Концептуальні засади впровадження STEM-освіти в Україні

Размещено на http://www.allbest.ru/

Дніпровська академія неперервної освіти

Концептуальні засади впровадження STEM-освіти в Україні

Бутурліна О., кандидат філософських наук, завідувач кафедри управління інформаційно-освітніми проектами

Дніпро, Україна

Анотація

В статті ми досліджуємо концептуальні засади впровадження STEM--освіти в Україні. Аналіз наявної ситуації в економіці та на ринку праці дозволяє, визначені економічні драйвери дозволяють визначити STEM-освіту ключовим напрямком розвитку освітньої галузі, центром державної політики щодо розвитку людського капіталу. Визначено основні політичні підходи, напрямки, мету та завдання STEM-освіти. Увага сфокусована на ключових компетентностях, актуальних для цього освітнього тренду.

Ключові слова: STEM--освіта, STEM--компетентність, освіта, інновації.

In this article, we explore the conceptual framework for implementing STEM education in Ukraine. The analysis of the current situation in the economy and in the labor market allows, certain economic drivers make it possible to define STEM education as a key area of development of the educational sector, the center of the state policy for the development of human capital. The main policy approaches, directions, goals and objectives of STEM education are identified. The focus our study is on the key competencies that are relevant to this educational trend.

Keyworlds: STEM--education, STEM--competences, education, innovation.

Постановка проблеми. На початку ХХІ століття перед Україною стоїть важливе завдання щодо створення надійної економічної системи, яка відповідає стратегії національної безпеки, зміцнення конкурентоздатності відповідно до цілей сталого збалансованого розвитку. Досягти поставлених цілей можливо на основі ефективної взаємодії економіки, науки та освіти, переозброєння виробництва та залучення інноваційних технологій. Оцінюючи існуючу ситуацію, слід зазначити, що за роки незалежності відбувся значний спад економіки України, що змістило її з 10 місця в Європі на останнє. Частка держави у світовому ВВП знизилася від 1,3% у 199і році до 0,29% у 2018 році. Зберігається низький рівень макроекономічних показників України: ВВП за 2018 рік у доларовому еквіваленті складає 130,832 мрд. дол. США, порівняно з 183,31 млрд дол. США у 2013 році [2].

Обираючи курс на зміцнення конкурентоз- датності, Україна спирається на власні ключові переваги на світовому ринку, до яких традиційно відносять: інноваційність, високий індекс людського капіталу та міцні соціальні зв'язки. Світовий економічний форум WEF-2020, презентуючи дослідження 143 країн-респондентів, оцінює індекс людського капіталу українців на рівні 0,65 [5]. Очевидним є завдання, що постає перед освітньою галуззю - розвиток і виховання всебічно-розвине- ної, освіченої, інноваційної особистості, яка здатна віддано працювати на благо своєї держави, справжнього патріота [1].

Головними драйверами економіки нашої держави є промисловість: машинобудування, металургія, ІТ-сфера, будівництво, сільське господарство, транспорт, наукоємне та високотехнологічне виробництво. Їх у ХХІ столітті узагальнено називають галузями STEM, такими, що пов'язані з наукою, технікою, технологіями, інженерно-орі- єнтованою діяльністю людини. Фахівці саме цих галузей роблять найбільш вагомий внесок у виробництво внутрішнього валового продукту і саме їх дефіцит особливо відчутний в Україні так само які і в усьому світі. Вагомою причиною цього дефіциту є втрата популярності науково-технічних, інженерних професій і як наслідок, зацікавленості у вивченні предметів природничої, технологічної освітніх галузей та математики у молоді, про що свідчить негативна динаміка кількості випускників, які складають ЗНО з математики, фізики, хімії та біології. Порівняння статистичних даних з 2012 по 2019 рік показують, що кількість випускників які здають ЗНО з фізики зменшилась втричі з 67 тис. до 23 тис., а з хімії - з 48 тис. до 15 тис., коли загальна кількість випускників коливається в межах 300 тисяч (Рис.1) [3].

У цих умовах STEM-освіта має стати ключовим напрямком розвитку освітньої галузі, складовою державної політики щодо зміцнення конкурентоздатності економіки та розвитку людського капіталу, одним з головних чинників інноваційного розвитку освіти, що відповідає запитам сучасної економіки та потребам суспільства.

