STEM-освіта

STEM-освіта як чинник інноваційного розвитку

навчального закладу.

STEM – нова філософська складова освіти. Як підготувати фахівців майбутнього, здатних креативно мислити і створювати інновації? Над цим питанням замислюються не лише в Україні. У розвинених країнах світу одним з інструментів досягнення цієї мети вважають STEM-освіту, яку підтримують на найвищому рівні. Єдиного розуміння цього поняття немає,  і кожна країна визначає його по-своєму. Та скрізь погоджуються, що наша система освіти вчить жити в реальному мінливому світі, реагувати на зміни, критично мислити й бути розвиненою творчою особистістю. В Україні досить активно використовують цю систему у загальноосвітніх навчальних закладах.

Термін  STEM-родом із США. STEM- це напрямок в освіті, в якому навчальні програми підсилюються природничим компонентом плюс інноваційні технології.

Абрівіатура STEM розшифровується так:

S- наука. Наукова орієнтованість середовища,в якому учні отримують можливості вивчення природного світу, законів природи, пов’язаних  з фізикою, хімією, біологією.

Т-технологія. Технологічна орієнтованість на продукт технологічної діяльності.

Е- інженерія. Інжирінгова орієнтованість - сукупність в учнів про інженерні професії, популяризація цих професій.

М- математика. Головна орієнтація на царицю наук - математику, яка вивчає закономірності і взаємозв’язки між величинами,цифрами і формами.

Чому  STEM- освіта стає актуальною?

У віддаленому майбутньому з’являться професії,про які зараз навіть уявити важко, всі вони будуть пов’язані з технологіями та високотехнологічними виробництвами на перетині з природничо-математичними науками. Особливо будуть затребувані спеціалісти біо- і нано- технологій. Постає питання: « Як підготувати таких спеціалістів?».

У листі МОН України від 31.08.2015 року № 1/10-14 визначена державна політика у сфері освіти, онову якої становить наукова орієнтованість на основі модернізації природничо-математичних наук.

Одним з 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. Сучасний світ, перетворення  сучасного світу істотно впливають на освітні процеси, створюють різні виклики. Одним з них є своєчасне врахування в освітній діяльності напрямків розвитку змісту сучасної науки, технологій, їх вплив на культурне середовище. Потрібно створювати та впроваджувати у сучасний навчально-виховний процес новітні методологічні та методичні засади,що можуть забезпечити формування освіченої, креативної, спроможної розв’язувати складні науково -  технологічні проблеми особистості, яка здатна змінюватися та пристосовуватися до мінливих умов ринку праці.

SТЕМ-одна з основних тенденцій у світовій системі освіти. Єдиного  розуміння  поняття «СТЕМ» немає. Кожна країна визначає його по-своєму. Нині в США вже говорять про SТЕАМ-освіту, додаючи до звичайної абревіатури ще й АRТS, тобто мистецтво: творчі художні дисципліни (промисловий дизайн,архітектура,індустріальна естетика). Нині в Україні потрібні найбільше інженери-технологи та конструктори,стрімко зростає попит на ІТ- спеціалістів.

Розуміючи актуальність проблеми для України, навколо SТЕМ об’єднаються  освіта, наука й бізнес. Так,восени 2015 року був підписаний Меморандум про створення Каоліції зі SТЕМ- світи. Ініціатором створення такого об’єднання став Центр «Розвиток корпоративної соціальної  відповідальності» - провідна незалежна експертна організація в Україні,що об’єднає 38 компаній. Меморандум підписали представники компаній, навчальних закладів, експертних організацій, які об’єдналися заради розвитку SТЕМ-освіти в Україні. До ініціативи як партнери вже долучились компанії Київстар, Samsung, Українське ядерне товариство та інші. Незабаром планується приєднання ще кількох десятків учасників Проект SТЕМ-освіта упродовж двох років успішно випробувано у Франції та Італії, а у 2014 році впроваджено в Туреччині, Греції, Іспанії. Сфери SТЕМ, які охоплював проект - фізика, хімія, інформатика, біологія, математика.

