CC BY
98
УДК 373
Andrievskih N.V., Cand. of Sciences (Pedagogy), MA (Physics and Mathematics Education), teacher of the highest category, MAOU"Secondary school with in-depth study of individual subjects No. 104 of Chelyabinsk" (Chelyabinsk, Russia), E-mail: anata72@list.ru
Selezneva E.A., Cand. of Sciences (Pedagogy), teacher of College, South Ural State Humanitarian Pedagogical University (Chelyabinsk, Russia), E-mail: seleznevaea@cspu.ru
IMPLEMENTATION OF INTERDISCIPLINARY CONNECTIONS IN THE COURSE OF THE MAIN SCHOOL BY MEANS OF STEM EDUCATION. The article highlights an actual problem today - improving the quality of education at school. The authors express the idea of changing the approach to building a program of school subjects of the natural science cycle (physics, chemistry, biology, mathematics, computer science) in classroom and extracurricular activities. It is proposed to provide for the implementation of interdisciplinary connections in the content, which can have a positive impact on the conscious and deeper development of knowledge. In turn, this is a prerequisite for the development of new skills among students, which in the future will contribute to a motivated choice of profession and the opportunity to be in demand on the labor market. STEM education can become such an alternative. Particular attention is paid to the practical component of this system: the experience of implementing the program of extracurricular activities of an interdisciplinary course with elements of robotics, focused on the development of engineering creativity among schoolchildren, is described. The authors also give recommendations on the implementation of STEM in the system of higher education. Key words: STEM education, interdisciplinary communications, engineering thinking, technical creativity, robotics.
Н.В. Андриевских, канд. пед. наук, магистр, учитель высшей категории МАОУ «Средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением отдельных предметов № 104 г. Челябинска», г. Челябинск, E-mail: anata72@list.ru
Е.А. Селезнева, канд. пед. наук, преп. колледжа ЮУрГГПУ, ФГБОУ ВО «Южно-Уральский государственный гуманитарно-педагогический университет», г. Челябинск, E-mail: seleznevaea@cspu.ru
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ МЕЖПРЕДМЕТНЫХ СВЯЗЕЙ В КУРСЕ ОСНОВНОЙ ШКОЛЫ СРЕДСТВАМИ STEM-ОБРАЗОВАНИЯ
Статья посвящена актуальной на сегодняшний день проблеме - повышение качества обучения в школе. Авторами высказывается идея об изменении подхода к построению программы школьных предметов естественно-научного цикла (физика, химия, биология, математика, информатика) в урочной и внеурочной деятельности. Предлагается в содержании предусмотреть реализацию межпредметных связей, что может оказать положительное влияние на осознанное и более глубокое освоение знаний. В свою очередь, это является предпосылкой для развития у обучающихся новых умений, которые в будущем будут способствовать мотивированному выбору профессии и возможности быть востребованным на рынке труда. Такой альтернативой может стать STEM-образование. Особое внимание в статье уделено практической составляющей данной системы: описан опыт реализации программы внеурочной деятельности межпредметного курса с элементами робототехники, ориентированного на развитие инженерного творчества у школьников. Также авторами даны рекомендации по реализации STEM в системе высшего образования.
Ключевые слова: STEM-образование, межпредметные связи, инженерное мышление, техническое творчество, робототехника.
Учебная деятельность современного школьника является многогранной, при этом она направлена на достижение конечного результата - подготовку разносторонне развитой личности, умеющей самостоятельно работать с огромным потоком информации. Этот процесс зависит от многих факторов, как внутренних, так и внешних. Выпускник школы должен осознавать важность выбора будущей профессии. Ведь в современном быстро меняющемся информационном обществе все чаще возникает потребность в кадрах, которые умеют легко подстраиваться под новые требования. Для этого необходимы более глубокие познания в смежных областях знания, что довольно часто не согласуется с действительностью - выпускник вуза обладает лишь конкретным перечнем профессиональных компетенций в определённом направлении согласно профилю образования.
