STEM-освіта

STEM освіта



Методичні рекомендації щодо впровадження SТЕМ-освіти у загальноосвітніх та позашкільних навчальних закладах України на 2017/2018 навчальний рік
Лист ІМЗО № 21.1/10-1470 від 13.07.17 року
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ІНСТИТУТ МОДЕРНІЗАЦІЇ ЗМІСТУ ОСВІТИ
№ № 21.1/10-1470 13 липня 2017 року
Ректорам (директорам) обласних та
Київською міського інститутів
післядипломної педагогічної освіти
Методичні рекомендації щодо впровадження
SТЕМ-освіти у загальноосвітніх та
позашкільних навчальних закладах України
на 2017/2018 навчальний рік
Нa виконання п. 2.6 Плану заходів щодо впровадження STEM-освіти в Україні на 2016-2018 роки, затвердженою Міністерством освіти і науки України 05.05.2016 року (наказ Міністерства освіти і науки від 29.02.2016 № 188), п. 221 Плану роботи державної наукової установи «Інститут модернізації змісту освіти» на 2017 рік» (наказ ДНУ «Інститут модернізації змісту освіти» від 23.03.2017 № 2) відділом SТЕМ-освіти Інституту розроблено «Методичні рекомендації щодо впровадження SТЕМ-освіти у загальноосвітніх та позашкільних навчальних закладах України на 2017/2018 навчальний рік», які затверджені на засіданні робочої групи з питань впровадження SТЕМ-освіти в Україні.
Інститут надсилає для практичного використання «Методичні рекомендації щодо впровадження SТЕМ-освіти у загальноосвітніх та позашкільних навчальних закладах України на 2017/2018 навчальний рік».
Просимо довести дані матеріали до відома керівників навчальних закладів та педагогічних працівників.
Зазначені методичні рекомендації розміщені на веб-сайті ДНУ «Інститут модернізації змісту освіти» (www.imzo.gov.ua).
 В. о. директора Ю. І. Завалевський
Додаток до листа ДНУ
«Інститут модернізації змісту освіти»
від 13.07.17 № 21.1/10-1470
Методичні рекомендації щодо впровадження STEM-освіти
у загальноосвітніх та позашкільних навчальних закладах України
на 2017/2018 навчальний рік
Одним з актуальних напрямів модернізації та інноваційного розвитку природничо-математичного, гуманітарного профілів освіти виступає STEM-орієнтований підхід до навчання, який сприяє популяризації інженерно-технологічних професій серед молоді, підвищенню поінформованості про можливості їх кар’єри в інженерно-технічній сфері, формуванню стійкої мотивації у вивченні дисциплін, на яких ґрунтується STEM-освіта.
Акронім STEM (від англ. Science – природничі науки, Technology – технології, Engineering – інженерія, проектування, дизайн, Mathematics – математика) визначає характерні риси відповідної дидактики, сутність якої виявляється у поєднанні міждисциплінарних практик орієнтованих підходів до вивчення природничо-математичних дисциплін. Водночас, у STEM активно включається сукупність творчих, мистецьких дисциплін, що об’єднані загальним терміном Arts (позначення відповідного підходу – STEM and Arts). Актуальними напрямами STEM and Arts є промисловий дизайн, архітектура, індустріальна естетика тощо. Останнім часом, у європейському науковому дискусі наголошується на важливості всіх дисциплін, використанні міждисциплінарних підходів STEAM (літера A – All - всі) і поєднанні природничо-наукових з іншими навчальними дисциплінами, які вивчаються у школі.
STEM-освіта – це категорія, яка визначає відповідний педагогічний процес (технологію) формування і розвитку розумово-пізнавальних і творчих якостей молоді, рівень яких визначає конкурентну спроможність на сучасному ринку праці: здатність і готовність до розв’язання комплексних задач (проблем), критичного мислення, творчості, когнітивної гнучкості, співпраці, управління, здійснення інноваційної діяльності. STEM-освіта ґрунтується на між- трандисциплінарних підходах у побудові навчальних програм різного рівня, окремих дидактичних елементів, до дослідження явищ і процесів навколишнього світу, вирішення проблемно орієнтованих завдань.
Використання провідного принципу STEM-освіти – інтеграції дозволяє здійснювати модернізацію методологічних засад, змісту, обсягу навчального матеріалу предметів природничо-математичного циклу, технологізацію процесу навчання та формування навчальних компетентностей якісно нового рівня. Це також сприяє більш якісній підготовці молоді до успішного працевлаштування та подальшої освіти, яка вимагає різних і більш технічно складних навичок, зокрема із застосуванням математичних знань і наукових понять.
Головна мета STEM-освіти полягає у реалізації державної політики з урахуванням нових вимог Закону України «Про освіту» щодо посилення розвитку науково-технічного напряму в навчально-методичній діяльності на всіх освітніх рівнях; створенні науково-методичної бази для підвищення творчого потенціалу молоді та професійної компетентності науково-педагогічних працівників.
