До питання теоретичних положень STEM в освіті

The relevance and importance of STEM is provoked by the challenges of our time, which require a new generation to learn, understand and apply more information on its scope and depth. Interest in the technical and natural sciences has always been small, and today, during the rapid development of new technologies, there is a need for highly qualified specialists.

In particular, the concept of STEM-education is formulated as a category that defines the appropriate pedagogical process (technology) of formation and development of mental-cognitive and creative qualities of young people, the level of which determines the competitive ability in the modern labor market: the ability and willingness to solve complex problems (problems), critical thinking, creativity, cognitive flexibility, collaboration, management, innovation. S-education is based on interdisciplinary approaches in the construction of curricula of different levels, individual didactic elements, to the study ofphenomena and processes of the world, solving problem-oriented tasks.

The article presents the main theoretical positions regarding STEM in education. The concept of “STEM” is disclosed and analyzed, in particular in the education system there are: Stem-Approach, Stem-Training, Stem-Education, Stem-Preparation. At the same time, in the out-of-school education system, it is most appropriate to consider the Stem-Approach, which is based on the integration of Science / Science, Technology / Technology, Engineering / Physics, Mathematics /Mathematics, as a pedagogical condition. The main principles of the Stem-Approach in the activities of physical and mathematical circles of institutions of non-formal education are interdisciplinarity, integration, accessibility, practicality, visualization.

Keywords: STEM, STEM-approach, education, out-of-school education.

Основна частина

Актуальність та важливість STEM спровокована викликами сучасності, які вимагають від нового покоління вчити, розуміти та застосовувати більше інформації за її обсягом та глибиною. Також не можна залишити осторонь той факт, що цікавість до технічних та природничих наук завжди була невеликою, а сьогодні, в час найбурхливішого розвитку новітніх технологій виникає нагальна необхідність висококваліфікованих спеціалістів.

Важливість STEM підтверджується значною увагою до питання розвитку STEM у світі.

Встановлено, що Сполучені Штати Америки - це держава звідки походить поняття STEM. “Всі молоді люди повинні бути готові до глибокого мислення і добре мислити, щоб їх можна було познайомити з новими, педагогічними, дослідницькими і ліберальними, здатними розглянути самі найнадійніші проблеми, що стоять перед нашою країною і нашим світом, як сьогодні, так і завтра. Проте зараз досить мало молодих людей має доступ до якісного навчання зі STEM, а також мало здобувачів освіти розглядає ці дисципліни як трамплін для своєї кар'єри” [1].

Згідно з доповіддю Рахункової палати США 2000 р. виявлено: “Фактично, передбачається, що одне з кожних трьох робочих місць до 2015 року будуть пов'язані зі STEM” [2].

Саме ці проблеми, за допомогою новизни свого підходу та використання новітніх технологій, намагається вирішити STEM.

STEM не залишився поза увагою політичних діячів та органів влади у світі. Так, виконавчий офіс Президента Сполучених Штатів у 2013 р. випустив 5-річний стратегічний план щодо пріоритетності STEM, в якому передбачається: “Зробити STEM пріоритетом у більшості адміністрації сфери освіти. Виділити Міністерством освіти 4,3 мільярди доларів для “Гонки за лідерство” на розробку комплексних стратегій для поліпшення досягнення та забезпечення якісних навчальних програм з STEM навчальних дисциплін” [3].

Підтримка STEM американською владою продовжується і сьогодні. Так, Адміністрація Президента США Дональда Трампа вжила декілька заходів з метою розповсюдження та розвитку STEM, а саме: “направляти пріоритетним напрямком в установи підготовки та підвищення кваліфікації працівників STEM у бюджетних запитах на 2020 фінансовий рік; заснувати Президентську Національну раду для американських працівників, яка підвищить рівень інформованості про високу кваліфікацію при STEM підготовці, сприятиме розширенню професійної підготовки та стимулюватиме інвестиції в освіту працівників, розширити доступність до високоякісного STEM та комп'ютерної освіти для учнів до 12 років” [4].

