РАЗВИТИЕ ИНТЕРЕСА К STEM-ОБРАЗОВАНИЮ У ДЕТЕЙ МЛАДШЕГО ШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА В СИСТЕМЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Ибраева Эльвира Сериковна; Шаушекова Баян Кырыкбаевна

Перспективы Науки и Образования

Международный электронный научный журнал ISSN 2307-2334 (Онлайн)

Адрес выпуска: https://pnojournal.wordpress.com/2023-2/23-01/ Дата поступления: 05.08.2022 Дата публикации: 28.02.2023

E. С. ИБРАЕВА, Б. К. ШАУШЕКОВА

Развитие интереса к STEM-образованию у детей младшего школьного возраста в системе дополнительного образования

Введение. Образование в областях науки, технологии, инженерии и математики играет значительную роль в достижении целей устойчивого развития, т.е. «лучшего и более устойчивого будущего для всех» (ООН). Объединяя науку, технологии, инженерию и математику, образование в области STEM помогает нам решать проблемы, с которыми сегодня сталкивается мир.

Цель исследования - проверить эффективность модели развития интереса к STEM-образованию у детей младшего школьного возраста в системе дополнительного образования.

Материалы и методы. Экспериментальное исследование проводилось на базе образовательного центра Lego-education (Казахстан, г. Астана). В эксперименте приняло участие 110 детей в возрасте от 6 до 9 лет (их количество было поровну разделено между экспериментальной и контрольной группами). Проводилась оценка уровня исследовательских умений, навыков и информированности учащихся начальных классов об основах решений нестандартных, практико-мыслительных задач и готовности к их решению. Метод математической статистики: критерий согласия х2-Пирсона.

Результаты. Предложенная модель развития исследовательских умений и навыков детей младшего школьного возраста предполагает создание специальной организованной среды, увлекательной и ценной для учащихся и превращающей обучение в жизнедеятельность, направленную на развитие научно-технических знаний. Проанализировав качественные и количественные результаты педагогических наблюдений за экспериментальной группой, можно сделать вывод, что исследовательских умений и навыков (х2 = 8,733; p = 0,013) и уровень информированности учащихся (X2 = 6.545; p = 0.038) значительно повысился после проведения формирующего эксперимента.

Заключение. STEM-подход предоставляет учащимся младших классов возможность системного изучения мира, позволяет вникнуть в логику окружающих явлений, обнаружить и понять их взаимосвязь, открыть для себя много нового и интересного. При знакомстве с чем-то новым у ребенка развивается любознательность и познавательная активность, а затем появляется необходимость самостоятельно ставить перед собой задачи, выбирать способы их решения и объективно оценивать результаты. Это способствует развитию инженерного стиля мышления; обеспечивает новый, более высокий уровень развития ребенка, что предполагает более широкие возможности в будущем при выборе профессии.

Ключевые слова: STEM, образование, младшие школьники, дополнительное образование, научно-технические знания

Ссылка для цитирования:

Ибраева Е. С., Шаушекова Б. К. Развитие интереса к STEM-образованию у детей младшего школьного возраста в системе дополнительного образования // Перспективы науки и образования. 2023. № 1 (61). С. 276-290. doi: 10.32744^е.2023.1.16

Perspectives of Science & Education

International Scientific Electronic Journal ISSN 2307-2334 (Online)

Available: https://pnojournal.wordpress.com/2023-2/23-01/ Accepted: 5 August 2022 Published: 28 February 2023

E. S. IBRAEVA, B. K. SHAUSHEKOVA

Development of interest in STEM education among primary school children in the system of supplementary education

Introduction. Education in science, technology, engineering and mathematics plays a significant role in achieving the sustainable development goals, i.e. "a better and more sustainable future for all" (UN). By bringing together science, technology, engineering and mathematics, STEM education helps us to address the challenges faced by the world today.

The aim of the study is to test the efficiency of a model for developing interest in STEM education among primary school children in the system of supplementary education.

Materials and methods. The experimental research was carried out on the basis of Lego Education Centre (Kazakhstan, Astana). A total of 110 children aged 6 to 9 participated in the experiment (their number was equally divided between experimental and control group). The subject of the researchers' assessment was the level of primary school pupils' research skills, abilities, acquaintance with the basic non-standard, practical intellectual problems and the pupils' readiness to solve them. The involved mathematical statistics method was Pearson's chi-squared test.

Results. The proposed model for the development of research skills in primary school children involves creation of a specially organised environment that is attractive and valuable for pupils and that transforms learning into a life activity aimed at the development of scientific and technical knowledge. Following the analysis of the qualitative and quantitative results of pedagogical observation over the experimental group, it can be concluded that the learners' research skills (x2 = 8.733; p = 0.013) and awareness level (X2 = 6.545; p = 0.038) increased significantly after the educational experiment.

Conclusion. The STEM approach provides primary school pupils with an opportunity to study the world in its integrity, to delve into the logic of surrounding phenomena, to discover and understand their interconnection, to discover many new and interesting things. A child, when introduced to something new, develops curiosity and cognitive activity, further followed by the need to set tasks independently, choose the ways of their solution and assess the results objectively. This contributes to the development of the engineering style of thinking; ensures a new, higher level of child's development, which supposes better opportunities in the future, when choosing a profession.

