Стаття "ВПРОВАДЖЕННЯ ЕЛЕМЕНТІВ STEM-ОСВІТИ У НАВЧАННЯ МАТЕМАТИКИ ТА ФІЗИКИ"

                                                                Ночевчук Марія Володимирівна,

вища кваліфікаційна категорія,

учитель математики та фізики

Червоногранітнянської ЗОШ І-ІІ ступенів

Хорошівського району

ВПРОВАДЖЕННЯ ЕЛЕМЕНТІВ STEM-ОСВІТИ У НАВЧАННЯ МАТЕМАТИКИ ТА  ФІЗИКИ

Вступ 

Особливої уваги набуває зараз проблема формування самостійності учнів, спроможності отримувати, аналізувати інформацію та приймати оптимальні рішення, використовувати в практичній діяльності нові інформаційні технології.

Концепція модернізації освіти, яка базується на основі «Державного стандарту базової і повної загальної середньої освіти» орієнтована на реалізацію компетентнісного підходу в освіті, на формування ключових компетентностей, тобто готовності учнів використати набуті знання, навчальні вміння і навички, а також засоби діяльності в житті для виконання практичних і теоретичних завдань. Виокремлення в навчальних програмах наскрізних ліній ключових компетентностей спрямоване на формування в учнів здатності застосовувати знання і вміння у реальних життєвих ситуаціях. Стрімкий розвиток  ІТ-галузі, нанотехнологій виявляє потребу у досвідчених фахівцях, а значить, виникає гостра освітня потреба у якісному навчанні сьогоднішніх учнів технічним дисциплінам – математиці, фізиці, інженерії, програмуванню. Освіта повинна бути випереджальною.

        Одним із напрямків інноваційного розвитку природничо-математичної освіти є система навчання STEM, завдяки якій діти розвивають логічне мислення та технічну грамотність, вчаться вирішувати поставлені задачі, стають новаторами, винахідниками. STEМ-освіта дозволить зміцнити та вирішити найбільш актуальні проблеми майбутнього. Головна мета впровадження 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 рівнях.

Основні ключові компетентності концепції «Нової української школи» гармонійно входять у систему STEM-освіти, створюючи основу для успішної самореалізації особистості і як фахівця, і як громадянина. Впровадження системи STEM-освіти продиктовано вимогою «нової економіки».  У віддаленому майбутньому з’являться професії, які будуть пов’язані з технологією і високотехнологічним виробництвом на стику з природничими науками. Здобуття сучасних професій потребує всебічної підготовки та отримання знань із різних освітніх областей природничих наук, інженерії, технологій та програмування, напрямів які охоплює STEM-освіта.

Теоретичні аспекти інноваційної моделі STEM-освіти

  Ми живемо у високотехнологічному суспільстві: у ньому дуже велике значення має техніка і технології. Спеціалісти майбутнього повинні мати відповідний багаж знань з природничих наук, математики, технологій, інженерії, бути досвідченими фахівцями, а значить, виникає гостра освітня потреба у якісному навчанні сьогоднішніх учнів технічним дисциплінам. Освіта повинна бути випереджувальною, відповідати тенденціям розвитку суспільства в майбутньому. Держави, орієнтовані на технологічний прогрес, першими усвідомили цю проблему. Так виник новий тренд в освіті-STEM.

Найбільш активно просувають STEM-підхід в освітньому напрямку США. Багато країн слідом за США підхопили ініціативу розвитку STEM-освіти. Вже сьогодні навчальні заклади Франції, Великої Британії, Австралії, Ізраїлю, Китаю, Сінгапуру пропонують сертифіковані державні освітні програми в науково-технічній сфері та ведуть підготовку STEM-фахівців.  

 Одним із напрямків інноваційного розвитку природничо-математичної освіти є система навчання STEM, завдяки якій діти розвивають логічне мислення та технічну грамотність, вчаться вирішувати поставлені задачі. В Україні вже робляться перші кроки з упровадження системи навчання STEM.  Система вже закріплена на рівні законодавства України. Впровадження STEM-освіти здійснюється відповідно до освітніх законів України та наказів МОН України.  Результати вступних кампаній 2015-2017 років засвідчили, що в Україні природничо-математична освіта поки що не входить до найбільш затребуваних серед абітурієнтів, а відповідно й не є державним пріоритетом. Тому розвиток цього напряму модернізації освіти є актуальним для нашої країни. Не дивлячись на стрімкий розвиток даної методики освіти, можуть пройти роки поки вона буде поширена в українських школах.

