STEM-подход — одно из революционных средств преобразования образования. Много учебных заведений, как государственных, так и частных, придерживаются этой концепции, которая соответствует российским образовательным стандартам, принятым в 2012 году. STEAM — естественное развитие STEM-подхода, объединяющее технологии с гуманитарными дисциплинами. На этих идеях построены педагогическая философия LEGO Education и многие решения STEM- и STEAM-образования, о которых мы расскажем, чтобы читатели могли лучше понимать эти аббревиатуры.
- Что такое STEM-образование
- Историческая справка
- STEM в России
- STEM и ФГОС
- От STEM к STEAM
- STEM и STEAM-решения LEGO Education
1. Что такое STEM-образование
STEM — это аббревиатура, представляющая собой науку, технологии, инженерное дело и математику. Это практико-ориентированный подход к созданию образовательных материалов и организации обучения.
Проектная организация обучения. Процесс, где дети работают вместе в группах, решая образовательные задания.
2. Практический характер учебных задачРезультаты решений могут пригодиться семье, классу, школе, вузу, предприятию, городу и так далее.
3. Межпредметный характер обученияУчебные задачи построены так, что их решение требует применения знаний из разных учебных предметов.
Сферы знаний, необходимые для формирования компетенций инженера. Специалист в области прикладных научных исследований может работать по предметам естественнонаучного цикла (физика, химия, биология) или в современных технологиях и инженерных дисциплинах.
STEM-подход стремится устранить разрыв, существующий в традиционной системе образования между теорией и практикой, а также показать учащимся взаимосвязь различных предметов обучения.
2. Историческая справка
В 2001 году ученые Национального научного фонда США предложили идею и аббревиатуру STEM, ставя задачу обновления подготовки инженеров и исследователей в вузах. Идея получила поддержку правительства, общественных организаций и многих корпораций, включая технологические лидеры Intel и Xerox. В результате принципы STEM стали применяться для формирования образовательных программ американских университетов.
В системе высшего образования США насчитывается множество инженерных и научных специальностей, программы по которым построены по концепции STEM. Дипломная работа студента совмещается со стажировкой в технологической компании и участием в сложных проектах вместе с профессионалами. Благодаря этому технологические компании получают квалифицированных специалистов после окончания университета.
STEM-подход получили одобрение во многих странах мира. Сейчас подготовку специалистов в сфере STEM ведут учебные заведения Франции, Великобритании, Австралии, Израиля, Китая, Канады, Турции и других государств.
Вместе с расширением географии STEM происходило распространение элементов STEM-подхода вниз по образовательной лестнице, как на среднее, так и на дошкольное образование. Во многих странах начали активно создавать учебные курсы и пособия для межпредметных исследований и конструирования в группах детей. Ощутив реальные результаты STEM-подхода в высшем образовании, правительство США через образовательные стандарты утвердило STEM-обучение как базовый метод преподавания в школах. Австралия, Канада и Сингапур сделали это раньше.
В рамках детского STEM-образования робототехника стала областью наилучшего совпадения потребностей экономики в развитии высокотехнологичных отраслей с естественным интересом детей к конструированию. По этой причине воспитатели и учителя во всём мире активно применяют в своей работе наборы для конструирования и программирования роботов.
3. STEM в России
За последние пять лет в России уделяют внимание обучению школьников инженерным специальностям и робототехнике.
В 2014 году в послании Федеральному собранию Глава государства впервые подчеркнул важность поднятия инженерного образования до мировых стандартов. Робототехнические комплексы вошли в перечень приоритетных направлений развития науки, технологий и техники, а затем начали формироваться сети инженерно-технических центров: кванториумы, фаблабы при вузах, ЦМИТы и центр «Сириус». В школах создавались специализированные классы, оснащенные необходимым оборудованием для разработки программируемых роботов.
В российских технопарках, при вузах и центрах технической поддержки образования открываются все больше STEM-центров, где старшеклассники изучают новые технологии и получают мотивацию для продолжения образования в научной и технической сферах. В университетах появляются магистерские программы по STEM-подготовке учителей, практика использования STEM-подхода расширяется в дополнительном образовании и платных услугах. Дети с энтузиазмом трудятся в командах, проводят эксперименты, исследования, строят роботов, создают сайты и мультфильмы.
4. STEM и ФГОС
Быстрый рост интереса учителей к методам STEM обусловлен тем, что большая часть поставленных задач образовательными стандартами РФРеализация может быть проведена с использованием идей, инструментов и методик, разработанных в рамках подхода STEM. Концепция STEM соответствует основным требованиям ФГОС, что можно подтвердить, применив принципы STEM к образовательному стандарту основного общего образования.
— Организация активной учебно-познавательной деятельности;
Трудоустройство в сфере общественного блага и получение опыта.
Развитие умения использовать полученные знания в практической деятельности, включая задачи социального проектирования.
Развитие умения эффективно общаться и сотрудничать с ровесниками.
Нахождение своего места в мире рабочих специальностей и развитие крепкой привязанности к знаниям, которые помогут выбрать будущее дело.
