CC BY
350
Scientific journal PHYSICAL AND MATHEMATICAL EDUCATION
Has been issued since 2013.
Науковий журнал Ф1ЗИКО-МАТЕМАТИЧНА ОСВ1ТА
Видаеться з 2013.
http://fmo-journal.fizmatsspu.sumy.ua/
Балик Н.Р. , Шмигер Г.П. nidxodu та oco6nueocmi сучасноУ STEM-oceimu // Ф'вико-математична осе'та : науковий журнал. - 2017. - Випуск 2(12). - С. 26-30.
Balyk Nadiia, Shmyger Galina. Approaches And Peculiarities Of Modern Stem Education // Physical and Mathematical Education : scientific journal. - 2017. - Issue 2(12). - Р. 26-30.
УДК 378.047:004
Н.Р. Балик, Г.П. Шмигер
Тернопiльський на^ональний педагог'нний ушеерситет '¡мен! Володимира Гнатюка, УкраУна [email protected] shmyger@fizmat. tnpu. edu. ua
П1ДХОДИ ТА ОСОБЛИВОСТ1 СУЧАСНОТ STEM-ОСВ^И
Анота^я. У статтi розглянуто осноенi особлиеостi сучасноУ STEM-осеiти: iнтегроеане наечання, розеиток наеичок критичного мислення та еир'1шення проблем, активна комун!^ц!я i командна робота, креатиенi та iнноеацiйнi пдходи до стеорення проект'1е, пдготоека дтей до теxнологiчниx iнноеацiй життя, застосуеання наукоео-техшчних знань у реальному житт '1.
Проанал'зоеано теоретико-методолог'мш засади стеорення модел'1 STEM-осеiти, що полягають у переходi ед тради^йного наечання до iнноеацiйного шляхом еикористання проектного, практико-ор 'шнтоеаного наечання, перееернутого та змшаного наечання, хмарних теxнологiй та технологи WEB 2.0, мейкерстеа.
Визначено перспектиеш кроки епроеадження STEM-наечання у Тернопльському на^ональному педагог'чному ушеерситет'}, одним iз яких було стеорення STEM-центру «Цифроеi ерудити» при кафедрi iнформатики та методики УУ еикладання.
Заедяки роботi STEM-центру стало можлиеим поширення iнноеацiйного педагог'чного досе'1ду та осе'тшх теxнологiй е галуз'1 STEM; формуеання професшного самоеизначення i професшного еибору е учше; популяриза^я STEM-профеай, пдтримка обдароеаних учше, залучення молод'1 до теорчоУ та досл'дно'У дiяльностi.
Ключовi слова: STEM-осеiта, STEM-наечання, STEM-центр, модель STEM-осеiти, STEM-компетенцп, педагог'чний ушеерситет
Постановка проблеми. На сьогодшшнш день STEM е одним з головних трендiв осв^ньоТ пол^ики багатьох розвинутих краТн CBiTy. Зазначений напрям в освт дае можливiсть у навчальних програмах посилити природничо-науковий компонент. Ямсть освп"и визначаеться компетентшстю та рiвнем професшноТ дiяльностi вчителя, тому важливо уже шд час навчання у педагопчному ушверситет формувати професшш компетентности майбутшх педагопв за напрямками та проблематикою STEM-освiти.
В УкраТш спостер^аеться пщвищена зацтавлешсть до навчання за STEM-напрямами. Сьогодш STEM-пщходи реалiзуються в багатьох украТнських школах та позашктьних закладах. Особливо активно STEM-осв^а розвиваеться у позашкшьному секторi - олiмпiади, дiяльнiсть МалоТ академи наук, рiзноманiтнi конкурси i заходи.
Разом з тим у педагопчних унiверситетах поки що не сформована пол^ика трансформаци навчальних закладiв зi STEM. Це вимагае удосконалення усього осв^нього процесу, запровадження системних змш. Тому на першому етапi необхiдно вивчити пщходи та особливостi сучасноТ STEM-освiти.