STEM-освіта – це низка чи послідовність курсів або програм навчання, яка готує учнів 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.  Хоча єдиного розуміння цього поняття немає навіть там, де зародилася STEM-освіта - у США. Кожна країна визначає його самостійно. Загальним розумінням у світі є те, що така система освіти навчає дитину жити у реальному швидкоплинному світі, який постійно змінюється, вміти реагувати на ці зміни, критично мислити, бути загально розвиненою творчою особистістю. Діти, що проходять навчання за такою системою, беззаперечно стають лідерами соціуму, легко адаптуються та знаходять своє місце в житті.             

Акронім STEM вживається для позначення популярного напряму в освіті, що охоплює природничі науки (Science),технології (Technology), технічну творчість (Engineering) та математику (Mathematics). Це напрям в освіті, при якому в навчальних програмах посилюється природничо-науковий компонент у поєднанні з інноваційними технологіями.

Сьогодні існує декілька варіантів цього терміну: STEM=Science+Technology+Engineering+Mathemаtics (природничі науки, технологія, інжиніринг, математика).

STREAM=Science+Technology+Reading+wRiting+Engineering+Arts+Mathematics (природничі науки, технологія, читання, письмо, інжиніринг, мистецтво, математика).                                                                                                                              Взяті окремо чотири предмети STEM визначаються таким чином:

- наука є визначенням природного світу, у тому числі законів природи, пов’язаних з фізикою, хімією, біологією, а також оперуванням або застосуванням фактів, принципів, концепцій, пов’язаних з цими дисциплінами;

- технологія включає в себе всю систему людей і організацій, знань, процесів і пристроїв, які входять до створення та функціонування технологічних артефактів, а також самі артефакти, тобто продукти технологічної діяльності;                                                                                                                                            - інжиніринг є сукупність знань про дизайн та створення продуктів і способу вирішення проблеми. Інжиніринг використовує поняття науки та математики, а також технологічні процеси та інструменти;

- математика вивчає закономірності і взаємозв’язки між величинами, цифрами та формами. Математика включає теоретичну математику і прикладну математику.

Як бачимо, математична складова є невід’ємною в будь-якій STEM-модифікації, а також помічаємо, що розпочатий рух впровадження STEM-освіти в Україні не обмежується певними віковими рамками для учнів.

Мета STEM-освіти – підготовка учнів до післяшкільного навчання і працевлаштування відповідно до вимог 21-го століття. STEM-освіта в Україні здійснюється на трьох рівнях: формальна, неформальна, інформальна. Структура STEM-освіти визначається Державним стандартом загальної середньої, позашкільної, дошкільної, вищої освіти та спеціалізованими стандартами STEM-освіти.                                                                                                                                             В системі загальної середньої освіти виокремлюється 3 етапи (початкова школа, середня школа, старша школа) реалізації напряму STEM через певну інтеграцію традиційних навчальних предметів і курсів математики, фізики, хімії, біології, географії, астрономії, технології на кожному з етапів навчання.

Звичайно, STEM-технології доцільно реалізувати у класах із природничо-математичним та технологічним профілями в старшій школі, коли відбувається вибір учнями основного профілю навчання. STEM - підходи до навчання передбачають 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.

Потрібно відмітити такі переваги STEM-освіти:     -за STEM методикою, в центрі уваги знаходиться практичне завдання чи проблема. Учні вчаться знаходити шляхи вирішення не в теорії, а прямо зараз шляхом спроб і помилок;

- STEM-освіта – це творчий простір світогляду дитини, де вона не тільки реалізовує свої потреби, а й готується до дорослого життя у соціумі, роблячи усвідомлений вибір майбутньої професійної діяльності;  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;

- уроки за STEM-технологією дозволяють не тільки вивчати теоретичний матеріал. Але і закріплювати знання за допомогою можливостей практичного застосування різноманітних завдань.

