ВИКОРИСТАННЯ ЕЛЕМЕНТІВ STEM – ОСВІТИ НА УРОКАХ БІОЛОГІЇ І ЕКОЛОГІЇ ТА ХІМІЇ: МЕТОДИЧНІ ЛАЙФХАКИ

ГОРБАЧОВА ЮЛІЯ ВАЛЕРІЇВНА

викладачка біології і екології та хімії

Державний навчальний заклад

«Запорізьке вище професійне училище моди і стилю»

ВИКОРИСТАННЯ ЕЛЕМЕНТІВ STEM – ОСВІТИ НА УРОКАХ БІОЛОГІЇ І ЕКОЛОГІЇ ТА ХІМІЇ: МЕТОДИЧНІ ЛАЙФХАКИ

«Робот безшумно попрямував у кухню, де натиснув кнопки різноманітних кухонних приладів, і незабаром сніданок був готовий…»  (А. Азімов). Сьогодні ці рядки видатного письменника-фантаста вже не здаються неймовірними. Різноманітні гаджети і високі технології стрімко увірвалися у наше життя, побут, освіту. На наших очах докорінно змінюється ринок праці. В останні роки в Україні спостерігається бурхливий розвиток комп’ютерних технологій, ІТ-сфери, нанотехнологій, робототехніки. Ці напрями навчання охоплюють STEM-освіту: природничі науки, технології, інженерію та математику. Інтеграція, дослідження та розробки є основними принципами STEM. [6, с.32].

Актуальною на сьогодні є проблема формування самостійності учнів, спроможності отримувати, аналізувати інформацію та приймати оптимальні рішення, використовувати в практичній діяльності нові інформаційні технології. Адже з кожним роком об’єм інформації подвоюється і зростання за передбаченнями вчених відбуватиметься в геометричній прогресії. Тобто здобувач освіти не в змозі мати повний об’єм знань з того чи іншого предмета.  На перше місце виступає не здобуття суми знань, а вміння знайти потрібну інформацію та практично її використовувати. Освіта повинна бути випереджальною, відповідати тенденціям розвитку суспільства в майбутньому. [2, с.14]. Одним із напрямків інноваційного розвитку природничої освіти є система навчання STEM, завдяки якій діти розвивають логічне мислення та технічну грамотність, вчаться вирішувати поставлені задачі, стають новаторами, винахідниками. [1, с.1]. Інноваційні моделі освіти покликані стимулювати пізнавальну діяльність здобувачів освіти, у тому числі і на  уроках природничих наук [5, с. 3].

STEМ-освіта дозволить зміцнити та вирішити найбільш актуальні проблеми майбутнього. Використання провідного принципу STEM-освіти - інтеграції, дозволяє здійснювати модернізацію методологічних засад, змісту, обсягу навчального матеріалу предметів природничого циклу, технологізацію процесу навчання та формування навчальних  компетентностей  якісно нового рівня. Це також сприяє більш якісній підготовці здобувачів освіти до успішного працевлаштування та подальшої освіти [3, с.1].

В цих умовах завдання педагога – допомогти особистості учня зрости в успіху, дати відчути радість від здолання труднощів, дати зрозуміти, що задарма в житті нічого не дається, скрізь необхідно докласти зусиль і успіх буде еквівалентним витраченим зусиллям. [4, с.2].

Отже, існуючі глобальні тренди щодо потреб у STEM-освіті обумовлюють  її поширення (у повному об’ємі або у вигляді елементів) на освіту всіх рівнів, в тому числі на професійну (професійно-технічну) освіту (далі-П(ПТ)О).

Викладачі загальноосвітніх предметів ДНЗ «Запорізьке вище професійне училище моди і стилю» вже понад 3 років використовують елементи STEM-освіти у освітньому процесі. Не є виключенням і викладання біології і екології та хімії, яке в умовах воєнного часу організовується у дистанційному режимі. Зазначені предмети вивчають всі учні, які окрім професії, здобувають повну загальну середню освіту. Майбутні адміністратори, секретарі керівника, касири, перукарі, візажисти, декоратори вітрин, кравці, закрійники із задоволенням беруть участь у синхронних інноваційних уроках з природничих наук, тому що їм вони здаються цікавими, змістовними, корисними, креативними.

