Упровадження STEM/STREAM-освіти в освітній процес ліцею
Перед cучаcною оcвітою поcтало питання про виховання громадян, здатних до уcпішного вирішення життєвих завдань, продиктованих бурхливим розвитком cуcпільcтва, на оcнові влаcного доcвіду. Така вимога є одним із ключових аcпектів у реформуванні cучаcної школи. Тому актуальним завданням оcвіти є переорієнтація підходів до освітньої діяльноcті в закладах загальної середньої освіти і нова cпрямованіcть оcвітнього процеcу на формування і розвиток компетентної оcобиcтоcті. STEM-підхід у шкільному навчанні в умовах cьогодення розглядаєтьcя як один із заcобів модернізації. Його впровадження є загальноєвропейcькою практикою. Оcвіта України переходить від знаннєвого підходу оcвітньої діяльноcті, результатом якого було накопичення учнем знань як інформації до компетентніcного підходу, де навчання cпрямоване на результат оcвіти.
Ідея впровадження STEM-освіти на cьoгoднішній день рoзглядаєтьcя як вихiд із прoблемнoї cитуaції, щo виниклa черeз прoтиріччя мiж неoбхідніcтю забeзпечити якicть ocвіти та немoжливіcтю вирiшити цю прoблему традицiйним шляхoм. STEM-освіта дає дітям можливість вивчати світ системно, вникати у логіку явищ, що відбуваються навколо, виявляти і розуміти їх взаємозв’язок, відкривати для себе нове, незвичайне і дуже цікаве. Очікування знайомства з чимось новим розвиває допитливість і пізнавальну активність, необхідність самим визначати для себе цікаве завдання, вибирати способи і складати алгоритм його вирішення, вміння критично оцінювати результати, виробляти інженерний стиль мислення, розвивати навички командної роботи. Все це забезпечує кардинально новий, більш високий рівень розвитку дитини і дає більш широкі можливості до успішної реалізації особистості в майбутньому.
Проєктна діяльність як засіб реалізації STEAM-освіти у школі дозволяє органічно інтегрувати знання дітей з різних дисциплін під час розв’язання реальних проблем, обумовлює їх практичне використання, генерує при цьому нові ідеї, формує всі необхідні життєві компетентності, зокрема, полікультурні, мовленнєві, інформаційні, соціальні.
У закладі реалізований STEM-проєкт «Посади дерево – збережи ліс!», який згуртував учнів та працівників Кобаківського лісництва у дослідженні впливу діяльності людини на екологічний та техногенний стан навколишнього середовища. Учасники збирали та аналізували інформацію, розробляли план-заходів, виготовляли агітаційні листівки, спільно з дорослими учні посадили червоні дуби, ялини, кедри, загалом 2000 дерев. Проєкт сприяв формуванню соціальної та громадської компетентності, екологічної грамотності і здорового життя, компетентності у природничих науках і технологіях.
Беручи участь у соціальній програмі «Healthy Schools: заради здорових і радісних школярів», яка організована Центром «Розвиток КСВ» та Mondelēz International Foundation, був реалізований STEM-проєкт «Його величність – часник». Учні досліджували корисні та шкідливі властивості часнику, здійснювали пошук відомостей про використання цієї дивовижної рослини у стародавні часи, готували репортаж про особливе ставлення гуцулів до часнику, досліджували використання часнику в різних країнах світу, шанобливе ставлення до «короля прянощів», як називав часник Піфагор. Учасники проєкту виготовляли намисто з часнику, провели акцію «Хочеш бути здоровим – їж часник!», під час якої кожен міг спробувати на смак смажений часник. Проєкт сприяв формуванню компетентності у природничих науках і технологіях, екологічної грамотності і здорового життя, ініціативності та підприємливості, інформаційно-цифрової компетентності, уміння вчитися протягом життя.
Компетентності, які формуються в учнів у результаті реалізованих проєктів, цінності, які сповідує STEM-освіта, стають міцним підґрунтям для формування цілісної всебічно розвиненої особистості, здатної до критичного мислення, з активною позицією, з стійким бажанням змінювати навколишній світ. Як приклад, реалізований STEM-проєкт «Сортуй сміття заради майбутнього!», який став поштовхом до втілення політики роздільного сміття в освітньому закладі. Ця діяльність об’єднала учнів, батьків та вчителів ліцею. Проєкт сприяв формуванню соціальної та громадської компетентності, ініціативності та підприємливості, екологічної грамотності і здорового життя, математичної, інформаційно-цифрової компетентностей, умінню вчитися протягом життя, компетентностей у природничих науках і технологіях.