Аналiз актуальних дослiджень. Теоретичнi та практичнi аспекти шформатизацп освiти, зокрема використання шформацшних технологiй як одного iз напрямiв впровадження STEM-освiти, дослiдженi у працях М.1. Жалдака, Н.В. Морзе, Ю.С. Рамського, О.М. Спiрiна, С.О. Семертова, £.М. СмирновоТ-ТрибульськоТ, О.В. Стваковського та iнших. Проблемам шновацшного, науково-дослiдного мислення
ISSN 2413-158X (online) ISSN 2413-1571 (print)
учителя та учня як бази STEM-ocBi™ присвячено роботи втизняних та зарубiжних науковцiв як: Н.В. Морзе, Т.1. Андрущенко, С.М. Булiга, С.М. Бревус., В.Ю. Величко, С.А. Гальченко, Л.С. Глоба, К.Д. Гуляев, В.В. Камишин, Е.Я. ^мова, О.Б. Комова, О.В. Лiсовий, Л.Г. Нiколенко, Р.В. Норчевський, М.А. Попова, В.В. Приходнюк, М.Н. Рибалко, О.£. Стрижак, 1.С. Чернецький, M. Harrison, D. Langdon, B. Means, E. PetersBurton, N. Morel, J. Confrey, A. House та шших. Чимало науковщв [3 - 6, 11] зазначають, що впровадження STEM-осв^и передбачае мiждисциплiнарний та проектний пiдходи. Головне мкце в STEM вiдводиться практицi, що поеднуе рiзнi природничо-науковi знання в едине цше.
У наукових та науково-практичних працях з'ясовуеться змiст та понятшна система впровадження STEM-освiти. Ознайомлення учшв зi STEM-професiями передбачае введення Тх у свiт нових понять i технологiй, наприклад: iнновацiя, STEM i STEAM-освiта, STEM-спецiальностi, STEM-грамотнiсть, креативна iндустрiя, нанотехнологи, наукова грамотнiсть, освп"ня робототехнiка, проектна дiяльнiсть [2].
У 2015 роц був пiдписаний Меморандум, який дозволив створити Коалщ№ STEM-осв^и в УкраТш. Коалiцiя сформувала ключовi завдання STEM-освiти, найважливiшими з яких е: реалiзацiя програм для впровадження шновацшних методiв навчання в навчальних закладах; надання можливостей для учшв i студентiв для проведення дослщницькоТ та експериментальноТ роботи на сучасному обладнанш; проведення конкурсiв, олiмпiад; створення шформацшних майданчикiв; профорiентацiя; розвиток мiжнародного спiвробiтництва [8].
Мета статл. Метою статт е виявлення та дослщження концептуальних засад STЕМ-освiти, Тх сшввщнесення iз засадами традицшноТ освiти y навчальному закладi, висвiтлення пiдходiв та особливостей сучасноТ STEM-освiти у педагопчному унiверситетi.
Виклад основного матерiалу.
STEM-осв^а - це програма навчання, яка готуе учшв до усшшного працевлаштування та вимагае розумiння наукових понять, формування техшчно складних навичок iз застосуванням знань у галузi шженери, технологи та математики.
Мета STEM-осв^и - зацiкавити учнiв та студенев природничо-математичними науками, мотивувати Тх свщомо обирати професiю, пояснити, що чим бтьше мiждисциплiнарних знань у них буде, тим ушкальшшими фахiвцями вони зможуть стати.
Впровадження в навчальний процес моделi STEM-осв^и дозволить сформувати в учшв та студенев там STEM-компетентносп, як:
- умiння поставити проблему;
- умшня сформулювати дослщницьке завдання й визначити шляхи його виршення;
- умiння застосовувати знання в рiзних ситуацiях, розумiти можлив^ь iнших точок зору щодо розв'язання проблем;
- умшня орипнально розв'язати проблему;
- умшня застосовувати навички мислення високого рiвня. [1, 10].
Суть STEM-технологп полягае у тому, що в ТТ основi лежить iнженерний шдхщ до винаходу (прототипу). Прототип необхщно спроектувати. Перший крок у проектуванш - це постановка задачi. Для реалiзацiТ поставленоТ мети необхiдно провести дослщження, задiяти всi наявнi знання, скомбшувати Тх i отримати ефективш рiшення. У процесi iнженерного дослщження, створення або полiпшення прототипу, доводиться використовувати своТ знання з кшькох дисциплiн, що сприяе формуванню цшкноТ картини свiту i застосуванню знань у практичнш сферi.