Методичні аспекти реалізації STEM-освіти в освітній процес навчання математики та фізики

 «Інноваційне виробництво та високотехнологічний бізнес, які є головними двигунами сучасної економіки, не будуть розвиватися в Україні без належного рівня математичної та природничої освіти… 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».

Виникає гостра освітня потреба у якісному навчанні сьогоднішніх учнів технічним дисциплінам – математиці, фізиці, інженерії… Але інтерес до вивчення математичних та природничих дисциплін у середній школі знижується. Тому навчання математики та фізики має зробити певний внесок у формування ключових компетентностей. Методичні інструменти, які забезпечують формування для учнів навчально-пізнавального середовища, надає вчителю саме STEM-освіта.

Ми не можемо дати дитині абсолютно всі знання за час перебування в школі. Сьогодні потрібно дітей навчити, як шукати додаткові знання і як їх використовувати для вирішення власних чи професійних завдань. Уроки математики та фізики з використанням елементів STEM-освіти дають можливість не тільки розвивати і підтримувати інтерес до предмета, але й бажання займатися ними і набувати нові знання, сприяти розвитку особистості, умінню виділяти головне в проблемі, формуванню високого рівня елементарних операцій (аналіз, порівняння, аналогія, класифікація).

  Ми, вчителі повинні прищепити учням бажання до дослідження та озброїти їх методами науково-дослідної роботи. Завдання дослідницького характеру суттєво відрізняються від традиційних. У формулюваннях дослідницьких завдань немає очевидної відповіді, її учням необхідно самостійно знайти і обґрунтувати. Формулювання завдань можуть бути такими: «дослідити», «вірно, що якщо…, то»,  «проаналізуй»…

Наприклад, при вивченні теми «Функція. Властивості функції» учням 9 класу 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.). Навчальні завдання зошита орієнтовані на формування в учнів навичок самостійної роботи з різними джерелами інформації, оформляти результати спостережень у письмовому вигляді, формулювати думку, здійснювати самоконтроль і самооцінку, проводити самоаналіз… Дослідницькі завдання зошита спонукають учнів дізнатися більш про існуючі проблеми й обговорити можливі шляхи їх вирішення.

Складання математичної моделі задачі – це переклад завдання 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. Однією із STEM-технологій навчання математики є використання прикладних задач. 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; фізичного змісту про швидкість руху тіла, виконану роботу, силу струму тощо.                                                                                                                 Одним із дієвих засобів є практико-орієнтовані завдання. 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  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.

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. У 5 класі можна запропонувати 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.

Можна практикувати проведення пленерних уроків – це урок, проведення якого передбачається не в класі, а просто неба або у  довкіллі, щоб вчитися бачити, слухати і розуміти навколишній світ. На таких уроках можна вдало пов’язати теорію з практикою та реальним життям. Прикладом може бути урок-екскурсія в 5 класі на тему «Математика навколо нас», яку можна провести  на пришкільній території. Головна мета уроку - спостереження за предметами, явищами, процесами, що вивчаються, та використання теоретичних математичних знань на практиці.                                                                                                  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. Навчальний фізичний експеримент забезпечує формування в учнів необхідних практичних умінь, дослідницьких навичок та особистісного досвіду експериментальної діяльності (демонстраційний і фронтальний експерименти, лабораторні роботи, короткотривалі досліди, навчальні проекти, спостереження). Можна пропонувати учням домашні практичні роботи з фізики.

Наведемо 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. За вимогами компетентнісного підходу задачі мають бути наближені до реальних умов життєдіяльності людини, спонукати до використання фізичних знань у життєвих ситуаціях. Пропонувати учням можна компетентнісні задачі, у яких чітко прослідковуються міжпредметні зв’язки та прикладна спрямованість навчання фізики: задачі із життєвих ситуацій, задачі виробничого характеру. 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. 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.                             Самостійне експериментування учнів потрібно розширити домашніми експериментами та спостереженнями, використовуючи саморобні або побутові прилади, дотримуючись при цьому правил безпеки життєдіяльності. Спостерігаючи за об’єктом або явищем, учень отримує якісні їх характеристики, а у ході вимірювання-ще й кількісні. 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.

