STEM (S — science, T — technology, Е — engineering, М — mathematics). Акронім STEM вживають для позначення популярного напряму в освіті, що охоплює природничі науки (Science), технології (Technology), технічну творчість (Engineering) та математику (Mathematics) і посилює ці компоненти в навчальних програмах. Технології використовують навіть у вивченні творчих, мистецьких дисциплін. Останнім часом упровадження STEM пропагують у всіх шкільних дисциплінах природничих наук. Проводять STEM-фестивалі, форуми, конференції та інші відкриті заходи. До популяризації активно долучилися заклади позашкілля. Чи доцільний STEM-контент на уроках інформатики? Так, ще раз так. Це невід’ємна частина наповнення змісту нашої дисципліни.
STEM-освіта — це низка чи послідовність курсів або програм навчання, що готує учнів до успішного працевлаштування, до освіти після школи або для того й того, вимагає різних і технічно складніших навичок, зокрема із застосуванням математичних знань і наукових понять. Наприклад, за кордоном музикантів навчають не лише музикувати, а й використовувати комп’ютерні програми для створення музичних творів.
Чому STEM-освіта так актуальна? Стрімка еволюція технологій веде до того, що незабаром найбільш популярними та перспективними на планеті фахівцями стануть програмісти, IT-фахівці, інженери, професіонали в галузі високих технологій тощо. У віддаленому майбутньому з’являться професії, які зараз навіть уявити важко. Усі вони будуть пов’язані з технологією та високо технологічним виробництвом на стику з природничими науками.
STEM — це шлях до задоволення потреб суспільства, що зростають, практично в усіх сферах.
Приміром, до вирішення проблем у галузі медицини залучають не лише медиків і біологів, а й генетиків, хіміків, фізиків, інженерів, IT-ішників. Це необхідно для успішного діагностування, протезування, оперування, медикаментозного лікування тощо.
Успішному вирішенню завдань агропромислового комплексу сприяє залучення біологів, хіміків, інженерів-будівельників і конструкторів, а також авіації.
У галузі енергетики дедалі більше зростає попит на атомників, інженерів, які освоюють альтернативні види енергії та відновлювані джерела енергії (водень, вода, сонячна енергія, енергія вітру, біологічне паливо).
Розробка робототехніки теж лежить у площині вирішення різноманітних завдань, що вимагають знань у різних галузях науки і техніки.
Неможливо уявити сьогодення без IТ-сектора. IТ-технології пронизують усі сфери нашого життя і стоять на службі в різних галузях життєдіяльності людини. Можна припустити їх подальший стрімкий розвиток.
Розвиток транспорту, промислового та цивільного будівництва також неможливо уявити без STEM-фахівців.
Значно поширюється проникнення досягнень STEM-напрямів у всі види діяльності людини, зокрема, соціальну сферу, освіту, культуру, мистецтво тощо.
Особливо будуть затребувані фахівці біо- та нано-технологій.
Яскравим прикладом фахівця такого напрямку є Білл Гейтс. У всьому світі його ім’я широко відоме як ім’я творця IT-імперії «Microsoft». Довгі роки він очолює список найбагатших і найуспішніших людей планети. Однак його шлях до успіху проходить не через курс юриспруденції Гарвардського університету, студентом якого Білл став без чітких пріоритетів в освіті. Тому коли він потрапив в університеті в комп’ютерний центр, став приділяти ще менше уваги основним навчальним курсам. Потім і зовсім покинув університет, щоб займатися розвитком комп’ютерних технологій. Спочатку його наймали відомі фірми для розробки конкретних програм. Потім Білл Гейтс із Полом Алленом вирішили створити власну компанію, яка отримала назву «Microsoft». У Гарвард Гейтс повернувся лише 30 років потому, щоб отримати диплом. Це, по суті, була угода між найбагатшою людиною планети і Гарвардським університетом, який не міг відмовитися від честі бути альма-матер відомої людини. А Біллу Гейтсу було важливо показати своєму батькові диплом престижного університету.
Найвідомішим інноватором останніх років, безсумнівно, є інженер і винахідник Ілон Маск, засновник PayPal, Tesla Motors і SpaceX. Саме він запускає приватні космічні кораблі, будує електрокари Tesla, займається виробництвом сонячних панелей для генерації електроенергії та хоче втілити ідею створення постійної та самодостатньої людської присутності на Марсі — місто Mars City. Віднедавна Ілон Маск будує в пустелі супершвидкісний потяг Hyperloop, а 16 листопада 2017 року представив світу електричну вантажівку Tesla Semi із запасом ходу 500 миль (понад 800 км) і розгоном від нуля до 60 миль (96 км) усього за п’ять секунд.
