Засідання № 2

«В істинному математику завжди є щось від художника, архітектора і навіть поета»                         А.Прінгсхайм

Тема. 

Особливості використання STEM-технологій в навчанні у формі інтегрованих уроків.

1. Інтегровані уроки через об’єднання схожої тематики кількох навчальних предметів.

2. Використання науково-технічних знань у реальному житті.

3. Панорами творчих знахідок

ІНТЕГРАЦІЯ ТА ІНТЕГРОВАНЕ НАВЧАННЯ

У Великому тлумачному словнику інтеграція – це “доцільне об’єднання та координація дій різних частин цілісної системи”.

За системного підходу інтеграція визначається як процес взаємодії двох або більше систем з метою створення нової, яка набуває нових властивостей завдяки зміні властивостей та зв’язків її елементів.

Американський педагог Дж. Гіббоне висловлював думку, що інтегрувати – це поєднувати частини систем таким чином, щоб результат об’єднання в сумі перевершував їхнє значення до взаємодії.

Деякі вчені, зокрема Н.С. Антонов, розглядають поняття “інтеграція” в загальнонауковому аспекті, визначаючи його природне протиставлення поняттю “диференціація” та наголошуючи на високому рівні системності: “це процес взаємопроникнення, ущільнення, уніфікації знання, який проявляється через єдність з протилежним йому процесом розчленування, розмежування, диференціації”.

На думку Н. Костюка, “інтеграція – це процес взаємодії елементів із заданими властивостями, що супроводжується встановленням, ускладненням і зміцненням істотних зв’язків між цими елементами на основі достатньої підстави, в результаті якої формується інтегрований об’єкт (цілісна система) з якісно новими властивостями, у структурі якого зберігаються індивідуальні властивості вихідних елементів”.

На процесуальності та результативності інтеграції наголошує         І.М. Козловська: “Інтеграція представляє собою процесс і результат створення нерозривнозв’язаного, єдиного“.

Таким чином, інтеграція – це процес взаємодії, об’єднання, взаємовпливу, взаємопроникнення, взаємозближення, відновлення єдності … двох або більше систем, результатом якого є утворення нової цілісної системи, яка набуває нових властивостей та взаємозв’язків між оновленими елементами системи.

Ця концепція сприйняття інтеграції в межах системного підходу відображається і при її проекції на сферу освіти.
Інтегроване навчання (Адаптовано з “Natural Curiosity: A Resource for Teachers” University of Toronto OISE) – це навчання, яке ґрунтується на комплексному підході. Освіта розглядається через призму загальної картини, а не ділиться на окремі дисципліни. Предметні межі (роздільники) зникають, коли вчителі заохочують учнів робити зв’язок між дисциплінами й спиратися на знання і навички з кількох предметних областей. Учням потрібні відкриті можливості для інтеграції знань і навичок з різних дисциплін і критичного оцінювання того, як ці частини взаємо-діють.

Інтегровані уроки можуть проводитись двома шляхами:

· через об’єднання схожої тематики кількох навчальних предметів;

· через формування інтегрованих курсів або окремих спецкурсів шляхом об’єднання навчальних програм таких курсів/предметів.

Основою ефективності таких уроків/занять є чітке визначення мети і відповідне їх планування для забезпечення різнобічного розгляду учнями певного об’єкта, поняття, явища з використанням навчальних засобів різних предметів. Особливість планування і проведення інтегрованих, бінарних уроків полягає у тому, що вони можуть проводитись як одним учителем, який викладає предмети, що інтегрується, так і декількома. Коли програмовий матеріал різних навчальних предметів дозволяє інтегрувати його в межах одного навчального дня, можуть організовуватися «тематичні дні», коли всі уроки за розкладом спрямовують на реалізацію єдиної навчально-виховної мети, досягнення конкретного результату.

Інтегрований урок та його аналіз

Інтегрований урок – це урок, який проводиться з метою розкриття загальних закономірностей, законів, ідей, теорій, відображених у різних науках і відповідних їм навчальних предметах. Його проведення забезпечує формування в учнів цілісної системи уявлень про діалектико-матеріалістичні закони пізнання навколишнього світу в їх взаємозв'язку та взаємозумовленості; сприяє поглибленню та розширенню знань учнів, діапазону їх практичного застосування до процесів та явищ оточуючої дійсності.

