Засідання № 1

Тема:
Теоретичні аспекти та основні завданням STEM-освіти.
1. Що таке STEM-освіта? Її роль відповідно концепції Нової української школи.
2. Метод проектів як одна із форм впровадження STEM-підходів.
3. Організація міжпредметного шкільного дослідницького проекту з теми «Вода».

Що таке STEM-освіта?

STEM-STEAM-STREAM-навчання – це навчання майбутнього. 

Розвиток сучасної національної освіти спрямовано на формування особистості, яка вміє мислити й творити по-новому в умовах становлення інформаційного суспільства й економіки знань.

Швидкозмінне життя, активний розвиток цифрових технологій та впровадження їх у всі сфери життя суспільства, примушує змінювати систему освіти, яка вчить жити в реальному світі реагувати на зміни, критично мислити і бути розвиненою творчою особистістю.

Тобто, торкаючись характеристики сучасної людини XXІ століття, слід підкреслити, що компетентнісна людина має: креативне, аналітичне, творче, інноваційне мислення, вміє працювати над проектами в команді, володіє інформаційною грамотністю і навички ефективного використання ІКТ – все це складає неповний перелік успішної особистості. Новітні технології сьогодні дають можливість досягти ці зміни. Стає зрозумілим, що відмінною рисою стандартів нового покоління є орієнтація на результати освіти, якщо молода людина вже на виході зі школи буде володіти актуальним запасом практичних знань з урахуванням всіх сучасних комп'ютерних технологій та навичками пошуку інформації, то можна очікувати, що вона принесе користь не тільки самій собі, а й державі.

Ми почали часто чути слова STEM-освіта. Про те, що потрібно поєднувати науки в школі, працювати на їх практичну направленість говорять вже давно, посилаючись на тести PISA та  приклади країн Північної Америки, Європи.

Для цього почався експеримент викладання не окремих наук, а інтегрованих професійних курсів, що мають пряме відношення до реального життя. Наприклад, курс «Робота в кафетерії» для школяра включає елементи математики для розрахунків, способи спілкування, іноземну мову, кулінарію та інші навички, передбачені програмою. Музиканти навчаються не тільки музикувати, але і використовувати комп'ютерні програми для створення музичних творів.

Тому сьогодні і в Україні з’явилось нове слово STEM – освіта, запозичене від американської освітньої методики STEM, яка спрямована на те,  щоб посилено розвивати компетенції учнів у науково-технічному напрямі

Назва STEM - абревіатура, яка розшифровується наступним чином:

- Science (наука),

- Technology (технології),

- Engineering (інженерія),

- Math (математика).

В сумі отримуємо комплексний міждисциплінарний підхід з проектним навчанням, який поєднує у собі природничі науки з технологіями, інженерією і математикою.

Як і наше життя, усі предмети – взаємозалежні та інтегровані і в єдине ціле. У цьому гармонійному поєднанні – і є головна перевага STEM.

Потім з‘явилися варіації на тему STEM, розширені і поглиблені - STREM (в комплекс додали «R» - robotics/робототехніка, або Reading+WRiting) або STEAM (додали «А» - art / мистецтво). Ці дисципліни, знову ж таки, інтегрували у комплексний курс.

У STEM-освіті активно розвивається креативний напрямок, що включає творчі та художні дисципліни (промисловий дизайн, архітектура та індустріальна естетика і т.д.). Тому що майбутнє, засноване виключно на науці, навряд чи когось порадує. Спроба активізувати освіту тільки в напрямку науки без паралельного розвитку Arts-дисциплін може призвести до того, що молоде покоління позбудеться навичок креативності.

Чому STEM-освіта так актуальна? Стрімка еволюція технологій веде до того, що незабаром найбільш популярними та перспективними на планеті фахівцями стануть програмісти, IT-фахівці, інженери, професіонали в галузі високих технологій, інженери хіміки, нафтові інженери, аналітики комп'ютерних систем, інженери механіки, інженери будівельники, робототехніки, інженери ядерної медицини, архітектори підводних споруд і аерокосмічні інженери. У віддаленому майбутньому з'являться професії, про які зараз навіть уявити важко, всі вони будуть пов'язані з технологією і високо технологічним виробництвом на стику з природничими науками. Особливо будуть затребувані фахівці біо- та нано-технологій.
Впровадження в навчально-виховний процес методичних рішень STEM-освіти дозволяє поєднати науку зі шкільними знаннями, сформувати в учнів найважливіші характеристики, які визначають компетентного фахівця:

- уміння побачити проблему;

- уміння побачити в проблемі якомога більше можливих сторін і зв’язків;

- уміння сформулювати дослідницьке запитання і шляхи його вирішення;

- гнучкість як уміння зрозуміти нову точку зору і стійкість у відстоюванні своєї позиції;

- оригінальність, відхід від шаблону;

- здатність до перегруповування ідей та зв’язків;

- здатність до абстрагування або аналізу;

- здатність до конкретизації або синтезу;

- відчуття гармонії в організації ідеї.
При такому підході навчально-дослідницька діяльність стане невід’ємною часткою процесу в  школах. На жаль дослідницька діяльність у класній та позакласній роботі (навчальні проекти, олімпіади, МАН, конкурси, турніри) складає 5-10 % від загального навчального навантаження, тоді як в ідеалі має становити не менше 30%.
Навчання учнів за методикою STEM  має таку основу:

1. Інтегроване навчання за темами з предметів: математика, природничі дисципліни, технології, інженерії. Тобто з тими напрямками, які  тісно пов’язані між собою на практиці.