Keywords: STEM, education, primary school pupils, supplementary education, scientific and technical knowledge

For Reference:

Ibraeva, E. S., & Shaushekova, B. K. (2023). Development of interest in STEM education among primary school children in the system of supplementary education. Perspektivy nauki i obrazovania - Perspectives of Science and Education, 61 (1), 276-290. doi: 10.32744/pse.2023.1.16

_Введение

овестка дня Организации Объединенных Наций в области устойчивого развития на период до 2030 года, озаглавленная «Преобразование нашего мира», установила 17 целей в области устойчивого развития (ЦУР) для решения глобальных проблем, таких как бедность, нехватка продовольствия, изменение климата, рациональное использование природных ресурсов, и для обеспечения мира, процветания и качества жизни для всех людей [1]. Образование, и особенно образование в областях науки, технологии, инженерии и математики - STEM (англ. science, technology, engineering and mathematics), играет значительную роль в достижении ЦУР. STEM-образование стремится разрабатывать и предоставлять инновационные пути решения глобальных проблем.

В программе ЮНЕСКО «Изучение компетенций STEM для XXI века» (Exploring STEM competences for the 21st century) говорится, что в сфере образования пришло время пересмотреть традиционное формирование учебных программ, когда знания и навыки разделяются по предметам. Постоянные призывы к комплексному внедрению естественных и точных наук в школьную программу отражают актуальность использования STEM-моделей в образовании [2]. В Соединенных Штатах, например, образовательные реформы учитывают необходимость развития у учащихся сложных технологических и инженерных навыков, требующихся для участия в ориентированной на получение знаний образовательной деятельности.

К реализации программы внедрения STEM в образовании присоединился топ-менеджмент компаний Intel, Xerox, Time Warner и др.

Учебные заведения Франции, Великобритании, Австралии, Израиля, Китая, Сингапура предлагают студентам сертифицированные государственные образовательные программы в научно-технической сфере и ведут подготовку STEM-специалистов. В развитие STEM также вовлечены Вьетнам, Гонконг, Турция, Катар, Канада, Украина и др.

Несмотря на значительный научный и практический интерес к STEM-обучению в международном сообществе, эта модель недостаточно используется в учебных заведениях Казахстана.

Цель исследования - проверить эффективность модели развития интереса к STEM-образованию у детей младшего школьного возраста в системе дополнительного образования.

_Обзор литературы

Основные проблемы подготовки учащихся к научной работе носят социально-педагогический характер. Текущая социальная ситуация характеризуется снижением интереса общества к науке, ухудшением репутации научного образования и оттоком перспективных ученых за рубеж и в другие сферы деятельности. Вместе с тем образование в Казахстане сталкивается с трудностью привлечения в страну талантливых ученых из-за рубежа. Несмотря на общественные потребности, в образовании по-прежнему доминирует репродуктивное обучение, основанное на передаче и усвоении уже имеющихся знаний. Результатом такого обучения, по мнению Л. А. Кол-маковой, является формирование пассивных наблюдателей и слушателей, которые

теряют мотивацию и интерес к образованию [3]. Д. Хамблин в работе «Формирование навыков обучения» отмечает: «Бывает так, что учащийся лишь физически присутствует на уроке, а мысли его витают где-то далеко. Отсутствие направленности на классную работу, невключенность в нее, по-видимому, связаны с пассивными и инертными способами обучения» [4].

В 2017 году по заказу Министерства образования и науки Республики Казахстан Центр молодежных исследований провел комплексное социологическое исследование «Молодежь Казахстана как стратегический ресурс универсального трудового общества» с целью изучения социализации и адаптации современной казахстанской молодежи на рынке труда. Исследование выявило, что основным мотивом молодых казахстанцев при поступлении в высшее учебное заведение является желание получить высшее образование как обязательный элемент престижа. Молодые люди чаще всего ценят символическое значение высшего образования, то есть наличие диплома о его получении. Также часть респондентов отметили, что не самостоятельно выбирают учебное заведение, то есть на решение абитуриентов получить высшее образование влияют их родители, родственники или друзья. Результаты исследования показали, что у молодых людей при выборе профессии собственный интерес не является главной мотивацией.

Понятие «интерес» в педагогике описывается как эмоциональное состояние, связанное с осуществлением познавательной деятельности и характеризующееся мотивацией этой деятельности. Для целей нашего исследования подходит определение «интереса», данное J. М. Harackiewicz и соавт.: «Интерес - это мощный моти-вационный процесс, который заряжает энергией обучения, направляет академические и карьерные траектории и имеет важное значение для академического успеха. Интерес - это как психологическое состояние внимания и аффекта к определенному объекту или теме, так и устойчивая предрасположенность к повторному вовлечению с течением времени» [5].

Для повышения интереса к STEM-деятельности желательно, чтобы учащиеся еще со школьной скамьи имели представление о своей будущей профессии и к моменту поступления в технический вуз приобрели начальные знания и навыки в инженерной области. Однако, как отмечает А. Е. Красильникова, в настоящее время обычные школы выпускают не так много учащихся, которые достигают удовлетворительных результатов в технических областях и становятся инженерами [6].