Доцільність інтегрованих уроків зумовлена завданнями інтеграції знань, умінь і навичок учнів з основ наук. Вони сприяють розкриттю наукових законів та умов їх прояву в різних галузях науки та сферах практичної діяльності; виявленню специфіки та можливості прояву закономірностей, законів, ідей, теорій в оточуючій дійсності; інтеграції діяльності вчителів із формування загально навчальних умінь і навичок учнів (навчально-організаційні, навчально-інформаційні, навчально-інтелектуальні); розкриттю багатогранності можливостей застосування набутих знань учнів у різних галузях науки та сферах діяльності; синтезу фактів, явищ, процесів з метою висунення нових ідей, розробки гіпотез; інтеграції діяльності вчителів з формування творчої особистості учня, розвитку його здібностей.

У процесі підготовки та проведення інтегрованого уроку беруть участь кілька вчителів. Їх завдання полягають у: визначенні змісту та обсягу навчального матеріалу з тих навчальних предметів, які вони викладають, відповідно до поставлених цілей та завдань інтегрованого уроку; вибір форм і методів реалізації навчального матеріалу; виділення об'єктивно існуючих зв'язків між базовими знаннями, які можна інтегрувати. При цьому необхідно враховувати специфіку кожного навчального предмета та його можливостей у розкритті загальних законів, теорій, ідей, які є інтегруючою основою кількох навчальних предметів. Необхідна також координація діяльності та дій учителів у процесі підготовки та проведення інтегрованого уроку. У ролі координатора виступає ведучий учитель з даної проблеми. До його обов'язків входить перш за все конструювання змісту дидактичного матеріалу, визначення його оптимального обсягу й ролі кожного вчителя на уроці, засобів їх взаємодії та активізації діяльності учнів у процесі уроку, раціональної технології реалізації змісту інтегрованого уроку, досягнення мети.

Структура інтегрованого уроку зумовлюється поставленими цілями та завданнями; детермінується змістом навчання, особливостями діяльності вчителів та учнів. Оскільки інтегрований урок – це в основному урок систематизації та узагальнення знань, умінь і навичок учнів, та його оптимальною структурою буде: - повідомлення теми, цілей та завдань уроку;

-  мотивація навчальної діяльності учнів;

-  актуалізація та корекція опорних знань;

-  повторення й аналіз основних фактів, подій, явищ;

-  творче перенесення знань і навичок учнів у нові ситуації;

-  узагальнення та систематизація навчальних досягнень учнів;

-  основних ідей та наукових теорій, предметів, що є складовими інтегрованого уроку.

Технологія проведення інтегрованого уроку може бути різною. Це залежить від цілей, завдань і змісту уроку, способів діяльності, ситуацій, що виникають у процесі його проведення. Традиційно вона така: повідомлення теми, ознайомлення учнів з цілями та завданнями уроку, вступне слово ведучого вчителя чи учня (групи учнів), спілкування вчителів та учнів, коментарі, доповнення, опанування, рецензування, підбиття підсумків уроку.

Важливу роль у підвищенні ефективності інтегрованого уроку відіграє його навчально-матеріальне та технічне оснащення (демонстраційні матеріали та прилади; матеріали для проведення дослідів, спостережень; аудіовізуальні засоби, таблиці, графіки, схеми, алгоритми, інструкції, тренажери, дисплеї).

Ведучий учитель у процесі уроку забезпечує високу організацію та дисципліну учнів, їх самостійність, активність, ініціативність, демократичність, тактовність та етику спілкування. При цьому велике значення має інтегрована діяльність "активних" учасників уроку (учнів і вчителів). Глибина, новизна, логічність і послідовність їх повідомлень, своєчасна корекція навчально-пізнавальної діяльності учнів у ході уроку, поєднання зусиль "активних" і "пасивних" учасників (інформаторів і слухачів) сприяє реалізації поставлених цілей та завдань інтегрованого уроку.

Підбиття підсумків інтегрованого уроку робить ведучий вчитель разом з учнями. Алгоритм їх дій приблизно такий: співвідношення реально досягнутих результатів з поставленими цілями та завданнями уроку, повідомлення про реалізацію змісту уроку (повністю, частково, не реалізовано); оцінка кращих повідомлень учнів з точки зору інтеграції знань; аналіз недоліків у діяльності учнів і виявлення резервів підвищення ефективності інтегрованого уроку, рівня навчальних досягнень учнів.