Дослiдження наукових праць дало можливiсть виявити стратепчно важливi фактори, що впливають на зацтавлешсть молодих людей у STEM-освт:
- наявнiсть прикладiв для наслщування;
- отримання практичного досвiду;
- заохочення до вивчення STEM-дисциплш;
- розумшня практичноТ значимостi STEM-освiти [7, 9].
Розглянемо детальшше особливостi сучасноТ STEM осв^и.
1нтегроване навчання за «темами», а не з предмет>в.
STEM-навчання поеднуе в собi проектний та мiждисциплiнарний пщходи, основою для яких е штегращя природничих наук в технологи, шженерну творчiсть i математику. Дуже важливо навчати природничим наукам, технологи, шженерному мистецтву i математицi iнтегровано, тому що ц сфери тiсно взаемопов'язаш на практицi.
Застосування науково-технчних знань у реальному митт>.
За допомогою практичних занять STEM-освп'а демонструе учням застосування науково-техшчних знань у реальному житл. Вони вивчають конкретний проект, у результат чого створюють прототип реального продукту.
Розвиток навичок критичного мислення та вир>шення проблем.
Програми STEM розвивають навички критичного мислення та виршення проблем, необхщних для
подолання труднощiв, з якими y4Hi та студенти можуть зштовхнутися в життi.
Зростання впевненост'1 у сво/х силах.
Молодi люди, створюючи pi3Hi продукти, вирiшуючи Bci проблеми своТ'ми силами, доходять до кшцевоТ мети i стають усе впевнешшими у своТх силах.
Активна комунiкацiя i командна робота.
Програми STEM вiдрiзняються активною комунiкацieю i командною роботою. На стадп обговорення створюеться вiльна атмосфера для дискусiй i висловлювання думок. Вони весь час спшкуються з наставниками i своТми друзями по командi.
Розвиток iнтересу до техн'нних дисциплiн.
Задача STEM-навчання у школi - створювати умови для розвитку iнтересу в учшв до природничих i техшчних дисциплiн. Заняття STEM - захоплюючi i динамiчнi.
Креативнi та iнновацiйнi тдходи до створення проект'в.
STEM навчання складаеться з таких еташв: запитання (завдання), обговорення, конструювання, створення, тестування i реалiзацiя. Цi етапи е основою проектного тдходу. Одночасне вивчення i застосування науки i технологи може створити багато шновацшних проектiв.
Зв'язок м '1ж навчанням i кар'ерою.
П>дготовка дтей до технологiчних iнновацiй життя.
STEM як доповнення до шкльно/програми [7].
Пщходи до впровадження STEM-навчання
На кафедрi iнформатики та методики ТТ викладання Терноптьського нацiонального педагогiчного унiверситету iменi Володимира Гнатюка створено STEM-центр «Цифровi ерудити». Метою його роботи е формування наукового св^огляду та критичного мислення, творчих здiбностей особистостi молодоТ людини в умовах становлення шформацшного суспiльства та економiки знань.
Завдання STEM-центру - мотивацiя учнiв та студенев до освiти в науково-техшчнш сферi та подальшого розвитку науковоТ кар'ери; стимулювання дослiджень i винаходiв у STEM-галузях; розвиток наукового кадрового потенщалу краТни.
Серед важливих заходiв, органiзованих викладачами кафедри у STEM-центрi «Цифровi ерудити», е проведення:
- Дшв науки як в унiверситетi, так i у iнших освiтнiх закладах;
- наукових шкншв;
- ушверситетських олiмпiад iз програмування та 1Т;
- конкурсiв, майстер-класiв, тренiнгiв, зимових та лггшх STEM-шкiл з обдарованими учнями;
- STEM-фестивалю;
- треншпв з метою пiдвищення квалiфiкацiТ вчителiв мiста та областi в галузi STEM-освiти;
- науково-практичних семiнарiв з подготовки та пiдвищення квалiфiкацiТ педагопчних працiвникiв з питань шновацшно'Т осв^ньоТ дiяльностi у сферi STEM-освiти.
На основi аналiзу теоретико-методологiчних засад створення шновацшно'Т моделi STEM-освiти видiлимо основы тдходи до впровадження моделi STEM-навчання у педагопчному унiверситетi (рис. 1).