М. П. Пальянов и соавт., на примере образовательной системы Германии, предлагают обеспечивать оптимальную поддержку учащимся и квалифицированную подготовку, отвечающую их интересам и потребностям, на всех ступенях образования, в том числе в младшей школе, где осуществляется разделение детей по способностям и интересам [7]. Эффективное участие в образовательном процессе всех членов учебной группы определяется не просто мастерством учителя, желанием ученика или добрыми намерениями, а природой самого процесса. Традиционный образовательный процесс строится на групповых учебных занятиях, то есть на классно-урочной (или лекционно-семинарской) системе.

Очевидно, что в этих условиях необходимо найти инновационные подходы к подготовке кадров для современного общества. Во многих передовых странах, таких как Австралия [8], Великобритания [9], Израиль [10], Канада [11], Китай [12], Сингапур [13], США [14], развивается концепция STEM-образования. Например, в США STEM-образование признано Национальным исследовательским советом (NRC) и

Национальным научным фондом (NSF) технологической основой развитого общества. Степень подготовки в областях STEM является показателем способности нации поддерживать свое развитие. Т. И. Анисимова и соавт. [15] отмечают, что STEM-образование направлено на то, чтобы дети, разрабатывая различные проекты, могли найти практическое применение теоретическим знаниям, которые они получили на занятиях по математике, технологии и другим естественно-научным дисциплинам. Знаний в области математики, технологий и естественных наук, полученных в школе, часто недостаточно. Ожидается, что выпускники будут обладать критически важными навыками, необходимыми на мировых рынках труда, включая академические, технические и социальные навыки. Кроме того, что STEM-образование необходимо для подготовки выпускников к рынку труда, оно является основной движущей силой наращивания человеческого потенциала [16].

B. Wahono, P.-L. Lin, C.-Y. Chang отмечают, что лучшие результаты будут получены, если использовать STEM-модель совместно с другими методами [17]. Этот результат согласуется с исследованием Y. Lee и соавт., которые подтвердили эффективность STEM-обучения в сочетании, например, с методом проектов и др. [18].

Ряд ученых считает важными условиями в STEM-обучении наличие специально организованной среды, новизну и занимательность учебного подхода и материала. I. Drymiotou и соавт. предлагают проблемно ориентированный подход к обучению, направленный на создание в классе активной учебной среды, которая дает учащимся возможность участвовать в занятиях и понимать применение научных концепций в контекстах будущих профессий [19]. Другими словами, внедрение программ, ориентированных на будущую профессиональную деятельность, способствует повышению у учащихся естественно-научного профиля интереса к наукам. По нашему мнению, наиболее интересный прием вышеописанного исследования - это установление связей между рассуждениями в классе и аутентичной рабочей средой путем переноса научных концепций в реальный жизненный и лич-ностно значимый контекст.

Согласно Т. В. Алексеевой, основная цель STEM-образования - развить высокоорганизованное мышление учащихся и научить их эффективно применять свои знания в таких предметах, как естественные науки, технологии, инженерия, математика и искусство, посредством проектного обучения [20].

По мнению S. Olson, J. Labov, на протяжении десятилетий усилия по улучшению образования в области STEM были сосредоточены в основном на формальной системе образования, при этом значительная часть программ реализовывалась в школе. Однако данный интегрированный подход предпочтительно применять в более открытой учебной среде. В последние годы модели STEM-обучения внедряются вне школы - в рамках внеучебной деятельности на кружках, секциях, факультативах, во время экскурсий и т. д. [21].

В последние годы широко употребляется и аббревиатура STEAM (science, technology, engineering, arts and mathematics - наука, технологии, инженерия, искусство и математика), подразумевающая творчество в широком смысле.

Современные экономические реалии определяют необходимость разработки и внедрения новой научно-образовательной политики на основе стимулирования STEAM-конвергенции, когда наука, технологии и искусство изучаются и практикуются совместно.

_Материалы и методы

Экспериментальное исследование проводилось на базе образовательного центра Lego-education (Казахстан, г. Астана). В эксперименте приняло участие 110 детей в возрасте от 6 до 9 лет (их количество было поровну разделено между экспериментальной и контрольной группами).

В экспериментальную группу вошли 55 человек, которые занимались по новой программе "Early STEM integration". Контрольную группу составили 55 человек, занимающихся в группе «Мир робототехники».

Для выявления начального уровня развития познавательной деятельности и вовлеченности детей в научно-техническое творчество были использованы критерии и показатели: интерес к практической деятельности (спонтанность в применении теоретических основ к техническим задачам); знание теоретических основ тем и модулей в целом по дисциплинам естественно-математического цикла обучения и направленности (их полнота, прочность, качество, систематичность и структура); точность поведения (количество правильно выполненных заданий в домашней работе; этапность лабораторных отчетов (правильный порядок выполнения технических заданий); качество поведения (осознанность, последовательность, полнота).

Для оценки уровня исследовательских умений и навыков учащихся нами была использована классификация Н.А. Семеновой [25].

1. Исходный уровень (0-10 баллов). Ученики начальной школы характеризуются низким интересом к учебно-исследовательской деятельности и отсутствием знаний и навыков. В учебной и практической деятельности учащиеся редко проявляют инициативу и оригинальность, не высказывают идеи, предложения и содержание работы.

2. Начальный уровень (11-21 балл). Для учеников начального уровня характерно появление внешней мотивации к выполнению практической работы, умение выявлять проблемы с помощью учителя и предлагать различные варианты решений. На ранней стадии дети способны выполнять элементарные краткосрочные технические задачи по аналогии с помощью взрослых. Они обладают базовыми знаниями о том, как выполнять научные и технические задачи, и простыми исследовательскими навыками. Низкий уровень креативности.

