний процес (технологію) формування і розвитку розумово-пізнавальних і творчих якостей  молоді,  рівень  яких  визначає  конкурентну  спроможність  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 ґрунтується  на  між-  трандисциплінарних  підходах  у  побудові  навчальних програм різного рівня, окремих дидактичних елементів, до дослідження явищ і процесів навколишнього світу, вирішення проблемно орієнтованих завдань.

Використання провідного принципу STEM-освіти – інтеграції дозволяє здійснювати модернізацію методологічних засад, змісту, обсягу навчального матеріалу  предметів  природничо-математичного  циклу,  технологізацію процесу навчання та формування навчальних компетентностей якісно нового рівня.  Це  також  сприяє  більш  якісній  підготовці  молоді  до  успішного працевлаштування та подальшої освіти, яка вимагає різних і більш технічно складних навичок, зокрема із застосуванням математичних знань і наукових понять.

Головна  мета  STEM-освіти  полягає  у  реалізації  державної  політики  з урахуванням  нових  вимог  Закону  України  «Про  освіту»  щодо  посилення розвитку науково-технічного напряму в навчально-методичній діяльності на всіх  освітніх  рівнях;  створенні  науково-методичної  бази  для  підвищення творчого  потенціалу  молоді  та  професійної  компетентності  науково-педагогічних працівників.

Основні ключові компетентності концепції «Нової української школи», а  саме:  спілкування  державною  та  іноземними  мовами,  математична грамотність,  компетентності  в  природничих  науках  і  технологіях, інформаційно-цифрова  грамотність,  уміння  навчатися  впродовж  життя, соціальні  й  громадянські  компетентності,  підприємливість, загальнокультурна,  екологічна  грамотність  і  здорове  життя,  гармонійно входять  в  систему  STEM-освіти,  створюючи  основу  для  успішної самореалізації особистості і як фахівця, і як громадянина. 

STEM — це великий вибір можливостей професійного розвитку, надання учням доступу до технологій. Сьогодні, коли світ перетинається комп’ютерними мережами, діти створюють цифровий контент, обмінюються ним та використовують його в великих масштабах. Вони запускають веб-сайти, знімають фільми на телефони, створюють власні ігри.

STEM-технології вимагають від учнів великих здібностей до критичного мислення, вміння працювати як в команді, так і самостійно.

STEM-освіта за допомогою практичних занять демонструє дітям можливість застосування науково-технічних знань в реальному житті. На кожному уроці учні планують, розробляють моделі сучасної індустрії. Створюють проекти, намагаються запропонувати власну модель. Аналізують, роблять висновки, пов’язують її з життєвими ситуаціями, з власним досвідом. Це дає їм можливість бути більш впевненими у власних можливостях, навчитися йти до власної мети, долати перешкоди, перевіряти свою роботу багато разів, але не зупинятися перед перешкодами.

Працюючи в групах учні вільно висловлюють власну думку, відстоюють її, вчаться правильно формулювати та презентувати свою роботу. Чим більше вони займаються практичною роботою, тим більше розкривають власні здібності та більше проявляють зацікавленість до технічних дисциплін. Це дає можливість правильно вибрати майбутню професію, навчитися розуміти складну термінологію, підготуватися до сприйняття життя.

Чим STEM відрізняється від звичайної спеціалізованої школи?

По-перше, змінюється звична для нас форма викладання, коли урок побудований навколо вчителя. За STEM методикою, в центрі уваги знаходиться практичне завдання чи проблема. Учні вчаться знаходити шляхи вирішення не в теорії, а прямо зараз шляхом спроб та помилок.

Крім того, вже починаючи з ранніх етапів навчання, у класі використовуються спеціалізовані інструменти (наприклад програми з комп’ютерної анімації).

На відміну від класичної, в нашому розумінні, освіти, за STEM дитина отримує набагато більше автономності. На процес навчання набагато менше впливають стосунки, що склалися між учнем та вчителем, що дає можливість більш об’єктивно оцінювати прогрес. За рахунок такої автономності, дитина вчиться бути самостійною, приймати власні рішення та брати за них відповідальність. Зі слів Елада Інбара, засновника компанії, що займається інтеграцією роботів у навчальний процес шкіл Сполучених Штатів, коли діти взаємодіють роботами, вони легше сприймають власні помилки.

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

Вже зараз відчувається нестача спеціалістів сфер STEM. Згідно досліджень організації Change the Equation, у Сполучених Штатах на одного потенційного працівника в середньому припадає 1,7 відкритих вакансій у галузях STEM. При цьому конкуренція в інших галузях складає приблизно 4,1 кандидата на одну позицію.

