Как сделать так, чтобы дети хорошо учились и не отлынивали от занятий? Этот вопрос перманентно волнует учителей с древнейших времен. На протяжении всей истории педагогики постоянно появляются новые методы, методики, системы преподавания, должные приблизить всех к заветной цели – хорошей успеваемости и прочным знаниям.
И не то чтобы «воз и ныне там». Скажем так: до сих пор сохраняется огромный потенциал и большой резерв для свежих инноваций в системе образования, если мы все еще хотим добиться какого-то суперрезультата.
Практика показывает, что никого ничему нельзя научить, пока человек сам не захочет научиться чему-либо. Именно таких людей мы ждем на нашей программе «Лучшие техники самообразования» и готовы дать им в руки современные методы и инструменты получения знаний. А сегодня мы поговорим об одном из прогрессивных направлений в образовании. Итак, наша тема – STEM-образование.
Что такое STEM-образование: немного истории
STEM – это аббревиатура, сложенная из первых букв четырех слов: Science, Technology, Engineering, Mathematics (наука, технологии, инженерия, математика). Аббревиатура STEM используется как для объединения этих дисциплин, так и для обозначения особого подхода к образовательному процессу [H. Gonzalez, J. Kuenzi, 2012]
Суть STEM-подхода в том, что в основе приобретения знаний лежит визуализация научных явлений, позволяющая наглядно увидеть все теоретические закономерности, практическое применение, и таким образом понять то или иное явление, процесс, закон природы и т.д.
В основе STEM-образовании предметы изучаются не по отдельности, а все вместе и в применении к прикладным задачам. На так называемых STEM-специальностях в вузах всегда много проектной работы, лабораторных исследований, опытов и экспериментов. Именно такой интегративный подход и позволяет видеть ситуацию в целом, а не просто заучивать сумму знаний.
Аббревиатуру STEM в 2001 году предложили ученые Национального научного фонда США. Это независимое агентство при правительстве США, фундаментальные исследования и образование практически во всех сферах науки за исключением медицины.
Чуть позже аббревиатуру стали дополнять буквой А, обозначающей Art (искусство). STEAM-подход стал ответом на новые вызовы, когда эстетическая составляющая превратилась в неотъемлемую часть технического прогресса.
Вся техника от стиральных машин до крылатых ракет, все инженерные сооружения имеют свой дизайн. И производственная эстетика играет важную роль на всех этапах: от обеспечения комфортных условий работы инженерно-технического персонала на этапе создания очередного инженерного чуда до дизайна готового изделия или сооружения.
Помимо STEAM, существует масса других вариаций STEM-образования, где в приведенный выше перечень добавляются такие дисциплины, как медицина, инновации, робототехника, экология, экономика:
Однако основой научно-технического прогресса всегда были, есть и будут технические и естественные науки. И именно на них сосредоточено основное внимание в STEM-образовании.
Достаточно просто взглянуть на перечень специальностей, при обучении которым в вузах США применяется STEM-подход. Это астрономия, аэрокосмическая техника, биохимия, химическая инженерия, информационные технологии, электротехника, машиностроение, физика, геология [Educationindex, 2020]. Отметим, что в основу STEM-обучения заложено несколько базовых принципов.
4 принципа STEM-образования:
- Проектный формат организации учебного процесса.
- Практическая направленность, при которой результаты проекта потенциально возможно внедрить на производстве, в быту или непосредственно в учебном заведении для усовершенствования учебного процесса.
- Интегративный подход и межпредметный характер, когда предметы изучаются в тесной связке друг с другом.
- Получение практических навыков и развитие soft skills.
Сегодня существует Международный день STEM, который отмечается 8 ноября. День STEM был объявлен официальным праздником в 2015 году, а выступивший с этой инициативой генеральный директор компании MGA Entertainment Исаак Ларян отметил, как важно показать детям, что STEM – это фактически все, что нас окружает. И даже любое хобби, так или иначе, связано с наукой, инженерией, технологиями и математикой.
Чаще всего про STEM-подход вспоминают в контексте получения высшего образования. Однако будет лучше, если с основами STEM-подхода будущие новаторы познакомятся не в вузе, а задолго до похода в школу.
Дошкольный возраст и STEM-образование: как организовать?