Проєктно-дослідна діяльність сприяє формуванню соціальної компетентності, дає змогу опанувати технологічний алгоритм від зародження інноваційної ідеї до створення творчого продукту – стартапу, а також навчитися презентувати його іншим. STEM-проєкти дають як вчителям так і учням багато свободи у виборі того, як саме вони хочуть поділитися своїми знаннями. У перспективі це сприяє зміні ціннісних пріоритетів та світоглядної позиції здобувачів освіти в напрямі формування відповідальної, соціально-активної, громадянсько-патріотичної, врівноваженої поведінки.
Кожна робота стає успішнішою, якщо її виконують однодумці. Тому у 2018 році учителі, яких захоплюють ідеї STEM-освіти, об’єдналися у творчу групу, розробили план заходів щодо впровадження STEM/STREAM-освіти в ліцеї та почали впроваджувати STEM-підхід в освітній процес закладу. Побудова команди STEM-учителів процес довготривалий, у якому важливе місце відіграє розуміння ідеї, бажання робити конкретні кроки для покращення освітнього процесу, атмосфера для самовдосконалення. З метою формування у вихованців цілісного системного світогляду, підвищення їх мотивації до вивчення навчальних предметів, формуванню компетентної особистості школяра, в 2018 році започатковано довготривалий проєкт «STEM/STREAM-освіта в дії: від ідеї до втілення».
Впровадження наскрізного навчання, компетентнісно орієнтованих форм і методів навчання, системно-діяльнісного підходу, інноваційних, ігрових технологій навчання, інтерактивних методів групового навчання, проблемних методик з розвитку критичного і системного мислення, створення педагогічних умов для здобуття результативного індивідуального досвіду проєктної діяльності та розроблення стартапів – основні орієнтири проєкту «STEM/STREAM-освіта в дії: від ідеї до втілення».
Педагоги практикують проведення інтегрованих, бінарних уроків, проєктів, навчальних занять з використанням STEM-технологій. Під керівництвом учителів-менторів учні 4-10 класів реалізовують STEM-проєкти, які передбачають інтегровану дослідницьку, творчу діяльність здобувачів освіти, спрямовану на отримання самостійних результатів. Участь у проєктній діяльності беруть і учні з особливими освітніми потребами.
Важливо, що STEM-освіта захоплює здобувачів освіти, в тому числі й дітей з особливими освітніми потребами. STEM-діяльність спрямована на результат. Заняття базуються на розв’язанні конкретних проблем. Крім того на кожному етапі заняття учні розв’язують конкретну задачу чи виконують конкретне завдання з чіткими умовами та очікуваннями щодо результату. Це вдається більшості учнів з ООП легше, ніж робота з абстрактними поняттями. На STEM-заняттях відбувається постійна зміна формату роботи. Крім того, що сам процес конструювання, винахідництва, інженерного проєктування складається з різних за типом етапів діяльності, кожен етап так само є сукупністю різних форм активності. Тож учні на кожному етапі можуть як обрати найбільш комфортний формат роботи, так і чергувати їх. Тривалість занять залежить від поставленої мети. Робота над STEM-проєктом потребує іноді більше часу, ніж триває звичайний урок, але оскільки вся діяльність розбивається на етапи, перерви між ними дають можливість учням усвідомити все, що було зроблено на попередньому етапі і те, що необхідно зробити на наступному. STEM-проєкти частіше реалізовуються в малих групах. Команда з 4-6 учнів – це норма для добре продуманих STEM-активностей. Тож у класі учні працюють у невеликих комфортних групах, у яких легше налагодити контакт один з одним. Важливо, що учні з ООП не виконують завдання відокремлено від класу з вчителем або асистентом, а є частиною таких міні-груп. Адже це створює можливість для соціалізації одних та розвитку навичок емпатії інших учнів, навчає працювати разом та налагоджувати зв’язки.
