Данная статья была опубликована в информационно-методическом журнале Республики Казахстан "Открытая школа" http://www.open-school.kz/ № 1 за 2021 г.
Для пользователей "Новатора", не имеющих подписки на данное издание, с любезного разрешения соавтора публикую статью здесь.
|
|
Рамазанов Ринат Гинаятович, старший менеджер филиала ЦПМ г. Талдыкорган, Казахстан, магистр педагогических наук по специальности Информатика, соискатель степени к.п.н МГПУ, Москва
|
| Годунова Елена Александровна, учитель иностранных языков высшей квалификационной категории, Новосибирская область, Россия, сертифицированный преподаватель Goоgle, автор и ведущая онлайн курсов, эксперт портала “Новатор” |  |
Если бы будем сегодня учить детей так же, как и
вчера, то мы украдём их завтрашний день.
Джон Дьюи.
Современные темпы информатизации, повсеместная цифровизация системы образования и преобразование ее парадигмы приводят к неотъемлемым изменениям самих подходов к обучению. Быстроменяющиеся тенденции образования и активное развитие новых информационно-коммуникационных технологий актуализируют комплексные подходы к обучению. Прогнозируемая четвёртая промышленная революция, которая представляет собой внедрение искусственного интеллекта и киберфизических систем в жизнедеятельность человечества требуют преобразования системы образования уже сегодня. В докладе всемирного экономического форума за 2019 год отмечается возможное усиление основных рисков при внедрении искусственного интеллекта и машинного обучения [1]. На момент выхода на рынок труда большинство учащихся средних школ будут выполнять работы, которые еще не существуют, большинство печатной продукции по информационно-коммуникационным технологиям становятся неактуальными уже до выхода в печать. В таких условиях жизненно необходимыми становятся навыки функциональной грамотности учащихся, критического мышления, оптимизация времени и механизмов получения новых знаний, формирование полной картины мира.
Одним из способов решения сложившихся вызовов и потребностей становится образовательная технология STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics), которая представляет собой новые подходы к обучению учащихся, основанные на комплексном подходе к изучению определенной проблемы или явления. Аббревиатура «STEM» была впервые предложена американским бактериологом Р. Колвэлл в 1990-х годах, но активно начала использоваться с 2011 года и связана с именем биолога Джудит А. Рамали, которая как руководитель Института естественных наук США, отвечала за разработку новых образовательных программ[2].
STEM - это акроним от английских терминов: S – science, T – technology, E – engineering, M – mathematics. Существует также другие направления STEM, которые помимо всех перечисленных составляющих, включают в себя А (Art) искусство – (STEAM), R (Reading + wRiting) чтение и письмо – (STREAM). STREAM-технология в большой степени ориентирована на научно-исследовательскую деятельность посредством развития навыков чтения и письма. Считается, что термин и направление STEAM возникло в колледже дизайна шт. Род Айленд, а развитие получило благодаря трудам Жоржет Якман (Georgette Yakman), 2010 [3]
Существуют также различные вариации STEAM построенные на других сопутствующих методах PBL (Problem Based Learning), PhBL (Phenomenon-based learning) и др.
