Чому STEM-освіта необхідна в школах?

Ольга Аджимян, вчителька інформатики, координаторка STEM-проєктів
запорізької школи-інтернату «Січовий колегіум»

#Вчительський блог — це голос педагога. Тут учителі з усієї країни пишуть про свою роботу зсередини: що їх найбільше хвилює і захоплює у вчительстві, що надихає та якої підтримки вони потребують. #Вчительські блоги відверті, щирі та завжди про важливе. Цього разу вчителька із Запоріжжя пише про досягнення своїх колег: вони повірили у себе і взялися впроваджувати STEM-підхід у навчанні.

Успішність економічного розвитку країни формують висококваліфіковані фахівці інженерно-технічної галузі. Проте аналізуючи результати вступних кампаній останніх років, інженерні спеціальності займають останні місця в рейтингу. Чому інженерний напрямок не популярний серед вчорашніх школярів?

Відповідь потрібно шукати в школі. Розв’язуючи абстрактні математичні задачі та рівняння на уроках, учні не розуміють для чого і як це використати в реальному житті. А все що не потрібне — ми швидко забуваємо. Якщо ж діти власноруч творять, конструюють, досліджують, у них з’являється мотивація вчитися.

Саме STEM- підхід допомагає навчити дитину жити у реальному світі, який надзвичайно швидко змінюється і у якому все пов’язано між собою. Хочу поділитися власним досвідом: як ми у «Січовому колегіумі» запровадили STEM-підхід і чому це не так складно, як здається.

Як ми починали?

Третій навчальний рік поспіль ми в колегіумі залучаємо учнів до реалізації дослідницьких, інженерних проєктів. Це сталося завдяки співпраці по обладнанню STEM-лабораторії та методичній підтримці наших партнерів — IT-компаній Accord Group, IT-Integrator, навчальному центру STEAM Train. Вони допомогли нам змінити погляд на сучасне навчання, зробити акцент на практичних здібностях навичках роботи у команді. Запускаючи STEM-лабораторії, ми отримали не лише обладнання для інтегрованого вивчення STEAM-дисциплін, а й програмне забезпечення, сервісну підтримку, посібники й тренінги для вчителів.

Саме з тренінгу для вчителів «першопрохідців» у сфері STEAM розпочався навчальний рік.

У перший день ми провели мозковий штурм: генерували ідеї застосування STEAM — підходів для різних уроків та вікових груп, формували міжпредметні зв’язки, цілі та завдання, робили SMART- планування, командоутворення та освітній EDU-SCRUM.

Звісно, серед нас були і скептики, які не вірили, що діти здатні впоратися із завданнями STEM-напрямку. Довелося провести спеціальний «педагогічний експеримент»: ми влаштували «перевернутий клас» із випадковими учнями 9–10 класів. Діти мали використати комплект електроніки для створення макету діючого пристрою, який контролює безпеку на переході вулиці. Ми із захватом спостерігали за командною роботою, креативністю учнів. Вони виконали завдання майже самостійно, проте без допомоги вчителів не обійшлись.

Міждисциплінарні проєкти — це можливість поєднати традиційні методи навчання і залучення учнів до винахідництва. Тож ми поставили собі мету: об’єднати колегіантів для роботи над проєктами саме під час шкільних уроків.

Використовуючи обладнання STEAM-лабораторії разом зі своїми наставниками наші учні розвивають навички моделювання, конструюють, вивчають робототехніку та програмують роботів Codey Rocky, Micro:bit BBC та Lego MINDSTORMS, працюють над STEM-проєктами «SMART-місто», «Дихання — основа життя», «Розумний будинок», інтегрованими проєктами з математики, фізики, біології, мистецтва. Наші школярі вивчають природничі дисципліни, проводячи досліди за допомогою власноруч виготовлених моделей та приладів, створюють моделі та друкують їх на шкільному 3D-принтері.

Які STEAM-проєкти ми впровадили?

Перші кроки — це експериментальна робота з учнями на уроках технологій та інформатики та гуртку робототехніки/інженерії:

знайомство з принципами 3D моделювання для друку моделей на шкільному 3D принтері.
опанування навичок роботи з електронними модулями.

Щоб був результат — потрібно навчати через практичні/лабораторні роботи, обов’язково перетворивши їх на пошукові, дослідницькі міні-проєкти.

Для розв’язання проблемних питань таких проєктів діти об’єднуються в групи. Спершу вони реалізували «тренувальні» мініпроєкти: «Безпека на дорозі», «Розумний будинок — розумне світло», «Безпека будинку»; «Мікроклімат приміщення».

Згодом ми перейшли до інтегрованих проєктів, які виконували протягом 2–3 тижнів на замовлення вчителів різних предметів.

Наприклад, проєкт «Дихання — основа життя». Мета — з’ясувати, як якість повітря у шкільному приміщенні впливає на працездатність учнів. Чотири групи учнів сконструювали та виготовили прилад для вимірювання основних характеристик повітря в приміщенні — температури, вологості та рівня вуглекислого газу (СО2). Вимірювання здійснювали протягом тижня у навчальних кабінетах (з ранку, на перервах перед та після провітрювання), всі отримані дані заносили в онлайн таблицю. Кожна група проаналізувала результати вимірів та вирішили, який режим провітрювання кабінетів потрібен для створення оптимальних умов мікроклімату, щоб забезпечити найкраще самопочуття та найбільш продуктивну роботу під час уроків. Десятикласники презентували свою роботу перед учнями 8 класу, підготували статті в шкільну газету, рекомендації для класів.

Плануючи наступний проєкт, ми створили команди за інтересами учнів. Колегіанти 11 класу обрали тему «Розумне місто»: Як спроєктувати сучасне, безпечне місто для комфортного проживання людей?

Проєкт охопив предмети: математика, фізика, технології, інформатика, Захист України, екологія. На втілення задуму пішло 4 тижні.

Учні об’єдналися у групи за інтересами:

архітектори/дизайнери;
інженери;
програмісти;

Група архітекторів розробила план міста на папері та в графічному редакторі для друку, займалися проєктуванням інфраструктури міста, креслень та ескізів елементів макету.

Група дизайнерів проєктувала та виготовляла 3D моделі — житлові будинки, будівлі школи, бізнес-центру, лікарні, стадіону, залізничного вокзалу. На замовлення груп інженерів «Освітлення» та «Сповіщення» вони розробили моделі вуличних ліхтарів та метеостанції.

Групи інженерів зосередитися на виконанні своєї частини роботи:

забезпечення трафіку на дорогах SMART міста (світлофори на перехрестях вулиць);
створення моделі системи освітлення SMART міста;
система Клімат-контролю та сповіщення SMART міста,

Програмісти допомагали іншим групам у реалізації інженерно-технічного завдання проєкту з програмування пристроїв згідно з алгоритмами роботи.

Проєкт допоміг учням розкрити основні напрямки інновацій «SMART міста» та на практиці спробувати себе у ролі майбутніх інженерів, дизайнерів, архітекторів, застосувавши знання з різних шкільних предметів.

Вагомим досягненням стала участь та перемога команди колегіуму «STEAM-дівчата» у Всеукраїнських змаганнях з моделювання розумних» пристроїв «STEAM House», у номінації ІоТ речей. Команда розробила автономний мобільний мініагрокомплекс для вирощування полуниці. (За розробку технічного рішення отримали патент на корисну модель № 143716 «Міні-агрокомплекс з дистанційним керуванням» від 10.08.2020.)