Детская психика пластична и податлива, поэтому любые доступные для восприятия в этом нежном возрасте знания найдут отклик. Именно поэтому дошкольные образовательные учреждения (сокращено ДОУ) – это настоящий полигон для испытания различных инноваций, начиная от методики ТРИЗ и заканчивая развитием STEM-образования. Сегодня уже накоплен определенный опыт внедрения STEM-образования в ДОУ.
STEM-образование для детей дошкольного возраста направлено на стимулирование развития интеллекта, способностей к познанию, навыков счета и простейших измерений, пространственного воображения [Дошколенок, 2020]. Кроме того, STEM-образование дошкольников способствует формированию у них коммуникативных навыков, умения взаимодействовать, и в целом помогает становлению активной личности. Итак, STEM-образование: программы для дошкольников.
Программа STEM-образование детей дошкольного возраста – модули:
- Дидактическая система Ф. Фрёбеля.
- Эксперименты с живой и неживой природой.
- LEGO-конструирование.
- Математическое развитие.
- Робототехника.
- Мультстудия «Я творю мир».
Теперь рассмотрим подробнее, что включает в себя каждый модуль.
Дидактическая система Ф. Фрёбеля
Данный модуль состоит из двух наборов для развития пространственного представления. Один из них полностью тождественен тому варианту, который предложил немецкий педагог и теоретик дошкольного образования Фридрих Вильгельм Август Фрёбель (1782-1852). Второй представляет собой мягкие напольные модули, из которых можно сооружать различные фигуры.
Отметим, кстати, что именно Фридрих Вильгельм Август Фрёбель предложил такое понятие, как «детский сад». Это случилось в 1837 году, и вот уже почти два столетия мы пользуемся данным термином в его первоначальном значении.
Базовый набор для развития пространственного мышления представляет собой так называемые «6 даров Фрёбеля» [Ю. Левашева, 2016]. Что это за дары?
6 даров Фрёбеля:
- Дар 1 – шерстяной шар-мячик.
- Дар 2 – деревянный шар, куб, цилиндр в одном комплекте.
- Дар 3 – куб, состоящий из 8 кубиков одинакового размера.
- Дар 4 – куб, состоящий из 8 прямоугольных плиток.
- Дар 5 – куб, состоящий из 27 кубиков.
- Дар 6 – куб, состоящий из 27 кубиков, большинство из которых разделены на плитки, треугольники и другие фигуры.
Как мы уже знаем, в 19 веке понятия STEM-образования не существовало, однако предложенный Фрёбелем набор как нельзя лучше соответствует задачам STEM-образования. Тут мы кратко описали, что представляют собой 6 даров Фрёбеля. Более наглядное представление можно получить, посмотрев на изображение самих даров и фигур, которые можно из них соорудить:
Посмотреть, как идет процесс работы с «дарами Фребеля», можно на видео STEM-образование (Т.В. Волосовец):
Для справки: Татьяна Владимировна Волосовец – кандидат педагогических наук, эксперт в области дошкольного образования.
Эксперименты с живой и неживой природой
Модуль «Эксперименты с живой и неживой природой» предполагает наблюдение за животными, растениями, явлениями природы, и фиксирование результатов в виде «Календаря погоды», «Календаря природы», «Дневника наблюдений» [В. Файзулхакова, 2021].
В рамках данного модуля детям ненавязчиво рассказывают, кто такие ученые, что такое научная лаборатория и научный эксперимент, а также по возможности знакомят с базовыми приспособлениями для изучения природы: лупа, микроскоп и т.д.
Дети под руководством воспитателя изучают строение растений, произрастающих в том регионе, где они живут, разбираются, что такое вода, воздух, почва, и изучают их свойства, получают понятие о явлениях природы, таких как дождь, снег, ветер.
Данная программа STEM в дошкольном образовании призвана научить детей простейшим приемам классификации. Например, понять, что существуют звери, птицы и насекомые, что животные бывают дикими и домашними, а птицы – перелетными и зимующими.
LEGO-конструирование
Тут название модуля говорит само за себя. Любимый многими поколениями малышей конструктор LEGO – это не просто занимательная игрушка. Это поистине уникальная возможность для развития фантазии, сообразительности, изобретательности, мелкой моторики.