У процесі спостереження та аналізу інтегрованого уроку слід сконцентрувати увагу на таких параметрах:

-         визначення педагогічно доцільної теми інтегрованого уроку з урахуванням об'єктивно існуючої основи змісту вивченого матеріалу з різних навчальних предметів;

-         постановка й реалізація мети та завдань уроку, мотивація навчально-пізнавальної діяльності учнів;

-         раціональність вибору змісту навчального матеріалу вчителями різних предметів, що забезпечує інтеграцію навчальних досягнень учнів, системність і глибину їх знань;

-         раціональний вибір методів і засобів організації навчально-пізнавальної діяльності учнів;

-         раціональність технології проведення інтегрованого уроку;

-         інтеграція зусиль "активних" і "пасивних" учасників у процесі реалізації поставлених цілей та завдань інтегрованого уроку;

-         реалізація функціональних обов'язків ведучого вчителя у процесі уроку;

-         підбиття підсумків інтегрованого уроку та оцінка його ефективності.

Проблема інтеграції навчання і виховання важлива і сучасна як для теорії, так і для практики. Її актуальність зумовлена змінами у сфері науки і виробництва, новими соціальними запитами.

Доцільність інтегрованих уроків випливає із завдань інтеграції знань, умінь та навичок учнів з основ наук.

Інтегрований урок об’єднує блоки знань із різних навчальних предметів, тем навколо однієї проблеми з метою інформаційного та емоційного збагачення сприймання, мислення, почуттів учня, що дає змогу пізнавати певне явище різнобічно, досягати цілісності знань. Він спрямований на розкриття загальних закономірностей, законів, ідей, теорій, відображених у різних науках і відповідних їм навчальних предметах. Цей урок забезпечує формування в учнів цілісної системи уявлень про діалектико-матеріалістичні закони пізнання навколишнього світу у їх взаємозв’язку та взаємозумовленості і сприяє поглибленню та розширенню знань учнів, діапазону їх практичного застосування.

Мета інтегрованих уроків – формування в учнів цілісного світогляду про навколишній світ, активізація їх пізнавальної діяльності; підвищення якості засвоєння сприйнятого матеріалу; створення творчої атмосфери в колективі учнів; виявлення здібностей учнів та їх особливостей; формування навичок самостійної роботи школярів з додатковою довідковою літературою, таблицями міжпредметних зв’язків, опорними схемами; підвищення інтересу учнів до матеріалу, що вивчається; ефективна реалізація розвивально-виховної функції навчання.

Відмінність інтегрованого уроку від традиційного в тому, що предметом вивчення (аналізу) на такому уроці виступають багатопланові об’єкти, інформація про сутність яких міститься в різних навчальних дисциплінах; широка палітра використання міжпредметних зв’язків при різнобічному розгляді однопланових об’єктів; своєрідна структура, методи, прийоми і засоби, які сприяють його організації і реалізації поставлених цілей.

Елементи змісту інтегрованих уроків:

- знання, уміння і навички (лінійні та пересічні);

- досвід творчої діяльності;

- досвід емоційно-ціннісного ставлення до дійсності (світу, суспільства, людини).

Інтегративна цілісність уроку потребує наявності однакового рівня спільності взаємодіючих елементів, спільної мети для всіх процесів взаємодії, спрямованої на досягнення кінцевого результату.

Інтегрований урок може будуватися в межах одного навчального предмета (внутрішньо-предметна інтеграція) внаслідок інтегрованого змісту кількох навчальних дисциплін (міжпредметна інтеграція) або на змістовій основі інтегрованого курсу.

 Особливість інтегрованих уроків також і в тому, що учні на таких уроках не гублять з поля зору вихідну проблему, а розширюють і поглиблюють коло пов’язаних з нею знань.

Особливий напрямок становлять інтегровані уроки, побудовані на основі змісту інтегрованих курсів,відповідно до інтегрованих програм.

Класифікація інтегрованих уроків

Педагоги проводили дослідження, яке показало, що інтегровані уроки, подібно до традиційних, можна класифікувати за такими ознаками:

І. За дидактичною метою:

1. інтегровані уроки засвоєння нових знань;

2. інтегровані уроки формування практичних умінь і навичок;

3. інтегровані уроки узагальнення і систематизації знань;

4. інтегровані контрольні уроки;

ІІ. За етапами навчальної діяльності:

1. вступні інтегровані уроки;

2. інтегровані уроки первинного ознайомлення з матеріалом;

3. інтегровані уроки формування понять, вивчення законів і правил;

4. інтегровані уроки застосування знань на практиці;

5. інтегровані уроки формування практичних умінь і навичок;

6. інтегровані уроки повторення і узагальнення матеріалу.

Друга класифікація більш підходить до інтегрованих уроків.

Вивчаючи технологію (структуру) кожного типу уроку вчитель повинен враховувати тему і зміст, предметів, які інтегруються на одному уроці, найдоцільніші методичні засоби і прийоми, конкретні умови, в яких проводитиметься урок, рівень підготовки учнів.