Таблица 1. Сравнение различных направлений STEM-технологии
|
№ |
Наименование |
Акроним от английского |
Определение технологии |
|
|
STEM |
Science, Technology, Engineering, Mathematics |
образовательная технология, предназначенная для объединения науки и технологии, инженерии и математики, которые являются жизненно важными для понимания законов мира. |
|
|
STEAM |
Science, Technology, Engineering, Arts, and Mathematics |
образовательная технология, предназначенная для объединения науки и технологии, инженерии вместе с искусством и математикой, которые являются жизненно важными для понимания законов мира. |
|
|
STREAM |
Science, Technology, Reading + WRiting Engineering, Arts, and Mathematics |
образовательная технология, предназначенная для объединения науки и технологии, инженерии вместе с искусством и математикой, которые являются жизненно важными для понимания законов мира через чтение и письмо. |
|
|
STEM PhBL |
Science, Technology, Engineering, Mathematics through Phenomenon-based learning |
образовательная технология, предназначенная для объединения науки и технологии, инженерии и математики, которые являются жизненно важными для понимания законов мира основанная на исследовании явлений. |
|
|
STEM PBL |
Science, Technology, Engineering, Mathematics through Problem-based learning |
образовательная технология, предназначенная для объединения науки и технологии, инженерии и математики, которые являются жизненно важными для понимания законов мира, основанная на исследовании проблем. |
Многие развитые страны, такие как США, Китай, Финляндия, Австралия, Великобритания, Израиль, Корея, Сингапур, проводят государственные программы в области применения STEM-образования. Однако мнения современных исследователей относительно технологии STEM неоднозначно и представлено различными вариациями данного подхода в системах образования разных стран мира. Так, на официальном сайте правительства США в открытом доступе опубликован документ разработанный управлением научно-технической политики администрации президента и комитетом по политике в области STEM-образования США под названием «Путь к успеху: американская стратегия STEM-образования», в котором отмечены основные направления по внедрению и использованию STEM технологий как научно-технический потенциал который предопределяет экономическое развитие страны[4].
Ежегодно вручается премия президента США лучшим STEM-учителям уже на протяжении несколько десятков лет [5].
Согласно данным опроса, приведенным на сайте международной компании EqualOcean занимающейся инвестиционными исследованиями и предоставлением информационных услуг в Китае, технология STEAM является наиболее популярной среди всех представленных в системе образования Китая [6]. В статье вестника департамента рекламы коммунистической партии Китая приводятся слова директора Центра обучения STEM, Ван Су о важности STEM в системе образования Китая. Также в рамках развития STEM-образования международный технологический гигант IBM запустил образовательную программу в Китае, в которой 200 сотрудников работают в качестве преподавателей-добровольцев по STEM в начальных и средних школах Китая, используя свой опыт [7]. STEM в Китае рассматривается как важный элемент национальной стратегии развития талантов.
Германия выбрала собственный акроним для описания STEM-подхода- это MINT, что в переводе означает математика, информатика, естественные науки и техника.
Германия, как страна впервые объявившая миру о наступлении эры четвертой промышленной революции, делает многое для реализации этого подхода в школах страны. Так, согласно данным ресурса https://www.mint-regionen.de/ существует 120 регионов, которые внедряют на практике этот образовательный тренд.
Национальный MINT-портал вычленяет векторы развития и точки роста: дигитальная трансформация школ, цифровые компетенции молодежи, MINT для девочек, техника.
Дважды в год появляются отчеты о состоянии и развитии данного направления в стране, также идет постоянная корреляция с другими странами по итогам сдачи тестирования PISA.
Статистика о выпускниках ВУЗов MINT-направленности по состоянию на 2017 показывает, что Германия обогнала все страны по этому показателю [8]
В стране осуществляется инициатива "MINT Zukunft schaffen" (с нем.яз “Создаем MINT-будущее”), в рамках которых замеряются все показатели, связанные с результатами реализации MINT: компетенции, число выпускников университетов данной направленности, процент женщин-участниц данной сферы (31% от общего числа в 2018).
Реализация MINT в Германии осуществляется под патронажем канцлера страны Ангелы Меркель, которая на четвертой национальной MINT встрече на высшем уровне в 2016 году высказала пожелание не пускать на самотек вопрос привлекательности MINT-образования и MINT - профессий, а с раннего возраста показывать красоту этого направления и формирование осознанности при выборе такой профессии [9].
На седьмой национальной MINT- встрече на высшем уровне в 2019 году обсуждались вопросы несоответствия школьного образования запросам времени, предлагался алгоритм решения вопроса через тесную связь образования, промышленных предприятий и гражданских инициатив в этой сфере {10].