SТЕМ-освіта ґрунтується на інтегрованому міждисциплінарному підході: суворі академічні поняття поєднуються з проблемнопобудованими уроками, які відображають усю складність реального світу і спрямовані на створення конкретного продукту чи результату. Це особливо важливо, адже ми живемо у світі не розділеному на дисципліни чи предмети. Ми сприймаємо його цілісно через обставини свого життя. Цей підхід вже реалізовано в системі освіти Фінляндії, де для школярів 15-16 років звичайні уроки з певних предметів замінили на уроки за спеціально підібраними темами, які безпосередньо стосуються реального життя чи їхньої майбутньої професії.

Особливості реалізації  SТЕМ- освіти:

Для молодших школярів цікавими можуть бути найпростіші досліди, проведені під час спостережень за явищами природи, вивчення властивостей речовин; діти радо знайомляться з новими для них професіями зі SТЕМ.

У середній школі дітям можна запропонувати міждисциплінарні програми навчання, які розширюють їхню інформованість щодо SТЕМ-предметів.

Для старшокласників - профільні або інтегровані курси для свідомого вибору майбутньої професії.

На будь-якому етапі навчання доцільно поєднувати можливості школи й позашкільних навчальних закладів: МАН, профільних позашкільних закладів – станцій, центрів юних натуралістів, клубів юних техніків.

SТЕМ-освіта - низка чи послідовність курсів або програм навчання, яка готує учнів до успішного працевлаштування, до освіти після школи або до того й іншого, вимагає різних технічно складних навичок, зокрема із застосуванням математичних знань і наукових понять. Така система освіти вчить жити в реальному мінливому світі, реагувати на зміни,критично мислити й бути розвиненою творчою особистістю; бути компетентними, обізнаними громадянами демократичного суспільства в наш технологічний час.

SТЕМ-освіта і вчителю надає інструменти, які забезпечують формування в учнів: уміння  безпосередньо торкатися основ сучасної науки, вивчення природного світу, в тому числі законів природи, пов’язаних з природничо-математичними науками. Технологічна орієнтованість забезпечує створення навичок щодо формування знань процесів і пристроїв, які допомагають створювати продукти технологічної  діяльності. Інжирінгова орієнтованість, тобто використання понять науки та математики, технологічних процедур та інструментів. Головна орієнтованість на математику:її теоретичні і прикладні аспекти. Отже,  виникає гостра освітня потреба у якісному навчанні сьогоднішніх учнів технічним дисциплінам: математики, фізики, програмуванню. Впровадження системи навчання SТЕМ сприяє модернізації педагогічної, методичної, практичної підготовки та професійного росту вчителів. Майбутнє – за технологіями, а майбутнє технологій – за вчителями нового формату, які можуть повести учнів за собою, розширити їхній кругозір.

Педколектив КЗ «Дніпрорудненська гімназія «Софія» - загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів № 1»  Василівської районної ради Запорізької  області, проаналізувавши результати вступу випускників гімназії за останні п’ять  років, виявили, що 73% з них обирають професії гуманітарного напрямку. В той же час, ринок праці регіону потребує спеціалістів технічного напряму: інженерів гірничо-видобувної галузі, програмістів, які б мали гнучке наукове мислення та творчі здібності.

Достатньо науково обґрунтованим з точки зору розвитку педагогічної теорії і практики формуванням навчального середовища для різних вікових категорій, тих, хто навчається, є SТЕМ- освіта. Ця методологія, її методична платформа базуються на принципах  створення умов розвитку науково-орієнтованої освіти учнів як організації цілеспрямованої діяльності учнів загальноосвітнього навчального закладу з формування умінь та навичок здійснювати наукові дослідження, використовуючи державні гранти.