Актуальность выбранной темы обусловлена тенденциями к цифровизации и роботизации общества, которые наблюдаются в настоящее время. Эксперты прогнозируют, что в ближайшем будущем появятся новые профессии [1]. Для этого уже сегодня необходимо задумываться о подготовке специалистов, которые будут соответствовать требованиям, уникальным по совокупности решаемых задач. Новые перспективные направления (медицина, экология, ИТ-сектор, биотехнологии, робототехника) подтверждают мысли о том, что у выпускника необходимо формировать надпрофессиональные навыки для профессии будущего [2]. В связи с этим становится понятно, что сам процесс подготовки такого работника требует осмысления нововведений, поиска новых путей, инновационных взглядов на ситуацию. Для страны важно, чтобы подрастающее поколение могло стать конкурентоспособным на рынке труда, ведь это залог сохранения лидирующего положения среди других стран.
Цель исследования связана с поиском альтернативных способов повышения познавательного интереса школьников к изучению предметов естественно-научного цикла. Мы поставили следующие задачи: проанализировать состояние проблемы реализации практико-ориентированного подхода в обучении школьников; выявить сущность системы STEM-образования; уточнить связь STEM-образования с проектной деятельностью в школе; разработать программу внеурочной деятельности, в основе которой будет лежать принцип связи теории с практикой.
Научная новизна исследования состоит в описании нового подхода к построению курса обучения школьников, ориентированного на повышение мотивации и перспективу осознанного выбора будущей профессии инженерной направленности.
Практическая значимость исследования заключается в следующем: авторские разработки программы внеурочной деятельности могут быть полезны учителям-предметникам естественно-научного цикла при подготовке к занятиям,
педагогам дополнительного образования при планировании практической работы в центрах.
Для подготовки будущих специалистов в технической сфере с глубокими знаниями, широким кругозором, латеральным типом мышления, а также совокупностью необходимых гибких навыков требуется изменить подход к образованию школьников и студентов. Как одно из направлений в работе, из опыта зарубежных стран рекомендуется внедрить образовательную систему STEM. Этот термин представляет собой аббревиатуру от английских слов: Science, Technology, Engineering, Mathematics, что в переводе на русский язык означает наука, технологии, инженерия и математика. Основная идея STEM заключается в практико-о-риентированном подходе к построению содержания образования и организации учебного процесса [3]. Кратко рассмотрим термин «STEM-образование», его сущность, а также процесс его становления в системе образования.
В педагогике это понятие появилось и стало активно использоваться в США в конце XX века. Понимание идей новой технологии приводит к тому, что основные взгляды на практико-ориентированный подход к обучению с осуществлением межпредметных связей высказывались учеными и ранее. Так, Рене Декарт в своих трудах по методологии науки указывал на то, что «все науки связаны между собой», а также рекомендовал изучать их совместно, как единое целое [4].
Чешский педагог Ян Амос Коменский отмечал следующее: чтобы получить глубокие знания в конкретной области, необходимо изучать схожие дисциплины в совокупности, в таком случае возможен переход на более высокий уровень -умение объяснять, сопоставлять факты [4].
В эпоху Просвещения среди педагогов (Ж.Ж. Руссо) утвердилось мнение, что все науки являются продолжением одной общей идеи, между ними существуют связи, которые необходимо увидеть и поддерживать для достижения гармонии в окружающем мире [4].
Отметим, что именно такой подход в обучении того времени - формирование целостной естественнонаучной картины мира - способствовал ряду великих открытий, сделанных на стыке наук (М.В. Ломоносов, Леонардо да Винчи, И. Ньютон, И. Кеплер, Б. Паскаль, Э. Торричелли и другие).
Все направления, выделенные в системе STEM-образования, способствуют развитию интеллектуальных способностей и вовлечению обучающихся в научно-техническое творчество. Обучающиеся должны получать образование в занимательной форме, чтобы понимать, как применимы знания, полученные при обучении на практике, как они способствуют получению высокооплачиваемой работы и самореализации. STEM-технология позволяет ученику понять, что наука окружает нас в повседневной жизни. Инженерия используется в проектировании дорог и мостов, в вопросах глобальных климатических изменений, улучшении окружающей среды и во многом другом. Математика присутствует в каждой про-
фессии в той или иной степени, в любой деятельности, совершаемой нами в повседневной жизни (действия с числами, выполнение сравнения и т. п.).
