Важливі STEM-інтеграційні основи природничо-наукової освіти

IMPORTANT STEM-INTEGRATION BASICS OF NATURAL SCIENCE EDUCATION

The material of the publication is devoted to the substantiation of certain prerequisites for ensuring natural science awareness of the individual under the conditions of STEM-integration innovations of modern education. The article highlights the directions of modernization of the education content and the educational environment in the process of the “New Ukrainian School” development in accordance with the “Concept of development of natural and mathematical education (STEM-education)”. The choice of important vectors of competence-worldview formation of a person (adolescent, young man, future specialist in natural sciences) is substantiated. The innovative technological specifics of the formation of professional and scientific qualities of ta person has been shown as a result of simultaneous mastery of the predicted measures of awareness of specific disciplines and methods of teaching (binary focus). It is proved that the awareness (competence, worldview) of a person is formed due to the requirements of the principle of dynamic balance between rational and logical and emotional principles in the process of specific educational material perception.

The outlined didactic principles will encourage the formation of the individual's personal competence indicators of the highest rank - his own (author's) scientific andpedagogical credo. The effect ofthe formation mechanism ofprojected academic achievements in personality-oriented learning is reduced to a gradual and guaranteed increase of the level of learner's awareness (adolescent, young person, specialist of any profile). We state that natural science competence mastering is such an important and necessary skill of an individual that it should be an integral part of his education (gaining educational, scientific and professional experience) at any stage of learning - from kindergarten, throughout his conscious life.

Key words: binary goal orientation, educational forecast, reference measures of knowledge quality, objective control, management, efficiency, competence, worldview.

Постановка проблеми

Формування природничо-наукової компетентності індивіда відбувається у процесі опанування ним сукупності наук, які вивчають природу та її закони (Atamanchuk, 2018: 89-94; Атаманчук, 2014: 137; Атаманчук В., Атаманчук П., 2020: 309-319; Величко, 1998: 302; Головко, 2020: 480; Коршак, Шут, Грищенко, 2001: 24-26; Вакуленко, Ломакович, Терещенко, Новікова, Шумова, 2018: 119). Це - наслідок вивчення навчальних дисциплін, зокрема фізики, астрономії, хімії, біології, географії, екології тощо, які охоплюють широкий спектр навчального матеріалу про різноманітні властивості об'єктів і явищ природи. Проблема зумовлюється тим, що:

— відсутнє чітке визначення природничо-наукової компетентності, професійного світогляду та предметних компетентностей, яких має набути індивід, опановуючи природознавчу галузь;

— не визначено також структуру природничонаукової компетентності та її зв'язок з базовими компетентностями в галузі природознавства;

— цілі та державні вимоги до рівня підготовки індивіда сформульовано надто узагальнено й безвідносно до конкретного рівня освіти, об'єкти і явища природи не чітко конкретизовано.

Основна ідея публікації пов'язана з необхідністю вирішення важливої проблеми: якщо професійну підготовку здійснювати в умовах забезпечення тотального тематично-дидактичного супроводу всіх видів навчально-пізнавальної науково-пошукової діяльності індивіда (навчальної (лекційні, лабораторні, семінарські та практичні заняття, самостійна робота), науково-дослідницької (індивідуальні творчі завдання, презентації, авторські досліди, наукові розвідки, наукові публікації) та фахової (пасивна та активна педагогічні практики, педагогічні спостереження, педагогічний експеримент, кваліфікаційна робота, дисертація тощо)) на основі дієвого освітнього прогнозу та орієнтирів бінарної (навчальна дисципліна - методика її навчання) цільової освітньо-професійної програми, то це сприятиме формуванню у майбутнього фахівця прогнозованих природничо-наукової компетентності та світогляду.

Аналіз досліджень

Авторами публікації побудовано і обґрунтовано її «працездатність» (Атаманчук, 2014: 55-63), дидактичну модель цілеспрямованого управління процесами формування природничо-наукової компетентності та світогляду майбутніх учителів фізико-технологічних спеціальностей. Свідомі того, що формування найвищих рівнів професійних компетентностей і світогляду (вміння, навички, переконання, готовність до вчинку, звичка, авторське педагогічне кредо) можлива лише в умовах впровадження STEM-інтеграційних тенденцій у галузях природничої науки, технологій, інженерії та математики. А це можна здійснити в процесі безперервного формування природничо-наукової грамотності індивіда на усіх етапах його підготовки, починаючи з молодшої загальноосвітньої школи, подальшого навчання в закладах вищої освіти і завершуючи закладами післядипломної освіти. Наукова грамотність є основною метою наукової освіти для всіх студентів (учнів). На наш погляд, наукова грамотність, є відповіддю на питання: що молодим людям важливо знати, уміти робити й чому надавати значення в ситуаціях, пов'язаних із наукою й технологіями? - Підвищувати природничо-наукову обізнаність впродовж свого життя.