Проаналізувавши навчально-виховний процес, педагогічний колектив гімназії виявив чимало ознак SТЕМ навчання. Так, значну роль відіграє  матеріально - технічна база: у закладі освіти працюють три комп’ютерні класи, більшість кабінетів обладнані інтерактивними дошками чи мультимедійними комплексами,які підключені до мережі Interпet, що створює інформаційно-технологічну платформу підтримки навчально-пізнавальної діяльності учнів на основі сучасних інформаційних технологій. Це надає змогу запроваджувати дистанційні послуги у навчально-виховному процесі, орієнтованого на навчання обдарованої молоді, забезпечує доступ учням, вчителям до відповідних інформаційних ресурсів, дає змогу підвищити рівень науково-пізнавальної діяльності учнів. Таке матеріально - технічне забезпечення покращує якість викладання фізики, математики,природничих предметів. Безперешкодний доступ до Інтернету та вільна орієнтація в ньому сприяють реалізації основоположного принципу освіти – навчання через усе життя. Вільне пересування в інформаційному просторі навчає учнів правильно добирати необхідний матеріал, відокремлювати наукові факти в потоці інформації, диференціювати джерела за ступенем їх інформованості, правильності та точності.

Педагогічний колектив навчального закладу забезпечує навчання, ознаками якого є:

Суб’єкт - суб’єктне гуманне співробітництво всіх учасників навчально-виховного процесу.

Діагностично - стимуляційний спосіб організації  пізнання.

Діяльнісно - комунікативна активність учнів.

Проектування вчителями (а пізніше і учнями) індивідуальних досягнень учнів у всіх видах діяльності.

Врахування у змісті, методиках, системі оцінювання діапазону  особистісних потреб і можливостей дітей у здобутті якісної освіти.

Результатом такого інноваційного типу навчання є сформованість в учнів бажання і здатності  самостійно вчитися, шукати в різних джерелах  інформацію і застосовувати нові знання, виробляти вміння діяти, прагнути  творчості і саморозвитку.

         Визначаючи основні компоненти змісту освіти, педколектив застосовував комплексний підхід, згідно з яким структура змісту освіти повинна відповідати структурі формування освітніх  компетентностей особистості.

         На кожному етапі навчання в особистості учнів накопичується чимало кількісних  змін. Процес перетворення кількісних змін у якісні має бути неперервним і реалізовуватись у розвитку, навчанні та вихованні учня. Цей процес відображається у змінах , що характеризують особистісне зростання учня, що залежить від умов навчальної діяльності, впливів і вимог соціального оточення.

         Так, у початковій школі – це, в першу чергу, рівні зрілості до навчання, учіння як самостійної пізнавальної діяльності, які формуються завдяки використання педагогічних   технологій особистісно - орієнтованого навчання і виховання (автори С. Сєриков, І. Якиманська, С.Подмазін), диференційованого навчання (автор Ю. Гільбух),  методики І.З. Постоловського «Розвиток навичок читання від початкового до динамічного», «Розвиток навичок швидкого усного рахунку». А додаткові курси «Економічна психологія», «Логіка», «Інформатика» дають учням початкові економічні знання, адаптацію до умов економічної дійсності, формують  логічне  мислення.

У початкових класах вчителі основної школи ведуть гуртки «Фізика для допитливих» (4 клас). на заняттях цього гуртка будь-яке навчання починається з подиву. Це – перший крок. Другий – навчити дітей формулювати питання, третій – на основі питання навчити формулювати гіпотези, і нарешті порівнювати їх з тими, які були в науковців.

Для ефективності навчання вчитель дає дітям можливість власноруч зробити якийсь прилад. Наприклад, під час розгляду теми «Звук. Передача звіку» діти власноруч виконували експеримент по відтворенню та передачі звуку. А ще разом з батьками, які часто на заняттях співпрацюють з дітьми, зробили прилад для передачі звуку на відстані. І ми впевнені, що до початку засвоєння курсу фізики в 7 класі, вивчене поняття не забудеться, а інтерес до предмету фізики вже буде сформований.

Новим для вчителів 3-4 класів стала участь у роботі заочного математичного гуртка «Математичні лабіринти». Певний період (5-6 тижнів) вчитель спілкується з учнями дистанційно через  електронну пошту. Діти щотижня отримують цікаві завдання логічного змісту, які вони вирішують і надсилають на електронну пошту вчителю. Вчитель обробляє результати, складає рейтинг участі кожного учня. На канікулах відбуваються очні зустрічі учасників гуртка, де під час командних математичних змагань визначаються переможці, які отримують нагороди. Формується інтерес до вивчення математики, розвивається інтерес до вивчення у роботі цього гуртка, розвивається логіка мислення, формуються інші мисленнєві операції.

