STEM-освіта в старшій школі

---

Бажаєте підвищити зацікавленості підлітків у навчанні? Через складні підручники, у яких містить багато інформації, що є непотрібною та незрозумілою для дітей, у учнів просто зникає бажання докладати зусиль до пізнання нового матеріалу. Вивчати лише навчальний матеріал, без можливості його застосування на практиці – неефективно та недоцільно. Вчителі нашого ліцею це чудово розуміють та тому на своїх уроках застосовують методику навчання за напрямком STEM-освіта. Методи викладання STEM, які давно вже застосовуються у світових навчальних закладах, суттєво відрізняються від традиційного для пострадянського простору підходу до природничо-математичної освіти (вони доводять учням, що наука — це абстрактне, нудне та здебільшого теоретичне заняття).

Однак наукові методи можна щодня застосовувати у повсякденному житті, якщо зрозуміти їхню природу. Такий процес навчання вже важко назвати нудним і нецікавим. Результатом сучасного STEM-підходу до освіти є логіко-критичне мислення, зосередженість на творчому аспекті вирішення стандартних завдань, інтерес до вирішення реальних проблем суспільства.

Навчання за напрямком STEM-освіта дозволяє зростити найкращих фахівців майбутнього. Адже активне впровадження сьогодні сучасних технологій потребує майстрів, які їх розвиватимуть та підтримуватимуть. Левову частку потреб на ринку праці становитимуть саме кваліфіковані фахівці із комп'ютерних та інформаційних технологій. Але також нашій країні необхідно мати професіоналів у галузі інженерії, кібербезпеки, охорони здоров'я, роботи з безпілотниками й спеціалістів багатьох інших професій. І саме STEM-освіта готує випускників, які готові до викликів сучасності.

STEM-освіта здатна забезпечити нас кваліфікованими кадрами у майбутньому, які відрізняються гнучким та креативним мисленням, що поєднується з міцною науковою базою. Саме такі люди зможуть подивитися на проблему інакше та знайти неординарне рішення навіть у складній ситуації. Такі фахівці можуть не просто слідувати алгоритмам, а й продукувати цінні ідеї та реалізовувати їх, покращуючи наявні процеси та створюючи нові.

Що таке STEM-освіта?

STEM-освіта (Science, Technology, Engineering and Mathematics - наука, технології, інженерія, математика) - це цикл навчальних програм та науково-дослідницького підходу за допомогою експериментів, які гармонійно поєднують природничі компоненти та інноваційні технології. Технології можна використовувати також у творчих чи художніх дисциплінах (наприклад, учні можуть створювати музику за допомогою комп'ютерних програм).

Таку перевагу STEM-освіти важко переоцінити, адже сьогодні технології розвиваються неймовірними темпами, за якими підліткам необхідно встигати, аби в майбутньому бути затребуваними фахівцями. Основна перевага STEM-освіти полягає в тому, що вона може допомогти справді розбиратися у сфері, а не просто "бути в курсі". Розпочинати навчання за цією програмою бажано з раннього віку.

Освіта STEM виховує критичне мислення, підвищує наукову грамотність та дає змогу розвитку поколінню новаторів. STEM технології означають створення такого середовища навчання, яке дозволяє школярам бути активнішими та креативнішими. Хоч би що сталося, вони залучені до свого власного навчання. Завдяки даному підходу школярам краще запам'ятати те, чого вони навчилися, коли вони залучені до процесу, а не будучи пасивними спостерігачами.

STEM-освіта інтегрує поняття із застосуванням міжпредметних зв’язків, які зазвичай викладаються як окремі предмети в різних класах, і наголошує на застосуванні знань у реальних життєвих ситуаціях. STEM-урок, STEM-день або STEM-тиждень, що проводяться у нашому ліцеї, як правило, ґрунтуються на пошуку рішення реальної проблеми та мають тенденцію акцентувати увагу у навчанні на основі проєктів.

Особливості навчання за програмою

«STEM: досліджуй, пізнавай, відкривай» у старшій школі

Програма навчання зосереджена на практичному застосуванні отриманих навичок, поглибленні знань з усіх напрямків STEM-освіти. Експерименти для учнів старших класів ускладнюються, їх виконання займає більше часу, а сам проєкт покликаний знайти вирішення актуальних для людства проблем сучасності. Такими проблемами є розвиток альтернативної енергетики, зменшення забруднення планети, вирішення глобального потепління, пошук шляхів раціонального використання ресурсів тощо.

Учні фокусуються переважно на можливостях, які надає STEM-освіта за межами ліцею. Уроки не сфокусовані на особі вчителя, він виступає  у ролі тьютора, а в центрі уваги завжди знаходиться учень та його міркування до вирішення проблеми. Порівняно із звичайною освітою STEM дає підліткам набагато більше самостійності. Відносини з учителем чи однокласниками аж ніяк не впливають на процес навчання – у такому разі прогрес можна оцінити об'єктивно. STEM-напрям спрямовує школяра бути більш самостійним та відповідальним, оскільки він приймає навички критичного мислення.