Рис. 1. Кроки переходу вiд тради^йного навчання до STEM-навчання у навчальному закладi
У процес впровадження моделi STEM-навчання у ТНПУ iменi Володимира Гнатюка, викладачi кафедри шформатики та методики ТТ викладання розробили методику навчання iнформатичних дисциплiн iз
врахуванням вимог та особливостей STEM-ocBim Заняття проводяться з використанням методу проемчв, практико-opieHTOBaHoro навчання, перевернутого навчання, змiшанoгo навчання, хмарних технoлoгiй, технологи WEB 2.0, мейкерства.
Вщбулося оновлення варiативнoT частини навчальних планiв. Зокрема, впроваджено курси STEM-ocвiтньoгo спрямування - «Основи робототехшки», «3D-мoделювання», «Розумш пристроТ 1нтернет-речей».
Висновки. Основною ocoбливicтю STEM-ocвiти е iнтегрoване навчання застосування науково-технiчних знань у реальному житп. Наукoвo-метoдичнi засади створення мoделi STEM-ocвiти полягають у перехoдi вщ традицiйнoгo навчання до iннoвацiйнoгo шляхом використання метoдiв проектно-oрiентoванoгo навчання.
Важливою складовою впровадження STEM-ocвiти на Тернoпiллi стало створення STEM-центру «Цифрoвi ерудити», що сприяе удосконаленню системи прoфoрiентацiT учнiв та Тх мотивацп до вступу на STEM-cпецiальнocтi. Основы форми роботи з метою заохочувального вщбору мoлoдi у STEM-центрi е: конкурси, oлiмпiади, наукoвi пiкнiки, фестивале лiтнi та зимoвi STEM-школи.
Перспективи подальших дocлiджень полягають у координаци зусиль наукoвцiв i педагoгiв загальноосв^шх, пoзашкiльних навчальних закладiв, вищих навчальних закладiв з метою поширення кращих STEM-ocвiтнiх практик, cтвoреннi cтратегiчнoгo партнерства мiж унiверcитетoм, cереднiми школами та шдприемствами.
Список використаних джерел
1. Балик Н.Р. Формування шформацшних та сощальних компетентностей cтудентiв з метою Тх професшноТ пiдгoтoвки у педагопчному унiверcитетi / Н.Р. Балик, Г.П. Шмигер // Науковий огляд. - 2016. - №1(22) -С. 14-21
2. Гончарова Н. О. Професшна компетентшсть вчителя у cиcтемi навчання STEM / Гончарова Н. О. // Наукoвi записки МалоТ академи наук УкраТни. - 2015. - № 7. - С. 141-147.
3. Морзе Н.В. Основи робототехшки: навчальний поабник / Н.В. Морзе, Л.О. Варченко-Троценко, М.А. Гладун. - Кам'янець-Подшьський: ПП Буйницький О.А., 2016. - 184 с.
4. Патрикеева О. О. Актуальшсть запровадження STEM-навчання в УкраТш / О. О. Патрикеева // 1нформацшний збiрник для директора школи та завщуючого дитячим садочком. - К.: Осв^а УкраТни. -2015. - № 17-18(41). - С. 53-57.
5. Harrison, M. Supporting the T and the E in STEM: 2004-2010. Design and Technology Education: An International Journal, 2011. - 16(1), pр.17-25.
6. Morel, N. J. Setting the Stage for Collaboration: An Essential Skill for Professional Growth. Delta Kappa Gamma Bulletin, 2014. - 81(1), pр.36-39.
7. Peters-Burton, E. E., Lynch, S. J., Behrend, T. S., & Means, B. B. Inclusive STEM high school design: 10 critical components. Theory Into Practice, 2014. - 53(1), pр.67-71.
8. Меморандум про створення Коалщп STEM-освп'и [Електронний ресурс] / Режим доступу: http://csr-ukraine.org/wp-content/uploads/2016/01/STEM_memorandum_FINAL_%D0%9011.pdf.
9. Langdon, D., McKittrick, G., Beede, D., Khan, B., & Doms, M. STEM: Good jobs now and for the future. Washington, DC: U.S. Department of Commerce [Electronic resource] / Retrieved from: http://www.esa.doc.gov/sites/default/files/stemfinalyjuly14_1.pdf.
