Про актуальність запровадження STEM-навчання в Україні

Стрімкий розвиток IT-галузі, робототехніки, нанотехнологій виявляє потребу у досвідчених фахівцях, а значить, виникає гостра освітня потреба у якісному навчанні сьогоднішніх учнів технічним дисциплінам – математиці, фізиці, інженерії, програмуванню. Освіта повинна бути випереджувальною, відповідати тенденціям розвитку суспільства в майбутньому.

   Сьогодні Україна знаходиться на шляху інтенсивного розвитку і потребує значної кількості висококваліфікованих спеціалістів в інноваційній сфері, які стануть запорукою успішного економічного розвитку та конкурентоспроможності нашої держави в найближчому майбутньому.

   Науково-орієнтована освіта школярів – це організація та підтримка цілеспрямованої пізнавальної діяльності учнів загальноосвітніх навчальних закладів щодо формування у них умінь та навичок здійснювати наукові дослідження, використовуючи державні й міжнародні наукові гранти та міжнародну систему захисту інтелектуальних прав. Головна мета науково-орієнтовної освіти школярів – це створення системи навчання на основі компетентнісного підходу, яка орієнтована на самореалізацію особистості молодого науковця, як суб’єкта вітчизняної та міжнародної системи наукового бізнесу.

   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.

   На міжнародному рівні* визначено наступні ключові заяви, з якими не можуть не погодитися українські фахівці:

- STEM-освіта має починатися з раннього дошкільного віку і продовжуватися в студентські роки.

- Мова науки - англійська. Найбільш значимі наукові ресурси публікуються англійською мовою, у 60 з 196 країн світу англійська має статус офіційної мови. Англійська відкриває широкий доступ до знань: лідер серед мов Інтернету – 800 млн. користувачів, 55% web-сторінок в світі написано англійською мовою, 80% всіх наукових видань публікуються англійською мовою. У «Стратегії розвитку України – 2020» одним із ключових індикаторів визначено, що у 2020 році 75% випускників середніх шкіл будуть володіти двома іноземними мовами.

- Гендерний підхід у навчанні: потрібні програми STEM-освіти для дівчаток. Дівчатка в науці, завдяки своїй акуратності і схильності до роботи з даними, можуть зробити те, що не під силу хлопчикам, але їх потрібно правильно вчити.

- STEM-освіта має будуватися на патріотизмі і любові до своєї країни. Незважаючи на те, що в науці немає кордонів, важливо виростити хорошого фахівця, який приносить користь своїй державі. Проблема витоку мізків без витоку тіл - це нова проблема глобального суспільства.

- Наука повинна захоплювати, займатися наукою має бути цікаво, доступно і радісно. Science is fun! Наука це весело!

   Крім того, раннє 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.

Вивчення предметної сфери STEM – це спосіб допомогти сьогоднішнім дітям завтра стати новаторами, цілеспрямованими, творчими і надійними ланками команди, суспільства, країни. Така система освіти вчить жити в реальному швидкозмінному світі, вміти реагувати на зміни, критично мислити, бути творчою особистістю.

Впровадження в Україні системи навчання STEM сприятиме:

– модернізації системи психолого-педагогічної, методичної, практичної підготовки майбутніх вчителів природничо-математичних предметів та підвищення кваліфікації педагогічних кадрів. Майбутнє – за технологіями, а майбутнє технологій – за вчителями нового формату, які можуть повести учнів за собою, розширивши їхній кругозір до безкінечності;

– налагодженню видавництва методичної, науково-популярної, довідкової літератури та створення інформаційно-методичних комплексів з природничо-математичних предметів (електронні посібники, віртуальні лабораторії, електронні бази даних, освітні портали тощо), а також забезпечення умов їх використання у школі;

– підготовці вчителів природничо-математичних предметів та впровадження в навчальний процес сучасних інформаційно-комунікативних технологій;

– налагодженню виробництва вітчизняного навчального обладнання і дидактичних засобів навчання;

– застосуванню підходу до навчально-виховного процесу, який передбачає розвиток особистості, спрямований на активне та конструктивне входження у сучасні суспільно-політичні процеси і досягнення високого рівня самореалізації.