STEM-активності – це територія, на якій відсутній тиск. Переважна частина учнів, не тільки з ООП, сприймають помилки як поразки, підтвердження своєї власної неспроможності. Але у STEM помилка – це один із кроків у пошуку, тестуванні та оцінюванні рішення або його редизайн. Це заздалегідь пояснюємо учням, наприклад, розповідаючи про те, як реальні інженери і винахідники створювали відомі для нас речі. Обов’язково відстежуємо, чи саме так учні сприймають невдачі в процесі роботи. Створюючи проєкти, діти пропонують нові моделі для вирішення сучасних світових проблем. Вони аналізують, досліджують, роблять висновки, пов’язують їх з життєвими ситуаціями та власним досвідом.
Учителі фізики та астрономії використовують відкриті природничі демонстрації, віртуальні моделювальні середовища. Вихованці учителів природничих дисциплін беруть активну участь у роботі віртуальних дослідницьких центрів, віртуального STEM-центру Малої академії наук України, педагоги впроваджують у практику матеріали освітнього проєкту всеукраїнського рівня «Я – дослідник». На STEM-заняттях учні реалізовують свої креативні ідеї з мейкерства. Щороку, 11 лютого, в День безпечного Інтернету, учні та педагоги беруть участь в онлайн-уроці, який організовується за сприянням компаній Cisco, ERC та Кіберполіції України.
До проєкту «STEM/STREAM-освіта в дії: від ідеї до втілення» долучаються вчителі різних спеціальностей, які успішно мотивують здобувачів освіти брати участь в різноманітних заходах: онлайн-вікторинах, міжнародних природознавчих конкурсах та іграх: «Геліантус», «Кенгуру», «Бобер/Бебрас», дистанційній грі-конкурсі «Олімпіс», інтерактивному природничому конкурсі «Колосок», науково-пізнавальному марафоні «День комети» тощо.
Педагоги залучають ліцеїстів до дослідницьких робіт в освітньому середовищі Miksike, менторських програмах, віртуальних екскурсіях, STEM-лабораторії МАН-Лаб, онлайн-заходах, які організовує Інститут модернізації змісту освіти: «Дівчата STEM», «ІТ-дівчата». Використання якісних освітніх інтернет-ресурсів, з одного боку, створює позитивну мотивацію до опанування учнями STEM-дисциплін, з іншого, сприяє колективній навчальній діяльності всіх суб’єктів освітнього процесу.
З метою розвитку навичок комплексного розуміння проблем та вміння їх раціонального вирішення, розуміння і застосування наукових методів, розуміння основ проєктування, інженерного підходу, розвитку творчого та критичного мислення у позаурочний час учителі ліцею проводять STEM-заняття з юними програмістами гуртків RoboStep та CodeClub, на які запрошують учнів різних вікових груп.
Гурток робототехніки RoboStep на платформі Arduino у ліцеї був створений в рамках проєкту «Навчимо 1000 дітей Arduino робототехніці». Метою гуртка є формування у вихованців ключових компетентностей у процесі радіоелектронного конструювання пристроїв автоматики та робототехніки. Учні із захопленням конструюють різноманітних роботів та електронні прилади, вивчають електроніку та поглиблено фізику, а також одну із мов програмування. Гурток робототехніки мотивує учнів до вступу на інженерні спеціальності. Впровадження освітньої робототехніки є одним зі вагомих інструментів розвитку STEM освіти в освітній процесі. Робототехніка в позакласній роботі розвиває міжпредметний напрям навчання учнів, у процесі якого інтегруються знання зі STEM-предметів (фізики, технологій, математики), кібернетики, мехатроніки та інформатики. Навчання освітньої робототехніки відповідає ідеям випереджального навчання (навчання технологій, які будуть потрібні в майбутньому) і дозволяє залучити учнів різного віку до процесу інноваційної та наукового-технічної творчості.