 На уроках фізики потрібно акцентувати увагу учнів на тому, що світ навколо нас є складною системою зв’язків і взаємовпливів. 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.

 Особливою формою наскрізного STEM-навчання є інтегровані уроки, які спрямовані на встановлення міжпредметних зв’язків. Цілеспрямовані змістовні інтегровані уроки встановлюють міцні зв’язки між навчальними дисциплінами, вносять новизну в традиційну систему навчання, допомагають учням зрозуміти важливість вивчення основ наук як єдиної системи знань. Інтегровані уроки роблять навчальний процес цікавим, а їх проведення є необхідним для цілісного сприйняття світу та осмислення явищ навколишньої дійсності учнями. Звичайно, таких уроків проводиться небагато, так як складно скоординувати діяльність педагогів, які викладають різні предмети.

Зокрема, можна провести у 9 класі  інтегрований урок геометрії та географії на тему «Прикладні задачі» на застосування матеріалу про розв’язування трикутників, а у 8 класі - геометрії та мистецтва на тему «Чотирикутники-ліворуч, чотирикутники-праворуч»; геометрії та трудового навчання на тему «Чотирикутники».

Цікавими інтегрованими є уроки фізики, інтегровані з біологією. Наприклад, багато рослин і тварин мають дивну властивість-прогнозувати зміни погоди, віщувати різні природні явища: землетруси, грози, виверження вулканів. Отже, живі барометри, компаси, сейсмографи-це цікавий матеріал для інтеграції фізики з біологією.

Послідовність розташування тем курсу алгебри 7-9 класів забезпечує своєчасну підготовку до вивчення фізики. Під час вивчення, наприклад, рівноприскореного руху використовуюється інформація про лінійну функцію, при електричних явищ - інформація про пряму і обернену пропорційність. При вивченні механіки потрібно володіти векторними і координатними методами, а при вивченні оптики - знаннями про властивості симетрії.  На уроках математики учні розв’язують задачі економічного змісту, здійснюють обчислення банківських відсотків податкових платежів, проводять обробку й аналіз статистичних даних; під час роботи з різноманітними об’єктами на карті, з використанням масштабу; побудови структурних діаграм; побудови графіків; порівнянні статистичного матеріалу…

Особливо зручно проводити інтеграцію знань у 9 класі, коли в учнів є відповідна база знань з предметів і за програмою вивчається цілий розділ «Прикладна математика». Вдале поєднання інтеграції та узгодження знань дасть змогу реалізувати міжпредметні зв’язки. За інтеграцією природничих наук майбутнє, бо вона найкращим чином сприяє формуванню необхідних компетенцій в учнів.

Одним із ефективних засобів формування компетентностей є дослідно-проектна діяльність. Проектна діяльність – одна з найперспективніших складових освітнього процесу, яка створює умови творчого саморозвитку та самореалізації учнів, формує всі необхідні життєві компетенції: мовленнєві, інформаційні, політичні та соціальні.

Самостійний пошук знань, їх систематизація, можливість орієнтуватися в інформаційному просторі, бачити проблему і приймати рішення відбувається саме через метод проектів. В основі методу проектів лежать розвиток пізнавальних навичок учнів, умінь самостійно конструювати свої знання й орієнтуватися в інформаційному просторі, удосконалення критичного мислення (схема 1 ) .

Проект як засіб реалізації STEM-освіти у школі дозволяє органічно інтегрувати знання учнів з різних дисциплін під час розв’язання реальних проблем, обумовлює їх практичне використання, генерує при цьому нові ідеї, формує всі необхідні життєві компетенції. Реалізація методу проектів на практиці змінює роль вчителя під час навчального процесу. Із носія готових знань він перетворюється на організатора пізнавальної діяльності учнів.

Схема 1

Новою програмою з фізики, яка почала діяти в 2015-2016 навчальному році, визначено виконання навчальних проектів. Під час виконання навчальних проектів вирішується ціла низка різнорівневих дидактичних, виховних і розвивальних завдань: набуваються нові знання, уміння і навички, які знадобляться в житті; розвиваються мотивація, пізнавальні навички; формується вміння самостійно орієнтуватися в інформаційному просторі, висловлювати власні судження, виявляти компетентність.             