Огляд останніх досліджень Загалом питання розвитку STEM-освіти досліджено у працях українських авторів: О. Барної, Н. Гончарової, О. Кузьменко, Н. Поліхун, О. Стрижак, І. Чернецького, а також закордонних - Асунда і К. Паул, С. Мерфі, А. Макдоналд, Л. Даная та ін. Питання визначення STEM-компетентностей розроблене у працях Тендерні аспекти впровадження STEM-освіти розглянуті у працях Янг, Ванг і Деголь, Блотнікі, Франц- Одендаал, Френч і Джой, питання створення освітнього STEM-орієнтованого середовища - В. Хаді- чару, Ш. Фрастер, А. Штрайфт, Х. Ліі Луф, П. Ван Петеген та ін. Протягом 2016-2020 років величезні зусилля педагогів-практиків спрямовані на пошук способів впровадження STEM-інновацій. Постає потреба концептуалізації основних напрямків впровадження STEM-освіти на національному півні.

Мета статті є розробка концептуальних засад впровадження STEM-освіти України на основі світового досвіду з урахуванням особливості українського освітнього простору.

Виклад основного матеріалу Більшість розвинутих країн мають свій глобальний підхід до вирішення питання STEM на національному рівні: деякі з них розробили національні стратегії, в той час як інші сприяють створенню спеціалізованих національних/регіональних або місцевих центрів для поліпшення якості викладання STEM-предметів. Існує три основні політичні підходи заохочувати до галузей STEM, які обрамляють ініціативи, спрямовані на заохочення молодих людей до STEM-досліджень та STEM-кар'єри. Це - розробка ефективних і привабливих методів впровадження навчальних STEM- програм; удосконалення власне освіти та забезпечення професійного розвитку працюючих педагогів; стимулювання молодих людей до STEM-кар'єри. Останній підхід включає в себе заходи, які дозволяють вирішувати проблеми соціального сприйняття науки і STEM професій, а також нової високої якості професійної орієнтації, заснованої на співпраці між різними зацікавленими сторонами та розвитку партнерства між школою і роботодавцями [4].

Розроблення і прийняття в Україні концептуальних засад розвитку STEM-освіти є важливим кроком до модернізації освіти для задоволення запитів суспільства на наукоємну освіту, формування актуальних на ринку праці ключових компетентностей. Подібний проект сьогодні відповідає завданням Резолюції Генеральної Асамблеї ООН “Перетворення нашого світу: черга денна у сфері сталого розвитку та Положеннях Інчхонської Декларації ЮНЕСКО “Освіта 2030” (21 травня 2015 року), яка визнає STEM-освіту як ключову стратегію досягнення цілей сталого розвитку [6].

Розробка та затвердження в Україні концептуальних засад розвитку STEM-освіти сприятиме створенню фундаменту для конкурентоздатності та економічного зростання нашої держави, що покликані формувати новітні STEM-компетентності громадян; підготувати фахівців нової генерації, здатних для засвоєння, втілення та розробки сучасних знань та новітніх технологій;

модернізації природничо-математичної освіти, широкомасштабному впровадженню STEM-освіти на рівнях дошкільної, загальної, позашкільної, професійно-технічної та вищої освіти;

врахуванню завдань природничо-математичної та STEM-освіти при плануванні бюджетних асигнувань;

залученню наукових установ, освітніх закладів усіх рівнів та роботодавців, широкої громадськості до підтримки впровадження STEM-освіти через партнерство та спільні проекти.

Філософія STEM визначає розуміння взаємозв'язку між різними предметами STEM, як і між галузями науки, технологій, інженерії, а також між метою STEM-освіти та її роллю в розвитку держави. STEM-освіта прагне розробити та запропонувати інноваційні рішення глобальних питань, зокрема тих, що безпосередньо стосуються Цілей сталого розвитку до 2030 року.

STEM-освіта - трансдисциплінарний підхід у до навчання, який базується на практичному застосуванні академічних дисциплін для розв'язання практичних проблем реального світу, створюючи зв'язки між школою, громадою, професією, глобальною економікою, що сприяє розвитку STEM- компетентностей та конкурентоздатності особистості в новій економіці. Основна особливість STEM-освіти - використання наукових, математичних, технічних, інженерних знань для вирішення повсякденних або суспільних проблем, що робить вивчення науки, техніки, інженерії та математики більш значущим та контекстним. Метою STEM- освіти є комплексне просування STEM та синергія зусиль щодо забезпечення молоді міцним теоретичним фундаментом, який дасть їй змогу запропонувати інноваційні рішення проблем суспільства та світу, поєднавши науку, технології, інженерію та математику задля задоволення суспільних потреб та прагнень. Навчальні методики та програми STEM спрямовані на задоволення попиту на наукоємну освіту, формування актуальних на ринку праці ключових STEM-компетентностей.