Основними завданнями впровадження освітньої робототехніки в освітній процес є:
формування та розвиток в учнів інтересу до природничих і точних наук, науковотехнічної творчості, що відповідає ідеям STEM-освіти;
формування в учнів навичок роботи з технічними пристроями та умінь практичного вирішення актуальних інженерно-технічних проблем;
формування якостей особистості, яка здатна самостійно ставити цілі, проектувати шляхи їх реалізації, контролювати й оцінювати свої досягнення;
формування в учнів наукового світогляду як невід’ємної складової загальної культури людини, необхідної умови повноцінного життя в сучасному суспільстві;
формування та розвиток в учнів стійкої мотивації до навчання;
інтелектуальний розвиток особистості, зокрема розвиток в учнів логічного, алгоритмічного та креативного мислення при розв’язування прикладних задач, інформаційної культури, пам’яті, уваги, наукової інтуїції.
Освітня робототехніка є ефективним інструментом для навчання через проєктну діяльність, в якій STEM-освіта, програмування та технічна творчість інтегруються в один проєкт. Навчання в гуртку робототехніки надає учням можливості за допомогою моделювання та конструювання досліджувати, як технології працюють в реальному житті.
CodeСlub-Rozhniv є частинкою Всеукраїнської мережі безкоштовних гуртків, в яких навчають програмуванню дітей 8-12 років. Мета проєкту – дати можливість кожній дитині навчитися кодувати та створювати комп’ютерні програми. Це складне завдання, але надзвичайно цікаве і перспективне. Юні програмісти освоюють візуальне програмування Scratch, HTML, CSS, Python для початківців. CodeСlub-Rozhniv допомагає дітям:
розуміти правила, за якими працюють новітні технології;
розвивати логіку та уяву;
дає можливість творити;
вирішувати проблеми та критично мислити;
ставати чарівниками майбутнього віртуального світу.
Вихованці гуртків щороку беруть участь у конкурсах юних скретчерів Івано-Франківщини, відвідали Велику інтерактивну виставку «Парад роботів», на якій ознайомилися із новинками ІТ-технологій та мали можливість побачити більше ніж 50 роботів із різних країн світу.
Щорічно учні беруть участь в онлайн-марафоні «Година коду» разом з менторами Code Club.
З метою популяризації раннього програмування, цифрової грамотності, пропагування моральних цінностей та привернення уваги школярів до соціальних проблем вчителі залучають вихованців гуртів до різноманітних конкурсів. Юні скретчери брали участь в онлайн конкурсі «Scratch-ярмарок 2021», який організовувався лабораторією інноваційного навчання кафедри математики та інформатики і методики навчання Прикарпатського національного університету імені Василя Стефаника, Івано-Франківським осередком Code Club Україна, Робоклубом ІФ. Учень 5-А класу створив ігровий проєкт «EcoBot» – фахівець з подолання системних екологічних катастроф; учень 4-Б класу став переможцем в номінації «Навчальний проєкт» .
У конкурсі від Code Club і TAS Life «Моя професія майбутного» учень 5-А класу виграв сертифікат учасника та бонусний подарунок від компанії TAS Life на суму 1000 грн.
Конкурс Green Coding, який організовували кафедра інформатики та математики і методики навчання Прикарпатського університету імені Василя Стефаника за підтримки ГО Робоклуб ІФ, відкрив для нас нові можливості командної роботи над проєктами та можливості самовираження через програмування на Scratch. Команда скретчерів стала переможцем онлайн хакатону (ІІ місце) GREEN CODING.
З метою привернення уваги до актуальних екологічних проблем та необхідності розумного споживання електроенергії реалізовано командний проєкт EnergyCalculator. EnergyCalculator – це скетч програма, яка допоможе всім споживачам обчислити на скільки годин роботи вистачить введеної потужності електроенергії у кВт. У результаті користувач має можливість обчислити наскільки менше буде споживання електроенергії, якщо ми будемо користуватися сучасними економними лампочками вдома. Проєкт опублікувано на сайті scratch.mit.edu
Юні програмісти нашого закладу взяли участь у активностях Meet and Code, що впроваджується Ресурсним центром ГУРТ у співпраці з організаціями TechSoup Europe та Haus des Stiftens gGmbH. Ми приєдналися до реалізації однойменного проєкту жіночої благодійної організації «Наші візії» («Our visions») у межах ініціативи Meet and Code, що фінансується корпорацією SAP та Федеральним міністерством внутрішніх справ Німеччини. У цій події разом із нами взяло участь ще кілька клубів із різних куточків України. Під час тижня кодування учні створювали чат-боти та ІТ-проєкти на екологічну тематику (квести, чат-боти для боротьби зі стихійними сміттєзвалищами, відео-ігри та ін.). У конкурсі ІТ-ініціатив «З юними лісовими рейнджерами кодуй – планету рятуй!» вихованці гуртка робототехніки презентували прилад для вимірювання вологості ґрунту, який використовується в автоматизованих системах поливу й зайняли ІІ місце, а юні програмісти представили проєкт «Сортуй космічне сміття» й зайняли ІІІ місце.