Эффект будет лучше, если процесс освоения LEGO будет не совсем спонтанным, как при полностью самостоятельном освоении, а ненавязчиво направленным педагогом [О. Калинина, 2021].
Во-первых, освоение пойдет более быстрыми темпами. Во-вторых, ребенок точно ничего не упустит и попробует большее разнообразие вариантов использования деталей конструктора.
При этом ни в коем случае нельзя подгонять ребенка. Нужно, чтобы он мог рассмотреть и изучить каждую деталь, привыкнуть к расцветке, научиться самостоятельно скреплять детали и понять, что тут возможны самые разные варианты крепления.
Польза LEGO:
- Развитие математических знаний и сенсорных представлений.
- Формирование первоначальных навыков измерения различных параметров.
- Развитие памяти, внимания, основ анализа, синтеза, обобщения, сравнения.
- Развитие навыков ориентирования в двух- и трехмерном пространстве.
- Тренировка двигательной активности пальцев рук.
Если организовать групповые занятия с использованием конструктора LEGO, это будет способствовать сплочению команды юных новаторов, умению совместно решать задачи и распределять роли.
Математическое развитие
Модуль «Математическое развитие» предполагает использование не только LEGO. В комплект STEM-образование «Математическое развитие» входят различные наборы предметов для обучения счету и базовым арифметическим действиям: сложению и вычитанию [А. Варибрус, 2021].
В частности, в комплект входит набор для сортировки «Радужные камешки», который состоит из 36 разноцветных камешков необычной формы и 20 карточек с заданиями. Различные цвета и разные формы позволяют познакомить детей с базовыми сенсорными признаками: цвет, форма, размер и т.д.
И, собственно, основная задача – это научить детей сложению и вычитанию, сравнению, сортировке, сериации, раскладке камешков по размеру от мелких к большим и от большего размера к меньшему размеру.
С основами знаний по геометрии дети знакомятся с помощью набора «Логические блоки», в который входят 60 элементов. Все они различаются по четырем признакам: цвет, форма, размер (большие и маленькие), ширина (узкие и широкие).
С помощью этих элементов можно сформировать задания на развитие логики в духе «найти лишний предмет». Например, квадрат в ряду треугольников, синюю фигурку среди множества красных и т.д.
Помимо этого, дети учатся оперировать математическими терминами и понятиями, такими как «больше», «меньше», «равно», а также запоминают названия геометрических фигур.
Робототехника
Модуль «Робототехника» предполагает презентацию сложных процессов в упрощенном варианте. Так, дети изучают, из чего сделаны простейшие игрушечные роботы, знакомятся с сенсорными приборами и элементами программирования [Т. Ложкина, 2022].
Занятия по робототехнике способствуют развитию мотивации к изучению технических дисциплин и техническому творчеству. И, как следствие, способствуют ранней профессиональной ориентации. Причем иногда бывает и такое, что дети осваивают роботов даже лучше, чем воспитательница.
Мультстудия «Я творю мир»
Все дети любят мультики. Мультстудия «Я творю мир» – это возможность создать мультфильм собственными руками [Л. Доронина, 2021]. Для этого создаются персонажи и декорации из различных материалов: бумага, пластик и т.д. Как вариант, могут задействоваться модели, выполненные на занятиях в рамках модулей «Дидактическая система Ф. Фрёбеля», «LEGO-конструирования», «Робототехника».
Сначала детей знакомят с историей и техниками мультипликации, функциями режиссера, сценариста, оператора, художника-мультипликатора, актера озвучивания и других специалистов, занятых в процессе создания мультфильма. Собственно работа над мультфильмом включает в себя несколько этапов:
- Разработка сюжета и персонажей мультфильма, выбор саунд-трека.
- Создание раскадровки будущего мультфильма.
- Изготовление декораций и персонажей.
- Съемка мультфильма.
- Озвучка мультфильма.
- Монтаж мультфильма.
- Коллективный просмотр готового мультфильма.
Если в детском саду несколько групп, где внедрена технология STEM-образования, можно организовать показ всех мультфильмов, сделанных во всех группах, и опрос, какой мультфильм понравился детям больше всего. Можно организовать конкурс с призами. Как вариант, применить систему голосования по образу и подобию «Евровидения», когда зрители могут в финале голосовать за выступление представителя любой страны, кроме своей.