У ході нашого дослідження з'ясовано, що у 2001 р. в США Е. Б. Раупом була заснована організація “Ініціативна наука”, яка у подальшому стала багатонаціональною освітньою компанією “STEM.org”.

Компанія розробляла і впроваджувала програми, які підтримували підготовку учнів і педагогів з природничих наук, технологій, інженерії й математики. Предметів, які згодом стали відомі під загальною назвою STEM.

Отже, встановлено, що поняття “STEM” є акронімом, утвореним з 4-х заголовних букв таких слів, як: “S” - science, “T” - technology, “Е” - engineering “М” - mathematics, тобто “Наука”, “Технології”, “Фізика” та “Математика”.

Світові тенденції підтверджують актуальність та необхідність розвитку STEM в Україні. “Освіта в галузі STEM є основою підготовки співробітників у галузі високих технологій. Тому багато країн, такі як Австралія, Китай, Великобританія, Ізраїль, Корея, Сінгапур, США, проводять державні програми в галузі STEM- освіти” [5].

У процесі дослідження нами встановлено, що STEM одночасно розглядається як “підхід”, “освіта”, “навчання” або “проект”. Проаналізуємо ці поняття більш детально.

Держдепартамент освіти штату Меріленд, зазначає, що: “STEM освіта - це підхід до викладання та навчання, який об'єднує зміст і навички науки, фізики, технологій та математики. Стандартами практичного застосування STEM є інструкції, що визначаються комбінацією участі у дослідженні, логічність міркування, співпрацю та розслідування та інтегрованості із змістом STEM, що очікуються від досвідченого студента STEM.

Мета STEM - це підготовка учнів до навчання після закінчення середньої школи та робочої сили 21-го століття” [6].

Міністерство освіти і науки України формулює поняття STEM-освіта як “категорія, яка визначає відповідний педагогічний процес (технологію) формування і розвитку розумово-пізнавальних і творчих якостей молоді, рівень яких визначає конкурентну спроможність на сучасному ринку праці: здатність і готовність до розв'язання комплексних задач (проблем), критичного мислення, творчості, когнітивної гнучкості, співпраці, управління, здійснення інноваційної діяльності. S-освіта ґрунтується на між- трандисциплінарних підходах у побудові навчальних програм різного рівня, окремих дидактичних елементів, до дослідження явищ і процесів навколишнього світу, вирішення проблемно орієнтованих завдань” [7].

Питанням STEM-ocвіти приділяли увагу вчені і практики. Так, В. Сіпій вважає, що “STEM-ocвітa, як різновид політехнічної освіти у закладах загальної середньої освіти ... може бути аналогом політехнічної освіти, і зважаючи, що саме STEM- освіті належить особлива роль в реалізації компетентнісного підходу, на цій основі ми добирали організаційні форми навчання фізики, які є найбільш ефективними у процесі формування політехнічного складника предметної компетентності” [8].

Доктор та професор зі STEM освіти М. Оделл разом з професором Т. Кеннеді визначають: “Термін “освіта STEM” відноситься до викладання та навчання у сфері науки, фізики, технологій та математики; як правило, включаючи освітню діяльність на всіх рівнях, від дошкільного до докторського, як в офіційних, так і в неофіційних класах. Хоча наукове дослідження передбачає формулювання питання, на яке можна відповісти через дослідження, інженерне проектування передбачає формулювання проблеми, яке може бути вирішене шляхом проектної роботи та може бути встановлене та оцінене на стадії проектування. Освіта STEM приносить ці два поняття разом через всі чотири дисципліни. Bybee (2013) чітко визначає, що загальна мета освіти STEM полягає в подальшому розвитку освіченого суспільства STEM” [9].

Серед вітчизняних дослідників, Ю. Рудніцька вивчала можливість впровадження STEM-освіти під час навчання математики у школі і дійшла висновку, що “STEM - нова методика навчання учнів, яка має таку основу:

1. Інтегроване навчання за темами, а не за предметами, які тісно пов'язані між собою на практиці при вивченні математики, природничих дисциплін, технології та інженерії.

