Покоління STEM: які фахівці будуть затребувані в майбутньому
І як підготувати сучасних дітей до нового дорослого життя
Створити щось корисне для себе та оточення, навчитися використовувати ті речі, явища й можливості, які дає всесвіт – усі ці та багато інших випробувань і викликів чекають на нові покоління. Задача дорослих – зацікавити та навчити корисним навичкам і вмінням, забезпечити знаннями, які допоможуть у реальному житті. І в цьому може стати в пригоді нестандартний підхід до освіти, пошук альтернатив. Згодом останні перетворяться на нову нормальність в освіті, адже нові покоління вимагають інших підходів. Чим відрізняється STEM-освіта від звичного викладання знайомих предметів і як вона допоможе обрати майбутню професію, розповіла Mind викладачка хімії, завідувачка кафедри STEM у школі повного дня КМДШ Ірина Лемесєва.
STEM (S – science, T – technology, E – engineering, M – mathematics) вживається для позначення популярного напряму в освіті, що охоплює природничі науки, технології, технічну творчість і математику. Це напрям в освіті, при якому в навчальних програмах посилюється природничо-науковий компонент.
Акронім STEM був запропонований 2001 року вченими Національного наукового фонду США (незалежне агентство при уряді США, яке забезпечує фундаментальні дослідження в освітніх галузях) для позначення трендів освітньої та професійної сфери.
Чому STEM-освіта актуальна для професій майбутнього
Стрімка еволюція технологій веде до того, що незабаром найбільш популярними та перспективними на планеті фахівцями стануть програмісти, ІТ-фахівці, інженери, професіонали в галузі високих технологій.
У віддаленому майбутньому з'являться професії, які навіть уявити важко, усі вони будуть пов’язані з високотехнологічним виробництвом на стику з природничими науками. Особливо будуть затребувані фахівці біо- та нанотехнологій.
STEM освіта готує учнів до успішного працевлаштування, до освіти після навчання в школі або для того й іншого. Вона вимагає різних і більш технічно складних навичок, зокрема, із застосуванням математичних знань і наукових понять.
Саме формування таких навичок, як системне мислення, екологічне мислення, робота в умовах невизначеності, міжгалузева комунікація, керування проєктами, критичне мислення підготують дітей до безперервного навчання упродовж усього життя. Це допоможе працювати з новими інструментами та програмами, які будуть розроблені в майбутньому.
Як і хто має готувати таких фахівців?
STEM відрізняє від традиційної науки та математичної освіти – змішане середовище навчання, яке показує учням, як можна застосувати наукові методи для розв'язання проблем повсякденного життя.
У реальному світі дуже мало завдань, які вимагають набору знань з одного предмету. Програмісти, наприклад, використовують науку, математику, дизайн, технології та мистецтво для створення свого кінцевого продукту. Ви не зможете розробити новий застосунок, відеогру чи комп’ютерну програму без розуміння всіх концепцій STEM.
Основою STEM-освіти є інтеграція знань із різних предметів та їхнє практичне застосування в реальному житті. STEM-урок у школі зазвичай базується на проєктній діяльності та на пошуку розв'язання реальної проблеми.
Дуже важливу роль у навчанні дітей відіграє вчитель. Адже це не просто передача знань, це спосіб розширення свідомості і зміни реальності. Щоб учень здобув і підтримував інтерес до STEM-предметів, вчитель має виступати в ролі поінформованого провідника, якщо учень не знає, як розв'язати проблему або сумнівається.
Тому надзвичайно важливо, щоб педагоги були постійно в курсі сучасних тенденцій і досягнень у сфері STEM-навчання.
Як працює STEM на прикладі
Впровадження STEM освіти в школах КМДШ можна розділити на три етапи: початкова, середня та старша школа, і навчання на кожному з цих етапів має свої особливості.
Наприклад, у початковій школі викладається інтегрований STEM-курс «Калейдоскоп наук» і проводяться інтегровані уроки із залученням вчителів старшої школи. Адже знайомство дітей із STEM треба починати з їхніх перших років навчання. Це сприяє розвитку зацікавленості природничими науками, оскільки інтерес учнів має не меншу цінність, ніж знання. Також це впливає на здатність до вивчення природничих предметів у старшій школі.
