STEM, STEAM, STREAM: як розпочати якісне природничо-математичне навчання у вашій школі
Учням Запорізької спеціальної школи-інтернату «Джерело» надзвичайно пощастило з учителем інформатики. У 2018 році Олександр Жук став найкращим вчителем України за версією Global Teacher Prize Ukraine. 2019-го його відзначили серед ТОП-10 новаторів, які змінюють Україну та світ. У 2020 році Олександр увійшов до ТОП-50 найкращих вчителів світу за версією світової Global Teacher Prize.
Отримавши міжнародне визнання, Олександр використав призові та грантові гроші на обладнання STEM-лабораторії для школи-інтернату, де він працює. Лабораторію поставила та розгорнула 2021 року компанія Accord Group, яка є автором бачення та постачальником (вендором). За реалізацію цього проєкту компанія отримала подяку від Міністерства з питань реінтеграції тимчасово окупованих територій України.
STEM-лабораторія – це набагато більше ніж техніка.
Що ж являє собою STEAM-лабораторія? Це не звичний «набір деталей, реактивів і мензурок». Вони там теж є, але STEM-лаб це не суто фізичне, предметне явище, а формат розвитку кабінету природничо-математичної освіти, модернізованого кабінету фізики, інформатики та інших предметів.
Вона може розташовуватись в окремому кабінеті в школі, або її модулі розосереджені по різних кабінетах. Це діяльність, впроваджена у весь навчальний процес закладу, що сприяє міжпредметній інтеграції але зі збереженням класичного поділу на дисципліни.
Доступні три варіанти комплектації STEM-лабораторії: STEM, STEAM та STREAM проєктів:
STEM (наука, технології, інженерія, математика) включає в себе виготовлені в Україні програмовані електронні модулі – ПЕМ, які можна програмувати і збирати моделі «розумних» пристроїв. Їх можна купувати окремими комплектами. Це величезний набір автономних модулів, який передбачає можливість проведення і практичних, і лабораторних робіт, і організації проєктної діяльності. Без перебільшення, він охоплює роботу всієї школи. Ці ПЕМи можна було побачити 11–12 квітня у Черкасах, на всеукраїнському освітньому non-stop «Центр STEM-освіти як простір інтелектуальних можливостей учасників освітнього процесу».
STEAM (наука, технології, інженерія, мистецтво, математика), окрім переліченого вище, комплектується також лазерним гравером та / або цифровим фрезером. Тож деталі можна виготовляти не лише з PLA-пластику, як на 3D-принтері, а й з заготовок дерева, металу та з інших видів пластику. Це рішення є актуальним не лише для закладів середньої, але й професійної освіти, бо тут вже широко використовується числове програмне управління, яке є основою будь-якого сучасного виробництва.
STREAM – найбільш повна конфігурація лабораторії (наука, технології, мова (читання), інженерія, мистецтво, математика). До неї також належить фото- та відеостудія з голографічним екраном, щоб учні могли знімати та презентувати свої проєкти. Сюди включене також навчання та річна підтримка, а також комплект навчальних посібників, розроблених компанією Accord Group (всі вони мають відповідні грифи МОН).
В Україні станом на початок 2024 року обладнано 17 STEM-лабораторій відповідно до філософії STEAMlab. Зокрема, у двох школах у Сарнах, «Січовому колегіумі» та «Джерелі» у Запоріжжі, лабораторія у Новопечерській школі та відеостудія у спеціалізованій школі № 23 Києва. Також в Українському гуманітарному ліцеї міста Києва розгорнута лабораторія в частині 3D-моделювання та відеостудія. Одна зі STEM-лабораторій залишилась у Маріуполі.
Як бачимо, переважна більшість лабораторій – у закладах середньої освіти. Лише один заклад профтехосвіти в Миколаєві розгорнув у себе лабораторію в частині 3D-моделювання.
Чому STEM-освіта важлива
STEM-підхід або Science (наука), Technology (технології), Engineering (інженерія), та Mathematics (математика) – це інтегроване вивчення природничих дисциплін у поєднанні з технологіями, інженерією та гуманітарними дисциплінами для реалізації проєктного підходу й роботи в командах.
Цікаво, що дитина вже на першому році життя систематично тестує фізичні гіпотези, коли щось не відповідає її очікуванням (дослідження 2017 року Joan Ganz Cooney Center). STEM-навички – це не є щось чужорідне, привнесене зовні, це в природі людини – досліджувати та експериментувати. Протягом життя змінюються лише масштаби та інструменти.