А почалося все зі STEM-освіти. У віці десяти років Ілон отримав у подарунок свій перший комп’ютер і самостійно навчився на ньому програмувати. Це дало йому імпульс, і вже у 12 років він продав за 500 доларів свою першу програму — комп’ютерну гру в стилі Space Invaders під назвою Blast Star. У 1992 році Маск переїхав до США і вступив до Пенсільванського університету, де отримав ступінь бакалавра фізики. Потім Ілон почав займатися власними стартапами, які й визначили стрімкий злет його кар’єри.
Постає питання — як підготувати таких фахівців? Навчання — це не просто передача знань від учителя до учнів, це спосіб розширення свідомості і зміни реальності. Так, природничо-математичні науки можуть бути дуже цікавими, головне правильно їх подати школярам.
У STEM-освіті активно розвивається креативний напрямок, що охоплює творчі та художні дисципліни (промисловий дизайн, архітектура й індустріальна естетика тощо), тому що майбутнє, засноване виключно на науці, навряд когось порадує. Але майбутнє, яке втілює синтез науки і мистецтва, хвилює нас уже зараз. Саме тому вже сьогодні потрібно думати, як виховати кращих представників майбутнього.
STEM-освіта є основою підготовки працівників у галузі високих технологій. Тому багато країн, як-от Австралія, Китай, Великобританія, Ізраїль, Корея, Сінгапур, США, проводять державні програми в галузі STEM-освіти.
Значних економічних успіхів добився Сінгапур. Сінгапурська система освіти незмінно перспективна. Упровадженням двомовності з англійською (в доповнення до рідної мови), зосередженістю на науці, технології, інженерії та математиці (STEM) Сінгапур передбачив багато ключових стратегій у галузі освіти, прийнятих сучасними політиками. Ще у 2002 році запустили ініціативу «Перетворення Сінгапуру», націлену на перетворення цього міста-держави на світовий центр креативності, інновацій і дизайну. Уряд Сінгапуру реформує систему освіти так, щоб стимулювати креативні якості молоді. Один зі способів цього — залучення молодих, талановитих людей, що мислять по-новому, у різні державні структури, відповідальні за економічну політику.
Останнім часом стало очевидно, що класичний підхід до української освіти вже не задовольняє потреби суспільства, яке стрімко розвивається. Традиційний університет цілком може підготувати чудових викладачів філософії або історії, але для механіків, інженерів, винахідників потрібен інший стиль отримання та застосування нової інформації, який має бути доступний іще з дитинства. Такий підхід може не лише допомогти вчасно розкрити таланти і здібності юних інноваторів, а й дати можливість наблизитися до природничих наук і перестати боятися «складних матерій». З кожним роком потреба в спеціалістах технічних професій буде зростати, а їх нестачу ми відчуваємо вже тепер.
STEM поєднує проектний і міждисциплінарний підхід, який наразі вчителі у всьому світі визнають кращим. У його основі — інтеграція природничих наук, технології, математики та інженерної творчості. Усі ці галузі тісно пов’язані між собою на практиці, отже, їх вивчення у спільній площині дуже важливе.
Одним із недоліків нашої освіти є те, що діти просто не розуміють, як саме вони можуть застосувати знання з точних і природничих наук у подальшому, тому й зацікавленість не надто висока. STEM виправляє цю помилку й демонструє, як діти можуть використати отриману інформацію в житті. Учні вивчатимуть не просто абстрактні дані, вони досліджуватимуть конкретний проект, а потім — реалізують створення власного проекту певного продукту. Проводячи розважальні експерименти, діти легко починають розуміти складні формули, запам’ятовувати терміни.
STEM невід’ємно пов’язаний із критичним мисленням і спрямований на його розвиток. Школярі мають навчитися — на основі набутого досвіду, аналогій та узагальнень — самостійно орієнтуватися навіть у складних ситуаціях і вирішувати проблеми без сторонньої допомоги.
Створюючи цікаві проекти, які дійсно працюють, діти не просто навчаються, а ще й підвищують власну самооцінку. Робота в команді розвиває кооперовані дії, вміння визначати стратегію реалізації проектів.
Одне з основних завдань STEM — пропаганда технічних і природничих спеціальностей. Бути інженером чи математиком зовсім не нудно, а навпаки — весело та цікаво. Ще б пак, адже серед поширених засобів навчання —конструктори, робото-технічні системи, 3D-моделі, вимірювальні комплекси, лабораторні прилади проекційні столики, оверхед-проектори тощо.
Робота над STEM-проектами зазвичай охоплює шість етапів: завдання (чи проблемне питання), обговорення, створення дизайну, розробка будови, проведення тестування, можливість подальшого розвитку. Це особливий підхід, що дає змогу одночасно і вивчати, і застосовувати технології та науки.
Отже, якщо одне з основних завдань сучасної освіти — створювати умови для всебічного розвитку школярів з урахуванням можливостей кожного, то STEM-освіта — це ідеальний варіант!
