В статье излагаются результаты практического опыта организации учебно- исследовательской деятельности учащихся через интегрированные STEM-проекты. Интегрированные STEM-проекты позволяют развивать познавательную активность и исследовательские навыки учащихся в области физики, техники, астрономии, географии, химии и биологии, как в рамках ежедневных уроков, так и в формате конкурсов исследовательских работ различного уровня. Также в статье даются рекомендации по организации интегрированных проектов.
Ключевые слова: естественные науки, интегрированные проекты, навыки исследовательской деятельности.
The article presents the results of practical experience in organizing students' educational and research activities through integrated STEM projects. Integrated STEM projects allow students to develop cognitive activity and research skills in the fields of physics, engineering, astronomy, geography, chemistry and biology, both within the framework of daily lessons and in the format of research competitions of various levels. The article also provides recommendations for organizing integrated projects.
Keywords: sciences, integrated projects, research skills.
Одной из эффективных форм работы с одаренными детьми является организация проектной и исследовательской деятельности
Проектная система обучения возникла в США в конце XIX — начале XX в. Его основателями чаще всего называют американских педагогов Джона Дьюи и Уильяма Х. Килпатрика. Ключевая идея проектной системы обучения — обеспечить большую самостоятельность учащихся в учебном процессе. Для этого организовывалась практическая деятельность учеников без использования классно-урочных форм обучения. Практическая деятельность осуществлялась в рамках учебных проектов, которые представляли собой комплекс действий: ученики должны были сами ставить цель, определять задачи, планировать и принимать решения, осуществлять работу, связанную с приобретением новых знаний и умений [1]
В проектной деятельности особую роль играет учитель. Успешный учитель для одаренных детей — прежде всего учитель-предметник, хорошо знающий и любящий свой предмет. Работа педагога с одаренными детьми — это тернистый и никогда не прекращающийся процесс. Он требует от учителя самообразования, знаний психологических особенностей одаренных детей.
Работа с одарёнными или талантливыми детьми диктует определённые требования к личности педагога:
– желание работать нестандартно,
– поисковая активность, любознательность;
– знание психологии подростка и психологии одарённых детей;
– готовность педагога к работе с одарёнными детьми [2]
Проектная деятельность предполагает совместную работу учителя и ученика. Учитель выступает в роли консультанта: оказывает помощь в отборе фактов, формулировании гипотезы, организации экспериментальной части проекта, развивает умение работать с большим объемом информации, учит применять приобретенные знания для достижения целей и задач проекта, представить результаты работы, отстаивать свою позицию. [3]
Задачи проектной деятельности заключаются в обучении планирования своей деятельности, умении определять цели и задачи своей творческой работы, умении собирать и обрабатывать информацию из различных источников, умении мыслить критически и креативно, умении проявлять инициативу, умении анализировать и обобщать материал, делать выводы. [4]
STEM-образование — это термин, используемый для коллективного обозначения преподавания дисциплины, входящие в его область — наука, технология, инженерия и математика, — а также междисциплинарный подход к обучению, который повышает интерес студентов к областям, связанным с STEM, и улучшает навыки решения проблем и критического анализа студентов. [5]
STEM-образование считается средством, помогающим людям разрабатывать различные стратегии для решения междисциплинарных проблем и приобретения навыков и знаний для поддержания научного лидерства и экономического роста.
В Назарбаев Интеллектуальной школы города Актау пятый год учителя физики и биологии совместно планируют уроки используя вертикальное планирование. В результате были проведены AR целью которого было определить по каким темам биологии и физики можно интегрировать знания и исследовать эффективные методы обучения, а также привлечение учащихся к исследовательской работе через интегрированные научные проекты.
Проблема исследования: как использовать STEM-проекты для формирования исследовательских навыков у учащихся?
Актуальность исследования: STEM-проекты способствуют развитию навыков исследования и изобретения учащихся в различных областях науки
Цель исследования:
Как через STEM-проекты организовать учебно-исследовательскую деятельность учащихся, интегрировать различные предметы для формирования научного мышления
Методы исследования
На теоретическом этапе исследования был проведен анализ литературы по проблеме исследования. Экспериментальный этап включал в себя анкетирование учащихся, наблюдение уроков, качественный и количественный анализ исследовательской деятельности учащихся. Сравнение и обобщение результатов, систематизация и интерпретация экспериментальных данных было проведено на результативно-обобщающем этапе.