3. Продуктивный уровень (22-32 балла). Ученики младших классов продуктивного уровня характеризуются сильной внутренней и внешней мотивацией к выполнению практической работы и готовностью экспериментировать самостоятельно (индивидуально или в группах). Они имеют определенные знания в области технической деятельности, обладают рядом навыков для проведения учебных исследований (могут определить тему, цели и задачи исследования с помощью преподавателя или самостоятельно), демонстрируют оригинальный подход к решению проблем и возможность представления результатов своей деятельности.

4. Творческий уровень (33-42 балла). Учащиеся творческого уровня постоянно интересуются различными видами научно-технической и учебно-практической деятельности, способны самостоятельно и творчески выбирать тему практических заданий, ставить цели и задачи, продуктивно находить пути решения проблем, обладают высокой степенью самостоятельности при выполнении работы на всех ее этапах, оригинально подходят к результатам своей деятельности Способность оригинально представить результаты деятельности.

Дополнительно, для анализа представлений учащихся начальной школы в области STEM-образования, была разработана открытая анкета, содержащая следующие вопросы: «Что такое область науки, техники, техники и математики?», «Какие профессии связаны со STEM-обучением?», «Какими качествами должен обладать инженер, изобретатель, конструктор?», «Для чего нужен этот предмет (деталь)?», «Что еще можно сделать с этими вещами?», «Каковы ингредиенты/части этого предмета?», «Где в жизни вы видели такие вещи?». Вопросы в анкете задавались с целью определения уровня (низкого, среднего и высокого) информированности учащихся начальных классов об основах решений нестандартных, практико-мыслительных задач и готовности к их решению.

Метод математической статистики: критерий согласия х2-Пирсона - непараметрический метод, который позволяет оценить статистическую значимость различий двух или нескольких относительных показателей (частот, долей).

_Модель развития интереса к STEM-образованию

Нами была разработана модель развития интереса к STEM-образованию у детей младшего школьного возраста в системе дополнительного образования содержание которой отражено в таблице 5.

Задачи модели:

1) развитие интереса к самостоятельной деятельности, самореализации;

2) обеспечение мотивации младших школьников к научно-технической деятельности;

3) создание психологически комфортной атмосферы во временном коллективе;

4) развитие STEM-знаний у младших школьников в системе дополнительного образования;

5) стимулирование научной и творческой деятельности школьников в учреждении дополнительного образования;

6) развитие различных видов памяти, фантазии, воображения, мыслительной деятельности;

7) развитие навыков коллективной и индивидуальной деятельности.

Модель развития интереса к STEM-образованию и исследовательских умений и навыков у детей младшего школьного возраста в системе дополнительного образования может быть реализована на следующих принципах:

1) Принцип демократизации. Данный принцип подразумевает предоставление обучающимся свободы для саморазвития, саморегуляции и самообучения.

2) Принцип доступности. Доступность образования означает, что учителя выбирают методы, средства и технологии, соответствующие возрастным особенностям своих учеников.

3) Принцип конгруэнтности между конкретным и абстрактным. Согласно этому принципу, успешное обучение полностью зависит от первичного восприятия реальных объектов, процессов и явлений.

4) Принципы осознанности и активности. Основан на сознательном участии ребенка в научной и практической деятельности, самостоятельном исследовании средств самовыражения, использовании нетрадиционных средств самовыражения и стремлении к творческому самовыражению в продуктивной деятельности.

Содержательно модель представлена в виде программы «Early STEM integration» (см. табл. 5).

Таблица 5

Содержание программы по развитию исследовательских умений и навыков

№ Темы занятия Теория и практика Задачи Методы

1 Lego Duplo 5 Сформировать умения и навыки конструирования из деталей конструктора; сформировать основы универсальных логических действий Демонстрация, рассказ, беседа, рассматривание предметов, игровое задание, игровая образовательная ситуация

2 Lego Mindstorm 5 Сформировать умения и навыки конструирования из деталей конструктора Ознакомление, рассказ, беседа, рассматривание предметов, игровое задание, игровая образовательная ситуация

3 Robotics 6 Дать первоначальные знания о роботах и робототехнике, развить умение исследовать, анализировать Объяснение, рассказ, беседа, рассматривание предметов, игровое задание, игровая образовательная ситуация

4 Laser cutting 5 Ознакомить с методом лазерной резки; сформировать основы универсальных логических действий Ознакомление, демонстрация, рассказ, беседа, рассматривание предметов, игровое задание, игровая образовательная ситуация

5 Vynil cutting 5 Ознакомить с методом виниловой резки; сформировать основы универсальных логических действий Ознакомление, демонстрация, рассказ, беседа, рассматривание предметов, практическое задание

6 3D printing 5 Ознакомить с методом лазерной резки; сформировать основы универсальных логических действий Демонстрация, рассказ, беседа, рассматривание предметов, практическое задание

7 Basic circuitry 5 Ознакомить с основными электронными схемами; научить паять базовую схему светодиода, развить умение использования электронного оборудования и паяльников Объяснение, демонстрация, рассказ, беседа, рассматривание предметов, практическое задание