Як приклад, розглянемо проект «Дифузія в побуті та природі». Навчальна мета проекту – з’ясувати суть явища дифузії та пояснити його з точки зору молекулярної будови речовини, дослідити залежність швидкості процесу дифузії у різних речовинах та від температури; розглянути внесок українських науковців, зокрема І. Пулюя, у вивчення явища дифузії; показати роль дифузії у повсякденному житті людини, а також у різних сферах людської діяльності. Працюючи над проектом, семикласники провели різні досліди на прояв явища дифузії, працювали самостійно та у групах; робили припущення, спостереження та висновки; визначили корисні та шкідливі якості дифузії; сформулювали правила безпечної життєдіяльності пов’язані з дифузією; підготували презентацію «Дифузія в побуті», навели приклади українських прислів’їв пов’язаних з дифузією, прослухали повідомлення про наукові відкриття українського фізика Івана Яковича Пулюя.                                           Школярі із задоволенням працюють над проектами на уроках математики. Прикладами виконаних проектів є інформаційні проекти у 5-му класі «Загадковий світ натуральних чисел», в 6-му класі «Пропорція навколо нас», в 7-му класі «Лінійні рівняння і ми» (алгебра), «У світі трикутників» (геометрія), у 8-му класі «Різні способи доведення теореми Піфагора» (геометрія), у 9-му «Квадратична функція»(алгебра). Під час захисту проектів діти вчаться слухати своїх товаришів, аналізувати їхню думку, зіставляти зі своєю. Оцінюючи інших, учні вчаться оцінювати себе, у них формується вміння жити серед людей.                                                                                                                Соціальний заказ суспільства диктує, що сучасний школяр повинен знайомитись з оточуючим світом не тільки на теоретичному рівні, а й на практиці. Об’єднати теорію та практику можливо, якщо використовувати освітню робототехніку на уроках. Вона дозволяє відтворювати на уроках динамічні схеми, зробити демонстрацію дослідів яскравою, кольоровою та більш наочною, а у школярів формуються навички проектування, конструювання та програмування. Використання робототехніки дозволяє суттєво покращати навички учнів в таких дисциплінах як математика, фізика, інформатика, технологія. Зі слів Елада Інбара, засновника компанії, що займається інтеграцією роботів у навчальний процес шкіл США, коли діти взаємодіють з роботами, вони легше сприймають власні помилки.                                           Учні 5 класу з роботами ще не знайомі, але  вони вже знайомляться з елементами моделювання. Цьому сприяють завдання такого типу: за допомогою ручок або олівців (рук) продемонструвати гострий, прямий, тупий або розгорнутий кут; як з аркуша прямокутної форми зробити квадрат; прямокутник розрізати на дві частини так, щоб скласти трикутник тощо. Можна запропонувати п’ятикласникам інші завдання на складання різних фігур, зокрема, із наявних кольорових моделей трикутників, скласти фігуру або орнамент. У кабінеті математики є наявний набір моделей «Геометрична мозаїка». Діти залюбки складають запропоновані моделі із даних геометричних фігур (трикутників різних видів і розмірів,квадратів).                                          В 6 класі рівень завдань ускладнюються та урізноманітнюється. При вивченні геометричного матеріалу школярам цікава гра «Танграм» ( квадрат розрізають на сім частин) або гра «Стомахій» ( старовинна гра, яку винайшов Архімед, прямокутну смужку, довжина якої у 2 рази більша за ширину, розрізають на 14 частин). З цих частин складають фігурки людей, тварин, різні предмети.                                                                                                                                                          Позакласна робота з математики або фізики є складовою всього навчального процесу, природним продовженням роботи на уроці. Відомості, здобуті під час цих занять, дають учневі змогу доповнювати в класі відповіді товаришів, наводити цікаві приклади чи виконувати складні досліди. Екскурсії є чудовим варіантом змістовного дозвілля, який дозволяє наочно показати учням переваги технологічних досягнень; узагальнити вивчений теоретичний матеріал та показати можливості його застосування не на уроці. Екскурсії розглядаються як потужний засіб реалізації завдань STEM - освіти: популяризації інженерно-технологічних професій, формування наукового світогляду, інтеграції матеріалу різних навчальних предметів в межах одного навчального дня, здійснення керованої дослідно-проектної діяльності тощо.                             У «Методичних рекомендаціях щодо розвитку STEМ-освіти в закладах загальної середньої та позашкільної освіти України у 2018-2019 навчальному році » говориться «учні можуть взяти участь у заходах, наприклад, олімпіади з предметів природничо-математичного циклу, Міжнародний математичний конкурс «Кенгуру», Всеукраїнський фізичний конкурс «Левеня», Всеукраїнські інтерактивні конкурси «МАН – Юніор Дослідник» і «МАН – Юніор Ерудит», конкурс науково-дослідних робіт школярів МАН…» .                             Учні, які беруть участь у Міжнародному математичному конкурсі «Кенгуру», із задоволенням розв’язують доступні для них цікаві пізнавальні завдання, які частково заповнюють прогалину між розв’язуванням стандартних прикладів та задач із шкільних підручників і досить важкими завданнями районних та обласних олімпіад. Участь у Всеукраїнському фізичному конкурсі «Левеня» дозволяє учням більш глибше зрозуміти закономірності законів розвитку Природи, здобути ґрунтовні знання з фізики та краще підготуватися до ДПА…                                                                                                                               З метою залучення школярів 5-9 класів до поглибленого вивчення фізико-математичних, технічних і природничих дисциплін, а також історії розвитку науки та історії людства проводиться Всеукраїнський інтерактивний конкурс «МАН - Юніор Ерудит» (тестовий) та «МАН - Юніор Дослідник» (проектна робота). Тематика завдань попередньо повідомляється організаторами конкурсу. Наприклад, у номінації «Технік» тематика завдань у 2016-2017 н. р. була: питання з історії науки, етапи життя і внесок Ніколи Тесла в розвиток фізики і техніки; знання про електротехнічні пристрої та їх застосування, а також методи енергозбереження, пов’язані з використанням електричної енергії.                                                                                                                                                          Одним із елементів переходу в рамки STEM-освіти є участь у Всеукраїнському конкурсі-захисті науково-дослідницьких робіт учнів Малої академії наук України. Цей конкурс проводиться з метою виявлення, підтримки обдарованої молоді, залучення її до наукових досліджень та створення умов для самореалізації творчої особистості в сучасному суспільстві. Підготовка до захисту робіт МАН – справжній тренінг комунікативних здібностей. Учні школи були учасниками районного та обласного етапів МАН. Різноманіття номінацій конкурсу дає можливість учням проводити дослідження в різних сферах життєдіяльності. Готуючи дітей до участі в такому конкурсі, використовувала різнобічні напрями діяльності учнів, різні форми роботи, які сприяють наближенню школярів до здобуття STEM-освіти.