В ходе внедрения STEM-подхода необходимо придерживаться ряда принципов: в основе образовательного процесса лежит проектная деятельность; решаемые учебные задачи должны иметь практический характер; особое внимание следует уделять предметам естественно-научного цикла (физика, химия, биология) и рассматривать их в совокупности [1].
Большинство современных школьников не понимают, как естественные науки могут помочь им в жизни, при этом считают их сложными, непонятными, отстраненными от окружающей действительности. Теоретические знания, не подкреплённые в смежных областях, ещё больше поддерживают данную неуверенность. Для систематизации и закрепления полученных знаний на практике в нашей стране активно применяется метод проектов. В его задачи входит развить творческий потенциал у школьников, научить мыслить критически, планировать свою деятельность на каждом этапе.
Работа над проектами разного типа в современной школе является обязательной в соответствии с действующим государственными образовательными стандартами (ФГОС ООО) [5]. Обучающиеся уже в начальных классах приобщаются к новому виду деятельности, постепенно систематизируя свои знания и приобретая полезный опыт Проекты бывают разными как по направлению (области знания), так и по организационным критериям (тип, длительность, количество участников). Главное, что объединяет все проекты, - это результат и получение конечного продукта своей деятельности.
В начальной школе проекты тематические, часто работа над ним организуется как итоговое занятие по разделу, подведение итогов изученного. В старших классах, начиная с седьмого, работа над проектом более длительная и основательная: каждый ученик выбирает интересующую его область знания, определяется с темой проекта; за ним закрепляется руководитель из числа школьных учителей. Результат работы выносится на обсуждение: в конце учебного года школьники проходят процедуру публичной защиты своих проектов, над которыми они работали в течение года. Оснащение школ ИКТ, доступам к сети Интернет и цифровыми образовательными ресурсами позволяет школьникам расширить свою проектную деятельность, а сам проект, продукт сделать более реалистичным и содержательным.
В школе юным исследователям могут быть предложены темы на выбор из примерного перечня по каждому предмету. Приведем в качестве примера список тем, предлагаемых обучающимся основной школы [6].
Экология (осознанная сортировка мусора, городской транспорт будущего, причины изменения климата, проблема озоновых дыр, проблемы загрязнения водоемов, продукты, которые мы едим, проблемы восстановления лесов).
Биология (биоритмы жизни, грибы - растения или животные? Вода - источник жизни на Земле, способы помощи бездомным животным, как выжить на необитаемом острое?).
Информатика (криптовалюта: от осознания к использованию, киберпре-ступность, создание анимационного видеоролика, разработка сайта моделирование в трехмерном пространстве, создание турнирных таблиц (обработка и хранение баз данных), роботы-помощники).
Математика (числа и цифры, вероятность наступления событий, теория игр: как всегда выигрывать, золотое сечение, геометрическая иллюзия в работах художников, симметрия в природе, устаревшие меры длины, математика - царица наук).
Естествознание (загадки звездного неба, астероидная опасность, аномальные свойства воды, физика удивительных природных явлений, выращивание кристаллов в домашних условиях, вечный двигатель, географические открытия XXI века, история изобретения летательных аппаратов, теория относительности).
Как видно из предложенного перечня, многие темы проектов посвящены решению частной проблемы и исследуются в рамках одного школьного предмета, что, в свою очередь, ограничивает возможность школьников формирования целостной картины мира.
В настоящее время многие проекты связаны с образовательной робототехникой [7], потому что со своей уникальной разработкой можно принять участие в соревнованиях и олимпиадах по робототехнике разного уровня (Ро-бофест, Робофишки, ИКАР, WRO). STEM-технологии при работе над проектами требуют от школьника способностей мыслить критически, работать как в команде, так и самостоятельно. Чтобы STEM-образование вошло в школьную образовательную среду, необходимо поддерживать талантливых обучающихся, развивать творческую среду и предоставлять возможность обучения в заочных, очно-заочных и дистанционных школах, независимо от места проживания осваивать программы профильной подготовки. Необходимо внедрить систему моральных и материальных стимулов поддержки отечественного учительства, привлекать к учительской профессии молодых талантливых людей. Учитель, благодаря которому школьник добился высоких результатов, должен получать стимулирующие выплаты [3].