Майже в усіх типах інтегрованих уроків наявні такі структурні елементи: вступна частина, перевірка домашнього завдання, вивчення нового матеріалу закріплення нового матеріалу, повідомлення домашнього завдання, закріплення уроку.

Вимоги, яким повинен відповідати якісний інтегрований урок

Серед загальних вимог, яким повинен відповідати якісний інтегрований урок, виділяють наступні:

1. Використання нових досягнень науки, передової педагогічної практики, побудови уроку на основі закономірностей навчально-виховного процесу.

2. Інформація на уроці оптимальному співвідношенні всіх дидактичних принципів і правил.

3. Забезпечення належних умов для продуктивної пізнавальної діяльності учнів з врахуванням їх інтересів здібностей і потреб.

4. Зв’язок з раніше засвоєними знаннями і вміннями, опора на досягнутий рівень розвитку учнів.

5. Мотивація і активізація розвитку всіх сфер особистості.

6. Логічність і емоційність всіх етапів навчально-виховної діяльності.

7. Ефективність використання педагогічних засобів.

8. Зв’язок з життям, особистим досвідом учнів.

9. Формування практично необхідних знань, умінь, навичок, раціональних прийомів мислення і діяльності.

10. Формування вміння вчитися, потреби постійно поповнювати об’єм знань.

11. Ретельна діяльність, прогнозування, проектування і планування кожного уроку.

Інтегрований урок, як і звичайний традиційний урок, направлений на досягнення триєдиної мети. З урахуванням цього загальні вимоги до уроку конкретизуються в дидактичних, виховних і розвиваючих вимогах.

Виховні вимоги до інтегрованого уроку включають:

-  визначення виховних можливостей навчального матеріалу, діяльності на урок;

-  постановку тільки тих виховних завдань, які органічно витікають із цілей і змісту навчальної роботи;

- формування життєво необхідних якостей: охайності, відповідальності, самостійності, уважності, чесності, колективізму та ін;

- увага і гуманне відношення до учнів, до тримання вимог педагогічного такту, співробітництво зі школярами і зацікавленість у інших успіхах.

До розвивальних вимог відносяться:

- формування і розвиток в учнів позитивних мотивів навчально-пізнавальної діяльності, інтересів, творчої ініціативи і активності;

- вивчення та врахування рівня розвитку і психологічних особливостей учнів, проектування «зони найближчого розвитку»;

- проведення інтегрованого уроку на випереджаючому рівні, стимулювання нових якісних змін у розвитку.

Отже, внаслідок врахування класифікації, дотримання технології проведення інтегрованих уроків забезпечується висока ефективність освітнього процесу.

"Використання науково-технічних знань
у реальному житті"

STEM-освіта – це програма навчання, яка готує учнів до успішного працевлаштування та вимагає розуміння наукових понять, формування технічно складних навичок із застосуванням знань у галузі інженерії, технології та математики. 

Мета STEM-освіти – зацікавити учнів природничо-математичними науками, мотивувати їх свідомо обирати професію, пояснити, що чим більше міждисциплінарних знань у них буде, тим унікальнішими фахівцями вони зможуть стати. 

Впровадження в навчальний процес моделі STEM-освіти дозволить сформувати в учнів такі STEM-компетентності, як:  

• уміння поставити проблему;  
• уміння сформулювати дослідницьке завдання й визначити шляхи його вирішення;  
• уміння застосовувати знання в різних ситуаціях, розуміти можливість інших точок зору щодо розв’язання проблем;  
• уміння оригінально розв’язати проблему;  уміння застосовувати навички мислення високого рівня. 

Суть STEM-технології полягає у тому, що в її основі лежить інженерний підхід до винаходу (прототипу). 

Прототип необхідно спроектувати. 

Перший крок у проектуванні – це постановка задачі. Для реалізації поставленої мети необхідно провести дослідження, задіяти всі наявні знання, скомбінувати їх і отримати ефективні рішення. У процесі інженерного дослідження, створення або поліпшення прототипу, доводиться використовувати свої знання з кількох дисциплін, що сприяє формуванню цілісної картини світу і застосуванню знань у практичній сфері. Дослідження наукових праць дало можливість виявити стратегічно важливі фактори, що впливають на зацікавленість учнів у STEM-освіті:  

• наявність прикладів для наслідування;  отримання практичного досвіду;  
• заохочення до вивчення STEM-дисциплін;  розуміння практичної значимості STEM-освіти 

Розглянемо детальніше особливості сучасної STEM освіти. 

Інтегроване навчання за «темами», а не з предметів. 