На сучасному рівні розвитку технологій, учитель більше не має монополії на наукові знання та інформацію, бо ці дані відкриті. Маючи смартфон в руках, можна здобути освіту у будь-якій галузі. Проте це все будуть теоретичні знання, навчитись вирішувати прикладні задачі можна лише на практиці. Зокрема, під час STEM-навчання, де в центрі уваги знаходиться практичне завдання, яке потрібно вирішити. На відміну від «класичної» освіти, де спочатку вивчається теорія, яка потім застосовується на практиці, STEM передбачає одразу навчання на практиці, включає також спілкування між учнями, а проєкти поступово ускладнюються.
Попри усталене уявлення, STEM – це не лише природничо-математичні дисципліни. Завдяки проєктному підходу він охоплює широкий спектр дисциплін, сприяє розвитку просторового мислення, уяви, поєднує творчу складову та технічні знання для вирішення завдань. Саме STEM завдяки інтегрованому навчанню покликаний підготувати дітей та молодь до реалій сучасного життя.
А реалії такі, що все більше затребуваними на ринку праці стають представники STEM-професій, адже сучасна світова економіка – це економіка технологічного укладу, економіка інновацій.
Своїм баченням перспектив розвитку цього підходу поділився СЕО компанії Accord Group Валерій Береговий:
«Наша компанія, як і інші технологічні та ІТ-компанії України та світу, сьогодні зацікавлена в тому, щоб STEM знаходив все більше поширення. Що більше вчителів та дітей прихильних до філософії STEM, більше шкіл, оснащених SteamLab, то більше талановитої молоді буде розкривати свої таланти, вивчати точні науки та обирати технологічні, інженерні професії. А це, у свою чергу, дасть поштовх інноваційному розвитку України, що надзвичайно актуально сьогодні і стане критично актуальним після нашої перемоги».
Розрив STEM в школі, вищій освіті та професійній реалізації
На жаль, в Україні поки що мало закладів освіти, оснащених STEM-лабораторіями. Та на щастя росте кількість ентузіастів, осяяних ідеєю STEM, – серед освітян, батьків та компаній-працедавців.
У проєкті STEAM-стандартизації закладів освіти України, який з 2023 року проводить «Фонд освітніх ініціатив», гуртуються освітяни та представники бізнесу, зацікавлені та мотивовані якісним розвитком України.
Як зазначили представники закладів освіти під час круглого столу «Проблеми та перспективи міжнародної STEAM-стандартизації закладів освіти України у 2024 році», в ІА «Укрінформ» 19 квітня 2024, STEM у школі – це беззаперечна конкурентна перевага сьогодні. Обираючи між школами, батьки віддають перевагу тим, де реалізована STEM-складова: є лабораторія або школа поступово впроваджує філософію STEM.
Представники технологічних бізнесів зацікавлені у розвитку STEM-освіти, бо проблема нестачі кадрів інженерних професій стає все більш нагальною. За даними, наведеними у дослідженні «Проєкт середньострокового прогнозу потреби у фахівцях та робітничих кадрах на ринку праці на 2024-2027 роки» прогнозується, що сукупно за чотири роки потреба у професіоналах в галузі фізичних, математичних та технічних наук складе 147 тисяч, у технічних фахівцях в галузі прикладних наук та технічних кадрах – 143 тисячі осіб.
Очікується що у світі кількість робочих місць у сфері STEM зросте на 10,8% у період з 2022 по 2032 рік порівняно з 2,3% для робочих місць, не пов'язаних зі STEM.
Проте останніми роками в Україні ми навпаки бачимо все більший розрив між потребами ринку та статистикою вступних кампаній до закладів вищої освіти.
За результатами ЗНО/НМТ з 2019 по 2023 роки, критично зменшився відсоток випускників шкіл, які здобули більше 160 балів з математики, фізики, хімії, біології. Так, наприклад, з математики цей показник становить 25,7% проти 8,1%, з фізики 18,2% проти 9,4% у порівнянні 2019 та 2023 років. Хоча минулого року нарешті було подано найбільше заяв саме на спеціальність «Комп'ютерні науки», але далі лідери незмінні - це гуманітарні спеціальності: право, філологія, журналістика, менеджмент.