Интересным является опыт внедрения технологии STEM через активный метод конструирования технических игрушек представленный во вьетнамских школах. Основным акцентом внедрения STEM во Вьетнаме выступает идея развития активного межпредметного обучения на основе разработки технических игрушек. В работе Le Xuan Quang и соавторов выделены 5 этапов проектирования технических игрушек для учителей и учеников. Также приведен пример разработки технической игрушки согласно вьетнамскому учебному плану, потребности учащихся 8-х классов в разработке мини-гоночного автомобиля.
Рисунок 1. Этапы разработки технических игрушек для учителей
Порядок технического оформления для учащихся состоит также из 5 шагов:
-
Учащиеся должны понимать потребности в технических игрушках, которые они будут создавать (например, задачи, функции, стили ...). Они могут посмотреть образцы, сделанные учителем в качестве предложения.
-
Ученики обсуждают в группе, чтобы найти решение: что им нравится больше, а что лучше. Они делают дизайн модели с графикой. Чтобы иметь хороший дизайн, учащиеся активно сотрудничают, применяя полученные знания, воображая себя или ища какую-либо предлагаемую информацию из других, таких как учебники, Интернет или рекомендации учителя.
-
Ученики выбирают материалы для изготовления технических игрушек. Они выбирают подходящие материалы для производства технических игрушек и инструментов.
-
Учащиеся создают технические игрушки с дизайном и материалами. Они тестируют и модифицируют продукт, если он соответствует требованиям или нет. На этом этапе студенты проходят практические занятия, имеют возможность практиковаться и выступать. Они могут применять знания, извлеченные из предыдущих уроков, и их социальный опыт. Учитель должен поощрять учеников посвятить себя любой идее, которая их захватывает.
-
Ученики представляют разработанные продукты в классе. Они могут гордиться своей продукцией и быть заинтересованными в образовании STEM [].
Представленный на образовательном семинаре «Integration of STEM Subjects through Phenomenon-based Learning professional development programme» финский опыт внедрения STEM-технологии демонстрирует важность междициплинарных связей внутри данной технологии основанный на явлениях. Основой данной технологии выступает философия образования Джона Дьюи в которой он рассматривает сущность и природу всех явлений в образовательном процессе. Основными организациями реализующими идеи STEM образования в Финляндии являются Innovation & Outreach EduCluster Finland и Central Finland LUMA Centre University of Jyväskylä. Основным отличием финского подхода является объединение дисциплин вокруг одного явления из реальной жизни, причем детальность исследования одного и того же явления может увеличиваться с каждым классом в общеобразовательной школе.
Данная технология будет отлично интегрироваться с обновленным содержанием образования Республики Казахстан, где также используется спиралевидная форма обучения, которая предполагает повторное изучение материала на протяжении всего школьного обучения. Несмотря на различие в подходах и значении STEM в рамках реализации государственных программ различных стран, большинство из них согласны в том что STEM - это образование будущего.