2. Використання науково-технічних знань у реальному житті.
Наприклад, юні інженери будують вітрильники, знайомляться з таким поняттям як процес зменшення тертя, енергія вітру, конструювання корпусу тощо, а потім створюють власні моделі.
Юні дослідники, які знайомляться з проектом «Якісна вода». Визначають причино-наслідкові зв’язки між забрудненням і життям у воді. Вода в річках, водоймах літом забруднюється ціанобактеріями (синьо-зелені водорості). У спекотну погоду вони виділяють токсин під назвою мікроцистин, від якого гине риба / молюски. Дослідники вивчають процес фотосинтезу; встановлюють відносини між ціанобактеріями і рослинами, які є важливими; порівнюють функції органел: хлоропласт, мітохондрії; вивчають умови життєдіяльності бактерій з рибами, порівнюють процеси фотосинтезу і дихання при забруднені води, шукають шляхи розв’язування проблеми тощо.
Юні кулінари знайомляться з навчальним проект «Як зберегти харчові продукти». Знайомляться з поняттями ферментація молочної продукції; бродіння; засолювання, або сухе затвердіння; в’ялення; аналізують процеси: хімічні та біологічні в сироварінні, денатурація білків, сухе затвердіння, коагуляцією і клейстеризацією; оцінюють технології збереження харчових продуктів тощо. Потім створюють власний освітній продукт.

3. Розвиток навичок критичного мислення.
Програми STEM розвивають навички критичного мислення, дозволяють долати труднощі, з якими учні стикаються при створенні власного проекту самотужки, спільно з учителем, чи зі своїми друзями по команді. Учнів привчають діяти самостійно і разом з іншими, співпрацювати, висловлювати власну думку, слухати один одного.

4.  Підвищення впевненості у своїх силах.
Учні, створюючи різні продукти, запускаючи аероплани і машини, тестуючи роботи та електронні ігри, розробляючи свої підводні й повітряні конструкції, кожен раз стають ближче і ближче до мети. Вони розвивають і тестують, знову розвивають і ще раз тестують, і так вдосконалюють свій продукт. Для учнів це - натхнення, перемога, адреналін і радість.

5.   Розвиток інтересу до технічних предметів.
Будуючи ракети, машини, мости, хмарочоси, створюючи свої електронні ігри, фабрики, логістичні мережі і підводні човни, вони проявляють все більший інтерес до науки і техніки. Учень стає мотивованим, зацікавленим, динамічним до навчально-виховного процесу.

6. Креативні і інноваційні підходи до проектів.
STEM навчання складається з шести етапів: питання (завдання), обговорення, дизайн, будова, тестування і розвиток. Ці етапи є основою систематичного проектного підходу. У свою чергу, співіснування або поєднане використання різних можливостей – основою креативності та інновацій. Таким чином, одночасне вивчення і застосування науки і технології створює безліч нових інноваційних проектів. Мистецтво і архітектура чудовий приклад співіснування.

7. Міст між навчанням і кар'єрою.
Є безліч видань, які аналізують рівень зростання необхідності різних спеціальностей. За різними оцінками з 10 спеціальностей  9 будуть вимагати саме STEM знання.

8. Підготовка дітей до технологічних інновацій життя.
STEM програми готують дітей до технологічно розвиненого світу. За останні 60 років технології сильно розвинулися: з відкриття Інтернету (1960), GPS технологій (1978) до ДНК сканування (1984), і звичайно ж до IPod (2001). Сьогодні майже всі використовують смартфони, IPhone та інші. Без технологій уявити наш світ на сьогоднішній день просто неможливо. Це також говорить про те, що технологічний розвиток буде продовжуватися, і STEM навички є основою цього розвитку.

6 липня 2016 року у м.Київ відбулася зустріч членів Коаліції STEM-освіти, платформи, що об’єднує більше 20 компаній і навчальних закладів заради підвищення якості STEM-освіти в Україні. Меморандум про створення Коаліції було укладено 16 вересня 2015 року з метою підвищення якості STEM-освіти України. Першочерговими завданнями Коаліції визначено: розробка рекомендацій для МОН України щодо викладання STEM-дисциплін; організація профорієнтаційних проектів для молоді; навчання вчителів та викладачів інноваційним підходам до викладання STEM-дисциплін; створення можливостей для експериментальної та дослідницької роботи у навчальних закладах; проведення науково-технічних конкурсів, олімпіад, квестів, хакатонів* тощо; створення інформаційних майданчиків (сайт, соціальні мережі) для популяризації STEM-освіти; налагодження міжнародної співпраці.