Висновки

Отже,  STEM-освіта-це: напрям освіти, започаткований у США у 1990-х р. з метою розвитку науково-технічних компетенцій учнів і розв’язання проблеми браку інженерних кадрів; один із головних трендів у світовій освіті; інтеграція чотирьох дисциплін (природничі науки, технологія, інжиніринг, математика) в єдину схему навчання, проектне та інтегроване навчання; освіта, яка закладає інтерес до дослідницької діяльності та готує дітей до життя у технологічно розвиненому житті;  урок, побудований на реалізації конкретного проекту, застосуванні науково-технічних знань у реальному житті; набуття знань через гру та конструювання пристроїв і механізмів; не запам’ятовування фактів, а розуміння і формування практичних навичок і умінь; підготовка майбутніх фахівців у галузі високих технологій і комунікацій; основа економічного та інноваційного розвитку країни.

За STEM-навчання в центрі уваги знаходиться практичне завдання чи проблема. Учні вчаться знаходити шляхи вирішення не в теорії, а прямо зараз шляхом спроб та помилок. Структура уроку повинна включати основні предметні знання, узагальнені (наскрізні) поняття, наукові та інженерні навики.

Запровадження STEM- навчання має відбуватися поступово.

З метою залучення учнів до практичної діяльності бажано розширити діапазон форм і методів навчання, способів навчальної взаємодії. Практика роботи показала плідність інтеграції, виявила перспективи подальшого розвитку та удосконалення такого підходу до навчання. Для формування предметних компетентностей учнів учитель має спиратися на систему інтегрованих завдань, спрямованих на застосування знань для розв’язування задач у змодельованих життєвих ситуаціях.