8 Soldering 5 Ознакомить с технологией спайки; сформировать основы универсальных логических действий Рассказ, беседа, рассматривание предметов, игровое задание, практическое задание

9 Я творю мир 6 Увеличивать объем внимания; развивать основы творческого воображения: нестандартность, оригинальность, новизну Демонстрация, рассказ, беседа, рассматривание предметов, игровое задание, игровая образовательная ситуация

10 Я изобретатель 5 Сформировать личную убежденность каждого ученика в способности придумать что-то новое, развить интерес к инновации, к решению конкретных задач, умению использовать различные материалы Беседа, наблюдение, рассматривание предметов, игровое задание, игровая образовательная ситуация

11 Я исследователь 5 Воспитать ценностное отношение к собственному труду, тренировать концентрацию внимания Беседа, наблюдение, рассказ, беседа, рассматривание предметов, игровое задание, игровая образовательная ситуация

12 Я инженер 5 Развить понимание физического пространства, в котором работают ученые, инженеры и изобретатели Беседа, наблюдение рассматривание предметов, игровое задание, игровая образовательная ситуация

13 Я новатор 5 Воспитать умение проявлять инициативу, доброжелательность в отношениях, любознательность Рассказ, беседа, рассматривание предметов, игровое задание, игровая образовательная ситуация.

14 Я ученый привить интерес к научно-технической деятельности, развить умение ставить и решать задачи. Презентация, рассказ, беседа, рассматривание предметов, игровое задание, игровая образовательная ситуация.

Итого 72

В рамках программы «Early STEM integration» используется ряд различных методов. Представим их перечень. Эвристические методы: семантическое видение, символическое видение, воображаемое видение, изобретение, агглютинация, мозговой штурм, синектика, форм-бокс и метод инверсии. Объяснительно-иллюстративные методы: рассказ, презентация, объяснение, инструктаж, доклад, беседа. Практические методы: наблюдение, эксперимент, упражнения. Проблемные методы: метод проблемного изложения, ситуации, репродуктивный, исследовательский. Частично исследовательские методы: спор, самостоятельная работа, соревнование и т.д.

Предложенная модель развития исследовательских умений и навыков детей младшего школьного возраста предполагает создание специальной организованной среды, увлекательной и ценной для учащихся и превращающей обучение в жизнедеятельность, направленную на развитие научно-технических знаний. Создание и успешная реализация дополнительной образовательной программы естественнонаучного профиля позволила учреждению (образовательный центр Lego-education) уже на данном этапе развития действовать в свете последних тенденций в образовании.

_Результаты исследования

Констатирующий этап. Педагогические наблюдение за уровнем развития исследовательских умений и навыков младших школьников было проведено на уроках робототехники в начальной школе. Учащимся было дано задание сконструировать робота с помощью строительного набора Mindstorms. Можно было использовать школьные принадлежности, бумагу, детали «Лего», школьные тетради и инструкции по сборке различных объектов, сделанных с помощью Mindstorms. Анализ педагогических наблюдений показывает, что большинство учащихся не справляются с практическими заданиями. Лишь небольшая часть учеников могут самостоятельно и качественно выполнить все этапы задания.

На основе ранее предложенной классификации оценки уровня исследовательских умений и навыков учащихся были сформированы экспериментальная и контрольная группы, распределения которых представлены в таблице 2.

Таблица 2

Уровни развития исследовательских умений и навыков на констатирующем этапе

Группа Исходный уровень Начальный уровень Продуктивный уровень Креативный уровень

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Экспериментальная группа 16 (29%) 17 (30,9%) 15 (27,2%) 7 (12,7%)

Контрольная группа 17 (30,9%%) 17 (30,9%) 13 (23,6%) 8 (14.5%)

В обеих группах большинство учащихся имеют исходный или низкий уровень развития исследовательских умений и навыков младших школьников.

Статистически достоверных различий по данному уровню не выявлено. Число степеней свободы равно 3. Значение критерия х2 составляет 0,24. Критическое значение X2 при уровне значимости р<0,05 составляет 7,815. Связь между факторным и результативным признаками статистически не значима, уровень значимости р>0,05. Уровень значимости р=0.971.

Результаты анкетирования показали, что у детей экспериментальной и контрольной групп не развиты представления о STEM-образовании и естественных науках. Ответы учащихся на вопрос: «Какими качествами должен обладать инженер, изобретатель, конструктор?» распределились следующим образом: 33 человека (30%) отметили, отметили такие качества как «находчивость» и «талант». 15 человек (13,6%) - «заинтересованность» и «увлеченность». 28 человек (25,4%) охарактеризовали изобретателя как способного, умного человека, 21 человек (19%) назвали человеком, который должен уметь работать лучше других, обладать высоким уровнем мыслительных способностей и 3 человека (2,7%) не ответили на этот вопрос.

Анализ результатов анкетирования показал, что школьники не готовы решать научные задачи и не владеют приемами практической деятельности (см. табл. 3).

Таблица 3

Уровни информированности учащихся на констатирующем этапе

Группа Низкий уровень Средний уровень Высокий уровень

Экспериментальная группа 27 (49,0%) 21 (38,1%%) 7 (12,7%%)

Контрольная группа 26 (47,2%%) 21 (38,1%%) 8 (14,5%%)

Большинство представленных ответов свидетельствует о низком или среднем уровне информированности учащихся начальных классов об основах решений нестандартных, практико-мыслительных задач и готовности к их решению.

