Використання STEM-технологій навчання на уроках математики

 

 

          

            ВИКОРИСТАННЯ  STEM-ТЕХНОЛОГІЇ  НАВЧАННЯ 

            НА  УРОКАХ  МАТЕМАТИКИ

 

               

 

                                 учителя математики

                               Ряснянського НВК

                                                    Краснопільської районної ради

                                                                   Сумської області

                                                            Карабут Валентини Володимирівни

 

 

 

         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

           

 

 

 

 

 Характер сучасного життя суспільства відзначається швидкими змінами. Такі об’єктивні чинники, як науково- технічний прогрес, інформаційні технології, соціально- економічні зміни, зміна ринку праці, орієнтація суспільства на європейські стандарти й цінності, кращі світові традиції вимагають відповідних системних змін і в сфері освіти.

   Одним із актуальних напрямів таких змін виступає STEM-орієнтований підхід до навчання. Так що ж таке STEM- освіта? Абревіатура STEM в перекладі з англійської означає –наука, технологія, інженерія та математика. Саме ці поняття формують основу нової методики в освіті. 

     Незвична особливість для школи є те, що ці науки не вивчаються як окремі, а сприймаються учнями як єдність наукових знань і практичних прийомів їх застосування.  Ще одна особливість полягає у тому, що учитель перестає бути джерелом знань. У центрі уроку – проблема чи практичне завдання. Діти самі вирішують це завдання, застосувавши свої знання, провівши експеримент. Учитель допомагає зрозуміти, стимулює до висновків. На перший план виходить не володіння теорією, а уміння використовувати свої знання на практиці.  STEM -технології на уроці навчать дітей сприймати завдання, формулювати дослідницьку гіпотезу, розвивати аналітичне і критичне мислення.

   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 складних навичок, зокрема із застосуванням математичних знань і наукових понять.

   STEM –це напрям в освіті, при якому в навчальних програмах посилюються природничо-науковий компонент плюс інноваційні технології.

   Чому STEM- освіта так актуальна?  Стрімкий розвиток технологій веде до того, що перспективними професіями стають IT- фахівці, інженери, програмісти, спеціалісти у високих технологіях. Це повинні бути спеціалісти нової якості- здатні творчо мислити, швидко орієнтуватися в сучасному насиченому інформаційному просторі, приймати нестандартні рішення, учитися і розвиватися протягом усього життя.

   Постає питання- як підготувати таких фахівців? Навчання- це не просто передача знань від учителя до учня, це- спосіб розширення свідомості. Освіта в галузі STEM є основою для підготовки співробітників в області високих технологій. Фахівцям майбутнього потрібна всебічна підготовка і знання із різних освітніх областей природничих наук, інженерії, технічних наук.

   STEM- освіта- багатогранна. Це сучасний освітній феномен і багато країн проводять державні програми в області STEM- освіти. Це- Китай, Корея, Сінгапур, Ізраїль. Найбільш активно просувають STEM- підхід в освітньому напрямку США.

   Саме завдяки використанню STEM- технологій світової слави здобули такі визнані генії, як Білл Гейтс та Марк  Цукерберг.

   В Україні була створена коаліція STEM- освіти-  це платформа для об’єднання компаній, навчальних закладів, експертних організацій та ЗМІ заради підвищення якості STEM- освіти.

   Завдання коаліції  STEM- освіти:

-розробка рекомендацій для МОН України щодо викладання STEM- дисциплін;

-навчання учителів та викладачів інноваційним підходам до викладання STEM- дисциплін;

-створення можливостей для експериментальної та дослідницької роботи в навчальних закладах;

-проведення науково- технічних конкурсів, олімпіад, квестів;

-створення інформаційних майданчиків ( сайт, соціальні мережі) для популяризації STEM- освіти;

-налагодження міжнародної співпраці.

   Сьогодні STEM- підходи застосовуються в різних школах по всій Україні. Над такими ж цілями працює позашкільна STEM-освіта- різні гуртки, олімпіади, діяльність МАН.

   Розвиток особистості з використанням STEM- підходу можливий і в дошкільному віці із використанням STEM- іграшок. Такі іграшки учать досліджувати та опановувати закони природи, а також дають уявлення про те, як функціонує наш світ.

   Напрямки реалізації STEM- освіти:

 -STEM- проект як інструмент навчальної діяльності;

 -дидактичні карти;

 -мейкерство як напрям впровадження STEM- освіти;

 -навчальні інтегровані заняття з впровадженням STEM- елементів;

 -LEGO- конструювання;

 -гуртки ( радіотехніки, робототехніки, авто- , авіа- ,ракето моделювання, 3D-конструювання тощо).

