Обучение техническим дисциплинам, ориентированное на практику и креативность, — это возможно с применением STEM- и STEAM-технологий. В статье рассказали, как появился этот подход, в чем его суть и как это можно использовать в современной школе.
Что такое STEM и STEAM-образование
STEM – это аббревиатура от слов: science, technology, engineering, and mathematics, что в переводе означает: наука, технологии, инженерия и математика. Саму аббревиатуру предложил американский бактериолог Р. Колвэлл еще в 1990 году, предлагая интегрировать технологию, инженерию, науку и математику в образовательный процесс в прикладном применении.
STEM и STEAM-образование – практически одно и тоже, только во второй подход добавляется еще искусство (arts), подразумевая под собой еще и креативность, и красоту создаваемого изделия или метода решения каких либо проблем. Консультант программы Math-STEM Talent (AIMS) в Школе Альберта Эйнштейна сказал: «В принципе, образовательные мероприятия STEM и STEAM одинаковы». Так что можно сказать, что обе технологии имеют одну основу.
Изначально программу придумали для профессиональных исследователей и инженеров в рамках повышения квалификации. Поэтому для них были разработаны систематизированные блоки необходимых навыков, которые отрабатывались на практике. Такая образовательная технология показала себя очень эффективной в плане обучения, и ее также решили внедрить и в школы, аргументируя это тем, что, чем раньше человек научиться пользоваться своими знаниями, тем лучше.
STEM-технология показала себя достаточно эффективной и плодотворной поэтому по этой тематике, в качестве обмена опытом, организуют различные конференции, например в Московском политехническом институте и Московском городском университете.
Суть технологии STEM
Если говорить простыми словами, то это система углубленного и в то же время обширного изучения технических дисциплин на практике. В основе такой методики лежит проектная деятельность.
Например, ребенку или группе детей могут задать достаточно серьезную технологическую задачу (возможно даже реальную) при решении которой необходимо воспользоваться знанием из области физики, рассчитать при помощи математики, благодаря технологиям спроектировать и смоделировать что-то и представить готовый проект в качестве результата.
В такой технологии сразу прослеживаются междисциплинарные связи предметов, что безусловно позволяет детям понять смысл, на первый взгляд казавшейся абстрактной информации. Учителя же не выступают просто передатчиками, рупорами информации, а становятся кураторами или помощниками, основная же ответственность за результат при этом лежит на учениках.
Детям необходимо искать информацию, обрабатывать ее, придумывать решения проблем, проводить расчеты и проектировать. При этом при неправильных или неточных расчетах необходимо переделывать проект или оптимизировать его. Данная технология является больше технической, но по факту может применяться и в других сферах, например, в экономике, или предпринимательстве.
Такая образовательная технология учит применять полученные знания на практике.
Основные преимущества и недостатки STEM
Помимо основного преимущества, что такая технология позволяет детям учиться применять свои знания, выделяются следующие:
- самостоятельность,
- самообучение,
- хорошее запоминание информации,
- развитие критического мышления,
- умение работать, в том числе в группах.
Поскольку в основе STEAM-технологии лежит проектная деятельность, можно сразу выделить важное качество, которое она развивает у детей — самостоятельность. В процессе обучения дети не получают готовых решений и ответов на вопросы, а вынуждены сами искать их, что способствует формированию критического мышления и умения решать задачи.
Кроме того, STEM-технология способствует развитию навыков самообучения и саморазвития. Ребята самостоятельно читают и изучают сложную литературу, анализируют её и делают выводы. Это помогает им лучше запоминать базовые законы технических дисциплин, так как мозг лучше всего усваивает информацию, когда она тщательно обдумана или получена самостоятельно.
Таким образом, STEM-образование не только развивает интеллект, но и формирует большой запас знаний, который можно будет пополнять в будущем. Мозг учится работать в таком темпе и режиме, что позволяет ему адаптироваться к различным задачам и эффективно справляться с ними.
Я считаю, что одним из ключевых аспектов является развитие критического мышления у детей. Это будет происходить естественно, так как они будут применять полученную информацию на практике и, при необходимости, корректировать свой подход к решению задач.