Для того чтобы охватить большее количество школьников, заинтересовать, замотивировать их на дальнейшую работу, необходимо комплексное решение. Так, например, на уроках учитель может активизировать познавательный интерес к обучению, проводя параллели между явлениями и процессами (например,
живая и неживая природа, биологические и физические процессы в организме человека и т. д.). Во внеурочной деятельности разработать междисциплинарный курс, в котором будет возможность совершенствовать свои умения в той области знания, которой школьник отдает предпочтение (физика-математика, химия, биология, химия - физика, математика - информатика и т. д.).
Кроме того, существуют инновационные площадки в системе дополнительного образования. Ярким примером служит детское техническое творчество. Дети погружаются в процесс с использованием реального оборудования, понимают весь процесс - от формулирования идеи до реализации задуманного на станке. В рамках национального проекта «Образование» [8] были подготовлены несколько таких площадок: «Сириус», «Кванториум», технопарки, которые функционируют во всех регионах России, и с каждым годом интерес к ним только повышается.
Таким образом, STEM-образование по праву можно назвать инновационным средством, способным повысить уровень подготовки специалистов технических профессий, сделать их конкурентоспособными, готовыми самосовершенствоваться в выбранной отрасли. STEM-образование позволяет подготовить школьников и студентов к технологически развитому и быстро изменяющемуся миру, потому что специалистам будущего требуются более глубокая и разносторонняя подготовка из разных образовательных областей естественных наук [1; 3].
В текущем учебном году для обучающихся основной школы нами была разработана программа внеурочной деятельности, построенной на принципах STEM-образования. Особенностью данной программы служит то, что в ней предусмотрены различные виды деятельности обучающихся: познавательная, исследовательская, трудовая, творческая, в том числе техническое творчество. В структуре программы выделены три модуля, каждый из них направлен на реализацию межпредметных связей между двумя-тремя областями знания: физика - математика, математика - информатика, физика - математика - информатика (робототехника). Содержание программы соответствует основной программе для обучающихся 7-8 классов. Ведущими принципами являются наглядность, активность, связь теории с практикой. Программа рассчитана на один учебный год по 2 часа в неделю (табл. 1).
Таблица 1
Учебный план программы внеурочной деятельности
"Технологии освоения предметной области «Физика, Математика, Информатика»"
Всего, час. В том числе
№ Наименование разделов Лекции Практич. и лаборат. занятия
1 Физика - Математика 24 8 16
2 Математика - Информатика 24 8 16
3 Физика - Математика - Информатика 24 8 16
Итого: 72 24 48
Итоговая аттестация зачет, защита проектов
В результате освоения программы обучающиеся должны приобрести следующие знания и умения:
- умение работать с информацией (анализировать, систематизировать, выделять главную мысль из прочитанного), извлекать информацию из таблиц и графиков, использовать справочную литературу; знания о математических терминах для дальнейшего решения геометрических и практических задач;
- умение распознавать механические явления и объяснять на основе имеющихся знаний;
- умение объяснять механические явления, причины происходящих изменений с телом;
- умение устанавливать взаимосвязь между словесной и математической записью закона;
- умение предлагать способы решения задач, правильно анализировать условие, оценивать правильность полученного ответа;
- умение работать с формулами, грамотно выражать искомую величину через известные;
- углубление представления о современной естественно-научной картине мира;
- умение решать задач различной сложности из нескольких предметных областей и выбирать оптимальный способ решения, а также представление варианта решения;
- знания об основных деталях и способах их соединения;
- умение создавать модель из конструктора по заранее заданным параметрам;
- умение решать логические задачи несколькими способами;
- умение на основе известных алгоритмических конструкций запрограммировать любое движение в зависимости от условия, готовность вносить корректировки при отладке программы.
В качестве примера продемонстрируем содержание тематического планирования по одному модулю (табл. 2). Представленный фрагмент наглядно подтверждает высказанные выше идеи.