Статистически достоверных различий по данному уровню не выявлено. Число степеней свободы равно 2. Значение критерия х2 составляет 0,086. Критическое значение X2 при уровне значимости р<0.05 составляет 5,991. Связь между факторным и результативным признаками статистически не значима, уровень значимости р>0,05. Уровень значимости р=0.959.

Контрольный этап. Обеим группам учащихся было дано то же задание, что и в констатирующем этапе: собрать робота с помощью конструктора Mindstorm. По результатам наблюдения стало понятно, что учеников с исходным уровнем сформиро-ванности знаний в исследуемой сфере не выявлено (см. табл. 4).

Таблица 4

Уровни развития исследовательских умений и навыков на контрольном этапе

Группа Исходный уровень Начальный уровень Продуктивный уровень Креативный уровень

Экспериментальная группа 0 (%) 6 (10,9%%) 15 (27,2%%) 36 (65,4%%)

Контрольная группа 0 (%) 16 (29,0%%) 18 (32.7%%) 21 (38,1%)

Однако учащиеся контрольной группы не смогли бы собрать робота без напоминания учителя о сроках и помощи в сборке. При работе по инструкции учащиеся нуждались в объяснениях учителя. Представляя свою работу, учащиеся могли лишь указать на сильные стороны своей работы и не настаивали на своих ответах.

Число степеней свободы равно 2. Значение критерия х2 составляет 8,733. Критическое значение х2 при уровне значимости р=0.05 составляет 5,991. Связь между фак-

торным и результативным признаками статистически значима при уровне значимости р<0,05. Уровень значимости р=0,013.

Следует также добавить, что после реализации программы ученики экспериментальной группы продемонстрировали уверенность в своих научно-технических навыках. Учащиеся успешно подготовили свое рабочее место. Они собрали все необходимые детали и приспособления и распределили их по определенным участкам стола. В процессе работы они смотрели на часы и спрашивали у учителя, сколько времени у них осталось. Однако компонент научного поиска в проекте учащихся нуждается в дальнейшем развитии. Для учащихся было проблематично составить свои проектные листы без помощи учителя. Особую трудность вызвала постановка исследовательских вопросов.

Анализ результатов анкетирования после проведения занятий отражен в таблице 5.

Таблица 5

Уровни информированности учащихся на контрольном этапе

Группа Низкий уровень Средний уровень Высокий уровень

Экспериментальная группа 7 (12,7%) 20 (36,3%) 28 (50,9%)

Контрольная группа 15 (27,2%) 24 (43,6%) 16 (29,0%)

Большинство представленных ответов контрольной группы свидетельствует о среднем уровне информированности, а в экспериментальной - о высоком уровне информированности учащихся начальных классов об основах решений нестандартных, практико-мыслительных задач и готовности к их решению.

Число степеней свободы равно 2. Значение критерия х2 составляет 6.545. Критическое значение х2 при уровне значимости р=0.05 составляет 5.991. Связь между факторным и результативным признаками статистически значима при уровне значимости р<0.05. Уровень значимости р=0.038.

Учащиеся с высоким уровнем информированности также обладают замечательной способностью эффективно выполнять большинство видов научно-технической деятельности, таких как выявление проблем, дача определений и формулирование выводов.

Трудность вызвала для обеих групп работа по планированию мероприятий и оформлению паспортов. При обсуждении достоинств и недостатков проделанной работы учащиеся контрольной группы хранили молчание, были не в силах обосновать свое мнение. Студенты экспериментальной группы акцентировали внимание на этапах работы. Было замечено, что им несколько раз приходилось решать технические проблемы, при этом часто консультируясь с учителем.

Большинство учеников в контрольной группе проявляли творческий подход к сборке робота, хотя модель робота не была новой. В своих моделях они использовали достаточное количество деталей. Однако в экспериментальной группе роботы были оригинальными и имели практическое значение: это были роботы-слоны, роботы-краны и роботы-помощники.

Результаты показали, что учащиеся экспериментальной группы проявляли больше энтузиазма в процессе выполнения заданий, проявляли высокий интерес к научно-технической деятельности. Однако качество и точность выполнения задач пока оставляет желать лучшего. В большинстве своем учащиеся выполняли работу вовремя и либо выполняли поставленные задачи, либо стремились к их выполнению.

Проанализировав качественные и количественные результаты педагогических наблюдений за экспериментальной группой, можно сделать вывод, что уровень технических навыков учащихся значительно повысился после проведения формирующего эксперимента.

_Обсуждение результатов

Ужу известно, что STEM-подход предоставляет учащимся младших классов возможность системного изучения мира, позволяет вникнуть в логику окружающих явлений, обнаружить и понять их взаимосвязь, открыть для себя много нового и интересного. При знакомстве с чем-то новым у ребенка развивается любознательность и познавательная активность, а затем появляется необходимость самостоятельно ставить перед собой задачи, выбирать способы их решения и объективно оценивать результаты. Это способствует развитию инженерного стиля мышления; обеспечивает новый, более высокий уровень развития ребенка, что предполагает более широкие возможности в будущем при выборе профессии [22].