   Вирішення зазначених питань на державному рівні дасть можливість забезпечити єдині підходи та вимоги до рівня надання освітніх послуг природничо-математичного напряму та забезпечить рівні умови здобуття освіти для всіх учнів.

   Сьогодні в Україні вже робляться перші кроки впровадження системи навчання STEM. Якщо йдеться про початкову школу, то це формування навичок дослідницької діяльності, але, звичайно, у формі доступній для певного віку, психічного і ментального розвитку; закладення основ обізнаності зі STEM-галузями і професіями; стимулювання інтересу учнів до подальшого опанування курсів, пов’язаних зі 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.

В Україні сьогодні сформувалася досить цікава система роботи з інтелектуально обдарованими дітьми:

- конкурси, олімпіади – й державні, й недержавні;

- мережа спеціалізованих ліцеїв і гімназій, випускники яких демонструють хороші результати;

- система позашкільної освіти.

   Це той трикутник, на базі якого потрібно вибудовувати підходи до впровадження принципів наукового й інженерного методів, усіх інших практик в освіту дитини.

   Необхідно також покращити партнерство з бізнесом, щоб спільно фінансувати відкриття STEM-центрів, літніх наукових STEM-шкіл, що дасть можливість школярам познайомитися з наукою, взяти участь в наукових дослідженнях, визначитися із своєю майбутньою професією.

   В рамках реалізації першого етапу становлення STEM-освіти в Україні, з метою подальшої реалізації наукової освіти школярів, пропонується зосередитися на наступних пріоритетних кроках:

- створити мережу регіональних STEM-центрів для інформаційного, методичного забезпечення навчальної діяльності учнів загальноосвітніх навчальних закладів;

- створити при кожному регіональному STEM-центрі робочі групи розробників, експертів і модераторів навчального процесу;

- створити мережевоцентричне середовище STEM-центрів забезпечення науково-орієнтованої освіти школярів з метою модернізації математично-природничного та гуманітарного профілів освіти, а саме: перегляду змісту навчальних програм, підручників, методів і методик викладання в системі дошкільної, шкільної та позашкільної освіти на предмет їх відповідності сучасним світовим вимогам та синхронізації з тематичними напрямками розвитку основ наук та технологій;

- гармонізувати методичні та програмно-інформаційні засоби та стандарти, що використовуються існуючими міжнародними системами STEM-освіти, з навчальними процесами загальноосвітніх навчальних закладів України;

- організувати Всеукраїнський координаційний центр щодо розробки методичних та інформаційних засобів забезпечення процесів розвитку     STEM-освіти в Україні;

- провести для вчителів, методистів, модераторів навчального процесу STEM-центрів, розробників та експертів серію тренінгів з користування міжнародною системою наукових грантів та системою захисту інтелектуальних прав;

- створити електронні майданчики міждисциплінарних лабораторій для підключення загальноосвітніх закладів України до мережі STEM-центрів;

- сформувати регіональні робочі групи мережі STEM-центрів щодо забезпечення на постійній основі розробку нових навчальних матеріалів з апробацією у процесі регулярного навчання учнів загальноосвітніх навчальних закладів;

- створити відкритий репозитарій навчальних ресурсів щодо забезпечення науково-орієнтованої освіти в Україні.

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.

* Міжнародна конференція «STEM forward» відбулася у червні 2014 року в Єрусалимі. Конференція була організована компанією Intel.

Тезаурус термінів, що визначають сутність поняття STEM–ocвіта

STEM (S – science, T – technology, E – engineering, M – mathematics) – природничі науки, технології, інженерія та математика. Акронім STEM вживається для позначення популярного напряму в освіті, що охоплює природничі науки (Science), технології (Technology), технічну творчість (Engineering) та математику (Mathematics).

STEM-освіта – це низка чи послідовність курсів або програм навчання, яка готує учнів до успішного працевлаштування, до освіти після школи або для того й іншого, вимагає різних і більш технічно складних навичок, зокрема із застосуванням математичних знань і наукових понять.

STEAM-освіта (S – science, T – technology, E – engineering, A – art, M – mathematics) – природничі науки, технології, інженерія, мистецтво, математика – система освіти, стимулююча оволодіння знаннями і навичками технологічних наукових напрямів, що дозволяють брати участь в найбільших інноваційних міжнародних конкурсах і олімпіадах, таких як MATHCOUNTS, Science олімпіади та FIRST Robotics.