Фокус на связи между предметами и накопленные знания по комплексному изучению математики и естественных наук в рамках STEM дают лучшие возможности.
Использование математики и наук о природе для решения образовательных задач.
— совершенствование умений выдвигать гипотезы, разрабатывать планы и проводить эксперименты, а также оценивать результаты исследований.
— понимание роли математики и информатики в жизни каждого человека.
— развитие способности создавать математические модели реальных ситуаций и изучать их с помощью математических методов.
— совершенствование умений работать с числовыми данными.
— знаний о функционировании машин, механизмов, транспорта, коммуникаций, бытовой техники, производственных процессов и так далее.
В стандартах начального и среднего общего образования также можно выявить немалое количество соответствий принципам STEM.
5. От STEM к STEAM
Последние годы отмечают рост важности креативных отраслей в инновационной экономике. К ним относятся компьютерные технологии, виртуальная реальность, дизайн, мода, реклама, анимация и другие сферы, связанные с интеллектуальной и творческой деятельностью. В мире креативные отрасли становятся источником экономического роста, а занятость молодежи в них уже превосходит показатели реального сектора. Такие изменения ставят перед системой образования новые задачи – увеличение доли творческих и художественных дисциплин в программе обучения.
В Соединенных Штатах Америки, где креативные индустрии обеспечивают более 30 миллионов рабочих мест, потребность в переходе привела к изменению концепции STEM: к науке, технологии, инженерии и математике добавилось искусство (Arts). В результате появилась новая аббревиатура и концепция — STEAM.
STEAM-подход сохраняет акцент на проектной деятельности, практической направленности и межпредметности, но меняет распределение ключевых дисциплин. На уровне формирования учебной программы, например, в университете, STEAM предполагает включение не только инженерных и естественно-научных предметов STEM, но и гуманитарных и творческих дисциплин: литература, дизайн, архитектура, музыка, изобразительное искусство. STEM-предметы и технологии дают ясные решения для прикладных задач, а гуманитарные Arts-дисциплины развивают умение находить выход в состоянии неопределенности, неоднозначности и двусмысленности. Так учащиеся учатся гармонично сочетать в работе научную строгость и творческую свободу.
Идеологи STEAM-подхода обращаются к примерам выдающихся учёных, объединённых наукой и творческой деятельностью. Благодаря нелинейному мышлению и воображению им удалось совершить революционные открытия: Галилей — писатель, Леонардо Да Винчи — художник, Эйнштейн — музыкант, Гейзенберг — философ.
— приобретают навыки работы в команде;
— развивают умение критически оценивать и аргументировать свою позицию.
— осваивают презентационные компетенции;
— овладевают искусством создания идей в непредсказуемой обстановке.
Используют принципы дизайна и маркетинга для создания и продвижения товара.
Понимают возможности использования технологий в разных областях.
В учебном заведении подход STEAM применяется во время уроков по робототехнике, а именно в состязательных мероприятиях. Например, учащиеся готовятся к участию в мировых конкурсах . FIRST® LEGO League Потребуются навыки сборки и программирования, а также эффективная командная работа, быстрая генерация идей и презентация результатов.
6. STEM и STEAM-решения LEGO Education
Популярными инструментами для применения этих подходов в учебных заведениях считаются решения LEGO® Education. Наборы LEGO Education различного уровня сложности предназначены для работы с детьми возрастом от 4 до 16 лет.
Эти решения привлекательны и узнаваемы (практически все знакомы с LEGO с детства), яркие, простые и интуитивно понятные в сборке, а главное — предоставляют широкие возможности для постановки сложных учебных задач с использованием знаний всех предметов естественнонаучного цикла.
Для дошкольников «Юный программист» — это обучающий набор в виде поезда и железной дороги. С его помощью изучают элементы алгоритмики и программирования без использования компьютера.
Для младших школьников подходит LEGO Education WeDo 2.0. и BricQ Motion PrimeБлагодаря последнему решению можно изучать окружающий мир и физику, создавая проекты, связанные со спортом и здоровым образом жизни. BricQ — STEAM-решение, в котором вообще нет программирования. В наборе отсутствуют моторы и другие электронные детали, что упрощает работу преподавателей (например, учителей физики).
Для средней и старшей школы — LEGO Education SPIKE PrimeЕго можно использовать в экспериментальной работе на уроках всех естественнонаучных предметов. Например, практически любой проект из курса «Фитнес датчики» позволяет закрепить материал физики 7 класса и проработать математические закономерности построения графиков, иллюстрирующих опыты. SPIKE Prime стал самым… красочным и гендерно-нейтральным Из последних комплектов. Разнообразие моделей и простота программирования на языке Scratch дают возможность использовать конструктор для обучения. различных дисциплин.
К каждому комплекту доступны методические материалы, соответствующие российским образовательным стандартам. Найти их можно на сайтах-источниках. LEGO EducationПомимо материалов для обучения педагогов, образовательная поддержка российских учителей осуществляется . Академия LEGO Education.