Знаходимо також ілюстрацію певних аспектів розвитку природничо-наукової грамотності індивіда в роботі (Вакуленко, Ломакович, Терещенко, Новікова, Шумова, 2018: 119), де йдеться про теоретичні і методологічні положення рамкового документа міжнародного порівняльного дослідження PISA для оцінювання природничонаукової грамотності 15-річних осіб. Для забезпечення належного сприйняття змісту рамкового документа видання доповнено оприлюдненими Організацією економічного співробітництва та розвитку завданнями, що були використані в дослідженнях попередніх циклів PISA і в яких реалізовано викладені в рамковому документі теоретичні положення щодо сутності природничонаукової грамотності й засад її вимірювання.

Зазначимо (Атаманчук, Губанова, Семерня, Поведа, Никорич, Кузнецова, 2019: 176-198), що формування ключових компетентностей і світогляду в галузі природничих наук у вітчизняному та європейському вимірах вибудовується на вихованні молоді відповідальними членами соціуму, які розуміють взаємозв'язок між природничими науками, технологіями та суспільством. Реалізація такої програми можлива на основі STEM-освіти. Конституціональний крок у цьому напряму здійснив Кабінет Міністрів України, ухваливши 5 серпня 2020 року «Концепцію розвитку природничо-математичної освіти (STEM-освіти)». В прийнятій Концепції закладена орієнтувальна основа щодо навчання людини упродовж усього свого життя та формування тотальної природничо-наукової компетентності не тільки підлітків та молоді, але й фахівців будь-якого профілю, особливо вчителів природничо-наукових галузей - фахівців, які завжди були носіями, трансляторами та популяризаторами фундаментальних і прикладних природничо-наукових знань.

Мета статті - розглянути версії розробки теоретичних основ впровадження інноваційних технологій управління процесами формування природничо-наукових компетентностей та світогляду індивіда з урахуванням перспектив впровадження STEM-освіти, «Концепції розвитку природничо-математичної освіти» та орієнтирів Закону України «Про вищу освіту».

Окреслена мета упереджує такі основні завдання:

— обґрунтування технології розв'язання проблеми управління формуванням прогнозованих компетентнісних та світоглядних якостей індивіда;

— розроблення відповідних оцінних критеріїв визначення якості й методики діагностування фахових природничо-наукових компетентностей та світогляду;

— апробація результатів досліджень, здійснених на засадах заданих особистісних орієнтацій та пошуково-креативних схем навчання.

Виклад основного матеріалу

Як відомо (Атаманчук, Губанова, Семерня, Поведа, Никорич, Кузнецова, 2019: 10-14), STEM-інтеграційні інноваційні зародки нової сучасної освіти, поступово розширюючись, тією чи іншою мірою спонукатимуть традиційні методичні та технологічні жанри до:

модернізації дидактичних систем і впровадження технологічних схем реалізації об'єктивного контролю і цільових установок в процедурах набуття прогнозованого статусу майбутнім фахівцем;

виявлення основних тенденцій побудови освітнього прогнозу (глобальна мета ^ стандарт освіти (план) ^ управління) і вдосконалення структурно-логічної схеми освітнього стандарту в їх головних частинах, що охоплюють змістовний, організаційний та операційний складники процесу навчання;

авторського подання інноваційних схемматриць цільових науково-навчальних, навчальних та пошуково-креативних програм; доведення «працездатності» дидактичної схеми управління навчанням індивіда, особливо в аспекті забезпечення поступового переходу в режими самоконтролю, самоуправління та самоосвіти.

Цілком резонно з позицій модернізаційних та інноваційних тенденцій сучасної системи освіти дійти необхідності переосмислення ролей змістової, організаційної та управлінської функцій освітньої моделі, ідентифікуючи ці функції за адекватними їм рубриками: зміст, освітнє середовище, управління.

Зміст. Основним носієм змісту навчання виступає підручник. Зрозуміло, що перехід на нову освітню модель («Концепція розвитку природничо-математичної освіти (STEM-освіти)») спричинить зміну підручників, однак ця зміна ніколи не повинна і не може бути радикальною за складом основних знань, оскільки наступний розвиток науки не відкидає попередні теорії, а ґрунтується на них, вбирає їх у себе (Атаманчук, 1998: 2; Атаманчук, 2012: 143-144; Атаманчук, Львович, Преображенський, Селедцов, 2020: 13-37; Коршак, Шут, Грищенко, 2001: 24-26; Вакуленко, Ломакович, Терещенко, Новікова, Шумова, 2018: 119).

Радикальною ж вона (ця зміна) може бути стосовно способу оволодіння знаннями, тобто відображення у них наукової та дидактичної методології. Отже, змістові привнесення більшою мірою можуть стосуватися лише прикладного аспекту природничо-наукових знань (у проєкції їх застосувань у різних сферах життєдіяльності людини: винахідництво і раціоналізаторство; електронні засоби запису, збереження і відтворення інформації; цифрові технології, невпізнані літаючі об'єкти; лазерна техніка; агротехнічні знахідки; екологічні проблеми). Зрозуміло, що певні змістові привнесення у підручнику мають бути узгоджені з вимогами цільової навчальної програми з навчальної дисципліни. Тобто фундаментальна наукова теорія не може підмінюватись лише прикладними своїми застосуваннями, або ж навпаки - заперечувати можливість незвичного прикладного трактування (наприклад, можливість протікання процесів зі швидкістю більшою від швидкості світла), оскільки цільова програма зазвичай орієнтує засвоєння фундаментального навчального матеріалу на вищих рівнях обізнаності (уміння, навичка, переконання).