STEM-компетентність - це здатність особистості застосовувати знання, вміння та ставлення, пов'язані з предметами STEM належним чином у своєму повсякденному житті, на робочому місці чи в освіті. Вона не обмежується та розвивається в традиційних межах окремих масивів знань (наприклад, фізичної компетентності чи цифрової компетенції). Компетентність STEM охоплює знання, ставлення та цінності, пов'язані з дисциплінами STEM та навички застосовувати ці знання, враховуючи етичні позиції та цінності, щоб діяти належним чином та ефективно. Працівник з компетенцією STEM здатний ефективно використовувати знання, вміння та ставлення STEM для ефективного виконання технічних чи професійних задач. Рівним чином, громадянин, який має компетенцію STEM, має повноваження щоденно покращувати своє життя, одночасно сприяючи справедливому, всеохоплюючому та цілісному розвитку своєї країни та світу.

Останнім часом у термінології STEM часто з'являється літера А. Спочатку «А» в акронімі STEAM використовується як «art» для привернення уваги до мистецьких рівнів реалізації технологій у сфері дизайну, архітектури, фотографії та мейкерства. Сьогодні стає зрозумілим, що закони прекрасного є невід'ємною частиною і науки, і технології, і інженерії як найвищий щабель досконалості. А літера «А» стосується необхідності у STEM-компетентностях і STEM і не STEM фахівцям. «А» - «це all»: все і для всіх, це ознака глибокого проникнення STEM у всі галузі діяльності людини. Компетентності STEM стають ключовими у ХХІ столітті. Дослідники все частіше звертають свою увагу до того, які ж саме компетентності мають бути сформовані в межах STEM-освіти [7, 22]. Загалом слід виокремити наступні: когнітивні навички, навички обробки інформації: інтерпретація та аналіз даних; здатність до вирішення проблем та інженерне мислення; маніпулятивні та технологічні навички; алгоритмічне мислення та цифрова грамотність; науково-дослідницькі навички; дизайн-мислення, креативність та інноваційність; навичками комунікації та колаборації. Зупинимося на цьому детальніше.

Когнітивні навички - здатність до навчання, когнітивна гнучкість, увага, память, аналітичне, критичне, креативне мислення, аргументація, пошук ідей, прийняття рішень, вміння проводити спостереження та робити висновки. Ці навички запускають та підтримують математичне мислення, яке дозволяє оперувати числами для систематизації, критичної оцінки комплексу проблем, пошуку рішень та ідентифікації проблем.

Обробка інформації: інтерпретація та аналіз даних - навички обробки інформації, пошуку, співслення, організації та відібору валідних даних для конкретних потреб; створення, розуміння, інтерпретації, аналізу та екстраполяції емпіричних даних, перевірки її достовірність, надійність та відображення результати ефективними способами: Здобувачі освіти повинні вміти приймати рішення ґрунтуючись не лише на тому, що вони думають чи відчувають, а на наукових даних, що підтримують найкраще рішення.

Вирішення проблем та інженерне мислення - виявлення та руйнування складних проблем, базуючись на аналізі даних, розробці рішень, оцінці варіантів та втілення рішень. Розв'язання проблем є особливістю STEM-досліджень та STEM- кар'єри. У процесі розробки рішень чи продуктів потрібно враховувати такі фактори, як безпека та стійкість, а також потреби своїх клієнтів. Таким чином, розв'язування задач потребує інженерного мислення, як пошуку оптимального творчого шляху вирішення проблем, адаптації, візуалізації та вдосконалення прототипів, що відповідає етапам інженерного дизайну. освітній капітал компетентність

Науково-дослідницькі навички - володіння систематичною методологією наукового дослідження, що включає в себе проведення наукових досліджень, маніпулятивну майстерність для спостереження за явищами, вміння висувати та обґрунтовувати і тестувати гіпотезу, експериментувати, аналізувати дані та розробляти висновки, що підтверджують, відкидають або модифікують гіпотезу. Вони сприяють критичному, творчому, аналітичному та систематичному мисленню. До них також можна віднести операції спостереження, класифікації, вимірювання, здійснення висновків, прогнозування, спілкування, використання просторово-часових зв'язків, інтерпретації даних, оперативного визначення, контролю змінних. Навички проведення наукового дослідження вкупі зі знаннями та відповідними науковими установками мають важливе значення при оцінюванні молоді за процедурами PISA та TImMs.

