ВПРОВАДЖЕННЯ STEM-ОСВІТИ НА УРОКАХ БІОЛОГІЇ

Савицька Інна Михайлівна,

заступник директора з навчальної роботи

КЗ СОР – Глухівський ліцей-інтернат

з посиленою військово-фізичною підготовкою

Юридична адреса: 41400, Україна,

Сумська обл., м. Глухів, вул. Жужоми, 8

ВПРОВАДЖЕННЯ STEM-ОСВІТИ НА УРОКАХ БІОЛОГІЇ

Актуальність дослідження. Аналізуючи глобальні тренди, можна зазначити, що сьогодні продуктивним напрямом у навчальному процесі є поширення STEM-освіти.

На сьогодні в нашій країні вже започатковано низку ініціатив, орієнтованих на поширення STEM-освіти. Зокрема, на 2016-2018 роки представлено План заходів щодо впровадження STEM-освіти в Україні (затверджено Міністерством освіти і науки України від 05.05.2016 р.), створено робочу групу з питань поширення STEM-освіти (протокол №7 від 16.05.2017). У широкому доступі в мережі пропонується проект Концепції STEM-освіти в Україні, в якому висвітлені мета й завдання STEM-освіти, структура STEM-освіти, її зміст, підкреслюється необхідність підготовки вчителів до реалізації STEM-освіти. Однак практичні питання щодо впровадження STEAM-освіти у на уроках біології потребують подальших досліджень та наукових розробок.

Мета статті є висвітлення впровадження STEM-освіти  на уроках біології.

Виклад основного матеріалу. Проблеми і перспективи STEM-освіти (S – science, T – technology, E – engineering, А – art/мистецтво, M – mathematics) висвітлені в роботах як вітчизняних так і зарубіжних науковців: Н.В. Морзе, Т.І. Андрущенко, С.М. Буліга, С.М. Бревус, В.Ю. Величко, С.А. Гальченко, Л.С. Глоба, К.Д. Гуляєв, В.В. Камишин, Е.Я. Клімова, О.Б. Комова, О.В. Лісовий, Л.Г. Ніколенко, Р.В. Норчевський, М.А. Попова, В.В. Приходнюк, М.Н. Рибалко, О.Є. Стрижак, І.С. Чернецький, M. Harrison, D. Langdon, B. Means, E. Peters-Burton, N. Morel, J. Confrey, A. House та інших [4, 28].

Сьогодні STEM є одним з головних трендів інноваційної освіти. Зокрема, в США у рамках Стратегічного плану з розвитку STEАM-освіти до 2020 року планується збільшити до 50% частку учнів залучених до STEАM; підготувати 100 000 нових ефективних STEAM-вчителів. У більш ніж 10 країнах Європи розроблені національні стратегії та ініціативи у сфері розвитку і поширення STEM-освіти (Австрія, Німеччина, Франція, Італія, Нідерланди, Норвегія, Італія, Ірландія, Іспанія та інші). В Україні Міністерство освіти і науки у рамках реформування системи шкільної освіти розвиває напрямок співпраці з LEGO для використання новітніх методик невчення математики та інших 8 природничих дисциплін через робототехніку [6, 56].

STEАM-освіта – це комплексний міждисциплінарний підхід, який поєднує в собі природничі науки з технологіями, інженерією і математикою із проекцією на життя, де всі предмети взаємопов’язані й інтегровані в єдине ціле.

Залучення в STEM може підтримати не лише розвиток креативного мислення та формування компетентності дослідника, а й сприяти кращій соціалізації особистості, тому що розвиває такі навички, як: співробітництво, комунікативність, творчість.

Мета STEАM-освіти полягає у цілеспрямованому створенні зв’язків між школою і соціальними практиками, між навчальним процесом і цілим світом в аспекті розвитку природних здібностей дитини, рівень яких визначатиме її успішну самореалізацію як під час навчання, так і поза школою. Учень не просто вчиться генерувати цікаві ідеї, але й відразу втілює їх у життя, навчається планувати свою діяльність, виходячи з поставленого завдання і наявних ресурсів, що обов’язково стане йому в нагоді у реальному житті [1, 26]. Як приклад, розглянемо інтеграцію біології та математики.

