Впровадження елементів STEM – освіти у навчання природничо – математичних дисциплін ""

Червоногранітнянська ЗОШ І-ІІ ступенів

Ночевчук Марія Володимирівна, вчитель математики та фізики

Впровадження елементів STEM – освіти у навчання природничо – математичних дисциплін

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

Одним із напрямків інноваційного розвитку природничо-математичної освіти є система навчання STEM

Метою даної роботи є систематизація та узагальнення наукової інформації з обраної теми, теоретичне обґрунтування розкриття особливостей використання та висвітлення практичних питань реалізації елементів STEM- освіти у навчання математики та фізики у основній школі.

РОЗДІЛ І. ТЕОРЕТИЧНІ АСПЕКТИ ІННОВАЦІЙНОЇ МОДЕЛІ STEM-ОСВІТИ

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.

Середня школа. Основне завдання-викликати у дитини стійку цікавість до природничо-математичних наук, дати сукупність практично важливих знань, необхідних для подальшого життя людини у техносфері, глибокого розуміння екології і природи в цілому. Залучення до дослідництва, винахідництва, проведення інтегрованих уроків, тематичних тижнів, навчальних практик, реалізація міждисциплінарних проектів, участь у спеціалізованих гуртках, конкурсах, фестивалях. Збільшується поінформованість учнів зі STEM- предметів і професій, а також академічних вимог у STEM- областях і професіях.

Старша школа. Основне завдання-сприяння свідомому вибору подальшої освіти STEM профілю, поглиблена підготовка з груп предметів STEM (профільне навчання), освоєння наукової методології, пропонуються курси із конкретними освітніми проектами, реалізація яких включає в себе використання STEM- компетентностей, які учень отримав в базовій школі; готує учнівську молодь до успішної післяшкільної зайнятості та освіти.

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.

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

Руфат Азізов (генеральний директор Unimetal Group: «Освіта нового покоління») визначив 10 переваг STEM-освіти над традиційною:1.Інтегроване навчання по «темах», а не по предметах.2. Застосування науково-технічних знань в реальному житті.3. Розвиток навичок критичного мислення і розв’язання проблем.4. Підсилення впевненості у своїх силах.5. Активна комунікація і командна робота.6. Розвиток інтересу до технічних дисциплін.7. Креативні й інноваційні підходи до проектування (STEM –навчання включає шість етапів: проблема (питання, задача), обговорення, конструювання, дизайн, тестування і розвиток).8. Місток між навчанням і кар’єрою.9. Підготовка дітей до технологічних інновацій життя.10. STEM як доповнення до шкільної програми.

РОЗДІЛ ІІ. МЕТОДИЧНІ АСПЕКТИ РЕАЛІЗАЦІЇ STEM-ОСВІТИ В ОСВІТНІЙ ПРОЦЕС

«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»

Виокремлення в навчальних програмах таких наскрізних ліній ключових компетентностей, як «Екологічна безпека й сталий розвиток», «Громадянська відповідальність», «Здоров’я і безпека», «Підприємливість і фінансова грамотність», спрямоване на формування в учнів здатності застосовувати знання й уміння у реальних життєвих ситуаціях. Наскрізні лінії є засобом інтеграції ключових і загально предметних компетентностей, навчальних предметів та предметних циклів.

МАТЕМАТИКАСкладання математичної моделі задачі:прикладного характеру(економічні, екологічні, фізичні…);практико-орієнтовані завдання;лабораторно-графічні роботи;пленарні та інтегровані уроки;завдання дослідницького характеру.

З метою навчання математики й розвитку дослідницьких навичок в 5 класі впроваджується використання робочого зошита з математики для учнів «Я дослідник».

Фізика. Навчальний фізичний експеримент:- демонстраційний,- фронтальний;- лабораторні роботи;- короткотривалі досліди;спостереження;- домашні експерименти та спостереження.

Розв'язування задач:- компетентнісні(задачі із життєвих ситуацій виробничого характеру…)- розрахункові та якісні;- фотозадачі;- задачі – оцінки;- творчі задачі;Практичні завдання

Приклади впровадження елементів STEM-освіти на уроках фізики: 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…

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.

У «Методичних рекомендаціях щодо впровадження STEM-освіти у загальноосвітніх та позашкільних навчальних закладах України на 2017-2018 навчальний рік» наголошується, що «особливою формою наскрізного STEM-навчання 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»

Інтегровані уроки можуть проводитися двома шляхами: через об’єднання схожої тематики кількох навчальних предметі (математика-фізика, фізика-біологія, фізика-основи здоров’я…);- через формування інтегрованих курсів або окремих спецкурсів шляхом об’єднання навчальних програм таких курсів (предметів)

У «Методичних рекомендаціях щодо впровадження STEM-освіти у загальноосвітніх та позашкільних навчальних закладах України на 2017-2018 навчальний рік» наголошується, що «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.

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.

Проект «Дифузія в побуті та природі»З'ясували суть явища дифузії та пояснили його з точки зору молекулярної.

Дослідили залежність швидкості процесу дифузії у різних речовинах та від температури.

Показали роль дифузії у повсякденному житті людини.

Позакласна робота. У «Методичних рекомендаціях щодо впровадження STEМ-освіти у загальноосвітніх та позашкільних навчальних закладах України на 2017-2018 навчальний рік» 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

STEM-освіта-це:- 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.

Структура уроку повинна включати. Основні предметні знання + узагальнені (наскрізні) поняття + наукові та інженерні навички

Основні підходи до викладання курсу шкільних дисциплінпроектно – орієнтований;проблемно – орієнтований;практико – орієнтований.

Впровадження STEM-освіти в загальноосвітніх навчальних закладах дає принципово нову модель природничо-математичної освіти з новими можливостями і результатами, як для вчителів, так і для учнів.