Бюро статистики робочої сили Сполучених Штатів стверджує, що до 2018 року попит на спеціалістів сфер STEM буде розподілятися наступним шляхом (Слайд)

При чому такі тенденції спостерігаються й в інших розвинених країнах, таких як Великобританія та Німеччина, де також відчутна нестача спеціалістів за такими напрямами, як математика, природничі науки, комп’ютерні науки та технології.

Вагома роль у досягненні позитивних результатів впровадження STEM-освіти належить засобам STEM-навчання. Об’єктивна необхідність використання цих засобів зумовлена їх суттєвим впливом на процес розуміння і застосування інноваційних технологій.

Засоби STEM-навчання – це сукупність обладнання, ідей, явищ і способів дій, які забезпечують реалізацію дослідно-експериментальної, конструкторської, винахідницької діяльності у навчально-виховному процесі.

Вони виконують такі основні функції: інформаційну, практичну, креативну, контрольну.

Види засобів STEM-навчання досить різноманітні, їх склад залежить від рівня розвитку науки, техніки та інформаційних технологій.

Особливою  формою  наскрізного  STEM-навчання  є  інтегровані уроки/заняття,  які  спрямовані  на  встановлення  міжпредметних  зв’язків,  що сприяють формуванню в учнів цілісного, системного світогляду, актуалізації особистісного ставлення до питань, що розглядаються на уроці. 

Інтегровані уроки можуть проводитись двома шляхами:

• через об’єднання схожої тематики кількох навчальних предметів;
• через  формування  інтегрованих  курсів  або  окремих  спецкурсів шляхом об’єднання навчальних програм таких курсів/предметів.

STEM-підходи до навчання

Поступове нарощення самостійної діяльності учнів:

У 1 – 5 класах стимулювання учнів до проведення пошукової роботи під керівництвом вчителя.

У 6 – 8 класах спроби проведення дослідницьких робіт на основі навчального матеріалу з програми (виконати всі етапи наукового дослідження і самостійно отримати новий для них факт).

У 8 – 9 класах самостійне дослідження теми, що виходить за межі програмного матеріалу. Учні працюють самостійно і лише інколи радяться з вчителем. Результат – написання і захист роботи на МАН, участь у творчих конкурсах і фестивалях.

У 9 – 12 класах наукове дослідження за обраною темою, досягнення практичного результату, розробка Startup.

STEM-освіта базується на використанні засобів та обладнання, що пов'язані з технічним моделюванням, енергетикою і електротехнікою, інформатикою, обчислювальною технікою і мультимедійними технологіями, науковими дослідженнями в області енергозберігаючих технологій, автоматикою, телемеханікою, робототехнікою і інтелектуальними системами, радіотехнікою і радіоелектронікою, авіацією, космонавтикою і аерокосмічною технікою тощо.

Поряд з традиційними джерелами здобуття знань широко використовується глобальні і локальні інформаційні мережі з різноманітними базами даних та профільованими експертними системами для вивчення та аналізу явищ, наукових експериментів, моделювання тощо, а також, на базі яких створюються спеціальні середовища навчання з використанням ІКТ.

Розвиток мотивації учнів щодо STEM-освіти забезпечується, поряд з усім позакласними, позашкільними заходами, конкурсами, фестивалями, веб-квестами літніми програмами природничо-наукового, інженерно-технічного спрямування.

Основні принципи впровадження STEM-освіти в Україні:

- особистісний підхід, що орієнтує на врахування вікових, індивідуальних особливостей учнів, наявних інтересів, нахилів;

- перманентне оновлення змісту (зміст STEM-освіти постійно оновлюється відповідно до розвитку науки та технології);

- цілісності, що передбачає створення цілісної національної системи впровадження STEM-освіти як складової єдиного освітнього простору України;

- громадянська спрямованість (STEM-освіта спрямована на нарощування людського потенціалу держави, підвищення її конкурентноздатності)

- продуктивна мотивація (формування продуктивної мотивації учасників STEM-освітнього процесу до здійснення науково-дослідницької та проектної діяльності, винахідництва, участі у різноманітних конкурсах, фестивалях.

З метою оцінки результатів впровадження STEM напряму в системі освіти здійснюється моніторинг.

https://goo.gl/NLvWb5

При підготовці матеріалу використано ресурси https://imzo.gov.ua/stem-osvita/