І знову разом з дітьми працюють батьки, які допомагають їм розв’язувати завдання, вболівають за них під час очних змагань. І це дуже добре, що відбувається таке сімейне єднання.

Крім того, раннє залучення в SТЕМ може підтримати не лише розвиток креативного мислення та формування компетентності дослідника, а й сприяти кращій соціалізації особистості, тому що розвиває такі навички, як: 

- співробітництво. Іноді  плідна співпраця з товаришами по команді може бути складнішим завданням, ніж фактичне завдання, що стоїть перед командою. Для досягнення інноваційних результатів і вирішення складних завдань в команді мають працювати особистості з різним науковим і технічним бекграундом. Маленькі, міждисциплінарні команди вимагають співробітництва, взаємодопомоги і швидкого мислення, щоб досягти прогресу в кінці проекту;

- комунікативність. Незалежно від посадового положення, саме тактовне спілкування, а не тиранія в команді може сприяти продуктивній спільній роботі і зміцненню авторитету керівництва. Навчання в області SТЕМ надає широкі можливості для «однин на один» і «один до багатьох».

- творчість. Творчість та інновації йдуть пліч-о-пліч. «Креатив» може вдихнути нове життя у будь-який науковий і технологічний проект, показати його ще не розкриті можливості. Більш того, ті, хто здатний вийти за межі технічних навичок і мислити нестандартно, можуть винаходити щось абсолютно нове в багатьох інших областях життєдіяльності людини.

Вивчення предметної сфери SТЕМ – це спосіб допомогти сьогоднішнім дітям завтра стати новаторами, цілеспрямованими, творчими і надійними ланками команди, суспільства, країни. Така система освіти вчить жити в реальному швидкозмінному світі, вміти реагувати на зміни, критично мислити, бути творчою особистістю.

Більшість учнів 4 класів відвідують клуб «Юний технік», де юні конструктори та винахідники опановують мистецтво конструювання. Вони власноруч будують моделі літаків, пароплавів тощо.

         Для  учнів 5 – 7 класів передбачено формування ціннісних орієнтацій, настанову на власну активність в діяльності, формування умінь самооцінки, самоаналізу з метою усвідомлення власної  навчально – професійної спрямованості, створення умов для проби сил та розвитку здібностей в різних видах навчальної діяльності (завдяки створеній системі пізнавальних спецкурсів «АЗІМУТ», гуртків) . Зважаючи на це, у 5-6 класах впроваджуємо в навчальний процес таку діяльність: написання рефератів з будь-якої теми вибраного учнем напряму (зрозумілим стає, хто вміє працювати з літературою, вибирати головне, логічно мислити, робити аналіз і висновки), проводимо заняття у формі інтелектуальних та ділових ігор, організовуємо  круглі столи, диспути в рамках програми роботи гуртків, спецкурсів системи «АЗІМУТ»(рання профілізація), виконуємо вправи творчого аналізу різноманітних ситуацій проблемного характеру,  використовуємо проектну діяльність як  особливий вид інтелектуальної діяльності, результатом якої є формування інтелектуального і пошукового досвіду.

         Проводиться „Інтелектуальний марафон”,  до  якого залучаються майже всі учні. У заочному турі учням допомагають виконувати завдання батьки, члени сімей. «Найцікавіші» відкриття діти захищають перед аудиторією.

          Для учнів 8 – 9 класів передбачено засвоєння наукових основ вибору профілю навчання (вимог профілю до людини, основні професійно важливі якості, необхідні для профільного навчання, оволодіння умінь співставляти вимоги профілю з власними можливостями та кон‘юнктурою ринку праці тощо). Створюються умови для профільних  проб в різних видах діяльності, консультування відносно вибору профілю.

          Для досягнення поставленої мети у 5-9 класах упроваджується семестрово-блочна система навчання, здійснюється внутрішня і покласова диференціація,  підготовка до профілізації завдяки системі мотиваційних спецкурсів системи «АЗІМУТ», психолого-педагогічні заходи з вивчення особистості та її орієнтації відповідно до нахилів, створення умов для поглибленого вивчення окремих предметів.