Команда CodeClube-Rozhniv стала призером та зайняла ІІ місце в онлайн конкурсі «Пізнавай Україну зі Скретч», який організовувала спілка Української Молоді України.
Здобувачі освіти Рожнівського ліцею «Гуцульщина» імені Федора Погребенника взяли участь у тренінгу «Інфомедійна грамотність: DOs and DON’Ts», який проводила кафедра журналістики Прикарпатського національного університету імені Василя Стефаника в рамках проєкту «Вивчай та розрізняй: інфо-медійна грамотність». Учні 8-А класу поглибили свої знання із основ медіаграмотності, ознайомилися з видами маніпуляцій у соціальних мережах, навчилися захищатися від фейків та дезінформації, орієнтуватися у сучасному інформаційному середовищі. Тренінг відбувся в межах проєкту «Вивчай та розрізняй: інфо-медійна грамотність», що виконується Радою міжнародних наукових досліджень та обмінів IREX за підтримки Посольств США та Великої Британії в Україні, у партнерстві з Міністерством освіти і науки України та Академією української преси. До реалізації проєкту залучені викладачі та студенти кафедри журналістики Прикарпатського національного університету імені Василя Стефаника та фахівці ГО «Асоціація сталого розвитку громад».
Під час Всесвітнього тижня медіаграмотності здобувачі освіти ліцею взяли участь у проєкті «Медіаосвіта і медіаграмотність», що виконується за підтримки Агентства США з міжнародного розвитку (USAID)
«Медійна програма в Україні», який реалізується міжнародною організацією Internews в Україні за підтримки Міжнародного фонду «Відродження» та Академії української преси.
Практикуємо проведення літніх STEM-інтенсивів. Така діяльність має свої особливості та є ефективним засобом розвитку потенціалу дітей. Відповідно до мети, організовуються різні активності: міні-курси, клуб, марафон, челендж та ін. Це дає можливість простими засобами показати, що наука є цікавою та захоплюючою, навчити дітей здійснювати нові дослідження на основі наукового методу. Важливо, що тематика таких заходів має бути актуальною, відповідати віковим особливостям, інтересам учнів. Щоб перевірити гіпотезу, проводимо експерименти, а висновки учасники діяльності обов’язково роблять самостійно. До проведення таких STEM-інтенсивів залучаємо партнерів: батьків, спеціалістів різних професій, які доводять своїм прикладом, що знання важливі для успішної реалізації особистості. Головне, щоб кожен учень став не пасивним учасником, а творцем, відчув себе дослідником, зумів збагатити власний досвід. Діти створюють символіку заходу, обирають власну траєкторію, спосіб представлення результатів дослідження. Звичайно, такі заходи потребують віддачі від вчителя, пошук ресурсів, добре продуманої організації. Важливо створити атмосферу, яка б сприяла синергії вчителя та учня. Така діяльність – це можливість для дитини покращити самооцінку і перевірити свої здібності, навчитися долати труднощі, робити зусилля над собою. Це розвиває конкурентоздатність і сприяє самоствердженню. Влітку 2019 року на базі Рожнівського ліцею був проведений літній міні-табір за підтримки волонтерів Корпусу Миру в Україні Jason Jozwiak і Maritza De La Peña. Активності відбувалися у рамках Міжнародного проєкту «Майбутні програмісти України». Працюючи у командах, юні програмісти складали роботів mBot, програми для руху робота по треку-вісімці та уникання перешкод, а також вчилися грати у гру «Хаос». Волонтери подарували ліцею 4 комплекти mBot-роботів. Учасники отримали сертифікати та посвідчення «Майбутній програміст». Такі заходи створюють умови для формування інформаційно-цифрової, математичної, соціальної, громадянської компетентності, ініціативності та підприємливості, спілкуванні державною та іноземними мовами, екологічної грамотності і здорового життя, обізнаності та самовираженню у сфері культури, умінню вчитися протягом життя, компетентності у природничих науках і технологіях.