В ходе исследования нами были проведены опросы среди учащихся 8–11классов. В опросе участвовало 50учащихся. В основном это были ученики 10–11классов. Большая часть учеников 62 % хотели заниматься исследовательской деятельностью во внеурочное время, 38 % учащихся отметили желание заняться исследованиями на уроках. На вопрос «Какой предмет вы предпочитаете для исследовательской деятельности» 81 % учащихся выбрали предметы естественно-математического цикла — информатику, физику, биологию и химию. На вопрос «Считаете ли Вы необходимым проведение исследовательской деятельности на уроке для более глубокого изучения и понимания интересующего предмета» вызвал утвердительный ответ у 92 %. Вопрос «Считаете ли Вы, что использование школьного оборудования для создания проектов на уроке или во внеурочное время достаточным» показал, что большая часть учащихся считает достаточным лишь оборудование имеющиеся в школьных лабораториях. На вопрос «Готовы ли потратить свое свободное время на создание проектов во внеурочное время» вызвал положительный ответ у 56 % учащихся. Анализируя результаты анкетирования, мы пришли к выводу о необходимости внедрять в процесс преподавания методы и технологии, развивающие исследовательские навыки учащихся.
Рабочей группой было решено проводить вертикальное планирование уроков для определения основных этапов урока в ходе которого будут создаваться проекты. Также было решено проводить видеосъемки уроков для оценивания сильных и слабых сторон проведенного урока,с целью улучшения их в последующих уроках. Наблюдение уроков коллег, анализ проведенного урока, рефлексия по уроку,беседа с учащимися о результатах урока использовалось рабочей группой для совершенствования навыков планирования и преподавания учителей и определение дальнейших путей для реализации STEM-обучения.
Также было предусмотрено параллельное проведение STEM-обучения во внеурочное время,так как по результатам анкетирования большая часть учащихся сочла полезным создания проектов в свободное время. Поэтому рабочая группа решила способстовать активному участию учеников в раздичных внеурочных мероприятиях,в ходе котрого можно было создать интегрированные STEM-проекты.
Таком образом научно-исследовательскую деятельность учащихся в нашей школе реализовали через участие учеников в экологических акциях, экофестивалях, конкурсах «Startup», сотрудничество с природоохранными организациями и в региональных конкурсах научных проектов.
Результаты
1) Во внеурочное время были созданы интегрированные STEM-проекты
– Исследовательский STEM-проект «Разработка оптимальной технологии метанового сбраживания отходов животноводства (на примере Мангистауской области) и создание биогазовой установки с использованием солнечной энергии». Данный проект был создан на элективном курсе «Биотехнология и биоинженерия» в рамках летней школы учителями физики, биологии, химии и математики.Цель исследования данного проекта — разработать технологии метанового сбраживания отходов различных видов животных и создать биогазовой установки с использованием солнечной энергии. Гипотезаисследования:Оптимальные соотношения различных навозов и технология их сбраживания должны привести к увеличению биогаза.
– STEM-проект «Natural energy park» был создан на основе интеграции физики, биологии и математики. Цель исследования — разработать эргономичную модель универсальной детской спортивно-игровой площадки «Natural energy park» с использованием устройств, вырабатывающих электрическую энергию за счет детской активности.
2) По анализу уроков были созданы рекомендации для других учителей для создания интегрированных STEM-проектов на уроке:
Рекомендации :
– Определить экологическую проблему урока, которая станет ключевой идеей урока
– Определить тему STEM проекта
– Найти связь между предметами для оптимального решения проблемы
– Проведение исследований и установление причинно-следственных связей
– Создание и испытание модели
Выводы
Анализ проведенных в ходе исследования работ показал, что STEM-проекты можно организовать как в урочной, так и внеурочной деятельности. По результатам обучения у учащихся 10–11 класса увеличилось качество знаний по итогам четвертей.
Учащиеся отметили, что создание STEM проектов на уроках позволило глубже понять суть изучаемых научных процессов. Активная коммуникация в командной работе в ходе проектной деятельности способствовала развитию креативного мышления. Такие уроки дают ценный опыт творческой, поисковой деятельности по решению новых проблем, возникающих перед ними.
Таким образом, проектная и исследовательская деятельность эффективно способствует формированию у учащихся качеств, необходимых для профессиональной и социальной адаптации.
Литература:
- Сидоров С. В. Проектная система обучения (метод проектов)//Сидоров С. В. Сайт педагога-исследователя-URL:http://si-sv.com/publ/14–1–0–187
- Дружинин В. Н. Психология общих способностей. — Санкт-Петербург, издательство Питер, 2002. — 368 с.
- Тен А. С. Новые тренды в современном образовании. Электронный ресурс:URL: http://zkoipk.kz/ru/2016smart3/2541-conf.html
- Азизов Р. Образование нового поколения: 10 преимуществ STEM образования Электронный ресурс:URL: https://ru.linkedin.com/pulse/ -stem-rufat-azizov
- Хотунцев Ю. Л., Насипов А. Ж. Технологическое образование школьников в Великобритании, Франции, США, Австралии, Швеции и Нидерландах // Наука и школа. С. 67–71.
- Tarnoff J. STEM to STEAM. Recognizing the Value of Creative Skills in the Competitive [Электронный ресурс]. — URL: http://www.huffingtonpost.com/john-tarnoff/stem-to-steamrecognizing_b_756519.html.