Спостерігаємо розбалансовану ситуацію: працедавці місяцями не можуть «закрити» інженерні вакансії, а у закладах вищої освіти недобір на природничо-технічні спеціальності.
STEM – вимога часу в Україні та світі
Маємо відзначити, що в Україні STEM-підхід – один із пріоритетних напрямів модернізації освіти. Є затверджена державна концепція та план заходів розвитку STEM-освіти до 2027 року. Україна впевнено йде у фарватері світового тренду на впровадження STEM-освіти. Акцент на природничо-математичні науки в освіті – нагальна потреба, зумовлена попитом ринку, як бачимо з наявних даних досліджень.
За кордоном розвиток STEM-освіти також почався у відповідь на дефіцит кадрів у STEM-професіях. Найбільш активно просувають STEM-підхід в освітньому напрямку у США. Але навіть тут фахівці стверджують, що «лише 20% випускників середніх шкіл підготовлені до навчання в коледжах на STEM-спеціальностях».
Що потрібно для поширення STEM в освіті?
Для цього мають зійтись п’ять факторів:
учитель, осяяний ідеєю;
гармонізація освітніх програм, інтеграція STEM-складової у навчальний процес;
технічне оснащення;
підтримка з боку місцевої адміністрації, громад, відповідального бізнеса;
батьківська підтримка.
Філософія STEM – це, по суті, модель Нової української школи, якою вона має стати
Це школа, що спонукає допитливість, вітає питання та дискусії і вся перетворюється на STEM-простір.
Щоб наростити темпи охоплення освітньої системи STEM-філософією, перш за все, має змінитись підготовка вчителів. Це означає, що студенти педагогічних закладів вищої освіти, які йдуть на практику, молоді та більш досвідчені педагоги, «заражаючись» ідеєю у вишах, вже мають передавати цікавість до STEMу дітям.
Гарна новина в тому, що таке розуміння та прогрес у спілкуванні з закладами вищої освіти сьогодні існує, а STEM вже є частиною освітньої програми декількох педагогічних вишів. Єдина проблема – переважна більшість педагогічних закладів вищої освіти не обладнані STEM-лабораторіями. І навіть, якщо оснастити їх повністю просто зараз, неможливо чекати, коли заклади педагогічної вищої освіти випустять через п'ять чи більше років молодих вчителів – прихильників STEM, які будуть вчити найкращих у світі випускників.
Неможливо поставити на паузу дорослішання та навчання. Діти не можуть чекати, коли нарешті з'явиться вчитель в закладі освіти, який захопить дітей STEMом. З огляду на це, було б дуже корисно, якби студенти педагогічних вишів хоча б раз на рік виходили на практику в заклади освіти зі STEM-лабораторіями.
Потрібна не така вже велика сума, щоб почати працювати зі STEM
У регіонах бюджети залишаються на місцях. А отже, якщо на рівні місцевої громади розробити вірну освітню стратегію, то можна фінансувати і всі ті 10–15 шкіл, які є в районних центрах зараз.
Гранти – завжди чудова можливість, коли в школі є ентузіаст чи група вчителів, яким не байдуже майбутнє дітей. Саме про такий випадок свідчить приклад Запорізької школи-інтернату «Джерело», про який ми розповідали на початку.
Субвенції також дуже помічні, наприклад, минулого року їх можна було використати на малоцінні закупки – до 23 тисяч гривень. Здається, це невелика сума, але за неї реально придбати один з модулів лабораторії, адже сама STEM-лабораторія – це конструктор, який можна складати з частин, почавши з того, що вам найбільш необхідне у поточний момент.
Звичайно, цей конструктор хтось має відповідно налагодити, показати, що це, як саме він доповнить діючий навчальний процес, посилить його, зробить цікавішим та зрозумілішим для учня. І цей первинний тренінг та річна підтримка також є в рішенні SteamLab.
Побачити на власні очі більшість рішень цифрової лабораторії можна вже досить скоро в Українському домі у Києві 30 травня під час підсумкової конференції Всеукраїнського фестивалю «STEM-весна - 2024».
Вхід вільний за реєстрацією, тому не пропустіть нагоду доторкнутися до майбутнього, яке починається сьогодні.
STEM – це дійсно цікаве навчання для дітей та дорослих та краще технологічне майбутнє для нашої країни.