Пропонуємо розробку з елементами STEM-освіти в інтегрованих проектах.
Інтегрований проект «Збережемо нашу планету»
Мета інтегрованого проекту «Збережемо нашу планету» — сприяти популяризації STEM-освіти серед учнів; дослідити рівень розвитку творчого мислення учнів; розкрити їхні вміння бачити об’єкт дослідження як загалом, так і в частині цілого; виховувати бережливість і цінності інших людських якостей. Обов’язкова передумова успіху проекту — залучення до роботи не лише учнів, а й батьків. Оскільки одним із основних напрямів розробки STEM-програм є інтегровані, міжпредметні навчальні зв’язки, то в структурі проекту розробляють таблицю, що відображає співвідносність об’єкту та його наукової основи.
Зупинися, людино, на мить
І відчуй, як планеті болить…
Юлія Марченко-Авруцька
Перебіг заходу
(Учасникам пропонують маршрутну карту з етапами проекту (рис. 1) і проводять інструктаж щодо проведення заходу).
Етап 1. Ознайомлювальний. STEM-екскурсія та бліц-опитування
На цьому етапі учні знайомляться зі складниками STEM-освіти (англійською — Science, Technology, Engineering, Math, що в перекладі означає науку, технології, інженерію та математику) та її компіляцію в структурі навчальної дисципліни «Інформатика».
| Складник | Тлумачення | Застосування на практиці |
| Наука | Предмет, який викладають | Інформатика |
| Технології | Форми, методи та засоби | Метод проектів |
| Інженерія | Матеріально-технічна база | Програмне забезпечення |
| Математика | Математичний аналіз та моделювання | Створення інформаційної моделі, розрахунки |
А також отримуємо відповіді на запитання: «Які чинники впливають на збереження нашої планети?».
Доповіді або відеосюжети на тему:
— Безвідходні технології та впровадження у виробництво технологій замкнутого циклу;
— Використання відновлюваних джерел енергії.
Етап 2. Створення карти проекту
(Учні об’єднуються в команди за правилами, які визначив учитель (варіанти: команда з класу, об’єднання за жеребкуванням тощо). На цьому етапі відбувається розробка логотипу проекту, представлення команд учнів різної вікової категорії та презентація їхньої стратегії).
Команда «Грінпіс»
Основні завдання: сприяти екологічному відродженню та привертати увагу людей до збереження природи.
Основні напрями діяльності — протидія таким явищам, як: зміна клімату, знеліснення, надмірний вилов риби, комерційний китобійний промисел.
Команда «Інфотерра»
Основні завдання: сприяти встановленню контактів між джерелами та споживачами інформації, обмінюватися даними з проблем навколишнього середовища, об’єднати інформаційні ресурси.
Основні напрями діяльності — надання інформаційних послуг, а також здійснення програм навчання й професійної підготовки.
Етап 3. Експериментальна зона
Пошук та аналіз необхідних матеріалів відповідно до завдань проекту; написання творів, створення презентації або запис відео на тему проекту (експериментальна зона). Створення стенду та плакатів у формі Землі з цікавими відомостями та малюнками про нашу планету.
Етап 4. Мейкери
Саме слово мейкерство походить від англійського make. Один із англо-російських словників пропонує понад 50 варіантів його трактування, але якщо опустити смислові нюанси, make можна перекласти як «робити», «створювати». Відповідно й мейкер — це людина, яка що-небудь робить або створює.
Мейкерство — явище зовсім не нове, його приклади можна знайти і в далекому, і в недавньому минулому. У широкому сенсі цього поняття, мейкером справедливо вважати навіть того, хто щось створив із дерева і каменю. Кулібін, передплатник журналу «Юний технік», завсідник магазину «Зроби сам» і, звичайно, відвідувач гуртка авіамоделювання — усі вони мейкери тією чи іншою мірою.
Однак як про феномен і явище одночасно про мейкерство почали говорити порівняно недавно. Причина не в тому, що кількість мейкерів зросла в рази (хоча, можливо, це й так — подібної статистики ніхто не веде), а в тому, що технологічні прориви останнього часу принципово змінюють картину світу. Можливість створити що-небудь серйозне, те, що поліпшить або навіть змінить життя, нині є не тільки у великому бізнесі, а й у звичайної людини, мейкера.
Мейкерство передбачає створення нашої планети з лего, пластиліну або тварин у вигляді м’якої іграшки; виготовлення іграшкових годівничок і шпаківень на уроках трудового навчання.
Зробити модель планети з пластиліну — це захопливе заняття для дитини, оскільки цей процес формує ділянку головного мозку, що відповідає за дрібну моторику. Учені давно довели, що розвиток дрібної моторики значно впливає на розвиток мовлення дитини. Тому ліпити з пластиліну не лише цікаво, а й корисно.