Алгоритмічне мислення та цифрова грамотність - ефективне використання цифрових технологій, що включає технічну здатність користуватися комп'ютером, планшетом чи мобільним телефоном та сервісами Інтернет для комунікації, пошуку, обробки та представлення даних, формулювання проблем та подання рішень у вигляді комп'ютерних алгоритмів, які можуть бути використані машиною; складання інструкцій або алгоритмів, що дозволять розумним системам виконати певні завдання; логічне мислення, розпізнавання шаблонів, абстрагування.

Дизайн-мислення, креативність та інноваційність - структура творчих стратегій та процесів для розробки рішень та виробів. Воно сприяє творчості та інноваційності учня. Здатність зробити креативні ідеї життєздатними та налагодити їх для роботи, керуючись натхненням, емпатією та ідеєю. Дизайнерське мислення інтегрує критичне та креативне мислення, використовуючи етапи збору інформації, креативний мозковий штурм, ідеї, прототипування, проби та помилки, огляд, перепроектування, вдосконалення, тестування та впровадження. Креативність - це здатність використовувати уяву для створення чогось. Творча людина може сприймати світ різними, а іноді і зовсім новими, новими способами, встановлюючи зв'язки між, здавалося б, непов'язаними явищами. Іннова- ційність - здатність до внесення змін та вдосконалення існуючих продуктів, процесів та систем.

Маніпулятивні та технологічні навички - психомоторні навички, пов'язані з правильним та безпечним використанням наукового та технічного обладнання, апаратів, зразків та речовин, які можуть бути специфічними для певної галузі. Професійно-технічні навички повинні бути прогнозними та відповідати динаміці ринку праці. Заклади професійно-технічної освіти мають визначити, на яких типах навичок слід зосередити увагу, і які режими навчання надати (часто включаючи навчання).

Колаборація та навичками комунікації - навички спілкування, ефективної роботи в команді. Ефективна співпраця дає кожному члену команди рівний шанс брати участь та передавати ідеї в межах спільної відповідальності. Встановлення загальних цілей дає команді можливість розділити відповідальність за досягнення головних цілей та їх вплив. Основними навичками є вміння працювати незалежно і в команді, бути лідером і виконавцем, розуміти своє місце і роль, знати свої сильні і слабкі сторони, комунікувати з членам команди чи зацікавленим сторонам чіткими та ефективними способами.

Основними принципами впровадження STEM- освіти модна назвати:

- особистісний підхід, що орієнтує на врахування вікових, індивідуальних особливостей учнів, їхніх інтересів та нахилів;

перманентне оновлення змісту (зміст STEM- освіти постійно оновлюється з урахуванням досягнень науки та розвитку технологій);

наступність: формування природничо-математичної грамотності та STEM-компетентностей здійснюється на всіх рівнях освіти від дошкільної до вищої;

трансдисциплінарність: рух від монодисци- плінарності, дуальності, інтеграцій до трансдисци- плінарного підхіду у побудові освітніх і навчальних програм закладів освіти різного рівня;

патріотизм і громадянська спрямованість (STEM-освіта спрямована на нарощування людського потенціалу держави, підвищення її конкурентоспроможності);

продуктивна мотивація (формування продуктивної мотивації учасників STEM-освітнього процесу до здійснення науково-дослідницької та проектної діяльності, винахідництва).

Пріоритетними напрямками розвитку STEM- освіти мають стати: фундаментальна природничо- математична, технологічна освіта; розвиток науково-технічної творчості дітей та молоді; розробка інноваційних STEM-програм для зацікавлення здобувачів освіти галузями STEM та забезпечення принципів трансдисциплінарності та формування цілісного світоспримання; розробка актуальних освітніх програм для педагогів щодо формування когорти STEM-педагогів; розширення і зміцнення партнерської співпраці у системі школа-заклади професійної освіти - заклади вищої освіти - роботодавці; популяризація STEM-освіти та STEM- професій, кар'єрний супровід молоді; забезпечення гендерного паритету у STEM-освіті та STEM- галузях, залучення дівчат до STEM-освіти.