Постає питання - як підготувати таких фахівців? Навчання - це не просто передача знань від учителя до учнів, це спосіб розширення свідомості і зміни реальності.

Скільки часу знадобиться для втілення  ідей, висвітлених у меморандумі,  у життя  поки що важко сказати.  Проте працювати з  учнями молодших класів за методикою STEM-освіти можна почати вже зараз.  

*Хакато́н (англ. hackathon, від hack (див. хакер) та marathon — марафон) — захід, під час якого різні спеціалісти в галузі розробки програмного забезпечення інтенсивно і згуртовано разом працюють над розв'язанням якоїсь проблеми, або створенням нового додатку чи сервісу. Зазвичай хакатони тривають від одного дня до тижня. Деякі хакатони призначені для освітніх або соціальних цілей, але часто задачею хакатона є створення повноцінного програмного забезпечення. Кожний хакатон фокусовано на певній області, наприклад, мови програмування, операційні системи, додатки, програмний інтерфейс (API).


STEM-освіту часто називають «навчанням навпаки».
Ланцюжок «від теорії до практики» у STEM зазвичай зворотний:
спочатку – гра, придумування та майстрування пристроїв і механізмів, а вже потім, у процесі цієї діяльності, – опанування теорії і нових знань.
Але, звісно, STEM-освіта – це не тільки «навчання навпаки».
Найбільший «козир» STEM-освіти у тому, що вона створює процес навчання за допомогою інтеграції п’яти дисциплін у єдину систему.

Усі активісти STEM-освіти констатують:
універсальних рецептів щодо впровадження такого навчання немає.
STEAM-освіта – це напрями, які впроваджені у навчальний процес вивчення теми за інтеграцією предметів
«Від простих машинних механізмів до мікроелектроніки».
Будь-яке навчання краще починати одразу з практики, щоб "велосипед" діти щоразу винаходили самі. Тоді вони розумітимуть, для чого їм потрібні знання та де їх можна застосувати. Необхідно вчити учнів моделювати, конструювати, вивчати мобільну робототехніку, електроніку, інженерну графіку, тривимірне моделювання тощо, а природничі дисципліни учні щоб опановували не в теорії, а за допомогою дослідів і експериментів.

Метод проектів 

як одна із форм впровадження 

STEM-підходів.

Метод проектів – це освітня технологія, спрямована на здобуття учнями знань у тісному зв'язку з реальною життєвою практикою, формування в них специфічних умінь та навичок завдяки системній організації проблемно орієнтованого навчального пошуку. Проектна технологія передбачає системне й послідовне моделювання вирішення проблемних ситуацій, які потребують від учасників навчального процесу пошукових зусиль, спрямованих на дослідження та розробку оптимальних шляхів створення проектів, їх неодмінний захист і аналіз результатів. Метод проектів допомагає формувати особистісні риси, які розвиваються лише в діяльності й не можуть бути засвоєні вербально. Під час роботи над проектом учні набувають досвіду індивідуальної самостійної діяльності. Метод проектів стимулює учнів до вирішення проблем, які потребують певних знань; розвиває критичне мислення; формує навички роботи з інформацією (учні добирають потрібну інформацію, аналізують та систематизують її); допомагає вирішувати пізнавальні й творчі завдання у співпраці, де учні виконують різні соціальні ролі. Це спонукає вирішенню певної проблеми, яка передбачає, з одного боку, використання різноманітних методів, засобів навчання, а з іншого – інтегрування знань і вмінь з різних галузей науки, техніки, творчих галузей. Результати виконання проектів мають бути від чутними, тобто, якщо це теоретична проблема, то конкретне її вирішення, якщо практична – готовий продукт проекту. Метод проектів можна використовувати як самостійну індивідуальну чи групову роботу учнів упродовж різного за тривалістю часу, а також з використанням сучасних засобів інформаційних технологій, зокрема комп'ютерних, телекомунікаційних.

Підготовка до проведення міжпредметного дослідницького проекту з вибраної теми.

Залучення учнів до практичної діяльності по реалізації проекту.

Міжпредметний шкільний 
дослідницький проект  з теми «Вода»

Тема: «Вода знайома та загадкова!»

Мета: Розвиток індивідуальності за ставлення до природних об'єктів, формувати практичні природоохоронні вміння,  експериментальні дослідження щодо рівня забрудненості вод річки Інгул, формувати екологічну свідомість, модель екологічної поведінки.

Учасники: вчителі, учні,батьки