Освіта, направлена на підтримку творчості та інноваційних навичок.

STEM-грамотність є міждисциплінарною областю дослідження, яка з’єднує всі чотири області: науку, технології, інженерію та математику. STEM-грамотність означає не просто досягнення грамотності в цих чотирьох напрямах, а й спонукає студентів перейти від вивчення дискретних фрагментів явища до механічних процесів і до світу в цілому.

STEM-лабораторії – лабораторії, що роблять сучасне обладнання та інноваційні програми більш доступними для дітей, зацікавлених у дослідницькій діяльності.

STEM-спеціальності – сучасні спеціальності, до яких можна віднести такі: IT-спеціалісти, програмісти, інженери, спеціалісти високотехнологічних виробництв, спеціалісти біо- і нано-технологій.

STEM-центр – це проектна лабораторія, в якій студенти та учні можуть виконувати дослідження з використанням сучасного (у тому числі цифрового) обладнання.

Інжиніринг (англ. engineering, нім. Engineering) – синонім терміна інженерія, який відрізняється етимологічно від англ. engineering: набір прийомів та методів, які компанія, підприємство, фірма використовує для проектування своєї діяльності.

Інновація – 1) нововведення в галузі техніки, технології, організації праці або управління, засноване на використанні досягнень науки і передового досвіду; кінцевий результат інноваційної діяльності; 2) об’єкти впровадження чи процес, що веде до появи чогось нового –новації.

Креативна індустрія (англ. Creative industries) – сукупність поглядів, ідей, тенденцій і напрямів сучасного розвитку економіки, що характеризується органічним поєднанням та використанням знань, інформації та творчості (креативності). Деякі англомовні автори називають цей феномен «культурна індустрія» або «креативна економіка».

Нанотехнології (рос. нанотехнологии, англ. nanotechnology, нім. Nanotechnologie). Інша назва наномолекулярні технології (від «нано»– К.Е. Дрекслер, 1977). В широкому значенні нанотехнологією прийнято називати міждисциплінарну область фундаментальної і прикладної науки, в якій вивчаються закономірності фізичних і хімічних систем протяжністю порядку декількох нанометрів або часток нанометра (нанометр – це одна мільярдна частка метра або, що те ж саме, одна мільйонна частка міліметра – діаметр людської волосини становить близько 80 тис. нанометрів).

Наукова грамотність – здатність використовувати наукові знання (з фізики, хімії, біологічних наук, наук про Землю (космічні науки) та процеси, щоб зрозуміти світ природи і брати участь у прийнятті рішень, які впливають на нього (в трьох основних областях - наука в житті і здоров’ї, наука про Землю та довкілля, наука про технології).

ОРТ – освітня робототехніка – міжпредметний напрям навчання дітей, інтеграція знань з фізики, технології, математики, кібернетики, мехатроніки й ІКТ, який дозволяє залучити до процесу інноваційної, наукового-технічної творчості учнів різного віку. Головні завдання ОРТ: популяризація науково-технічної творчості, підвищення престижу інженерних професій, вироблення навиків практичного рішення актуальних інженерно-технічних задач та роботи з технікою.

Технологічна компетентність – складова соціально-професійної компетентності, яка дозволяє швидко та ефективно вирішувати професійні проблеми й завдання за допомогою використання різноманітних технологій.

ТРВЗ (рос. ТРИЗ – теория решения изобретательских задач) – теорія рішення дослідницьких (винахідних) задач, основоположником якої є винахідник, письменник - фантаст – Генріх Саулович Альтшуллер. Вперше ТРИЗ була апробована в 60-ті роки ХХ століття в гуртках технічної творчості, де проводилося навчання інженерів та педагогів, які пройшли підготовку на семінарах Г.С. Альтшуллера. Дітей на цих заняттях вчили творчому процесу: придумувати нові, до тих пір небачені літаки, машини, кораблі, а потім виготовляти їх моделі. Ці творіння брали участь у всіляких конкурсах, як в Радянському Союзі, так і за кордоном.