STEM-навчання поєднує в собі проектний та міждисциплінарний підходи, основою для яких є інтеграція природничих наук в технології, інженерну творчість і математику. 

Дуже важливо навчати природничим наукам, технології, інженерному мистецтву і математиці інтегровано, тому що ці сфери тісно взаємопов'язані на практиці. Застосування науково-технічних знань у реальному житті. 

За допомогою практичних занять STEM-освіта демонструє учням застосування науково-технічних знань у реальному житті. 

Вони вивчають конкретний проект, у результаті чого створюють прототип реального продукту. 

Розвиток навичок критичного мислення та вирішення проблем. 

Програми STEM розвивають навички критичного мислення та вирішення проблем, необхідних для PHYSICAL & MATHEMATICAL EDUCATION, подолання труднощів, з якими учні можуть зіштовхнутися в житті. Зростання впевненості у своїх силах. Учні, створюючи різні продукти, вирішуючи всі проблеми своїми силами, доходять до кінцевої мети і стають усе впевненішими у своїх силах. 

Програми STEM відрізняються активною комунікацією і командною роботою. На стадії обговорення створюється вільна атмосфера для дискусій і висловлювання думок. Вони весь час спілкуються з наставниками і своїми друзями по команді. 

Задача STEM-навчання у школі – створювати умови для розвитку інтересу в учнів до природничих і технічних дисциплін. Заняття STEM – захоплюючі і динамічні. Креативні та інноваційні підходи до створення проектів. STEM навчання складається з таких етапів: запитання (завдання), обговорення, конструювання, створення, тестування і реалізація. Ці етапи є основою проектного підходу. Одночасне вивчення і застосування науки і технології може створити багато інноваційних проектів. Зв’язок між навчанням і кар’єрою. Підготовка дітей до технологічних інновацій життя. 

Панорами творчих знахідок

Впровадження елементів STEM-освіти у навчання математики

Використання елементів STEM-технологій на уроках 

природничо-математичного циклу

Одним із напрямків інноваційного розвитку природничо-математичної освіти є система навчання STEM (Science-наука, Technology-технологія, Engineering-інженерія, Mathematics-математика), завдяки якій діти розвивають логічне мислення та технічну грамотність, вчаться вирішувати поставлені задачі, стають новаторами, винахідниками. STEM-навчання дозволить зміцнити та вирішити найбільш актуальні проблеми майбутнього.
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. 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 STEM надає широкі можливості для спілкування “один 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.
Сьогодні в Україні вже робляться перші кроки впровадження системи навчання STEM. У середній школі вводяться міждисциплінарні програми навчання, збільшується поінформованість учнів зі STEM-предметів і професій, а також академічних вимог у STEM-областях і професіях. У старшій школі забезпечується складна програма навчання з акцентом на застосуванні STEM-предметів, пропонуються курси і шляхи для підготовки у STEM-областях і професіях, а також учнівську молодь готують до успішної післяшкільної зайнятості та освіти. При цьому, на будь-якій стадії ця система «наводить мости» і з’єднує шкільні й позашкільні можливості та форми навчання.
STEM – нова методика навчання учнів, яка має таку основу:
1.Інтегроване навчання за темами, а не за предметами.
Інтегроване навчання математики, природничих предметів, технології, інженерії. Ці сфери навчання тісно пов’язані між собою на практиці.
2.Використання науково-технічних знань у реальному житті.
Впровадження в навчально-виховний процес методичних рішень STEM-освіти дозволить 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.
Це дозволить наблизити зміст різноманітних сфер науково-технічної діяльності людського суспільства до навчального процесу.
Звичайно майбутнє – за міжпредметною інтеграцією, нажаль сьогодні діти отримують фрагментарні знання, які можна порівняти з пазлами. І лише у небагатьох учнів ці «пазли» складаються в єдину «картину» світу. STEM-навчальний план заснований на ідеї навчання учнів із застосуванням міждисциплінарного і прикладного підходу. Замість того щоб вивчати окремо кожну з дисциплін, STEM інтегрує їх в єдину схему навчання.
Поєднувати математику з мистецтвом, а біологію з робототехнікою – саме це є реформою середної освіти. Справа не лише в інтеграції предметів: у школах буде більше групової проектної роботи, а завдання на уроках стануть більш прикладними. Дітям це допоможе виходити зі школи підготовленими до реального життя, а країні – отримати більше фахівців у сферах інженерії, ІТ чи нанобіології. Власне, потребою у фахівцях із гнучкими, комплексними знаннями та вмінням вирішувати еколого-технологічні проблеми і аргументують в Інституті модернізації змісту освіти впровадження STEM-у.