Також виготовляти годівнички для птахів — це відмінний спосіб навчити учнів робити добро для інших і виявляти турботу.
Етап 5. Виставка-ярмарок учнівських робіт
Створення умов для демонстрації досягнень команд — учасників проекту. Виставку можна провести у коридорах або навчальних аудиторіях закладу, зробити фото та розмістити слайд шоу на шкільному сайті.
Етап 6. Мапа заповідних зон
Спільне позначення на карті України природоохоронних територій та об’єктів.
Учасникам проекту пропонують зібрати матеріал про природоохоронні зони нашої країни, визначити їх назву та географічні дані. Командам пропонують шаблони карти України, на які вони поміщають мітки досліджуваних об’єктів. В ідеалі карта має бути електронна, а мітки у вигляді гіперпокликань на супровідні файли, які містять матеріал про них. Інший варіант: створити добірку електронних матеріалів і створити варіанти qr-кодів, які можна розмістити для сканування на запропонованій карті. Інші варіанти реалізації: використання стікерів — хмарних ресурсів зі спільним доступом тощо.
Допоміжна інформація:
Природно-заповідний фонд України Карта для зразкаЕтап 7. Медіа-зона
Інтерв’ю з представниками STEM-професії (ІТ-фахівець) і метеоролога. На цьому етапі відбувається відкрита зустріч учасників проекту з представниками кожної професії відповідно.
Ідея розмови: Яка роль їхньої професії в збереженні нашої планети.
Етап 8. Розумники
Складання та розгадування кросвордів, ребусів та пазлів на екологічну тематику.
Завдання
Ребуси (додаток 1)
Відповіді до ребусів: планета Земля
Кросворд (додаток 2)
Відповіді:
По вертикалі: 1. Планета. 3. Збереження. 5. Вода. 6. Технологія.
По горизонталі: 2. Ресурси. 3. Земля 4. Екологія.
Пазл (скласти пазл на вибір (додаток 3)
Етап 9. Цифровий контент
Створення сайту (блогу або віртуальної дошки). Контент ресурсу — висвітлення процесу та результату роботи над проектом.
Підбиття підсумків
1. Обговорення та обмін враженнями між учасниками проекту.
2. Гра «Незакінчені речення»:
- Під час проекту я дізнався про…
- У підготовці та представленні результатів проекту у мене виникали труднощі з…
3. Рефлексійне анкетування. Доберіть слова, які відображають ваші враженням від роботи над проектом.
- Проект пройшов
Змістовно
Звичайно
Активно
Цікаво
Корисно
Дохідливо
Творчо
Ефективно
Недаремно
Результативно
Нецікаво
Емоційно - Я працював (-ла)
Творчо
Активно
Відповідально
Із задоволенням
Доброзичливо
Старанно
Енергійно
Незадовільно
Завзято
Використані джерела
- STEM рухає світ. URL: https://toys4brain.com.ua/uk/articles-and-video/stem-moves-the-world-forward/ (дата звернення: 4.04.2018).
- STEM-освіта. Портал інституту модернізації освіти. URL: https://imzo.gov.ua/stem-osvita/ (дата звернення 4.04.2018).
- Методичні рекомендації щодо впровадження STEM-освіти у загальноосвітніх та позашкільних навчальних закладах України на 2017/2018 навчальний рік. Лист ІМЗО № 21.1/10-1470 від 13.07.17 року. URL: https://osvita.ua/legislation/Ser_osv/56880/ (дата звернення: 4.04.2018).
- Он-лайн сервіс створення пазлів. URL: www.imgonline.com.ua (дата звернення: 4.04.2018).
- Природно заповідний фонд України. URL: https://goo.gl/YbCQBE(дата звернення: 4.04.2018).
- Що таке STEM-освіта у навчальному закладі. URL: https://www.pedrada.com.ua/article/1401-shcho-take-stem-osvta-u-navchalnomu-zaklad(дата звернення: 4.04.2018).
Аліна ШЕВЧЕНКО, учителька інформатики
НВО «Новомиргородська загальноосвітня школа І—ІІІ ступенів № 2 — дошкільний навчальний заклад», Кіровоградська обл.;
Оксана ЖУРИБЕДА, учителька Білоцерківської спеціалізованої школи І—ІІІ ст. № 12
із поглибленим вивченням інформаційних технологій, Київська обл.
Газета “Інформатика”, “5 травень 2018
По вертикалі:
1. Небесне тіло.
3. Процес захисту ресурсів планети.
5. Назва найважливішого ресурсу нашої планети.
6. Сукупність знань про способи забезпечення потреб людства за допомогою технічних засобів (знарядь праці).
По горизонталі:
2. Запаси чого-небудь, які можна використати за потреби.
3. Назва нашої планети.
4. Розділ біології, що вивчає закономірності взаємозв’язків організмів із навколишнім середо-
вищем.