Основні ключові компетентності концепції «Нової української школи», а саме: спілкування державною та іноземними мовами, математична грамотність, компетентності в природничих науках і технологіях, інформаційно-цифрова грамотність, уміння навчатися впродовж життя, соціальні й громадянські компетентності, підприємливість, загальнокультурна, екологічна грамотність і здорове життя, гармонійно входять в систему STEM-освіти, створюючи основу для успішної самореалізації особистості і як фахівця, і як громадянина.
Нормативна база
Впровадження STEM-освіти здійснюється відповідно до Законів України «Про освіту», «Про загальну середню освіту», «Про позашкільну освіту», «Про наукову та науково-технічну діяльність», «Про інноваційну діяльність», Указів Президента України «Про Національну стратегію розвитку освіти в Україні на період до 2021 року» (№ 344/2013 від 25.06.2013 р.), «Про заходи щодо забезпечення пріоритетного розвитку освіти в Україні» (№ 926/2010 від 30.09.2010 р.), Положення про порядок здійснення інноваційної освітньої діяльності (наказ МОН України № 522 від 07.11.2000 р.; зі змін. і доп., внесеними наказом МОНмолодьспорту України № 1352 від 30.11.2012 р., наказом Міністерства освіти і науки України № 380 від 31.03.2015 р.), План заходів щодо впровадження STEM-освіти в Україні на 2016-2018 роки, затверджений Міністерством освіти і науки України 05.05.2016 року, рішення Колегії Міністерства освіти і науки України від 21.01.2016 року (протокол №1/1-4) «Про форсайт соціо-економічного розвитку України на середньострокову (до 2020 року) і довгострокову (до 2030 року) часових горизонтах (в контексті підготовки людського капіталу), наказ Міністерства освіти і науки України від 17.05.2017 № 708 «Про проведення дослідно-експериментальної роботи всеукраїнського рівня за темою «Науково-методичні засади створення та функціонування Всеукраїнського науково-методичного віртуального STEM-центру (ВНМВ STEM-центр)» на 2017-2021 роки» та інших.
Організаційна, навчально-методична робота
Впровадження STEM-освіти на всіх рівнях здійснюється відповідно затвердженого Міністерством освіти і науки України Плану заходів на 20162018 роки.
У своїй діяльності педагогічні працівники користуються глосарієм термінів, який було створено ДНУ «Інститут модернізації змісту освіти» з метою популяризації та узгодження розуміння сутності поняття STEM, науково-методичних підходів до розбудови напрямів STEM-освіти (режим доступу: http://www.imzo.gov.ua/stem-osvita/glosariy/).
Запровадження STEM-навчання на засадах особистісно зорієнтованого, діяльнісного і компетентнісного підходів має відбуватися в межах чинного законодавства без очікувань повного переходу до другого покоління Державного стандарту базової і повної загальної середньої освіти й нових навчальних програм. Це доцільно робити для розуміння напрямів освітніх реформ та, водночас, щоб зробити навчання учнів більш якісним та сучасним вже сьогодні. Ці підходи як в основній, так і у профільній школі слід запроваджувати поступово.
Педагоги загальноосвітніх, позашкільних закладів здійснюють навчальну діяльність у 2017/2018 навчальному році відповідно чинних навчальних програм, з якими можна ознайомитись на сайті Міністерства освіти і науки України (www.mon.gov.ua). Проте програма не обмежує творчу ініціативу педагогів, передбачаючи гнучкість у відборі та розподілі навчального матеріалу відповідно до потреб вихованців, у застосуванні методів і засобів навчання (навчально-методичні комплекти, підручники, програми спец. курсів, посібники, аудіо, відео матеріали тощо).
Здійснення переходу до компетентнісної моделі навчання та впровадження нових методичних підходів, перш за все, передбачає:
принципово нове цілепокладання у педагогічному процесі, зміщення акцентів у навчальній діяльності з вузькопредметних на загальнодидактичні;
оновлення структури та змісту навчальних предметів, спец. курсів тощо;
визначення та оцінювання результатів навчання через ключові та предметні компетентності учня/учениці;
запровадження наскрізного STEM-навчання, компетентнісно орієнтованих форм і методів навчання, системно-діяльнісного підходу;
запровадження інноваційних, ігрових технологій навчання, технологій case-study, інтерактивних методів групового навчання, проблемних методик з розвитку критичного і системного мислення тощо;
корегування змісту окремих тем навчальних предметів з акцентом на особистісно-розвивальні, ігрові методики навчання, ціннісне ставлення до досліджуваного питання;
створення педагогічних умов для здобуття результативного індивідуального досвіду проектної діяльності та розробки стартапів.
Особливою формою наскрізного STEM-навчання є інтегровані уроки/заняття, які спрямовані на встановлення міжпредметних зв’язків, що сприяють формуванню в учнів цілісного, системного світогляду, актуалізації особистісного ставлення до питань, що розглядаються на уроці.