Структура STEM-освіти визначається законодавчими актами у сфері освіти, Державним стандартом базової загальної середньої освіти та стандартами спеціалізованої освіти наукового спрямування.

Основними ланками реалізації STEM-освіти є:

початкова - здійснюється у закладах дошкільної освіти, початковій школі, здобувачі освіти в яких займаються початковою науково-технічною творчістю. Основне завдання - стимулювання допитливості та підтримка інтересу до навчання і пошуку знань, мотивація до самостійних досліджень, створення простих приладів, конструкцій;

базова - здійснюється в основній загальній середній та позашкільній освіти, з метою формування стійкого інтересу до природничо-математичних предметів; залучення до дослідництва, винахідництва, проєктної діяльності, що дозволить збільшити відсоток тих, хто прагне стати інженером, вченим, дослідником;

профільна - здійснюється на базі профільної старшої школи закладів загальної середньої та позашкільній освіти. Основне завдання - сприяння свідомому вибору подальшої освіти STEM- профілю, поглиблене оволодіння системою знань і умінь з предметів STEM, засвоєння методами наукових досліджень;

професійна/вища - має на меті становлення STEM-фахівців на базі закладів професійно-технічної/вищої освіти, а також підвищення професійної майстерності педагогічних працівників щодо впровадження нових технологій навчання, зокрема викладання STEM-курсів; впровадження, реалізації STEM-проєктів.

STEM-освіта в Україні підтримується та здійснюється через усі види освіти: формальну - очну, заочну, дистанційну, мережеву; неформальну, ін- формальну - на базі онлайн-платформ, STEM- центрів/лабораторій, віртуальних STEM-центрів, екскурсій, квестів, конкурсів, фестивалів, хакато- нів, практикумів, з використанням можливостей державно-приватного партнерства тощо.

З метою забезпечення рівного доступу до якісної освіти здобувачам освіти різних вікових груп, у тому числі здобувачам освіти з особливими освітніми потребами, у процесі реалізації STEM-освіти застосовуються сучасні мережеві, дистанційні форми навчальної комунікації.

Висновки Успішний розвиток STEM-освіти в Україні забезпечується шляхом залучення ресурсів, налагодження у процесі навчання й викладання співробітництва між освітніми закладами та зовнішніми учасниками, такими як, академічні наукові установи, науково-дослідні лабораторії, наукові музеї, природничі центри, підприємства, бізнес-структури, громадські та інші організації. Зміст STEM-освіти ґрунтується на врахуванні позитивних надбань вітчизняної та зарубіжної освіти.

Список використаних джерел

1. Концепція реалізації державної політики у сфері реформування загальної середньої освіти на період до 2029 року «Нова українська школа»

2. Офіційний звіт про проведення ЗНО у 2012-2019 р.п.

3. Caprile M., Palmй R., Sanz P, Dente G. (2015). “Encouraging STEM Studies for the Labour Market“. Report. European Parliament.

4. Incheon Declaration and Framework for Action for the implementation of Sustainable Development Goal 4 Ensure inclusive and equitable quality education and promote lifelong learning opportunities for all Education 2030 Incheon Declaration and Framework for Action

5. Soo Boon Ng (2019) «Exploring STEM competences for the 21st century»

References

1. Kontseptsiya realizatsiyi derzhavnoyi polityky u sferi reformuvannya zahalnoyi serednoyi osvity na period do 2029 roku «Nova ukrayinska shkola»

2. Ofitsiпnяп zvit pro provedennya ZNO 2012-2019.

3. Caprile M., Palmй R., Sanz P., Dente G. (2015). “Encouraging STEM Studies for the Labour Market“. Report. European Parliament.

4. Incheon Declaration and Framework for Action for the implementation of Sustainable Development Goal 4 Ensure inclusive and equitable quality education and promote lifelong learning opportunities for all Education 2030 Incheon Declaration and Framework for Action

5. Soo Boon Ng (2019) «Exploring STEM competences for the 21st century» In-Progress Reflection No. 30, 53 p.

Размещено на Allbest.ru