Уроки «Калейдоскопу наук» проводяться за проєктною технологією та є 100% практико-орієнтованими, спрямованими на вирішення повсякденних завдань, сприяють колективній роботі учнів, їх співпраці та розвитку комунікаційних навичок
На уроках «Калейдоскопу наук» у межах різних предметів учні знайомляться зі світом природничих наук і формують зв’язки «наука – сучасний світ», інтегруючи їх у повсякденне життя.
Під час вивчення блоку «біологія», діти мають можливість познайомитися й навчитися користуватися мікроскопом, створювати елементарні мікропрепарати та проводити досліди, наприклад, досліджують одноклітинних організмів з акваріума та вирощують плісняву на хлібі.
Фізика
У рамках блоку «Фізика», учні поринають у світ дослідів і знайомляться з «Механікою», виготовляючи з конструкторів певні моделі для демонстрації фізичних сил та явищ. Діти перевіряють на практиці силу тяжіння, силу тертя, силу реакції опори та силу Архімеда.
Розділ «Оптика» цікавий світом ілюзій і перших у світі фокусів: діти експериментують із розташуванням дзеркал, пропусканням світла через лінзи та пізнають механізми роботи фотоапаратів.
Географія
На заняттях із географії молодші учні занурюються у світ подорожей. Зокрема, діти подорожують океанами та досліджують підводний світ, виготовляють кольорові моря, вчаться показувати їх на карті; а також сміливо планують подорожі Україною та пропонують власні авторські тури цікавими місцями нашої Батьківщини.
У хімічній лабораторії можуть створити діючий вулкан, вперше знайомляться з природними індикаторами для визначення кислотного й лужного середовища, вирощують хімічний підводний сад, проводять хроматографії. До того ж учні навіть можуть з’ясувати, чи буде проростати насіння кропу, якщо його поливати оцтом замість води (моделюючи процес впливу кислотних дощів на навколишнє середовище).
Інтегровані заняття
На інтегрованих уроках із вчителями старшої школи можна, наприклад, дізнатися, яке значення мають альтернативні джерела енергії. Крім того, обговорити можливості використання енергії вітру та створити аеромобіль.
Одним із завдань може бути дослідження будови марсоходу, принципи його роботи і створення з конструктора Lego WeDo 2.0 моделі MarsRover, запрограмувати її на рух і протестувати.
Також це можливість власноруч створити модель системи кровообігу або дихальної системи і зрозуміти, як це насправді працює в нашому організмі.
На цих заняттях можна навчитися не тільки визначати вміст нітратів у ранніх овочах, а й обов’язково дізнатися про способи зменшення кількості нітратів простими й доступними методами для того, щоб застосовувати це в повсякденному житті.
STEM-проєкти
У середній школі виникає необхідність інформувати учнів про професії, пов’язані зі STEM-напрямом і можливість застосовувати набуті знання в майбутньому. Ми продовжуємо застосовувати технології інтегрованого навчання і проєктні технології, щоб акцентувати увагу на практичному застосуванні науки в найближчому майбутньому.
Учні мають змогу реалізувати власні STEM-проєкти. Кожен із них передбачає виконання комплексного дослідження, з якісною й кількісною обробкою даних, отриманих під час експериментів і соціологічних опитувань.
Головним принципом у реалізації цих проєктів є принцип науковості. Він дає змогу дослідникам якісно засвоїти й оперувати основними науковими поняттями й законами, бачити причинно-наслідкові зв’язки та формувати висновки, описуючи результати.
Більшість STEM-проєктів інтегровані, адже вирішення проблемного питання потребує комплексного підходу: учні використовують на практиці здобуті знання з фізики, хімії, біології, географії та математики.