Таблица 2
Перечень лабораторных работ (фрагмент)
Номер темы Наименование лабораторной работы
1.3 Изучение движения тела (робота)
1.4 Соревнование роботов «Бег на время». Измерение основных физических характеристик
1.5 «Сумо». Движение под действием силы тяжести
1.6 «Перетягивание каната». Зависимость силы трения от поверхности
1.7 Проверка условия равновесия рычага
1.8 Разработка и изготовление модели морских судов: поверхностных и глубоководных
1.9 Разработка, изготовление, пробные запуски модели воздушного шара
Для выполнения лабораторных работ по каждому модулю обучающимся предоставляется оборудование (физическое или виртуальное). В зависимости от поставленных перед исследователем задач разработка проекта может быть реализована с использованием элементов робототехники [9].
В заключение отметим, что опыт использования программ близкой направленности подтверждает наше предположение о роли ранней профориентации школьников, заинтересованности в своей специализации. Для школьников, которые еще не определились с выбором будущей профессии, важно заложить прочный «фундамент» знаний и практических умений, которые помогут ему в дальнейшем выборе. Хороший результат показывают те выпускники, для которых на протяжении всего школьного обучения проводились пропедевтические занятия, мастер-классы, организовывались экскурсии на предприятия и т. п. Поэтому считаем, что необходимо продолжать подобную деятельность и на сле-
Библиографический список
дующих этапах профессионального становления. Для реализации STEM-обра-зования в высших учебных заведениях будет приемлемым проведение занятий для будущих абитуриентов с использованием нового оборудования, выезд на производство. В учебную программу студентов, основанную на STEM-образо-вании, рекомендуется включать кейсы из реальной жизни: запуск космической ракеты, строительство моста, очистка нефти, сборка робота, соответственно получаемой им профессии. Разбор этих кейсов помогают глубже понять жизненное применение теоретических знаний. Следует приглашать специалистов-практиков для преподавания на технических факультетах, что позволит будущим специалистам учиться не только у специалистов, обладающих современными знаниями, но и у практиков.
В образовательный процесс высшего образования можно включать смешанный формат обучения - с применением онлайн-сервисов. Это позволит университетам привлекать преподавателей из разных университетов, а также организовывать вебинары с опытными практиками [1]. Такая деятельность поможет повысить эффективность всей системы образования. Современному миру нужны инженеры, которые для решения поставленных перед ними задач готовы предлагать новые, альтернативные способы выхода из сложившейся ситуации. Подготовить таких работников помогает STEM-система, в основе которой лежит практико-ориентированный подход и развитие надпрофессиональных умений. Альтернативой при обучении может стать то, что STEM-образование позволяет студентам выполнять научно-исследовательские работы в проектной форме. При наличии технических и материальных условий существует возможность совместить работу над дипломным проектом со стажировкой на производстве. В такой ситуации выполнение работы, требующей от исполнителя нестандартного подхода, критического взгляда в команде единомышленников будет более эффективным и результативным. Обосновано можно заключить, что STEM-обра-зование помогает готовить уникальные кадры, готовые использовать свой потенциал в проблемных ситуациях, оперативно принимать правильное и безопасное решение для окружающих и производства [1; 7].
Перспектива дальнейшего исследования предполагает апробацию разработанной программы внеурочной деятельности для 7-8 классов в других аудиториях, увеличение численности обучающихся, включение тематического блока для 9 класса.
1. Грязнов С.А. STEAM-образование: подход к обучению в 21 веке. Экономика образования. 2020; № 6 (121): 57 - 65.
2. Атлас новых профессий 3.0. Москва: Интеллектуальная Литература, 2020.
3. Мусина Л.М. Внедрение STEM-образования: зарубежные практики. Вестник ГГНТУ. Гуманитарные и социально-экономические науки. 2020; Т. 16, № 3 (21): 64 - 71.
4. Пискунов А.И. История педагогики и образования. От зарождения воспитания в первобытном обществе до конца XXв. Москва: ТЦ «Сфера», 2001.