Як зазначають Безіна О.В., вчитель біології та Казакова Л.Л., вчитель математики, коли ми говоримо про біологію, то явно є зв’язок з хімією і географією, а ось з математикою зв’язок досить проблематичний. В першу чергу потрібно визначити, які ідеї можна реалізувати через зв’язок біології та математики. Багато вчителів стикалися з такою проблемою, коли учні старших класів, приходячи на урок говорили, що їм не потрібна біологія, вони не будуть лікарями, а будуть програмістами і вчать тільки фізику, математику. І їм не цікаво. Часто змінити його точку зору досить проблематично. І якщо ми грамотно узгодимо зміст і форми навчання з інтересами школярів, то вони самі будуть прагнути дізнатися: а що далі? І ефективність освітнього процесу стане вище.

Існує помилкова думка, що біологія - предмет гуманітарний. Так, в 18-19 століттях це було так. Але сучасна біологія - це складні математичні розрахунки. І дуже часто навіть олімпіадник з біології, який вступив на перший курс біофаку приходить в жах від обсягу математики. Тому інтеграція саме цих предметів важлива для сучасного випускника. І наше завдання показати, що біологія - комплексна наука, яка пов’язана і з математикою в тому числі.

Це можливо здійснити у рамках таких тем, які ми узагальнили в таблиці №1.

Таблиця №1 Інтеграція тем з біології та математики

Опишемо кроки, які потрібно здійснити на шляху до інтеграції біології та математики: зв’язати зміст двох предметів; знайти спільні засоби діяльності в обох предметах, пояснити їх учню, показати та навчити переносити знання з одного предмета на інший; знати індивідуальні потреби учнів та враховувати їх у реалізації навчальної діяльності; єдність термінології.

 І тут виникає питання, як раптом на уроці біології застосувати знання з математики? Спочатку це окремі завдання або елементи уроку.

 Наведемо приклад. При виконанні лабораторного дослідження у 6 класі за темою: «Будова кореня. Кореневі системи», метою є знайомство з типами кореневих систем та вміння знаходити переваги того чи іншого типу кореневих систем, але поняття «поглинаюча поверхня» так і залишається гіпотетичним, часто діти так і не розуміють, навіщо потрібні кореневі волоски. Але якщо ми запропонуємо учню самому вирахувати довжину коренів, площу поглинання, відсоткове співвідношення підземної та надземної частини, то тут створюються умови для інтеграції діяльності учнів. Ми розглядаємо гербарні зразки, потім учні знайомляться з цікавим матеріалом, щодо коренів:

Жито

Вважається, що найбільш розвиненою кореневою системою володіє знайоме кожному з нас озиме жито. Якщо скласти довжину всіх її численних корінців, ви отримаєте в результаті відстань у кілька сотень кілометрів. Так найбільша сумарна довжина  кореневої системи однієї рослини озимого жита, яку вдалося вирахувати вченим, дорівнює шестистам двадцяти трьом кілометрам.

Сосна

Серед дерев таким рекордсменом є звичайна сосна, максимальна сумарна довжина її кореневої системи сягає п’ятдесяти кілометрів.

Інжир і дуб

На нашій планеті є також рослини, коріння яких проникають особливо глибоко під землю. Абсолютним рекордсменом у цій номінації є дикий інжир, адже його коренева система заглиблюється на сто двадцять метрів. Наш рідний дуб знаходиться на другому місці, його коріння іноді проникають на сто метрів під землю.

Таким чином дитина розуміє що довжина коренів сумарно набагато більше, ніж ми бачимо, і на закріплення можна запропонувати розв’язати задачу: «Довжина усіх кореневих волосків паростка пшениці 20 см, це збільшує площу поглинання у 15 разів. Розрахуйте кількість кореневих волосків у кореневій системі пшениці, якщо середня довжина одного волоска 2,5 мм. Яка довжина коренів паростка пшениці?»

Як діяти учителю в цій ситуації? На початку потрібно перевести одні одиниці виміру в інші.