2. Використання науково-технічних знань у реальному житті.

STEM-освіта за допомогою практичних занять демонструє учням можливість застосування науково-технічних знань в реальному житті ” [8].

Водночас під STEM розглядають навчальну програму і навчальний план. Livescience зазаначає, що: “STEM - це навчальна програма, яка заснована на ідеї навчання здобувачів за чотирма спеціальними дисциплінами - науці, техніці, техніці та математики - з використанням міждисциплінарного і прикладного підходу. Замість того, щоб викладати чотири дисципліни як окремі і окремі предмети, STEM об'єднує їх в єдину парадигму навчання, засновану на реальних додатках” [10].

При цьому слід відзначити, що під програмою в США мають на увазі документ, який містить елементи навчальної програми і вимоги до матеріального та фінансового забезпечення необхідного для її реалізації та отримання очікуваного результату.

Також STEM розглядається як навчальний план: “STEM - це навчальний план, заснований на ідеї виховання студентів у чотирьох специфічних дисциплінах - науці, техніці, техніці та математиці - у міждисциплінарному та прикладному підході. Замість того, щоб викладати чотири дисципліни як окремі та дискретні предмети, STEM інтегрує їх у цілісну парадигму навчання, що базується на реальних додатках” [10].

Паралельно розглядаються і питання STEM-проекти. Так, Ганна Скрипка, яка досліджувала практичні аспекти використання освітніх YouTube-каналів в процесі реалізації STEM-проектів зазначає, що: “Сучасні STEM-проекти неможливо впроваджувати без використання інформаційно-комунікаційних технологій - комп'ютерів чи планшетів (смартфонів) із встановленими на них програмами для проведення досліджень та обробки їх результатів; інтернет-ресурсів; датчиків та цифрових лабораторій, зокрема YouTube-каналів” [8]. Особливої уваги заслуговує розгляд STEM-підходу. Так, Міністерство освіти штату Меріленд визначає “STEM освіту як підхід до викладання та навчання, який об'єднує зміст і навички науки, фізики, технологій і математики” [6]. STEM підхід визнається та впроваджується й набуває нового значення в Австралії, де STEM визначають як: “Планований, навмисний, міждисциплінарний підхід до викладання та навчання. У цьому підході зміст і навички з навчальних програм використовуються для дослідження реальних питань і навчання через завдання, засноване на проектах. У процесі навчання учні розвивають STEM грамотність у ключових навчальних галузях” [11].

Буряк визначає STEM-підхід як: “Педагогічний підхід, що поєднує, інтегрує розрізнені напрями знань в єдине ціле” [8].

Непоп реалізуючи STEM-орієнтований підхід до навчання на уроках інформатики зазначає: “Впроваджувати STEM-освіту у рамках програми на уроках інформатики цілком можливо. STEM-орієнтований підхід до навчання реалізується і шляхом проведення бінарних уроків, встановлення міжпредметних зв'язків на уроках інформатики”.

“Інтегрований STEM підхід є одним із способів зробити навчання більш зв'язним і актуальним для студентів” [12].

Висновок

математичний гурток позашкільний

Отже, узагальнення теоретичних засад показало, що в системі освіти STEM розрізняють як: STEM-підхід, STEM-навчання, STEM-освіта, STEM-підготовка. При цьому в системі позашкільної освіти найбільш доцільним як педагогічну умову є розглядати STEM-підхід.

STEM-підхід у позашкільній освіті слід розуміти як підхід, що базується на інтеграції “Science / Наука”, “Technology / Технології”, “Engineering / Фізика”, “Mathematics / Математика” у педагогічному процесі закладів позашкільній освіті. Основними принципами STEM-підходу в діяльності фізико-математичних гуртків закладів позашкільної освіти є міждисциплінарність, інтеграція, доступність, практичність, візуалізація.

Використана література