Розглянемо декілька прикладів використання елементів STEM-освіти на уроках біології, екології та хімії в групах, які здобувають професії сфери послуг.

Особливою прикметою STEM-освіти є інтегровані уроки, які спрямовані на встановлення міжпредметних зв’язків, що сприяють формуванню в учнів цілісного, системного світогляду, актуалізації особистісного ставлення до питань, що розглядаються на уроці. До прикладу, під час основної частини уроку – подорожі (з узагальнення та систематизації знань) за темою «Розчини» учні разом з викладачем умовно рухаються від однієї станції до іншої, поступово оволодіваючи навчальним матеріалом, а саме:

Станція 1. Загадкова молекула (виконується випереджувальне домашнє завдання (побудувати просторову модель молекули води), яке реалізує одну із складових STEM-освіти - Інженерію).

Станція 2. Вода – аномальна речовина (здійснюється розгляд кластерів води, перегляд відео за посиланням https://www.youtube.com/watch?v=2scSCv0pN_k; в результаті учнями набуваються знання з природничої науки фізики).

Станція 3. Вода – джерело життя  (організовується гра – пазл за темою «Функції води в живому організмі», за допомогою якої засвоюються знання з природничої науки біології).

Станція 4. Вода – унікальна сполука (виконується інтерактивна вправа «Властивості води» за посиланням https://learningapps.org/2056461, яка сприяє вивченню хімічної складової природничої науки).

Станція 5. Вода – універсальний полярний розчинник (здійснюється розв’язання задачі: для підживлення рослин треба приготувати 4%-й розчин амоній нітрату масою 40 г.; в процесі розрахунків закріплюються знання учнів з математики).

В якості домашнього завдання до зазначеного уроку учні знімають відео ролик за темою «Розчини навколо нас» і розміщають його в соціальній мережі Тік Ток (реалізується складова STEM-освіти – Технології).

Важливою ознакою STEM-освіти є використання в освітньому процесі методу проєктного навчання. Проєктна 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 [5, с.16 ].

Яскравим прикладом проєктної роботи є виконання групового проєкту за темою «Чорне та біле про каву», який передбачав дослідження різними групами учнів-експертів таких напрямів: група соціологів досліджувала вплив реклами про каву на купівельну свідомість людини; група географів вивчала кліматичні умови вирощування кави і відповіла на цікаве питання: «Чи росте кава в Україні?»; група хіміків досліджувала хімічний склад кави; група технологів вивчала виробництва розчинної кави; група медиків спробувала з'ясувати, у чому ж виявляється вплив кави на організм людини; етнографічно-кулінарна група вивчала культуру вживання кави у різних народів; захист проєкту супроводжувався дегустацією кави. Отже, тільки в цьому проєкті були актуалізовані інтегровані знання з 6 наук: соціології, географії, технології, медицини, етнографії, кулінарії.

Використання ідей STEM-освіти дає можливість здобувачам освіти здійснювати дослідницьку діяльність, а відтак, стимулювати пізнавальний інтерес до природничих наук, працюючи у віртуальних лабораторіях; проводити комп’ютерні експерименти за допомогою моделюючих програм; використовувати наочність, анімацію, музику, відеоматеріали. В умовах дистанційного або змішаного навчання простим і зручним в користуванні є сервіс Classkick, за допомогою якого легко створювались інтерактивні аркуші для виконання лабораторних дослідів та практичних робіт, в тому числі на основі відеоуроків; прикріплювались до них різні завдання і вказівки.

Одним з найважливіших завдань біології, екології та хімії є розв’язування задач. Задачі різних типів ефективно використовуються на всіх етапах засвоєння хімічних знань. Причому за змістом вони є прикладними і інтегрованими з різними науками.

Наприклад, вирішуємо таку задачу: Скільки міліграмів кожного мінералу міститься в одній таблетці полівітаміну, маса якої 25 г, якщо до складу одного з полівітамінів входять мінерали в таких кількостях: калій і фосфор – по 4%, магній – 1,6%, залізо – 0,07%, цинк – 0,06%.