Інтегровані уроки можуть проводитись двома шляхами:
через об’єднання схожої тематики кількох навчальних предметів;
через формування інтегрованих курсів або окремих спецкурсів шляхом об’єднання навчальних програм таких курсів/предметів.
Основою ефективності таких уроків/занять є чітке визначення мети і відповідне їх планування для забезпечення різнобічного розгляду учнями певного об’єкта, поняття, явища з використанням навчальних засобів різних предметів. Особливість планування і проведення інтегрованих, бінарних уроків полягає у тому, що вони можуть проводитись як одним учителем, який викладає предмети, що інтегруються, так і декількома. Через складність координації діяльності педагогів у другому випадку таких інтегровані уроків проводиться необґрунтовано мало, тому необхідно планувати їх заздалегідь всіма вчителями паралелі. У випадках, коли програмовий матеріал різних навчальних предметів дозволяє інтегрувати його в межах одного навчального дня, можуть організовуватися «тематичні дні», коли всі уроки за розкладом спрямовують на реалізацію єдиної навчально-виховної мети, досягнення конкретного результату.
З метою залучення учнів до практичної діяльності бажано розширити діапазон організаційних форм, методів навчання, способів навчальної взаємодії та надати пріоритет засвоєнню навчального матеріалу у процесі екскурсій, квестів, конкурсів, фестивалів, хакатонів, практикумів тощо.
Водночас, для формування і перевірки предметних компетентностей учитель має спиратися на систему інтегрованих завдань, спрямованих на застосування учнями способів навчально-пізнавальної діяльності, знань, умінь і навичок для розв’язання певних задач у змодельованих життєвих ситуаціях.
Одним із ефективних засобів формування компетентностей є дослідно-проектна діяльність. Виконання навчальних проектів передбачає інтегровану дослідницьку, творчу діяльність учнів, спрямовану на отримання самостійних результатів під керівництвом учителя. У процесі вивчення різних тем окремі діти або групи упродовж певного часу розробляють навчальні проекти. Учитель здійснює управління такою діяльністю і спонукає до пошукової діяльності вихованців, допомагає у визначенні мети, завдань навчального проекту, орієнтовних методів/прийомів дослідницької діяльності та пошуку інформації для розв’язання окремих навчально-пізнавальних завдань. Учні самостійно або разом із учителем обирають форму презентації, захисту отриманих результатів. Оцінювання проектної діяльності здійснюється індивідуально, за довільною системою.
Під час виконання навчальних проектів вирішується ціла низка різнорівневих дидактичних, виховних і розвивальних завдань: набуваються нові знання, уміння і навички, які знадобляться в житті; розвиваються мотивація, пізнавальні навички; формується вміння самостійно орієнтуватися в інформаційному просторі, висловлювати власні судження, виявляти компетентність. Проектно-дослідна діяльність сприяє формуванню соціальних компетенцій, дозволяє пройти технологічний алгоритм від зародження інноваційної ідеї до створення комерційного продукту – стартапу, а також навчитися презентувати його потенційним інвесторам. У перспективі це сприяє зміні ціннісних пріоритетів та світоглядної позиції у молоді в бік формування відповідальної, соціально-активної, громадсько-патріотичної врівноваженої поведінки.
План заходів щодо впровадження STEM-освіти в Україні на 2016-2018 роки передбачає створення STEM-центрів/лабораторій на базі загальноосвітніх (регіональних опорних шкіл), позашкільних навчальних закладів, наукових лабораторій, які мають відповідну матеріально-технічну, науково-методичну базу, фахівців для організації ефективної навчальної та науково-проектної діяльності. Робота STEM-центрів/лабораторій має регламентуватися чинним Положенням і бути спрямована на підтримку та розвиток STEM-освіти.
Профіль освітньої діяльності STEM-центрів/лабораторій визначається зовнішніми і внутрішніми чинниками, серед яких головними є сучасна матеріально-технічна база, підготовлені педагогічні кадри, а також підтримка і сприяння з боку керівництва навчального закладу. Актуальними напрямами такої діяльності нині виступають робототехніка та інженерні розробки; авіамоделювання; ракетомоделювання; аерокосмічні технології 3D-моделювання; винахідництво; хіміко-біолоічні технології; легоконструювання; основи веб-дизайну; основи відеотехнологій; основи інформатики та ін.
З метою об’єднання ресурсів, узгодження дій керівникам новостворених STEM-центрів/лабораторій важливо приєднуватися до Всеукраїнської мережі STEM-центрів, яка є невід’ємною складовою організаційно-методичної роботи щодо розвитку напрямів STEM- освіти.
5 питань про STEM-освіту: що воно таке і чому змінює долю наших дітей