Впровадження в освітній процес STEM дозволить сформувати в учнів найважливіші характеристики, які визначають компетентного фахівця та дає принципово нову модель природничо-математичної освіти з новими можливостями і результатами, як для вчителів, так і для учнів.

На сьогоднішній день існує нагальна потреба в підготовці та перепідготовці вчителів, які б могли працювати в даному напрямі і перевести процес впровадження STEM-освіти з поодинокого на масовий рівень. Потрібно забезпечити навчальні заклади необхідними матеріальними ресурсами (конструкторами, комп’ютерами тощо). Переглянути підходи до оцінювання і стимулювання всіх учасників STEM-навчання.

Список використаної літератури

1. Антикуз О. В. Навчальні проекти з фізики.7-9 класи./О. В. Антикуз.- Х: Вид. група «Основа», 2018-128 с.
2. 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.
3. .Васильєва Д. В. Математика. 5 клас: Розробки уроків та методичні рекомендації. Розвиток дослідницьких навичок./Д. В. Васильєва.-К.: Вид.дім «Освіта», 2017-48 с.
4. Васильєва Д. В. Я дослідник. Математика. 5 клас: Робочий зошит учня./Д. В. Васильєва.-К.: Вид. дім «Освіта», 2017-64
5. Вольянська С.Є. STEM-освіта/С.Є.Вольянська//Довідник сучасного педагога.-Х.: Вид.група «Основа», 2016-с.124-125.
6. 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
7. 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.4-7.
8. Закон України «Про освіту»./ Вісник.-2017-№2(81)-с.7-103.
9. Карпова Л.Б. Навчальні та інноваційні навички ХХІ століття. /Л.Б.Карпова//Фізика в школах України.-2013-№7-с.22-24.
10. Кириленко С. Поліфункціональний урок у системі STEM-освіти: теоретико-методологічні та методичні сегменти. / С.Кириленко, О.Кіян//Рідна школа.-2016-№4-с.50-54.
11. Коваленко О. STEM-освіта: досвід упровадження в країнах ЄС та США./О.Коваленко, О.Сапрунова.//Рідна школа.-2016-№4-с.46-49.
12. Корнієнко О.Р. Про актуальність запровадження STEM-навчання в Україні.[Електронний ресурс]./О.Р.Корнієнко-Режим доступу: //http:elenakornienko.blogspot.com/2016/02/stem.html.-Назва з екрана.
13. Математика. Навчальна програма для 5-9 класів загальноосвітніх навчальних закладів.//Математика.-2017-№14(818)-с.4-22.
14. Методичні рекомендації щодо розвитку STEM-освіти в закладах загальної середньої та позашкільної освіти  України у 2018-2019 навчальному році. (Лист ІЗМО № 22. 1/10-2573 від 19.07.2018 року).
15. Навчальні програми для загальноосвітніх навчальних закладів України + опис ключових змін. Математика. Інформатика. 5-9 класи.-К.: Вид. дім «Освіта», -2017-56 с.
16. Навчальні програми для загальноосвітніх навчальних закладів України + опис ключових змін. Фізика. Природознавство. 5-9 класи.-К.: Вид. дім «Освіта»,2017-48 с.
17. Проект Концепції STEM-освіти в Україні [Електронний ресурс].mk-kor.at.ua/STEM/ STEM_2017.pdf.
18. Роміцина Л. В. Математична освіта - освіта для життя./Л. В. Роміцина//Житомирщина педагогічна. Електронний науково-методичний журнал.-16.08.2017, № 3(7).
19. Шулікін Д. STEM-освіта [Електронний ресурс]./Д. Шулікін. -Режим доступу:http://iteach.com.ua/news/mass-media/?pid=2621/-Назва з екрана.
20. STEM-освіта. [Електронний ресурс]. - Режим доступу:http://www.imzo.gov.ua/stem-osvita/.-Назва з екрана.
21. STEM-освіта-шлях до майбутнього.//Математика в школах України.-2017-№27 (543)-с.32-35.