20 см=200 мм

Вираховуємо кількість кореневих волосків 80.

Дитина розуміє, що їх досить багато далі за розрахунками отримуємо результат, що на 1,3 см розміщено аж 80 кореневих волосків та якщо ми продемонструємо сам корінці і дитина побачить цю поглинаючу поверхню, то зрозуміє як вона збільшена у порівнянні з голими коренем таким чином вивчені поняття будуть сформовані більш повно [2].

Отже, STEM - це не одразу і не просто, це довгий шлях вдосконалення як навчальногo процесу так і самого вчителя, який дасть можливість: використовувати математичні методи в практичних ситуаціях; вдосконалювати  міжпредметну навчальну діяльність; більш глибоко розуміти  біологічні процеси та закономірності.

STEM-освіту часто називають «навчанням навпаки», «перевернутою освітою». І все тому, що шлях «від теорії до практики» у STEM зазвичай зворотний: спочатку практика (придумування та конструювання пристроїв і механізмів), а вже потім, у процесі цієї діяльності, – опанування теорії і нових знань. Цей метод «навчання навпаки» досить часто у своїй роботі використовують викладачі математики та природничих дисциплін.

Математика та інші науки стають прикладними, адже отримані на уроках

знання стають у нагоді і в професійній діяльності, і в повсякденному житті.

Але STEM-освіта – це не тільки «навчання навпаки». Найбільша цінність STEM-освіти у тому, що вона допомагає опанувати їх не відокремлено, а за допомогою інтеграції всіх чотирьох дисциплін у єдину систему навчання. Задля залучення учнів до практичної діяльності доцільно: розширити діапазон організаційних форм та методів навчання, способів навчальної взаємодії, надати пріоритет засвоєнню навчального матеріалу в процесі екскурсій, квестів,

конкурсів, фестивалів, практикумів тощо [7, 5].

Висновки дослідження.

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.

Впровадження STEM-освіти на уроках біології має глибинний характер і включає розв’язання проблем підготовки вчителя, який усвідомлює свою соціальну відповідальність, постійно дбає про особистісне і професійне зростання, вміє досягти нових педагогічних цілей.

Домінантною повинна стати підготовка вчителя, діяльність якого не обмежується викладанням власного предмета; фахівця, здатногодо здійснення міждисциплінарних зв’язків, який усвідомлює значущість професійних знань в

контексті соціокультурного простору. Важливим є його вміння організувати навчальний процес як педагогічну взаємодію, спрямовану на розвиток особистості дитини, її підготовку до розв’язання завдань життєтворчості.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Балик Н.Р. Підходи та особливості сучасної STEM-освіти / Н.Р. Балик, Г.П. Шмигер // Фізико-математична освіта: науковий журнал. – 2017. – Випуск 2 (12). – С. 26 – 30.
2. 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/
3. Василашко І.П., Горбенко С.Л., Лозова О.В., Патрикеєва О.О.  Методичні рекомендації щодо впровадження SТЕМ-освіти у загальноосвітніх та позашкільних навчальних закладах України на 2017-2018 навчальний рік / І.П. Василашко  // Методист. – №8. – 2017. – С. 38-43.
4. Василашко І.. Упровадження STEM-навчання – відповідь на виклик часу / І. Василашко, Т. Білик // Управління освітою. – К., 2017. – № 2 (386).  – С. 28-31.
5. Патрикеєва О. STEM-освіта : умови впровадження у навчальних закладах України / О. Патрикеєва, О. Лозова, С. Горбенко // Управління освітою. – 2017. – № 1. – С. 28-31.
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.
7. Чурута Л.В. Значення інтеграції біології з іншими науками // Інтеграція знань з предметів природничо-математичного циклу: проблеми та шляхи їх вирішення: збірник матеріалів інтернет-семінару / Л.В. Чурута. – Черкаси, 2012. – С.5-10.

  Слухач   ___________________  Савицька І. М.

  Науковий консультант  ________________ Успенська В. М.

Дата проходження курсів: настановча сесія з 18.02. по 22.02.2019 р., екзаменаційна сесія з 25.03. по 29.03.2019 р.