Сьогодні ми часто чуємо про STEM-освіту, STEM-технології, STEM-лабораторії тощо. Що ж таке STEM?  «На Урок» не лишився осторонь цього важливого питання і підготував низку тематичних матеріалів.       

Абревіатура STEM утворюється від слів Science (Наука), Technology (Технології), Engineering (Інженерія) та Mathematics (Математика). Легко зрозуміти, що саме ці поняття формують основу нової методики в освіті.

Незвичною для традиційної школи особливістю є те, що технології, математика та інженерія не вивчаються як окремі науки (навіть із урахуванням міжпредметних зв’язків), а сприймаються учнями як єдність наукових знань і практичних прийомів їх застосування.

Ще одна особливість у тому, що вчитель перестає бути основним джерелом знань. У центрі уроку – проблема чи практичне завдання. А діти мають самостійно знайти шляхи вирішення проблеми, застосувавши наявні знання, здійснивши експеримент і, можливо, зробивши помилки.

Що ж робити учителеві? Запропонувати необхідний інструментарій, спостерігати за ходом наукового пошуку, стимулювати до висновків, допомагати зрозуміти і усунути недоліки.

Логічно, що за таких умов на перший план виходить не володіння теорією, а вміння використовувати свої знання на практиці. І уроки стають практичними заняттями, які демонструють можливості застосування теоретичних знань у конкретних ситуаціях.