Форми реалізації допрофільної підготовки: курси за вибором (варіативна складова навчального плану),поглиблене вивчення окремих предметів на диференційній основі, предметні гуртки, учнівське наукове товариство «Еврика», предметні олімпіади, конкурси, виставки, профконсультаційна психодіагностика.

Пріоритетні педагогічні ідеї та технології: семестрово-блочна система навчання (автор Подмазін С.І. – доктор філософських наук), особистісно - орієнтоване навчання і виховання (автори С. Сєриков, І. Якиманська, С.Подмазін), методика   диференційованого навчання (автор Ю. Гільбух), методики інтерактивного навчання (автори О.Пометун, С. Пироженко), методика розвивального, проблемного навчання (автори Л.Занков, А.Матюшкін), психолого-педагогічний супровід.

Забезпечення вибору додаткової освіти відбувається завдяки введенням курсів «Раціональна поведінка», «Економічні системи», «Основи програмування»  тощо. На заняттях даних курсів учні  вирішують  проблеми, стають новаторами, винахідниками, розвивають логічне мислення, технічну грамотність.

         Діяльність педколективу щодо впровадження педагогічних ідей та технологій дозволила простежити  позитивні зміни щодо формування освітніх компетентностей у навчальному закладі ІІ ступеня. Учні  усвідомлюють свою роль і призначення, творчу спрямованість, уміють вибирати цільові та значеннєві установки для своїх дій і вчинків, приймати рішення, володіють знаннями та уміннями організації цілепокладання, планування, генерації ідей, аналізу, рефлексії, самооцінки навчально-пізнавальної діяльності, мають сформовані  вміння самостійно шукати, аналізувати та відбирати необхідну інформацію, організовувати, перетворювати, зберігати та передавати її, уміють взаємодіяти  з оточуючими й окремими людьми, мають навички роботи у групі, виконують   різні  соціальні ролі у колективі.

         В учнів на достатньому рівні сформовані ціннісні орієнтації, моральність, духовні цінності, уміння відстоювати свою  позицію. Відмічаємо нестабільних знань у 7-8 класах,  що зумовлено кризою підліткового віку.

         Профільна освіта (10 – 11 класи), яка створена в гімназії, передбачає розвиток творчого потенціалу учнів шляхом залучення їх до науково-дослідницької роботи, формування  готовності  до розвитку професійних інтересів, уточнення подальших професійних планів і професійної перспективи.

Реалізація поставленої мети відбувається через семестрово-блочну систему навчання, профільну диференціацію, використання на уроці інтерактивних методів навчання, проблемного навчання, лекційно-семінарських занять, блочної інтегральної технології, урахування інтересів, здібностей учнів, створення умов для навчання згідно з життєвими планами учнів, забезпечення умов для засвоєння базового компонента освіти відповідно до конкретного школяра та освітнього стандарту навчального закладу, поширену роботу з обдарованими учнями (предметні олімпіади, конкурси, змагання, робота наукового товариства «Еврика»).

Інноваційний зміст освіти – це не тільки профільні курси, а й факультативні - «Основи інтелектуальної власності», «Технологія досягнення професійного успіху», «Побудова кар’єри» тощо - з вивчення теоретичних засад формування й розвитку соціально-успішної, конкурентноспроможної особистості. Саме на заняттях даних курсів відбувається інформування учнів про конкурентоспроможність, успішність, про умови, чинники й результати їхнього розвитку, ознайомлення старшокласників з теоретичними основами формування та розвитку сучасної успішної людини, найважливішими проблемами ринку праці, технологіями самопрезентації. Курси сприяють підготовці учнів до усвідомленого вибору професії як складової життєвого успіху: підвищується  поінформованість  учнів про можливості кар’єри у технічній сфері, формується  у школярів стратегічний  підхід до вибору майбутньої професії, відбувається подолання гендерних стереотипів під час вибору професії.