10. Partnership For 21st Century Skills. Framework for 21st Century Learning. Retrieved on June 11, 2015 [Electronic resource] / Retrieved from: http://www.p21.org/our-work/p21-framework.
11. STEM Innovation Task Force (2014). STEM 2.0 — An Imperative For Our Future Workforce. Retrieved on June 12, 2015 [Electronic resource] / Retrieved from: http://stemconnector.org/sitf.
References
1. Balyk N.R. Formuvannya informatsiynykh ta sotsial'nykh kompetentnostey studentiv z metoyu yikh profesiynoyi pidhotovky u pedahohichnomu universyteti / N.R. Balyk, H.P. Shmyher // Naukovyy ohlyad. - 2016. - №1(22) -S. 87-94
2. Honcharova N. O. Profesiyna kompetentnist' vchytelya u systemi navchannya STEM / Honcharova N. O. // Naukovi zapysky Maloyi akademiyi nauk Ukrayiny. - 2015. - № 7. - S. 141-147.
3. Morze N.V. Osnovy robototekhniky: navchal'nyy posibnyk / N.V. Morze, L.O. Varchenko-Trotsenko, M.A. Hladun. - Kam"yanets'-Podil's'kyy: PP Buynyts'kyy O.A., 2016. - 184 s.
4. Patrykyeyeva O. O. Aktual'nist' zaprovadzhennya STEM-navchannya v Ukrayini / Patrykyeyeva O. O. // Informatsiynyy zbirnyk dlya dyrektoriv shkoly ta zaviduyuchoho dytyachym sadochkom. - 2016.
5. Harrison, M. Supporting the T and the E in STEM: 2004-2010. Design and Technology Education: An International Journal, 2011. - 16(1), p.17-25.
6. Morel, N. J. Setting the Stage for Collaboration: An Essential Skill for Professional Growth. Delta Kappa Gamma
Bulletin, 2014. - 81(1), p.36-39.
7. Peters-Burton, E. E., Lynch, S. J., Behrend, T. S., & Means, B. B. Inclusive STEM high school design: 10 critical components. Theory Into Practice, 2014. - 53(1), p.67-71.
8. Memorandum pro stvorennya Koalitsiyi STEM-osvity [Elektronnyy resurs] / Rezhym dostupu: http://csr-ukraine.org/wp-content/uploads/2016/01/STEM_memorandum_FINAL_%D0%9011.pdf.
9. Langdon, D., McKittrick, G., Beede, D., Khan, B., & Doms, M. STEM: Good jobs now and for the future. Washington, DC: U.S. Department of Commerce [Electronic resource] / Retrieved from: http://www.esa.doc.gov/sites/default/files/stemfinalyjuly14_1.pdf.
10. Partnership For 21st Century Skills. Framework for 21st Century Learning. Retrieved on June 11, 2015 [Electronic resource] / Retrieved from: http://www.p21.org/our-work/p21-framework.
11. STEM Innovation Task Force (2014). STEM 2.0 — An Imperative For Our Future Workforce. Retrieved on June 12, 2015 [Electronic resource] / Retrieved from: http://stemconnector.org/sitf.
APPROACHES AND PECULIARITIES OF MODERN STEM EDUCATION Nadiia Balyk, Galina Shmyger
Volodymyr Gnatiuk National Pedagogical University of Ternopil, Ukraine
Abstract. The article describes the main features of modern STEM education: integrated learning, development of critical thinking skills and problem solving, active communication and teamwork, creative and innovative approaches to create projects, preparing children for the technological innovation of life, the application of scientific and technological knowledge in real life .
Analyzed theoretical-methodological bases of creation of model of STEM education, namely the transition from traditional teaching to innovative by using design, practice-based learning, flipped and blended learning, cloud computing and WEB 2.0 technology, making.
Identified promising steps of introducing STEM education in the Ternopil national pedagogical University, one of which was the creation of a STEM center, "Digital scholars" at the Department of Informatics and its teaching methods.
Thanks to the work of the STEM center, made possible the dissemination of innovative teaching practices and educational technologies in STEM; formation of professional identity and professional choices of students; promotion of STEM-based professions, support for gifted students, attracting young people to creative and research activities.
Key words: STEM-education, STEM-learning, STEM-center, model STEM-education, STEM-competence, Pedagogical University.