5. ФГОС ООО (Основной закон) Российской Федерации. Москва, 2022.
6. Гаврилова Т.Ю. STEM-образование в современной школе в рамках проектной деятельности по естественно-научным дисциплинам. Электронные библиотеки. 2019; Т. 22, № 6: 547 - 555.
7. Вознесенская Н.В. Реализация STEAM подход в обучении робототехнике на базе центра молодежного инновационного творчества. Учебный эксперимент в образовании. 2017; № 3 (83): 21 - 25.
8. Селезнева Е.А. Включение цифрового образовательного ресурса с элементами робототехники в образовательный процесс обучения физике в основной школе. Материалы V Международной научно-практической интернет-конференции, посвященной памяти Д.Ш. Матроса. Челябинск: ЗАО «Библиотека А. Миллера», 2021: 134 - 141.
9. Национальный проект «Образование» в Российской Федерации. Available at: https://edu.gov.ru/national-project/about/ References
1. Gryaznov S.A. STEAM-obrazovanie: podhod k obucheniyu v 21 veke. 'Ekonomika obrazovaniya. 2020; № 6 (121): 57 - 65.
2. Atlas novyh professij 3.0. Moskva: Intellektual'naya Literatura, 2020.
3. Musina L.M. Vnedrenie STEM-obrazovaniya: zarubezhnye praktiki. Vestnik GGNTU. Gumanitarnye i social'no-'ekonomicheskie nauki. 2020; T. 16, № 3 (21): 64 - 71.
4. Piskunov A.I. Istoriya pedagogiki i obrazovaniya. Ot zarozhdeniya vospitaniya v pervobytnom obschestve do konca XX v. Moskva: TC «Sfera», 2001.
5. FGOS OOO (Osnovnoj zakon) Rossijskoj Federacii. Moskva, 2022.
6. Gavrilova T.Yu. STEM-obrazovanie v sovremennoj shkole v ramkah proektnoj deyatel'nosti po estestvenno-nauchnym disciplinam. 'Elektronnye biblioteki. 2019; T. 22, № 6: 547 - 555.
7. Voznesenskaya N.V. Realizaciya STEAM podhod v obuchenii robototehnike na baze centra molodezhnogo innovacionnogo tvorchestva. Uchebnyj 'eksperiment v obrazovanii. 2017; № 3 (83): 21 - 25.
8. Selezneva E.A. Vklyuchenie cifrovogo obrazovatel'nogo resursa s 'elementami robototehniki v obrazovatel'nyj process obucheniya fizike v osnovnoj shkole. Materialy V Mezhdunarodnojnauchno-prakíicheskoj internet-konferencii, posvyaschennojpamyati D.Sh. Matrosa. Chelyabinsk: ZAO «Biblioteka A. Millera», 2021: 134 - 141.
9. Nacional'nyjproekt «Obrazovanie» v Rossijskoj Federacii. Available at: https://edu.gov.ru/national-project/about/
Статья поступила в редакцию 01.08.22
УДК 378
Tantsura T.A., senior lecturer, Financial University under the Government of the Russian Federation (Moscow, Russia), E-mail: ttancyra@yandex.ru
ASPECTS OF TEACHING A FOREIGN LANGUAGE DURING POSTGRADUATE STUDIES. The article reveals features of teaching a foreign language during a postgraduate course. Postgraduate studies are aimed at developing research competencies. Teaching a foreign language contributes to the search, analysis and use of materials from scientific sources in a foreign language in the dissertation work. The postgraduate study is aimed at developing the ability to self-activity in gaining new knowledge, promoting self-knowledge process throughout the future life. Teaching a foreign language is carried out through the development of oral and written communication skills on the basis of foreign language interaction. The practice of creating secondary texts contributes to the development of academic writing skills and, as a result, develops the foreign language communicative competence of postgraduates. The author considers methods of teaching the creation of secondary texts in the process of teaching a foreign language during postgraduate studies.
Key words: postgraduate training program, oral and written communication, self-learning activity, secondary scientific text.
Т.А. Танцура, доц., Финансовый университет при Правительстве Российской Федерации, г. Москва, E-mail: ttancyra@yandex.ru