   STEM- підхід дозволяє поєднувати опанування теорії із застосування цих знань у повсякденному житті.  При цьому заняття шляхом моделювання, проектування та експериментування перетворюється на своєрідну гру, сприймаються учнями із захопленням.

   Впровадження елементів STEM- освіти на уроках математики сприяє підготовці учнів до реального життя, формуванню компетентностей, які дозволять розв’язувати реальні практичні потреби, а це відповідає запитам та вимогам сучасної освіти.

   Однією із STEM- технологій навчання математики є розв’язування прикладних задач.

   Фрагмент уроку в 5 класі із застосуванням STEM- технологій:

   Тема уроку: Площа прямокутника та квадрата.

   Учитель ділить учнів на дві підгрупи. Пропонує уявити, що діти- дорослі та успішні підприємці. Перша група- фірма із виготовлення меблів; друга- будівельники.

   Завдання для першої групи:

   Сумський колегіум замовив виготовити 10 стільниць для парт. Вартість однієї стільниці 150 грн. Ми маємо 1 лист ДСП шириною 2м та довжиною 3м. Треба визначити , чи вистачить 1 листа та обрахувати загальну вартість замовлення.

   Учні рулеткою вимірюють довжину та ширину стільниці для парти. Потім виконують задачу.

1. 200∙ 300 = 60000( см²⁾  площа листа ДСП.
2. 50∙ 120 = 6000 (см²⁾ площа стільниці.
3. 60000:6000 = 10(шт.) стільниць можна виготовити.
4. 10∙ 150 = 1500( грн.) вартість 10 стільниць.

Відповідь: 1листа вистачить; вартість замовлення 1500 грн.

   Завдання для другої групи:

   Сумський колегіум замовив виготовлення підвісної стелі, ширина якої 360см, а довжина 300см. Треба обрахувати:  кількість упаковок плитки, що необхідна для стелі, якщо розміри однієї плитки- ширина 60см, довжина 60см; в одній упаковці 10 плиток; а також вартість замовлення, якщо відомо, що одна упаковка коштує 200грн.

1. 360∙ 300 = 108000 (см²) площа стелі.
2. 60∙ 60= 3600 (см²) площа однієї плитки.
3. 108000: 3600= 30 (шт.) плиток потрібно.
4. 30: 10= 3 (уп.) вистачить.
5. 3∙ 200= 600(грн.) вартість усіх плиток.

Відповідь: необхідно 3упаковки; вартість замовлення 600грн.

На уроці діти закріплюють знання із теми; учаться працювати в команді; учням розкривається значення математики для життя.

 

   У процесі впровадження STEM- освіти використовують кейс- уроки.

Фрагмент такого уроку приведено нижче.

Тема уроку: Дії з десятковими дробами. Клас- 5.

Учитель ділить учнів на 3 групи по кількості рядів у класі. Розповідає їм життєву ситуацію і дає завдання:

Як відомо, без їжі людина може прожити місяць, без води- тиждень, без повітря- не прожити і двох хвилин. Тому стан атмосферного повітря – одна з найважливіших екологічних проблем Землі. Людині для життя потрібне повітря певної якості. А під впливом діяльності людини хімічний склад і фізичні властивості повітря дедалі погіршуються.

Завдання для групи 1. За нормою на кожного учня в класі повинно припадати не менше як 4,5м³ повітря. Скільки учнів можна розмістити в класі, довжина якого 8,4м, ширина менша від довжини в 1,4 рази, а висота в 1,5 рази менша від ширини.

Завдання для групи 2. В 100г повітря, що вдихається-  20,94г кисню, а в 100г повітря, що видихається- 16,26г кисню. На скільки грамів кисню в 100г повітря, що видихається,  менше, ніж у 100г повітря, що вдихається?

Завдання для групи 3. Лежачи спокійно, людина вдихає 15л кисню за 1 годину, коли читає книжку мовчки – в 1,16 рази більше, а коли читає книжку вголос – в 1,48 рази більше, ніж лежачи спокійно. Яка потреба людини в кисні в цих випадках?

Учні працюють, виконують завдання. Оскільки задачі мають життєвий практичний зміст, то знаходження розв’язку буде становити справжній інтерес.

Під час вивчення теми нерівності можна запропонувати учням розв’язати такі задачі.

1. Для відпочинку родини влітку потрібно не менше 8000 грн. Кожного місяця сім’я може заощаджувати до 15% сімейного бюджету. Скільки місяців сім’я має відкладати гроші на відпочинок, якщо її щомісячний бюджет становить 6600грн. і сім’я має поточний рахунок у банку, на який збирається класти заощаджені гроші перші півроку із щомісячним нарахуванням 1,5% від суми, що вкладено в банк?