Приведем сравнение ключевых моментов STEM-технологий c традиционным классно-урочным подходом представленные в статье образовательного технолога и одного из авторов онлайн курса «STREAM-подход в образовании: теория и практика» Рождественской Л.В. на блогоплатформе и площадке для профессионального роста, обмена инновационными идеями и решениями, передачи опыта и экспертной деятельности работников образования в области современных стандартов и технологий “Новатор”
Таблица 2. Сравнение ключевых моментов STEM-направлений с урочно-предметным подходом (по Рождественской Л.В. с дополнением)
|
№ |
STEM-направления |
Урочно-предметный подход |
|
|
Междисциплинарный подход, в котором осуществляют совместную учебную деятельность ученики и учителя. В процессе этой деятельности ученики и учителя овладевают проектным мышлением. |
Ученик и учитель остаются в рамках и логике одного учебного предмета. Результат - “разрозненные знания” по разным предметам. |
|
|
Вопросы и формулирование проблем предшествуют поиску ответов и углублению в контент (по необходимости). |
Ответы существуют без вопросов в виде "готового знания". Трансляция контента от учителя к ученику (обязательная). |
|
|
Обучение строится на артефактах* и феноменах. Рассматриваются проблемы, связанные с жизнью и миром ученика. Контекст, который интересен и важен сегодня, даже если речь идет о будущем. |
Тематически то, что по плану, в учебнике. Декларируется: это пригодится в будущем. |
|
|
Совместное исследования ученика с учителем и другими участниками проектной группы. Вырабатывается умение взаимодействовать. |
Индивидуальное выполнение упражнений на отработку навыков. С точки зрения ученика, это "навыки не известно для чего". |
|
|
Важен продукт, полученный в процессе деятельности. |
Продукт деятельности не обозначен. Важна внешняя оценка формального результата, чаще всего, в виде отметки. |
|
|
Задачи и критерии оценивания продукта вырабатываются в совместной работе. |
Есть правильные ответы в учебнике. |
|
|
Продуктивная командная работа над одним проектом в рамках нескольких предметов. Происходит формирование эффективной метапредметной коллаборативной среды. |
Метапредметная связь в командной работе прослеживается слабо. |
Рассмотрим некоторые полезные онлайн сервисы и ресурсы для учителей, реализующих идеи STEM в своей педагогической практике (Таблица 3).
Таблица 3. Онлайн сервисы и ресурсы по STEM обучению
| №пп | Наименование | Ссылка | Описание |
| 1 | STEM academia | https://stem-academia.com/ | Виртуальная лаборатория по STEM образованию (повышение квалификации, олимпиады, ресурсы и др.) |
| 2 | Европейская платформа для учителей естественных наук | https://www.science-on-stage.eu/ | Самое большое в Европе (более 30 стран) сообщество учителей STEM |
| 3 | Учебная робототехника для STEM | http://er4stem.acin.tuwien.ac.at | Портал по учебной робототехнике для STEM (новости, ресурсы, проекты и др.) |
| 4 | LUMA Centre Finland | https://www.luma.fi/en/centre/ | Сайт национального научного образовательного центра LUMA по STEM (конкурсы, курсы, учебно-методические материалы и др.) |
| 5 | Учебный институт STEM Массачусетского Университета Науки, Технологии, Инженерии и Математики (STEM Ed) | https://scholarworks.umass.edu/stem/ | На портале размещены в открытом доступе различные материалы по STEM от MIT, ссылки на конференции и конкурсы |
| 6 | Онлайн курс «STREAM — подход в образовании: теория и практика» | https://novator.team/group/13/stream | Онлайн курс состоящий из трех модулей по STEM-STEAM-STREAM-подходу в обучении на портале "Новатор" |
| 7 | Самый крупный немецкий портал по работе с девочками в MINT | https://www.cybermentor.de/ | Здесь собрана информация о школах, работающих в этом направлении, о достижениях женщин в MINT-сфере |
| 8 | Ресурс земли Нижняя Саксония для женщин, интересующихся MINT | https://www.niedersachsen-technikum.de/ | Есть раздел об университетах, реализующих MINT-направление и тематических акциях |
| 9 | Ресурс для женщин и девочек, проявляющих интерес к сфере MINT | https://www.komm-mach-mint.de/ | Самая широкая поддержка общества и министерства образования |
| 10 | Ресурс земли Саарланд, Германия | https://www.saarland.de/mint.htm | Содержит материалы для начальной школы и для вовлечение девочек |
| 11 | Resources for STEAM | https://www.edutopia.org/article/STEAM-resources | Список ресурсов, примеров, инструментов по преобразованию STEM в STREAM |
| 12 | 36 Resources for STEM Project-Based Learning Activities | https://wabisabilearning.com/blogs/stem/36-stem-project-based-learning-activities | Сборка ресурсов для родителей или учителей, которые хотят работать в STEM-подходе |
STEM это не просто объединение различных предметов в одном проекте, это попытка развития эффекта синергии при познании законов окружающего мира. Некоторые исследователи рассматривают STEM как отдельную философию понимания законов вселенной через призму конкретных предметов. Другие как способ предотвращения отделения науки от реального мира. В связи с чем в процессе внедрения STEM-технологий может возникнуть проблемы определения приоритетов и учета всех целей предметов, включенных в определенный проект. Различные вариации акцентов данной образовательной технологии такие, как явление, контекст, исследование, проект, проблема могут только запутать учащихся в достижении поставленных целей.Анализируя опыт стран, работающих в STEM-подходе, можно сделать вывод о том, что данная технология является весьма интересной и полезной с точки зрения развития навыков будущего 4К (коммуникация, кооперация, критическое мышление, креативность) необходимых учащимся уже сегодня. В то же время при внедрении данной технологии, не стоит забывать о целях образования и значимости каждого предмета в процессе подготовки учащихся.