В своем исследовании мы не учитывали гендерный дисбаланс, который существует при выборе программ STEM-обучения. T. Luo и W.W.M. So справедливо отмечают, что и мальчики и девочки в роли инженера как правило представляют мужчин. Причем зачастую даже эти представления являются наивными, так как ученики изображают на рисунках изобретателей или программистов, а не инженеров [23].

В наших дальнейших исследованиях считаем важным применение не только анкет, но и валидных методик, в частности инструмента для оценки инженерной идентичности у учащихся начальной школы, разработанного K.M. Paul и соавт. [25]. Данные опросники оценивают четыре аспекта идентичности: компетентность, интерес, самоузнавание и признание другими.

Мы считаем, что старший дошкольный и младший школьный возраст представляет собой уникальную возможность по формированию естественнонаучной картины мира, по развитию представлений что такое наука, кто такой ученый и как им стать.

Заключение

На основании полученных данных можно отметить положительные изменения после формирующего эксперимента, так как количество учащихся с низким уровнем развития исследовательских умений и навыков и уровнем информированности уменьшилось, а в экспериментальной группе это произошло гораздо значимее.

В ходе наблюдения и анализа участия детей в групповой работе выявлены значимые изменения, им интересно генерировать новые идеи и анализировать их. Благоприятный психологический климат, научные экспонаты и мероприятия, специально созданные для того, чтобы вызвать любопытство и интерес у учащихся к занятию и дать посетителям возможность контролировать свои собственные смыслы, способствовали достижению цели. Занятия способствовали развитию умений генерировать и смело излагать свои мысли, активизировать воображение.

Интеллектуальная активность и результаты детей экспериментальной группы значительно выше, чем у остальных учащихся. Ученики экспериментальной группы спешно получают информацию в любом виде с первого раза. В некоторых случаях они мо-

гут показать собственный подход к решению различных задач, склонность к научной деятельности, преобразующий подход к изучаемым предметам и явлениям.

В заключение, необходимо отметить, что STEM-образование - одна из самых востребованных систем образования в мире. Связано это прежде всего с острой потребностью в специалистах и инженерах для высокотехнологичных производств. Не стоит также забывать о развитии STEAM в работе с детьми ОВЗ, что сейчас также актуально в мировом образовании.

ЛИТЕРАТУРА

1. Преобразование нашего мира: Повестка дня в области устойчивого развития на период до 2030 года. URL: https://sdgs.un.org/ru/2030agenda (дата обращения: 18.01.2023)

2. Soo Boon Ng. Exploring STEM Competences for the 21st Century. Series: Current and Critical Issues in Curriculum, Learning and Assessment, 2019, February, no. 30, 53 p.

3. Колмакова Л.А. Совершенствование учебно-познавательной деятельности учащихся профессиональной образовательной организации на основе технологии визуализации учебной информации // Образование и наука. 2015. №6 (125). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sovershenstvovanie-uchebno-poznavatelnoy-deyatelnosti-uchaschihsya-professionalnoy-obrazovatelnoy-organizatsii-na-osnove (дата обращения: 18.01.2023).

4. Хамблин Д. Формирование учебных навыков. М.: Педагогика, 1986. 160 с.

5. Harackiewicz J. M., Smith J. L., Priniski S. J. Interest Matters: The Importance of Promoting Interest in Education. Policy Insights from the Behavioral and Brain Sciences, 2016, vol. 3(2), pp. 220-227. DOI: 10.1177/2372732216655

6. Красильникова А.Е. Познавательный интерес как психолого-педагогический феномен // Вестник Шадринского государственного педагогического университета. 2013. №2 (18). С. 66-72.

7. Пальянов М.П., Пахомова Е.А., Лысенко В.Г., Сергиенко Ю.П. Непрерывное профессиональное образование и занятость молодежи // Сибирский педагогический журнал. 2014. № 5. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ nepreryvnoe-professionalnoe-obrazovanie-i-zanyatost-molodezhi (дата обращения: 18.01.2023).

8. Morris J., Slater E., Fitzgerald M.T. et al. Using Local Rural Knowledge to Enhance STEM Learning for Gifted and Talented Students in Australia. Research in Science Education, 2021, vol. 51 (Suppl 1), pp. 61-79. DOI: 10.1007/ s11165-019-9823-2

9. Smith E., White P. Where Do All the STEM Graduates Go? Higher Education, the Labour Market and Career Trajectories in the UK. Journal of Science Education and Technology, 2019, vol. 28, pp. 26-40. DOI: 10.1007/ s10956-018-9741-5

10. Nitzan-Tamar O., Kohen Z. Secondary school mathematics and entrance into the STEM professions: a longitudinal study. International Journal of STEM Education, 2022, vol. 9, 63. DOI: 10.1186/s40594-022-00381-9

11. DeCoito I. STEM Education in Canada: A Knowledge Synthesis. Canadian Journal of Science, Mathematics and Technology Education, 2016, vol. 16, pp. 114-128. DOI: 10.1080/14926156.2016.1166297

12. Tao Y. Kindergarten Teachers' Attitudes toward and Confidence for Integrated STEM Education. Journal for STEM Education Research, 2019, vol. 2, pp. 154-171. DOI: 10.1007/s41979-019-00017-8

13. Benita F., Virupaksha D., Wilhelm E. et al. A smart learning ecosystem design for delivering Data-driven Thinking in STEM education. Smart Learning Environments, 2021, vol. 8, 11. DOI: 10.1186/s40561-021-00153-y