Кроме того, дети с раннего возраста начнут привыкать к рабочей атмосфере. Ведь работа – это тоже своего рода проект, и они будут осознавать происходящее вокруг, что благоприятно скажется на их психологическом и эмоциональном здоровье.
К основным минусам можно отнести:
- сложность в реализации,
- технология проверки деятельности,
- слишком большой упор на практикоориентированность.
Далеко не во всех школах есть необходимые ресурсы для реализации такого подхода. Чтобы такая технология работала, нужно большое количество различных расходных материалов, софт для проектирования, различное технологическое оборудование (3D-принтер, лазерные системы, высокоточные измерительные приборы) и прочее. Также непонятно, как оценивать деятельность учеников, и в любом случае по крайней мере пока, дети поступают в университеты по ЕГЭ и экзаменам, преимущество будет за стандартной системой обучения.
Отдельно хотелось бы отметить повальное стремление к практикоориентированности, которое имеет ряд недостатков.
Во-первых, сужением поля знаний, отменяя или пренебрегая определенными учебными предметами, мы ограничиваем свободу выбора человека в дальнейшем. Лишаем его вариативности и основных, базовых знаний во всех сферах деятельности, что может привести к снижению креативности.
Во-вторых, практикоориентированность — это хорошо, но также необходимо, чтобы продвигалась и фундаментальная наука. Отличительной особенностью фундаментальной науки как раз является ее непоказательность, то есть, когда речь заходит о серьезной науке, что-то показать и визуализировать сложно. Необходимы навыки воображения, а этих навыков не будет, если дети все будут проверять на практике и в целом ограничивать себя только прикладным применением.
Как применять технологию STEM и STEAM в школе
Частично такую технологию применяли достаточно давно, еще в 1905 году под руководством Шацкого Станислава Теофиловича началось внедрение проектной деятельности в школе. В школах же при СССР было множество кружков и факультативов направленных на применение полученных знаний на практике.
Вообще любое применение проектной деятельности и самостоятельной работы учеников над решением проблемы уже частично STEAM-технология. Реализовать такую технику в полной мере сложно, необходимо много ресурсов и технологий, программного обеспечения. Но можно реализовать частично, убрав, например, моделирование и использования дорогостоящего оборудования для проверки гипотезы или идеи.
Самое главное, чтобы ученики самостоятельно думали над решением какой-либо технической проблемы. Необходимо придумать список вопросов, по теме школьного курса, дать детям необходимый толчок в направление, возможно разделить на команды, и все. Дальше дети буду работать самостоятельно и решать проблему.
Например, при изучении законов Ньютона и сил в природе я часто задавал такую проектную работу группе детей: «Как при столкновении машин обезопасить пассажиров и водителя?». Я разрешал этой группе не писать самостоятельные и проверочные работы месяц, но по итогу они должны были представить мне свои варианты в полном объеме, то есть с расчетами, моделированием на основе законов физики, теоретическими выкладками и анализом уже имеющихся средств.
STEM и STEAM-технологии: почему это важно
Важность данного подхода продиктована сразу несколькими факторами. Во-первых, в связи с быстрым научно-техническим развитием и с повальной цифровизацией и роботизацией, возникла большая потребность в инженерах и специалистах технического профиля. Также для развития страны крайне необходим технический суверенитет, а он обеспечивается только кадрами, то есть людьми, которые работают в этой сфере.
Во-вторых, технической образования очень сильно способствует развитию мозга, так как оно разнообразно и не заключается только в запоминании информации и ее обработке. Именно поэтому математика – это один из важнейших предметов, которой начинается с первого класса и продолжается до самого одиннадцатого. Но чтобы она не стала заурядной, такой подход покажет ее прикладную значимость, ведь любое моделирование, хоть процессов, хоть инженерных сооружений, создано по законам математики.
И, конечно, такая система обучения довольно интересна. Не нужно сидеть и решать однообразные задачи, слушая весь урок, что говорит учитель. Здесь вы всё делаете сами: решаете проблемы, анализируете, думаете. Активная деятельность для детей гораздо более увлекательна, чем пассивное слушание.