Розробляючи моделі, створюючи проекти, діти аналізують інформацію, співвідносять її з наявним досвідом і знаннями. Це формує в них упевненість у власних силах, переконаність у тому, що вони зможуть за необхідності вирішити складні проблеми.

Групова робота, що часто застосовується у такого роду проектах, привчить висловлювати власну думку, відстоювати її, співпрацювати з однокласниками, сприймати і розуміти точку зору іншої людини. Застосування STEM на уроці навчить дітей сприймати завдання, формулювати дослідницьку гіпотезу, застосовувати оригінальні способи пізнання, розвиватиме аналітичне і критичне мислення.

Як застосувати STEM у навчальному процесі?

Проводити різноманітні дослідження.

Яка довжина аркуша в зошиті? Якої довжини ручка? Як це виміряти? Вже такі завдання покажуть найменшим учням, як працювати з вимірювальними інструментами, як фіксувати, аналізувати, застосовувати інформацію, сформують уявлення про багатовимірність світу. Що для цього потрібно? Набір інструментів найпростіший – лінійка, трикутник, транспортир.

З чого почати?

Наприклад, у 1 класі дослідити...яблуко! На уроці «Харчування і здоров’я. Я і яблуко»  (автор – Балицька Валентина Андріївна, вчитель початкових класів) діти вчаться висловлювати припущення, шукати інформацію для підтвердження або спростування думки, заздалегідь готувати дані для роботи.

Надалі дослідження мають ускладнитися і теж саме яблуко вивчатиметься на уроці математики «Величини та їх вимірювання» (автор – Сухацька Наталія Миколаївна, вчитель початкових класів). Юні науковці проводитимуть різноманітні дослідження – зважуватимуть, розраховуватимуть середню масу, піддаватимуть впливу хімічних речовин, а також – як справжні дослідники – заноситимуть результати проведених операцій в картку дослідника!  

Можна використати STEM-технології під час інтегрованого уроку з математики у 3 класі «Зачаровані числа», як це пропонує Вельможко Людмила Петрівна, вчитель початкових класів, і попросити учнів виміряти довжину олівця або парти, ширину зошита чи підручника.

І навіть якщо ваші учні вже розуміють, що таке довжина, що таке ширина, які існують одиниці вимірювання, їм буде цікаво відчути себе науковцями, що отримують інформацію, застосовуючи спеціальні інструменти, фіксують і систематизують отримані дані. Звісно, надалі завдання, технології, інструментарій ускладнюватимуться.

Наприклад, на уроках хімії можна створити... вулкан. Для цього треба тільки насипати невелику кількість оранжевого амоній дихромату у вигляді конуса, нанести кілька крапель спирту і підпалити. Ефектно? Авжеж! Чи це зацікавить учнів? Безперечно! Проведення такої демонстрації на уроці «Хімія – природнича наука. Речовини та їх перетворення у навколишньому світі» пропонує Пахолюк Ігор Вадимович, учитель хімії та біології. А як цікаво буде юним дослідникам самостійно створити такий вулкан! І вони точно запам’ятають формули речовин цієї хімічної реакції!

Використовувати моделі та роботів.

У старших класах на уроках можна застосовувати складні прилади, багатокрокові послідовності вимірювань, проводити вже майже лабораторні дослідження. Або власноруч створювати об’ємні моделі геометричних фігур на уроках геометрії, збирати обладнання для проведення досліджень і моделювання різноманітних фізичних чи хімічних процесів.  

Наприклад, провести STEM-урок на тему «Електричне коло» (автор Богатир Ольга Василівна, вчитель фізики та астрономії), на якому при формуванні знань про електричне коло застосовується stem-іграшка. 

Або інтегрувати робототехніку в навчальний процес, як це запропоновано в посібнику Бондаренко Ліни «Інтеграція технологій LEGO MINDSTORMS Education EV3 в навчальний процес».