14. Park W., Wu J.Y., Erduran S. The Nature of STEM Disciplines in the Science Education Standards Documents from the USA, Korea and Taiwan. Science & Education, 2020, vol. 29, pp. 899-927. DOI: 10.1007/s11191-020-00139-1

15. Anisimova T.A., Sabirova F., Shatunova O. Formation of Design and Research Competencies in Future Teachers in the Framework of STEAM Education. International Journal of Emerging Technologies in Learning, 2020, vol. 15, no. 2, pp. 204-215. DOI: 10.3991/ijet.v15i02.11537

16. Kayan-Fadlelmula F., Sellami A., Abdelkader N. et al. A systematic review of STEM education research in the GCC countries: trends, gaps and barriers. International Journal of STEM Education, 2022, vol. 9, 2. DOI: 10.1186/s40594-021-00319-7

17. Wahono B., Lin P.L., Chang C.Y. Evidence of STEM enactment effectiveness in Asian student learning outcomes. International Journal of STEM Education, 2020, vol. 7, 36. DOI: 10.1186/s40594-020-00236-1

18. Lee Y., Capraro R. M., Bicer A. Affective mathematics engagement: A comparison of STEM PBL versus non-STEM PBL instruction (pp. 1-20). Mathematics and Technology Education: Canadian Journal of Science, 2019. DOI: 10.1007/ s42330-019-00050-0.

19. Drymiotou I., Constantinou C., Papadouris N. Using scenarios to enhance students' interest in science and promote career awareness. In Proceedings of the ESERA 2017 Conference. Research, Practice and Collaboration in Science Education, Part 8: Scientific Literacy and Socio Scientific Issues (pp. 304-315). Dublin, Ireland: Dublin City University, 2018.

20. Алексеева Т.В. Возможности межпредметного интегрированного подхода STEM/STEAM в формировании

проектно-исследовательских навыков воспитанников. STEAM-технология в профильном образовании: Сборник материалов дистанционной конференции 15 апреля 2022 г. Калининград: КНВМУ, 2022. 100 с.

21. Olson S., Labov J. STEM learning is everywhere: Summary of a convocation on building learning systems, 2014. DOI: 10.17226/18818.

22. Barakat R. Science and representation: examining the role of supplementary STEM education in elementary school student science identity. SN Social Sciences, 2022, 2, 25. DOI: 10.1007/s43545-022-00327-6

23. Luo T., So W.W.M. Elementary students' perceptions of STEM professionals. International Journal of Technology and Design Education, 2022. DOI: 10.1007/s10798-022-09791-w

24. Paul K.M., Maltese A.V. & Svetina V. D. Development and validation of the role identity surveys in engineering (RIS-E) and STEM (RIS-STEM) for elementary students. International Journal of STEM Education, 2020, vol. 7, 45. DOI: 10.1186/s40594-020-00243-2

25. Conradty C., Bogner F.X. STEAM teaching professional development works: effects on students' creativity and motivation. Smart Learning Environments, 2020, vol. 7, 26. DOI: 10.1186/s40561-020-00132-9

REFERENCES

1. Transforming Our World: The 2030 Agenda for Sustainable Development. Available at: https://sdgs.un.org/ ru/2030agenda (accessed 18.01.2023).

2. Soo Boon Ng. Exploring STEM Competences for the 21st Century. Series: Current and Critical Issues in Curriculum. Learning and Assessment, 2019, February, no. 30, 53 p.

3. Kolmakova L.A. Improvement of teaching and cognitive activity of students in a professional educational organization on the basis of technology of visualization of educational information. Education and Science, 2015, no. 6 (125). Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/sovershenstvovanie-uchebno-poznavatelnoy-deyatelnosti-uchaschihsya-professionalnoy-obrazovatelnoy-organizatsii-na-osnove (accessed 18.01.2023).

4. Hamblin D. Formation of learning skills. Moscow, Pedagogics Publ., 1986. 160 p.

5. Harackiewicz J. M., Smith J. L., Priniski S. J. Interest Matters: The Importance of Promoting Interest in Education. Policy Insights from the Behavioral and Brain Sciences, 2016, vol. 3(2), pp. 220-227. DOI: 10.1177/2372732216655

6. Krasilnikova A.E. Cognitive interest as a psychological and pedagogical phenomenon. Bulletin of Shadrinsk State Pedagogical University, 2013, no. 2 (18), pp. 66-72.

7. Palyanov M.P., Pakhomova E.A., Lysenko V.G., Sergienko Y.P. Continuous professional education and youth employment. Siberian Pedagogical Journal, 2014, no. 5. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/ nepreryvnoe-professionalnoe-obrazovanie-i-zanyatost-molodezhi (accessed 18.01.2023).

8. Morris J., Slater E., Fitzgerald M.T. et al. Using Local Rural Knowledge to Enhance STEM Learning for Gifted and Talented Students in Australia. Research in Science Education, 2021, vol. 51 (Suppl 1), pp. 61-79. DOI: 10.1007/ s11165-019-9823-2

9. Smith E., White P. Where Do All the STEM Graduates Go? Higher Education, the Labour Market and Career Trajectories in the UK. Journal of Science Education and Technology, 2019, vol. 28, pp. 26-40. DOI: 10.1007/s10956-018-9741-5