Освітні STEM-заклади формують особливий стиль мислення. Дитина стає послідовнішою у своїх діях, і водночас не боїться шукати альтернативи. На заняттях учні самі шукають шляхи вирішення проблеми – змінити конструкцію, переписати програму чи вибрати інший підхід до проблеми. Така самостійність тренує вміння планувати роботу та розділяти завдання на частини. Отримані результати дослідів часто збігаються, коли учні обирають різні підходи. Так дитина вчиться аналізувати інформацію та аргументовано захищати свою точку зору, адже кожен має результати на основі своїх вимірювань.

Більш детально опишемо «6 кроків до вирішення проблеми», які використовуються у STEM-підході до навчання:

• Акцентування уваги. На цьому кроці обираємо важливе запитання, на яке потрібно відповісти, або проблему, яку потрібно вирішити. Важливо чітко зосередитися на тому, як це питання чи проблема пов’язані з вибраними сферами STEM та мистецтва.
• Деталізація. Під час деталізації шукаємо елементи, які сприяють виникненню проблеми чи запитання. Коли спостерігаємо за взаємозв’язками з іншими областями або чому проблема існує, починаємо знаходити багато довідкової інформації, результатів вимірювань чи роз’яснення до перебігу певних процесів, які учні вже мають для вирішення цього питання.
• Відкриття. Discovery – це активне дослідження та навмисне навчання. На цьому кроці досліджуємо поточні рішення, а також те, що не працює на основі рішень, які вже існують.
• Застосування. Ось де відбувається найцікавіше! Після того, як глибоко занурились в проблему чи питання та проаналізували поточні рішення, а також те, що ще потрібно вирішити, можна почати створювати власне рішення чи композицію проблеми. Саме тут використовуються навички, процеси та знання, яким навчали на етапі відкриття, і впроваджуються у роботу.
• Презентація результатів. Після створення власного рішення або композиції, настає час поділитися ними. Важливо, щоб робота була представлена ​​для зворотного зв’язку та як спосіб висловлення на основі власної точки зору щодо розглянутого питання чи проблеми. Це також важливо для зворотного зв’язку та допомогти  учням навчитися комунікувати, ділитись досвідом та розуміти протилежну думку.
• Обговорення. Цей крок завершальний. Саме тут маємо можливість поміркувати над відгуками, якими поділилися інші, а також про власний процес і набуття нових навичок. На основі цих роздумів можемо переглядати свою роботу за потреби та виробляти ще краще рішення.

Переваги STEM-освіти

STEM-освіта:

• Виховує винахідливість і креативність. Саме ці якості можуть поєднуватися з STEM-напрямком у навчанні та привести до нових ідей та інновацій. Без винахідливості та креативності останні розробки в галузі штучного інтелекту чи цифрового навчання були б неможливими. Ці технології були створені людьми. А головний «меседж» інновацій: якщо людський розум може це уявити, то людський розум може цього досягти.
• Формує стійкість. Під час STEM-заходів учні навчаються в безпечному середовищі, яке дозволяє методом спроб та помилок досягати успіху. STEM-освіта підкреслює цінність невдачі як навчальної вправи, яка дозволить підліткам усвідомити помилки як частину процесу навчання. Це дозволяє учням розвивати впевненість та стійкість, що дозволить їм продовжувати йти далі, коли ситуація стає важкою. Зрештою, невдача є частиною процесу, який в підсумку веде до успіху.
• Заохочує до експериментів. Без невеликого ризику та експериментів багато технологічних досягнень, які відбулися за останні кілька десятиліть, були б неможливими. Дозволяючи учням експериментувати та ризикувати під час навчання можна досягти успіхів у майбутньому.
• Заохочує командну роботу. STEM-освіту можна викладати підліткам з різним рівнем здібностей. Старшокласники можуть працювати разом у командах, щоб знайти спільне рішення проблем, записувати дані, писати звіти, виступати з презентаціями та інших видів діяльності. Кінцевим результатом є учні, які розуміють, як співпрацювати з іншими та процвітати в середовищі, орієнтованому на команду.
• Заохочує до застосування знань. У STEM-освіті всіх підлітків навчають навичкам, які вони можуть використовувати в реальному світі. Це мотивує вчитися, оскільки вони знають, що навички, які вони здобули, можна використати негайно у сучасному житті. Здатність застосувати свої знання до нових завдань буде для них хорошим знаком, коли вони почнуть працювати.
• Заохочує до використання технологій. STEM-навчання сприяє розумінню могутньої сили технологій та інновацій. Тому коли учні стикаються з новими технологіями, то вони готові їх прийняти, а не вагаються чи бояться. Це дасть їм перевагу в глобальному масштабі, оскільки світ стає все більш технологічно-центрованим.
• Навчає розв’язувати проблеми. STEM-освіта вчить учнів, як вирішувати проблеми, використовуючи свої навички критичного мислення. У результаті навчання учні вчаться досліджувати проблеми, а потім складати план їх вирішення.
• Стимулює адаптацію. Щоб досягти успіху в житті, учні повинні вміти застосовувати те, чого вони навчилися, застосовуючи різні сценарії.

Отже, даний напрямок вчить старшокласників адаптувати концепції, які вони вивчають, до різних ітерацій проблем.