А ще оформлення результатів проєкту неможливе без застосування знань з інформатики. Наприклад, діти не тільки вчаться вирощувати мікрогрін, правильно обираючи насіння й умови пророщування. Так, вони створюють рекламу власного бренду, презентують свою продукцію, встановлюють ціну, враховуючи витрати, рахуючи прибуток та аналізуючи ціни на ринку.
Насамкінець, вони продають свою продукцію на шкільному ярмарку й зовнішнім клієнтам. Учні розробляють сайти здорового харчування, проводять радіологічне дослідження місцевих продуктів харчування тощо.
STEM та кар’єра
Старшокласники, які визначилися з напрямом свого подальшого навчання, а саме обирають STEM для подальшої кар’єри, можуть зосередитися на поглибленому вивченні предметів природничого циклу в мінігрупах.
Учні також мають можливість спілкуватися з науковцями та фахівцями, які працюють у різних галузях STEM, зі студентами з усього світу, які мають схожі інтереси. Це може допомогти усвідомити правильність обраного напряму кар’єри у сфері STEM.
На цьому етапі навчання (як і на всіх інших) необхідно пропагувати гендерну рівність у науці й кар’єрі. Саме тому, КМДШ приєдналася до освітнього артпроєкту STEM is FEM «Наука – це вона» за підтримки міжнародних організацій ООН «Жінки в Україні» та Дитячого фонду ООН в Україні (ЮНІСЕФ).
Учні познайомилися з українськими науковицями ХХ-ХХІ століття, які зробили великий внесок у розвиток технологій та інновацій сучасного світу, а також подолали стереотип «серйозна наука – це не жіноча справа»
Корисні ресурси для моделювання
Більшість STEM-уроків передбачають побудову моделей і моделювання ситуацій. За допомогою програмного забезпечення mozaBook із легкістю можна урізноманітнити інструментарій шкільних уроків, оскільки програма містить численні ілюстраційні, анімаційні та творчі презентаційні можливості.
Видовищні інтерактивні елементи, 3D-моделі, вбудовані додатки пробуджують інтерес учнів і допомагають у більш легкому засвоєнні навчального матеріалу.
Як приклад застосування програми на уроках – одне з інтегрованих занять з хімії та фізики «Альтернативні джерела енергії». Серед альтернативних джерел енергії саме сонячна енергетика за масштабами ресурсів, проблемами екологічності та повсюдної поширеності є однією з найбільш перспективних.
У програмному забезпеченні mozaBook діти повністю ознайомилися зі складом, будовою та принципом роботи сонячних батарей, на уроці розрахували кількість і вартість сонячних батарей, врахувавши географічне положення.
Цікавинкою уроку стало розв’язання задачі на розрахунок коефіцієнта корисної дії батареї, а також ефективності дії від місцерозташування панелі.
Ознайомившись із моделлю водопостачання в mozaBook, у лабораторних умовах можливо змоделювати процес очищення води з використанням трьох видів фільтрів (керамзиту, піску, активованого вугілля). Або після знайомства з моделлю кругообігу води в природі створити свою модель цього природного процесу в лабораторії.
Чому STEM – це вже не про майбутнє, а про теперішнє
Модель освіти STEM важлива, оскільки вона поширюється на кожну частину нашого життя. Традиційна система освіти зосереджена на повторенні та відтворенні правильних гіпотез, а інновації та креативність є однією з найважливіших опор модуля STEM-освіти, яка зосереджена на стимулюванні мозку та наданні йому вільного права творити.
До чого прагне STEM? Підготувати поінформоване в наукових галузях покоління, яке буде конкурентоспроможним на сучасному ринку праці.
Автори матеріалів OpenMind, як правило, зовнішні експерти та дописувачі, що готують матеріал на замовлення редакції. Але їхня точка зору може не збігатися з точкою зору редакції Mind.
Водночас редакція несе відповідальність за достовірність та відповідність викладеної думки реальності, зокрема, здійснює факт-чекінг наведених тверджень та первинну перевірку автора.
Mind також ретельно вибирає теми та колонки, що можуть бути опубліковані в розділі OpenMind, та опрацьовує їх згідно зі стандартами редакції.