Ще один приклад: Скільки міліграмів кожного мінералу міститься в одній таблетці полівітаміну, маса якої 25 г, якщо на добу в організм людини разом з їжею має надходити 0,5-0,8 г кальцію? Скільки молока на день слід випивати, щоб забезпечити себе кальцієм, якщо відомо, що в 100 г його міститься 0,1 г?

Самостійні дослідження учнів доповнюємо домашніми експериментами з використанням саморобних або побутових приладів, дотримуючись при цьому правил безпеки життєдіяльності. Учнівська молодь зацікавлена здійснювати практичні досліди та спостереження. Домашній експеримент як метод навчання, вважається найефективнішим у вивченні природних об’єктів або явищ. Під час пошукових робіт учні отримують якісні характеристики та кількісні дані щодо досліджуваного об’єкта. У домашніх умовах маємо досвід у проведенні таких експериментів: «Очищення забрудненої води за допомогою власноруч виготовленого фільтру», «Дія на сік буряка лимонного соку, оцту, розчину харчової соди, мильного розчину», «Виявлення крохмалю в харчових продуктах» та багато інших.

Проблемно-пошукове навчання також знаходить своє відображення під час науково-дослідницької діяльності здобувачів освіти. Учні, які хоч раз написали науково-дослідницьку роботу, «прожили» її від першого до останнього слова, потім самостійно шукають теми, що їх зацікавили, розв’язують дослідницькі задачі. Остання наша науково – дослідницька робота - «Порівняльний аналіз ефективності відновлення кислотно – лужного балансу різноманітними видами жувальних гумок». Ми вирішили перевірити, чи дійсно жувальні гумки прискорюють відновлення кислотно – лужного балансу в ротовій порожнині. Крім того, при вивченні літератури за даною темою, ми виділили позитивні та негативні наслідки вживання жувальних гумок.

Слід зазначити, що дуже важливим для учнів, які здобувають професію сфери послуг, є вивчення матеріалу з хімії у інтеграції з професійними знаннями, які є частиною їхнього майбутнього фаху. Такий підхід спонукає учнів розуміти, які математичні, фізичні, хімічні, географічні та інші закономірності призвели до виникнення відповідного явища, технологічної операції, професійної дії.

Отже, досвід викладання біології, екології та хімії із застосуванням елементів STEM-освіти переконує у безперечних перевагах цього інноваційного підходу до навчання, а саме:

• інтеграція наук (природничих, технології, інжинірингу, математики, предметів професійно-теоретичної підготовки) в єдиній схемі навчання сприяє формуванню необхідних професійних компетентностей в учнів, забезпечує пізнавальну спрямованість особистості, самостійність, створюючи умови для самореалізації та саморозвитку здобувачів освіти;
• міждисциплінарний підхід, практична спрямованість, дослідницько-проєктна діяльність під час освітнього процесу призводить до розвитку навичок критичного мислення учнів, спонукає їх виявляти уяву та творчість, підвищує активність та продуктивність.

Для викладача, який використовує елементи STEM – освіти, відкриваються нові можливості в освітній діяльності:

• впровадження нових нестандартних форм, методів і технологій в навчанні;

• надання знань більш мотивованим та зацікавленим учням;
• застосування нестандартних систем оцінювання;

Список використаних джерел:

1. Безіна О.В., Казакова Л.Л. Використання елементів STEM-технологій на уроках природничо-математичного циклу. [Електронний ресурс] – Режим доступу:  http://osvita.ua/school/lessons_summary/edu_technology/58197/

2. Іванюк Т. STEM як освітній ресурс ХХІ століття. STEM-освіта та шляхи її впровадження в навчально-виховний процес. Тернопіль, 2017. С. 14–18.

3. 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).

4. Наказ МОН України №188 від 29.02.2016 р. «Про створення робочої групи з питань впровадження STEM- освіти в Україні».[Електронний ресурс].-Режим доступу: https://mon.gov.ua

5. Пометун О.І., Пироженко Л.В. Сучасний урок. Інтерактивні технології навчання: Наук. метод. посіб. – К.: Видавництво А.С.К., 2004. – 192 с.

6. STEM-освіта: стан впровадження та перспективи розвитку: матеріали ІІІ Міжнародної науково-практичної конференції, 9–10 листопада 2017 року, м. Київ. – К.: ДНУ «Інститут модернізації змісту освіти», 2017 – 160 c.