         Новою формою роботи з  учнями  є проведення Тижня науки. У квітні учні 10 - 11 класів з профільних предметів публічно захищають науково-дослідницькі (або реферативні ) роботи. Це розвиває і самоосвітню, і комунікативну, і соціальну компетентності. Дана робота сприяє самовдосконаленню випускників, самоствердженню,  створює основи для безперервної освіти, адже починаючи з ІІІ-го етапу навчання (10 клас) учень обов`язково займається самоосвітою, науково-пошуковою діяльністю, саморозвитком, бере участь у проведенні внутрішніх та зовнішніх предметних олімпіадах,  у науково – практичних конференціях, стає учасником  МАН.  Необхідно зазначити, що 75 % випускників гімназії вільно володіє  3-4 мовами (обов’язково англійською), що  є запорукою їхнього подальшого розвитку в  науково-технічній сфері.

         Учні 10-11 класів відвідують спецкурси «Ділова англійська мова», «Технічний переклад» , за допомогою яких формуються комунікативні навички, вдосконалюються знання англійської мови, яка є мовою  SТЕМ-освіти.

         Отже, у навчальному закладі ІІІ ступеня відбувається закріплення та комплексний розвиток освітніх компетентностей учня, які потрібні кожному в дорослому житті:

- відбувається самовизначення учня в ситуаціях навчальної й іншої діяльності, від якої  залежать індивідуальна освітня траєкторія учня та програма  його життєдіяльності в цілому;

- закріплюються культурологічні основи сімейних, соціальних, суспільних  традицій, володіння ефективними способами організації вільного часу;

- володіння прийомами дій у нестандартних ситуаціях, евристичними методами рішення проблем;

- уміння аналізувати ситуацію на ринку праці, діяти відповідно до особистої та суспільної вигоди;

 - володіння  етикою трудових і громадських взаємин.

          Реалізація даних педагогічних ідей та технологій дає можливість формувати в певній мірі компетентності випускників, які дозволяють пройти соціалізацію, адаптацію до суспільного та професійного життя.  Адже академічні знання – не єдине мірило професійності людини XXІ століття. Креативне, аналітичне, творче, інноваційне мислення, вміння працювати над проектами в команді, інформаційна грамотність і навички ефективного використання ІКТ – ось неповний перелік характеристик сучасної успішної людини, які намагаємось формувати  в учнів.

         У SТЕМ-освіті активно розвивається креативний напрямок, що включає творчі і художні дисципліни (дизайн, архітектура, естетика, мистецтво театру). Тому, майбутнє, яке базується виключно на науці, навряд когось буде радувати. А ось майбутнє, яке синтезує науку і мистецтво, хвилює людство вже зараз.

На початку 1990 року біохімік Р.Рубінштейн вивчив 15 біографій самих відомих вчених від Пастера до Енштейна. Майже всі винахідники і вчені були також музикантами, художниками чи поетами.

Про необхідність  з’єднання  науки і мистецтва  писали ще китайські математики – науковці ХІ століття, а також Лонардо да Вінчі.

На думку американських вчених, спроба активізувати освіту тільки в напрямку науки без урахування ARTS дисциплін та позбавити молоде покоління креативності.

Враховуючи цю думку, в гімназії запроваджено спецкурс «Казки народів світу», «Комп’ютерна графіка», «Основи 3D – моделювання», проводяться сеанси оздоровчої пісчаної терапії.

Мають успіх у учнів короткострокові проекти, які можна створити власноруч для різнопланових інтересів технічного напрямку та ще разом з батьками.

Ось їх назви: «Друге життя будівельних матеріалів», «Мій розумний дім», «Моделі мостів та умови їхньої міцності», «Повітряний змій» та інші. під час обговорення даних проектів вчителі обов’язково популяризують інженерні професії,  необхідні для реалізації в житті цих проектів.

А учні 5-7 класів – учасники спецкурсу «Казки народів світу», яскраво показують, що ARTS- освіта вкрай необхідна, що IQ інтелектуальне повинно поєднуватися з IQ емоційним і фізичним. І це значно покращує пізнавальні навички наших дітей, розвиває пам’ять, увагу, а також розширює діапазон академічних і життєвих навичок.

Дослідження американських вчених стверджують: залучення 1 % населення до SТЕМ-професій підвищує ВВП держави на 50 млрд. $.

Всі, хто хоче бачити своїх дітей щасливими, всі, хто розуміє, що стартова точка розвитку наших дітей вже від самого початку інша, шукайте альтернативні варіанти освіти. І один із таких варіантів є SТЕМ-освіта.