Під час проведення STEM-занять педагоги використовують різноманітні додатки, вчать учнів працювати з віртуальною та доповненою реальностями. Іноді заняття побудовані за принципом BYOD (Bring Your Own Device – використай власний гаджет).
Досвідом впровадження STEM-освіти педагоги діляться під час методичних нарад, а із колегами закладів освіти Рожнівської ТГ під час проведення засідань предметно-методичних комісій учителів різних предметних циклів. У рамках семінару «Виховання громадянина-патріота нової формації як одне з найважливіших завдань виховної роботи системи освіти» відбулася презентація гуртка «Робототехніка на основі платформи Arduino». Учасники семінару познайомилися із роботою гуртка та деякими проєктами гуртківців. Учень 6 класу представив проєкт «Фруктове піаніно». Кожен дотик до мандаринки чи яблука звучав різними мелодіями. Всі бажаючі мали змогу зіграти саме свою мелодію на дивному фруктовому музичному інструменті.
Вихованці гуртка розповіли присутнім про сучасні тренди в автомобільній індустрії, а саме про безпілотне управління та про Tesla Motors. Вони презентували проєкти робота, що стежить за дорожньою розміткою у вигляді чорної лінії та робота, що минає перешкоди використовуючи принцип ехолокації. Ці проєкти були побудовані на платформі mBot. Також говорили про космічні подорожі, spaceX та про Марс…. Познайомилися із марсоходом Opportunity та із його місією на Марсі. Всі бажаючі могли перенестися на червону планету за допомогою окулярів віртуальної реальності VR 360. Також юні програмісти розповіли про управління розумним будинком та про можливі варіанти віддалено управління керованих моделей робототехніки. Вони презентували робот, яким можна керувати із будь якого смартфону.
Проєкт «STEM/STREAM-освіта в дії: від ідеї до втілення» сприяє підвищенню рівня фахової майстерності педагогічних працівників та поширенню педагогічного досвіду роботи у галузі STEM-освіти. Щорічно учителі ліцею навчаються у Всеукраїнській STEM-школі (ДНУ «Інститут модернізації змісту освіти»).
Для поширення та активного впровадження STEM-освіти створена відео-база методичних STEM-розробок (педагогічних лайфхаків) проведення STEM-занять учителів ліцею, яка постійно поповнюється.
Ефективність STEM-навчання, запровадження інноваційних методик Нової української школи залежить від оновлення матеріально-технічної бази як предметів природничо-математичного циклу, так і освітнього закладу в цілому. Сучасні інформаційні засоби навчання сприяють формуванню мотивації до навчально-дослідної, інтелектуальної і творчої діяльності учнів, розвитку пізнавального інтересу та набуттю ключових компетентностей. У Рожнівському ліцеї функціонують 4 комп’ютерні класи, заклад під’єднаний до мережі Інтернет. Для здійснення STEM-навчання використовуємо конструктори, робото-технічні системи, моделі, вимірювальні комплекси та датчики, електронні пристрої (комп’ютери, цифрові проєктори, проєкційні екрани різноманітних моделей, інтерактивні дошки).
Використання цих засобів надає змогу учням здійснювати проєктну та дослідницьку діяльність, реалізувати завдання моделювання різноманітних процесів і явищ та усвідомлено формувати якісно нові трансдисциплінарні знання. Здобувачі освіти захоплюються 3D моделюванням, створюють власні моделі та роздруковують їх на 3D принтері. Діти власноруч виготовляють брелоки для ключів від навчальних кабінетів закладу, свистки для уроків фізичної культури тощо.
Варто зазначити, що такий комплексний підхід, коли технічні дисципліни поєднуються з творчістю, допомагає пробудити в учня інтерес до навчання. STEAM-вчителі пробуджують креативний підхід, інтерес до всебічного сприйняття предмета навчання, критичне мислення – і таким чином дають учням більше, ніж просто знання: вони дають їм також навички, смак до пізнання і роботи, бажання зануритися в саморозвиток, полюбити сам процес навчання.