Итак, мы рассмотрели основные составляющие STEM-подхода для дошкольников. В целом, пригодны описанные программы STEM-образования и для детей младшего школьного возраста, потому что там заложен потенциал как для совсем простых, так и для более сложных заданий.
Так, в рамках модуля «Робототехника» младшие школьники уже могут работать с платами, осваивать программирование на С++ и Python, строить трехмерные CAD-модели, использовать лазерный гравер и 3D-принтер [robx, 2020].
В любом случае, STEM-образование подразумевает творчество и практическую направленность, когда дети начинают понимать, как можно применить научные знания на практике. Теперь давайте подытожим все преимущества такого формата, как STEM-образование.
Преимущества STEM-образования
Мы уже достаточно много и детально рассказали о том, чем хороши и какую пользу приносят те или иные программы и модули STEM-образования. В целом, эксперты выделяют 10 основных преимуществ STEM-образования [В. Любимова, 2016].
Топ-10 несомненных плюсов STEM-обучения:
- Интегративный подход и тематическое обучение, когда предметы изучаются в тесной связке друг с другом – STEM-обучение является симбиозом междисциплинарного и проектного подхода, а интеграция науки в технологии, инженерию и математику позволяет избежать отвлеченного характера знаний, что часто встречается в традиционном образовании.
- Применение полученных знаний в реальной жизни – наглядная демонстрация и проектная составляющая также добавляют конкретики в учебный процесс, а конкретный материальный результат усилий сам по себе отвечает на вопросы «Зачем?» и «Для чего?», избавляя педагогов от необходимости заставлять кого-то что-то делать.
- Развитие навыков критического мышления и освоение алгоритма проблем – каждое занятие по технологии STEM-образования превращается в поиск решения какой-либо проблемы, в результате чего сам факт наличия проблемы перестает стрессировать и выполняет исключительно мобилизующую функцию, что всегда полезно для жизни.
- Повышение уверенности в своих силах – это прямое следствие всех предыдущих пунктов, потому что умеющий решать проблемы человек, способный предъявить результаты своей деятельности, всегда уверен в себе.
- Развитие навыков коммуникации и тимбилдинга – в STEM-образовании очень много командной работы, и при этом здесь созданы условия для дискуссий и высказывания мнений. Это все создает условия для того чтобы дети научились доносить свою точку зрения до окружающих, воспринимать альтернативные точки зрения и конструктивно взаимодействовать.
- Развитие интереса к техническому творчеству и стимулирование ранней профориентации – с учетом того, что любая специальность технического профиля требует длительной подготовки, ранняя специализация повышает шансы занять «свое место под солнцем». А таких желающих много, потому что работа в сфере робототехники и IT-технологий неплохо оплачивается.
- Развитие креативного мышления и инновационного подхода к проектам – учитывая, что с самых первых шагов STEM-образование учит мыслить системно и проходить последовательно все этапы от постановки задачи до готового продукта, это замечательный опыт, который точно пригодится во взрослой жизни и реальной работе.
- Мост между обучением и карьерой – возможно, в детском садике или начальной школе еще рано окончательно определяться с выбором профессии, однако комплекс навыков, который дает STEM-подход к обучению, однозначно приближает к цели независимо от конкретного выбора профессии в будущем. Эти навыки одинаково полезны инженерам, конструкторам, механикам, менеджерам, режиссерам, сценаристам, врачам, физикам, биологам и многим другим.
- Подготовка юного поколения к технологическим инновациям жизни – даже если ребенок в будущем выберет далекую от науки, техники и творчества профессию (что вряд ли), в его жизни все равно будет много технических инноваций, начиная от «навороченной» бытовой техники и заканчивая гаджетами. Поэтому научиться разбираться с новым и непонятным всегда полезно.
- STEM как дополнение школьной программе – ввиду своей практической направленности STEM-образование может существенно дополнить знания, получаемые в рамках традиционных школьных программ, и стимулировать интерес к учебе как таковой.
Это вкратце все, что мы хотели вам рассказать про STEM-образование. Мы желаем вам исключительно полезных инноваций и ждем на нашей программе «Лучшие техники самообразования». А еще просим ответить на один вопрос по теме сегодняшней статьи:
