Інтеграція STEM-освіти в навчальну програму з дизайну: підвищення креативності та навичок вирішення проблем

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний університет «Запорізька політехніка»

Запорізький національний університет

Національний університет «Запорізька політехніка»

Інтеграція STEM-освіти в навчальну програму з дизайну: підвищення креативності та навичок вирішення проблем

Демиденко Олександр Іванович

заслужений художник України, доцент

кафедра «Дизайн»

факультет будівництва, архітектури та дизайну

Потапенко Микола Васильович

член спілки дизайнерів України

старший викладач, кафедра «Дизайн»

факультет соціальної педагогіки та психології

Потапенко Ганна Михайлівна

член спілки дизайнерів України

старший викладач, кафедра «Дизайн»

факультет будівництва, архітектури та дизайну

Анотація

фахівець студент-дизайнер міждисциплінарний

Роль дизайну в сучасному світі неможливо недооцінити, оскільки він проникає в різні аспекти життя і значно впливає на нашу культуру, економіку і суспільство в цілому. Оскільки потреби в справжніх фахівцях сфери дизайну продовжують змінюватися, зростає значення важливості STEM-освіти у розвитку міждисциплінарних навичок підготовки студентів сфери дизайну.

Назва STEM є абревіатурою слів S - science, T - technology, E - engineering, M - mathematics - наука, технологія, інженерія та математика. У цій статті досліджується впровадження STEM-освіти в освітній процес дизайнерів, традиційно пов'язаних з художньо-творчою сферою. Розглянуто теоретичні основи та практичні наслідки інтеграції принципів та методологій STEM у навчальну програму з дизайну, наголошуючи на потенціалі підвищення творчих здібностей та навичок вирішення проблем серед студентів-дизайнерів.

За допомогою всебічного огляду літератури, тематичних досліджень та емпіричних даних у цій статті досліджується перетворюючий вплив застосування STEM на дизайнерську освіту. Також висвітлюються інноваційні педагогічні підходи, спільні ініціативи та міждисциплінарні проекти, які усувають розрив між художньою творчістю та технологічною майстерністю. Крім того, зроблено оцінку переваг, проблем та результатів цієї інтеграції, освітлено те, як вона дає студентам-дизайнерам універсальний набір навичок та цілісне розуміння процесу проектування. Це дослідження сприяє діалогу зі STEM-освіти та дизайну, який пропонує ідеї педагогам і установам, що прагнуть підготувати наступне покоління дизайнерів до багатогранних викликів сучасного світу.

Конвергенція художньої, творчої та технологічної професії постійно усвідомлюється як основа серед дизайнерів. У цій статті досліджується впровадження STEM в програми, що розвиваються, для придбання професійних навичок у студентів та їх адаптованості. За допомогою перегляду ефективних стратегій, проведення емпіричних досліджень необхідно практикувати інтеграцію принципів STEM у навчальних програмах з дизайну. Ця інтеграція не тільки допомагає покращити навички вирішення проблем, а й дає дизайнерам ширшу перспективу та міждисциплінарну компетентність. Це дослідження сприяє обговоренню питань дизайнерської освіти, пропонуючи рекомендації для установ та викладачів, які прагнуть орієнтуватися на перетині мистецтва, дизайну та дисциплін STEM.

Ключові слова: STEM-освіта; дизайн; професійна підготовка студентів-дизайнерів.

Demydenko Oleksandr Ivanovich Honored Artist of Ukraine, Associate Professor, Design Department, Faculty of Civil Engineering, Architecture and Design, Zaporizhzhia Polytechnic National University

Potapenko Mykola Vasylyovych member of the Union of Designers of Ukraine, senior lecturer, Design Department, Faculty of Social Pedagogy and Psychology, Zaporizhia National University

Potapenko Hanna Mykhailivna member of the Union of Designers of Ukraine, senior lecturer, Department of Design, Faculty of Civil Engineering, Architecture and Design, Zaporizhzhya Polytechnic National University

Integrating stem education into design curriculum: enhancing creativity and problemsolving skills»

Abstract

The role of design in the modern world cannot be underestimated, the shards of wine penetrate into various aspects of life and significantly affect our culture, economy and society as a whole. As the demands of the modern workforce continue to evolve, there is a growing recognition of the importance of STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) education in fostering multidisciplinary skills and preparing students for a technologically driven world. This scientific article explores the implementation of STEM education within the educational process of designers, traditionally associated with artistic and creative fields. We delve into the theoretical foundations and practical implications of integrating STEM principles and methodologies into design curriculum, emphasizing the potential to enhance creativity and problem-solving skills among design students.

Through a comprehensive review of literature, case studies, and empirical evidence, this article examines the transformative impact of STEM infusion on design education. It highlights innovative pedagogical approaches, collaborative initiatives, and cross-disciplinary projects that bridge the gap between artistic creativity and technological proficiency. Additionally, we assess the benefits, challenges, and outcomes of this integration, shedding light on how it equips design students with a versatile skill set and a holistic understanding of the design process. This research contributes to the ongoing dialogue on STEM education and design, offering insights for educators, institutions, and policymakers seeking to prepare the next generation of designers for the multifaceted challenges of the modern world.

The convergence of artistic creativity and technological proficiency is increasingly recognized as essential in preparing designers for the contemporary workforce. This article explores the implementation of STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) education within design programs to enrich students' skill sets and adaptability. Through a review of effective strategies, case studies, and empirical evidence, we examine the practical integration of STEM principles into design curricula. This integration not only enhances problem-solving skills but also empowers designers with a broader perspective and interdisciplinary competence. This research contributes to the discourse on design education, offering guidance for institutions and educators seeking to navigate the intersection of art, design, and STEM disciplines.

Keywords: STEM education; design; professional training of design students.

Постановка проблеми

У той час коли в освітній в галузі дизайну традиційно приділяється особлива увага творчості та художньому самовираженню, все частіше відзначається необхідність забезпечити студентів-дизайнерів більшим набором навичок, включаючи знання дисциплін STEM (наука, технологія, інженерія та математика). Зміна освітніх пріоритетів породжує фундаментальні проблеми.

В дизайнерській освіті часто відсутня структурована та всебічна інтеграція принципів та методологій STEM, що може обмежувати здібності студентів з вирішування міждисциплінарних завдань дизайну, ефективно співпрацювати у технологічному середовищі та адаптуватися до прогресу новітніх технологій.

Ефективність інтеграції STEM у розробку навчальних програм впливає на творчі здібності студентів по вирішенню проблем та готовність до професійної діяльності, залишається темою постійних досліджень, потребує глибшого розуміння передового досвіду та технологій.

Необхідно прискорити вирішення питань змін у навчальному процесі. В дизайні різних сфер діяльності (наприклад, графічний дизайн, промисловий дизайн, дизайн інтер'єру) інтеграцію STEM необхідно втілювати для створення нестандартних рішень для кожної дисципліни, проводити дослідження та застосовувати індивідуальні підходи.

Вирішення цих критичних проблем є одним з найважливіших питань для розвитку практики дизайну у вищих навчальних закладах, а також підготовки їх до швидкого формування професійного оточення на перетині дизайну та STEM-дисциплін, які дуже важливі та затребувані.

Аналіз останніх досліджень і публікацій

Загальновизнано, що акцент в освіті необхідно перенести з виконання рутинних механічних завдань, запам'ятовування інформації для підготовки до різноманітних тестів на формування навичок ХХІ століття: ефективної співпраці, творчого розв'язання проблем, ухвалювання важливих рішень, керування проектами, визначення та досягнення цілей, рішучості й наполегливості, спрямування своїх талантів і захоплень на покращення світу. У цьому контексті STEM-освіта, впровадження якої на державному рівні розпочато у США з програми «Educate to Innovate» з 2009 року, є педагогічною інновацією початку ХХІ століття. Нині ідеї STEM-підходу в навчанні підтримано багатьма освітніми системами в усьому світі [1].

Важливим є ознайомлення студентів та викладачів зі STEM-професіями, що передбачає їх знайомство з новими поняттями, такими як: STEM-освіта, STEM-грамотність, наукова грамотність, STEM-спеціальність, інновація, стартап, STEM-проект тощо [2].

Мета STEАM-освіти - формування і розвиток розумово-пізнавальних і творчих якостей молоді, рівень яких визначає конкурентну спроможність на ринку праці і здатність до навчання упродовж всього життя. STEAM-навчання це аналог класичного навчання з акцентом на самостійність студентів. Цей напрям не потребує додаткового часу і індивідуальної роботи, це можливість розробити свої заняття так, щоб студент вмів сам креативно мислити та обґрунтовувати свої дії. Змінюється звична для нас форма викладання, коли заняття побудоване навколо викладача. За STEM методикою, в центрі уваги знаходиться практичне завдання чи проблема. Такий урок розвиває здатності до дослідницької, аналітичної роботи, експериментування, критичного мислення та уміння [3].

Мета статті

Мета наукової статті дослідити, проаналізувати та роз'яснити розуміння інтеграції STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) освіти в навчальні програми та педагогічну практику дизайн-освіти. Основними завданнями статті є вивчення обґрунтування з метою з'ясування причини та мотивації зростаючого інтересу до включення принципів STEM в дизайн-освіту, підкреслюючи мінливі вимоги індустрії дизайну та соціально-економічного середовища.

Необхідно оцінити ефективність інтеграції STEM-освіти в розробку навчальних програм шляхом вивчення впливу на результати навчання студентів, включаючи покращені навички вирішення проблем, творче мислення та готовність до кар'єрного росту.

Виклад основного матеріалу

Спеціальності STEM відносяться до академічних та професійних галузей науки, технологій, інженерії та математики. Ці дисципліни відомі під загальною назвою STEM через їх спільне відношення до емпіричних та аналітичних підходів до розуміння світу природи, розробки нових технологій та вирішення складних проблем. Області STEM часто розглядаються як напрямок майбутнього.

Дисципліни STEM знаходяться на передньому краї інновацій та технологічного прогресу. Вони сприяють прогресу в таких галузях, як штучний інтелект, біотехнології, відновлювані джерела енергії та освоєння космосу, які, як очікується, визначатимуть майбутнє суспільства.

Попит на кваліфікованих фахівців у сферах STEM продовжує швидко зростати. Випускникам, у яких запроваджувалось STEM- навчання, часто пропонують конкурентоспроможну заробітну плату та гарантії зайнятості, що робить їх привабливими варіантами кар'єрного зростання. Області STEM часто потребують міждисциплінарної співпраці. У міру розвитку технологій кордони між традиційними дисциплінами та STEM-дисциплінами стають все більш розмитими, що наголошує на важливості міждисциплінарних підходів.

STEM-освіта розвиває критичне мислення та навички вирішення проблем, які необхідні у різних аспектах життя. Ці навички застосовуються та є цінними як у сфері STEM, так і в кар'єрі, не пов'язаній зі STEM. Області STEM є ключовими драйверами економічного зростання. Вони сприяють розвитку галузей та технологій, які створюють робочі місця та стимулюють економічне процвітання.

Країни, які інвестують у STEM-освіту та інновації, зазвичай більш конкурентоспроможні на світовій арені. Вони краще підготовлені до лідерства у нових технологіях та галузях. STEM впливає на різні аспекти життя суспільства, від сфери дизайну та комунікацій до транспорту та розваг. Досягнення в галузі STEM впливають на те, як ми живемо, працюємо та взаємодіємо зі світом.

STEM має вирішальне значення для розробки стійких технологій та практик, які можуть допомогти пом'якшити екологічні проблеми, спричинені зміною клімату та виснаженням ресурсів. Таким чином, спеціальності STEM часто називають напрямом майбутнього, оскільки вони відіграють центральну роль у вирішенні поточних глобальних проблем, стимулюванні інновацій та економічного зростання, а також формуванні способу життя у все більш складному та взаємопов'язаному світі. Оскільки технології продовжують розвиватись, а наше розуміння світу природи поглиблюється, очікується, що області STEM залишатимуться ключовими у формуванні траєкторії людської цивілізації.

Інтеграція STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) освіти в підготовку дизайнерів є стратегічним підходом, який пропонує кілька переконливих переваг. Освіта STEM надає дизайнерам сильні аналітичні навички та навички вирішення проблем, які є безцінними при розв'язуванні складних проектних завдань, особливо тих, що включають технологічні рішення. Інтеграція принципів STEM заохочує дизайнерів в пошуках ідеї виходити за межі естетики та розглядати ширші наслідки своєї роботи, сприяючи розвитку міждисциплінарного мислення, яке стає все більш важливим у світі співпраці, орієнтованому на технології.

Сфери STEM знаходяться в авангарді технологічних інновацій. Дизайнери з основою STEM мають кращі можливості для створення інноваційних рішень і продуктів, так як використовують нові технології. Багато дизайнерських проектів включають реальні проблеми, які вимагають наукового чи технічного розуміння. Навчання STEM надає дизайнерам знання та навички для створення практичних, функціональних та ефективних рішень. Освіта в галузі дизайну, що базується на STEM, розширює кар'єрні можливості для дизайнерів. Вони можуть займати посади в таких сферах, як дизайн користувацького досвіду (UX), інтерактивний дизайн, візуалізація даних і екологічний дизайн, де високо цінується технічний досвід. Дизайнери зі знаннями STEM мають конкурентну перевагу на ринку праці, оскільки вони можуть подолати розрив між творчим дизайном і технічною реалізацією.

Індустрія дизайну все більше переплітається з технологіями та інноваціями. Інтеграція освіти STEM узгоджує програми дизайну з галузевими тенденціями та гарантує, що випускники добре підготовлені до вимог сучасного робочого місця. Конкретні дисципліни STEM, якими дизайнери повинні доповнити процес навчання, можуть змінюватися залежно від спеціалізації дизайну. Однак деякі поширені дисципліни STEM можуть бути корисними також і для дизайнерів.

Дизайнери можуть отримати користь від вивчення мов програмування та розуміння принципів розробки програмного забезпечення, оскільки ці знання необхідні для інтерактивного та веб-дизайну, а також для створення цифрових прототипів. Міцна основа математики є цінною для різних дисциплін дизайну, особливо в таких сферах, як SD-моделювання, анімація та візуалізація даних. Розуміння принципів інженерії може мати вирішальне значення для промислових і продуктових дизайнерів, які працюють над фізичними продуктами. Це допомагає їм розробляти продукти, які є технологічними, безпечними та функціональними. Знання з фізики можуть бути корисними для дизайнерів, які працюють у таких сферах, як дизайн продукту, де важливе розуміння властивостей матеріалу, сил і структурної цілісності.

Для дизайнерів, які зосереджені на взаємодії користувача і дизайну, керованому даними, навички в науці про показники та аналітику можуть бути цінними для інтерпретації даних користувача та прийняття дизайнерських рішень на основі поведінки користувачів. Дизайнери, які працюють над екологічно чистим дизайном або екологічно чистими продуктами, повинні мати підґрунтя в науці про навколишнє середовище, щоб зробити екологічно відповідальний вибір дизайну.

Конкретні дисципліни STEM, які потрібно доповнити, залежатимуть від спеціалізації дизайну та цілей програми дизайну. Міждисциплінарний підхід, який поєднує елементи багатьох дисциплін STEM, може бути особливо ефективним у підготовці дизайнерів до викликів і можливостей майбутнього.

Висновки

Інтеграція STEM-освіти до навчальної програми з дизайну має величезний потенціал для підвищення творчих здібностей та навичок вирішення проблем серед студентів. Результати дослідження виявили кілька ключових висновків. Втілення концепцій STEM до навчальної програми дизайну сприяє міждисциплінарному навчанню. Цей міждисциплінарний підхід поглиблює розуміння реальних проблем і спонукає студентів використовувати більш широку базу знань під час вирішення складних завдань проектування. Інтеграція STEM спонукає студентів мислити творчо, застосовувати наукові та математичні засади до своїх дизайнерських проектів. Це не тільки розширює їх творчий кругозір, а й надає можливість мислити нестандартно, що призводить до інноваційних дизайнерських рішень.

Освіта STEM дає учням систематичний підхід до вирішення проблем. Будучи інтегрована у навчальну програму з дизайну, вона забезпечує студентів інструментами та методологіями для ефективного виявлення, аналізу та вирішення проблем, пов'язаних з дизайном. Оскільки технології продовжують відігравати вирішальну роль у галузі дизайну, студенти, які мають міцну основу в STEM, краще підготовлені до майбутньої професійної діяльності. Вони більш легко адаптуються до нових технологій та здатні інтегрувати їх у свою проектну роботу. Інтегрована STEM-освіта в галузі дизайну відповідає вимогам сучасного світу, де вирішення складних проблем часто потребує поєднання технічних та творчих навичок. Такий підхід гарантує, що випускники будуть краще підготовлені до вирішення проблем, з якими зіткнуться у своїй професійній кар'єрі.

У світлі цих результатів стає ясно, що інтеграція STEM-освіти до навчальної програми з дизайну є перспективним способом підвищення творчих здібностей та навичок вирішення проблем студентів. Проте успішна реалізація потребує спільних зусиль викладачів, установ та політиків для розробки комплексних навчальних програм, надання адекватних ресурсів та підтримки професійного розвитку викладацького складу. Прийнявши цей підхід, ми зможемо краще підготувати наступне покоління дизайнерів до успіху в технологічному світі, що постійно розвивається.

Література

1. Поліхун, Н.І. Упровадження STEM-освіти в умовах інтеграції формальної і неформальної освіти обдарованих студентів: методичні рекомендації / Н.І. Поліхун, К.Г. Постова, І.А. Сліпухіна, Г.В. Онопченко, О.В. Онопченко. - Київ: Інститут обдарованої дитини НАПН України, 2019. - 80 с. https://core.ac.uk/download/pdf/286032301.pdf (дата звернення: 10.04.2023).

2. Балик, Н.Р. Впровадження STEM-освіти у педагогічному університеті. // Балик Н.Р., О.В.Барна, Г.П. Шмигер. Тернопільський національний педагогічний університет імені Володимира Гнатюка URL: https://core.ac.uk/reader/222804600 (дата звернення: 10.08.2023).

3. Чумакова Я.М. STEAM-освіта, як тренд у сучасній науці.//Вісник Ізмаїльського державного гуманітарного університету https://vseosvita.ua/library/embed/01004fq3-4b6e.docx.html (дата звернення: 10.08.2023).

4. Білик Ж.І., Постова К.Г. Методика та організація навчально-дослідницької діяльності учнів з біології з огляду на STEM-підхід в освіті / Ж.І. Білик, К.Г. Постова // Освіта та розвиток обдарованої особистості. - 2017. - № 6. - С. 22-25.

5. Демківський А.В. Основи методології наукових досліджень: [навч. посіб.]/ А.В. Демківський, П.І. Безус. - Київ: Акад. муніцип. упр., 2012. - 276 с.

6. Сліпухіна І.А., Чернецький І.С., Мєняйлов С.М. та ін. Сучасний фізичний експеримент у дидактиці STEM орієнтованого навчання / І.А. Сліпухіна, І.С. Чернецький, С.М. Мєняйлов, Ж.О. Рудницька, Матеїк Г.Д. // Збірник наукових праць Кам'янець-Подільського національного університету імені Івана Огієнка. - 2016. - Вип. 22. - С. 325-328.