Освітнє середовище. Важливим засобом організаційно-методичної підтримки активного і результативного навчання виступає освітнє середовище (Атаманчук В., Атаманчук П., 2021: 6-11; Атаманчук, 1999: 172; Атаманчук, 1998: 2; Атаманчук В., Атаманчук П., 2020: 309-319; Величко, 1998: 302; Головко, 2020: 480; Атаманчук, Львович, Преображенський, Селедцов, 2020: 13-37; Коршак, Шут, Грищенко, 2001: 24-26; Вакуленко, Ломакович, Терещенко, Новікова, Шумова, 2018: 119). Проте необхідно визнати, що на сучасному етапі розвитку національної нової школи, особливо в умовах нинішніх інтегративних тенденцій інноваційної освіти, освітнє середовище виокремлюється як найслабкіша ланка в логічному ланцюгові компонент освітньої моделі (прогнозу) та освітнього стандарту. Неефективними, скажімо, будуть і прогноз, і предметний стандарт освіти (для середньої чи вищої школи), якщо у відповідних навчальних програмах не існуватиме жодної вказівки, на формування яких переконань або методологічних знань у школярів чи студентів орієнтує ця фундаментальна світоглядна дисципліна (Атаманчук В., Атаманчук П., 2012: 15-23; Атаманчук, 1999: 172; Атаманчук, Мендерецький, Панчук, 2020: 121-132; Атаманчук, 2012: 143-144; Атаманчук, Львович, Преображенський, Селедцов, 2020: 13-37). Нездійсненними стануть також наші найкращі наміри, якщо у навчальних планах щодо кількості годин на вивчення навчальної дисципліни дотримуватися принципу довільності, а не науково обґрунтованої доцільності. Своєрідним педагогічним лицемірством виступає кожен той факт, коли не вдається узгодити вимоги державної навчальної програми з матеріально-технічними, технологічними та кадровими можливостями конкретного навчального закладу. Такі та інші негаразди в організації навчально-пізнавальної діяльності є наслідком ігнорування функціональної ролі освітнього середовища у забезпеченні дієвості та результативності знань кожного, хто навчається. З тлумачення поняття освітнього середовища як сфери життєдіяльності індивіда (школяра, студента, дорослої людини-фахівця), що постійно розширюючись, вбирає у себе все більше багатство її опосередкованих культурою зв'язків з оточуючим світом, випливає, що умовно освітнє середовище можемо інтерпретувати двома складниками: матеріально-ресурсним та інформаційно-технологічним (рис. 1).

Матеріально-ресурсний складник освітнього середовища визначається якістю матеріально-технічної бази та кадрового забезпечення навчання; інформаційно-технологічний складник освітнього середовища характеризується вагомістю складно опосередкованих зв'язків з реальним світом, які виникають у процесі життєдіяльності людини (як у стихійному, так і в керованому режимах), вона забезпечує «клімат» цієї діяльності. Зрозуміло, що на керованому рівні, коли педагог (наставник) професійно сприяє конкретному індивіду в подоланні «бар'єрів» навчально-пізнавальної діяльності, на обидва складники освітнього середовища спричинюють визначальний вплив вибір і реалізація конкретної педагогічної технології навчання та державна політика в сфері освіти. Оскільки педагогічні технології завжди пов'язані з концентрованим відображенням характеру взаємодії індивіда з об'єктом пізнання (перетворювальної діяльності над предметом діяльності), відображенням характеру його інтелектуальної та емоційної активності - репродуктивної, евристичної, креативної (творчої), то їм завжди властива здатність спричинювати істотний вплив на формування і розвиток освітнього середовища. В той же час можливість переходу на інноваційні технології навчання (з поглядом у майбутнє) та виведення освіти і науки у ранг найголовнішого державного пріоритету, мають вказувати на безумовність розвитку освітнього середовища в напряму ідейного збагачення. І саме тому освітнє середовище як організаційний складник діяльності в структурі освітньої доктрини відіграє роль важливого механізму прогнозування та управління виконавською, пошуковою та креативною активністю того, хто навчається. При цьому, вочевидь, виникає необхідність тиражувати та популяризувати, як своєрідні методичні керівництва, сценарії цих технологій та компетентні описи елементів навчально-матеріальної бази й навчально-методичного забезпечення, іншими словами - необхідно створювати стандарт освітнього (навчального) середовища, який відповідатиме STEM-інтеграційним інноваціям у розбудові сучасної системи освіти.