Розв’язання. Нехай сім’я може заощадити потрібну суму за n місяців. Ураховуючи, що кожного місяця сім’я заощаджує 15%, тобто 990 грн., маємо: з кожен місяць, що гроші знаходяться в банку, на них нараховують  1,5%, тобто 14,85 грн. Тоді накопичена за n місяців сума буде складатися із щомісячних заощаджень 990n і відсотків із шести щомісячних вкладів:

14,85(n- 1) +14,85(n- 2) + 14,85(n- 3) + 14,85(n- 4) + 14,85(n- 5) + +14,85(n- 6).

Складаємо нерівність

990n + 14,85(n- 1) + 14,85(n-2) + 14,85(n-3) +14,85(n-4) +

+14,85(n-5) +14,85(n-6) ≥ 8000. Отримаємо n ≥ 7,7. Оскільки n натуральне, то найменшу потрібну суму сім’я буде збирати 8 місяців.

Такі задачі вчать дітей аналізувати життєві фінансові проблеми та ситуації; а ще мають економічний зміст, що в майбутньому може сприяти вибору професії банкіра, бухгалтера тощо.

2. Учитель розповідає учням:

Складання розкладу руху поїздів дуже складна і відповідальна справа. І зараз ми спробуємо себе у ролі диспетчера залізниці. У Сумському підприємстві «Насосенергомаш» виникла проблема терміново відправити заказнику потяг своєї продукції. Наша з вами задача- пустити цей потяг залізницею, не порушивши розклад руху поїздів і не створивши аварійних ситуацій на залізниці.

   Отже, перед нами стоїть наступна задача.

    Із Сум в напрямку Конотопа вийшов товарний потяг зі швидкістю 66км/год. Через 20хв в тому ж самому напрямку має вирушити пасажирський експрес зі швидкістю 90км/год. Через який час товарний потяг має зробити зупинку, щоб пропустити пасажирський експрес і не порушити розклад руху потягів на залізниці?

Розв’язання. Очевидно, що товарний потяг треба зупинити раніше, ніж його наздожене експрес, іншими словами шлях, пройдений товарним потягом, на момент зупинки має бути більшим за шлях, який на даний момент пройде експрес.

   Нехай час від початку руху товарного потяга до його зупинки становить x год., тоді експрес буде в дорозі (x -1/3) год. Шлях, пройдений товарним потягом- ( 66x ) км, експресом- (90(x- 1/3) км.

   Отримаємо нерівність 66x > 90(x -1/3), її розв’язок  x< 1,25 год. Тож раніше, ніж через 1год і 15 хв товарний потяг треба зупинити, щоб пропустити експрес.

   Елементом STEM- освіти є проект. Проектна робота- це форма навчання,при якій учні не просто вивчають певні абстрактні відомості про навколишній світ, а й безпосередньо випробовують на власному досвіді «як це працює». В основі методу лежить розвиток пізнавальних навичок учнів, умінь самостійно конструювати свої знання, орієнтуватися інформаційному просторі, розвиток критичного мислення.

   Приклад застосування дослідницького методу під час вивчення математики за допомогою проекту з теми « Похідна та її застосування ».

   Ключове питання проекту – чи застосовується похідна в реальному житті?

Мета проекту – показати області застосування похідної на практиці, формувати в учнів навички дослідницької роботи, уміння розв’язувати прикладні задачі.

Учні розбиваються на групи, шукають інформацію, опрацьовують її, підбирають задачі прикладного змісту. На уроці проходить захист проектів.

   Історики презентують « Історію виникнення похідної ».

   Теоретики презентують « Геометричний зміст похідної».

   Фізики презентують застосування фізичного змісту похідної в практичних задачах.

   « Екстремали » пропонують дослідницький проект на застосування похідної в прикладних задачах на екстремуми.

   Дослідники захищають проект « Дослідження функцій за допомогою похідної».

Оцінювати учнівські проекти можуть учителі, або групи учнів.

 

   Реалізація STEM- уроку потребує наявність спеціального обладнання в кабінеті. Це- комп’ютери, мультимедійний проектор, екран, прикладне програмне забезпечення: пакет Microsoft Office. Необхідно мати довідники, підручники, дидактичні карти.

 

Література

Сапачова Т.Г. Задачі з економічним змістом і практичною спрямованістю // Математична газета.- 2010.-№6.- С.35-36.

Електронний ресурс naurok. com.ua