7. Поліхун Н.І., Сліпухіна І.А., Чернецький І.С. Педагогічна технологія STEM як засіб реформування освітньої системи України / Н.І. Поліхун, І.А. Сліпухіна, І.С. Чернецький // Освіта та розвиток обдарованої особистості. - 2017. - № 3(58). - С. 5-9.

8. Методичні рекомендації щодо розвитку STEM-освіти в закладах загальної середньої та позашкільної освіти у 2019/2020 навчальному році: лист ІМЗО № 22.1/10-2876 від 22 серп. 2019 р. - URL:. https://osvita.ua/legislation/Ser_osv/65463/.

References

1. Pohhun, NT. (2019). Uprovadzhennja STEM-osviti v umovah integracii formal'no'i і neformal'no'i osviti obdarovanih studentiv [Implementation of STEM education in conditions of integration of formal and informal education of gifted students]. Ki'i'v: Jnstitut obdarovano'i' ditini NAPN Ukrarni Retrieved from https://core.ac.uk/download/pdf/286032301.pdf [in Ukrainian].

2. Balik, N.R. Vprovadzhennja STEM-osviti u pedagogichnomu universiteti [Implementation of STEM education in a pedagogical university]. Ternop^^'ki) nationally pedagog^m) urnversitet ітеш Volodimira Gnatjuka Retrieved from https://core.ac.uk/reader/222804600 [in Ukrainian].

3. Chumakova, Ja.M. STEAM-osvita, jak trend u suchasnij nauci [STEAM education as a trend in modern science]. VisnikIzmatl's'kogo derzhavnogo gumanitarnogo universitetu - Bulletin of the Izmail State Humanitarian University. Retrieved from https://vseosvita.ua/library/embed/01004fq3-4b6e.docx.html [in Ukrainian].

4. Bilik, Zh.І., Postova, K.G. (2017). Metodika ta organizacija navchal'no-doslidnic'koi dijal'nosti uchniv z biologi'i z ogljadu na STEM-pidhid v osviti [Methodology and organization of educational and research activities of students in biology with regard to the STEM approach in educatio]. Osvda ta rozvitok obdarovanot osobistosti - Education and development of gifted personality, 6, 22-25 [in Ukrainian].

5. Demkivs'kij, A.V. (2012). Osnovi metodologit naukovih doslidzhen' [Fundamentals of the methodology of scientific research]. Kiiv: Akad. municip. upr. [in Ukrainian].

6. Slipuhina, І.A., Chernec'kij, І.S., Menjajlov, S.M. ta in. (2016). Suchasnij fizichnij eksperiment u didaktici STEM orientovanogo navchannja [Modern physical experiment in the didactics of STEM oriented learning]. Zbirnik naukovih prac' Kam'janec'-Podil's'kogo nacional'nogo universitetu imeni Ivana Ogienka - Collection of scientific works of the Kamianets-Podilskyi National University named after Ivan Ohienko, 22, 325-328 [in Ukrainian].

7. Polihun, N.І., Slipuhina, І.A., Chernec'kij, І.S. (2017). Pedagogichna tehnologija STEM jak zasib reformuvannja osvitn'oi sistemi Ukraini [Pedagogical technology STEM as a means of reforming the educational system of Ukraine]. Osvita ta rozvitok obdarovanot osobistosti - Education and development of a giftedpersonality, 3(58), 5-9 [in Ukrainian].

8. Metodichni rekomendacii shhodo rozvitku STEM-osviti v zakladah zagal'noi seredn'oi ta pozashkil'noi osviti u 2019/2020 navchal'nomu roci [Methodological recommendations for the development of STEM education in institutions of general secondary and out-of-school education in the 2019/2020 academic year]. osvita.ua Retrieved from https://osvita.ua/legislation/Ser_osv/65463/ [in Ukrainian].

Размещено на Allbest.ru