Зародившись как способ более эффективного и оптимального обучения детей мигрантов, образовательная технология STEM с каждым годом захватывает все больше педагогов в разных странах мира. Содержание и методы данного подхода позволяют формировать у обучающихся целостную картину мира, учат видеть неразрывные взаимосвязи в окружающей действительности, показывать ценность научного знания для жизни.
Список использованных ресурсов:
-
Доклад всемирного экономического форума. Интернет-ресурс. Режим доступа: http://reports.weforum.org/global-risks-2019/chapter-one/
-
Авдеева Т.И. Сборник научных статей по итогам работы Международного научного форума «Наука и инновации-современные концепции» (г. Москва, 17 мая 2019 г.). Том 1 / отв. ред. Д.Р. Хисматуллин. – Москва: Издательство Инфинити, 2019. – 128 с.
-
Developing STEAM Education to Improve Students’ Innovative Ability. Интернет-ресурс.Режим доступа: https://steamedu.com/developing-steam-education-to-improve-students-innovative-ability/
-
«Путь к успеху: американская стратегия STEM-образования». Интернет-ресурс. Режим доступа: https://www.whitehouse.gov/wp-content/uploads/2018/12/STEM-Education-Strategic-Plan-2018.pdf (15.02.2020)
-
Nation’s Highest Honors for STEM Teachers Интернет ресурс. Режим доступа: https://www.bigdealbook.com/newsletters/k-12_technology/?show=nation___s_highest_honors_for_stem_teachers%2Fbf2511ca1-5e95-4345-8085-3a9d94973fe0&fbclid=IwAR04JGr1-SYaw-LRFKAHTJIqE9r2U8r0GpJSTuzc-0CwhleYcLY7P2YdS_A
-
The Trend of STEAM in China’s Education Industry. Интернет-ресурс. Режим доступа: https://equalocean.com/education/20190425-the-trend-of-steam-in-chinas-education-industry
-
Experts say STEM education is the key to nurturing necessary talent. Интернет-ресурс. Режим доступа: https://www.chinadaily.com.cn/a/201901/14/WS5c3bf77aa3106c65c34e43f6.html
-
MINT-Herbstreport-2019 Интернет-ресурс. Режим дступа https://www.nationalesmintforum.de/fileadmin/medienablage/content/themen/aktuelles/2018/aktuelle-studien/2019/IW-Gutachten-MINT-Herbstreport-2019.pdf стр.102
-
Национальный MINT-форум Интернет ресурс. Режим доступа: https://www.nationalesmintforum.de/themen/
-
Материалы седьмой национальной MINT-встречи, Германия. Интернет ресурс. Режим доступа:https://www.nationalesmintforum.de/veranstaltungen/7-nationaler-mint-gipfel-2019/
-
Рождественская Л.В. «STEM - STEAM - STREAM на смену предметам и предметникам.» Интернет-ресурс. Режим доступа: https://novator.team/post/142
