Нова українська школа: дидактичні основи STREAM-освіти в початковій школі - Сергій Вакарін 2021

У суперечці народжується мозаїка. S+T+R+E+A+M - як зацікавити?
Порадник для вчителів STREAM

Розмаїття предметів, що об’єднуються у STREAM, схоже на мозаїку, кожний елемент якої необхідний для загальної картини і водночас неповторний. Але що стоїть за літерами S+T+R+E+A+M?

Перш ніж починати навчання STREAM, варто познайомити дітей з мистецтвом мозаїки. Мозаїку можна збирати з кубиків Лего. Але інколи ми з учнями збираємо мозаїку навіть з різнокольорових камінців. В цьому є не тільки краса, а й глибокий сенс. Наука — це теж своєрідна мозаїка. Але замість кольорових елементів наука складає у свої «малюнки» різні знання.

Коли дослідники збирають дані, роблять висновки, все це потроху складається в картинку, як пазл. Учені часто сперечаються і спростовують думки один одного, замінюючи одні елементи мозаїки іншими, і картина стає яснішою.

Потім зібрані картинки стають шматочками більших картин.

Були часи, коли мікроскопи були популярним хобі, як зараз фотографія.

А на годиннику була тільки годинна стрілка, і був час на вивчення дрібних деталей. Зараз ми живемо швидко і не помічаємо дрібниць, а вони важливі. Дайте дітям завдання розповісти про помічені «дрібниці» — відкриється багато цікавого!

Наведемо приклад уроку «Вступ до STREAM». Варто почати з престижності науки — першої літери в STREAM. Кажуть «хто володіє інформацією — володіє світом». Предмет «Природничі науки» — літера S — включає не тільки фізику, хімію, біологію, але й науки про Землю та Космос. Знання з цих наук використовують спеціалісти з різних технологій та інженери, щоб будувати світ майбутнього.

Т (Технології), друга літера абревіатури STREAM, у нас зводиться в основному до інформаційно-комунікаційних технологій (ІКТ), де Україна має сильні позиції у світі. Але є також промислові, сільськогосподарські, біотехнології та багато іншого.

Особливої уваги заслуговує третя літера - Е (engineering). Часто її розшифровують як «Інженерія», або «Інжиніринг», але не всім зрозуміло, про що йдеться. Перш за все це сфера проектування, конструювання та інших видів перетворення матерії та енергії різного походження на конструкції, механізми, продукти та навіть процеси з використанням технологій та математичних розрахунків.

Щодо застосування технологій та інженерії, то завдяки ним дитина в навчальному процесі стає не просто об’єктом, у який вкладаються знання, а поважним винахідником, експериментатором, який щось винаходить повторно, наслідуючи шлях попередніх винахідників, а щось і самостійно. І це дає велику самоповагу та поштовх здобувати знання, необхідні для цього.

Для ознайомлення з цим підходом можна відвідати такі заходи, як Youthday або «Наукові пікніки». Діти досліджують можливості комп’ютерної анімації на основі реальних конструкцій Лего, програмування роботів, а потім поруч проводять експерименти з рідким азотом та його впливом на їжу — в такому контексті може прийти гарна ідея STEAM-проекту.

Спеціальні заходи можна проводити на базі таких музеїв. Наприклад, музей НТУУ КПІ, де можна познайомити майбутніх студентів з аерокосмічними досягненнями України та українців, які тут навчалися (Сікорський, Корольов та ін.) Дуже цікавий досвід школи № 36 м. Києва, де створений Музей історії та розвитку космонавтики, якому виповнилося 35 років. Музей постійно розвивається та є центром навчальної, науково-дослідницької та виховної діяльності, в ньому проводяться загальноукраїнські конференції, екскурсії, брейн-ринги для учнів 3-11 класів, Корольовські читання та ін.

Стосовно літери М, найтяжче кліповому поколінню не-читачів даються предмети з високим рівнем абстракції неочевидності, де потрібні глибокі роздуми. І математика є особливо складною, оскільки в її поняттях для учнів немає наочності, вони часто не бачать у них нічого спільного зі своїм життям. Засвоєння такого матеріалу полегшується, коли демонструються міжпредметні зв’язки, проводяться інтегровані курси. Також дітям необхідно пояснити, що без математики вони не зможуть нормально жити: наприклад, щоб у них було достатньо грошей, треба вміти порахувати свої витрати та доходи й порівняти ці величини: чи достатньо буде таких доходів для таких витрат?

А чи ви знали, що математику можна вивчати через інженерію? Наприклад, універсальність конструкторів Лего в тому, що при бажанні та наявності фантазії їх можна використовувати навіть для вивчення арифметичних дій. Для наочності кожної дії можна підбирати кольорові кубики, наприклад, для ілюстрації множення складати їх, як клітинки на шаховій дошці (в кожному наступному рядку — кубики іншго кольору) та рахувати, скільки кубиків у кожному рядку, скільки рядків, та множити ці дві величини.

Літеру R у STREAM, як правило розуміють як «читання та письмо»: сюди входять такі навички, як розуміння дітьми змісту тексту, вміння використовувати правильні слова та граматичні форми для висловлення своєї думки.

Автор концепції STEAM Ж. Якман особливо згадує, що вивчення (іноземної) мови окремо від інших предметів залишає учнів без важливого контексту, а отже — і без розуміння, для чого вони її вчать.

І нарешті, щодо мистецтва — чому важливо додати «Арт» до STEM? Це новий (креативний, естетичний, гнучкий) стимул до вивчення «сухих» наук та технологій, з іншого боку — стимул до створення нового мистецтва або дизайну на основі STEM.

Було помічено, що учні, які вивчали мистецтво, переглядали картини та критично аналізували їх, успішно застосовують ці навички для спостереження за науковими експериментами. Мікроскоп, представлений на світовому форумі освіти Worlddidac, та телескоп в обсерваторії Київського палацу дітей та юнацтва схожі у впливі: коли дитина вперше бачить, наскільки малі організми живуть у ній самій, або наскільки вона сама мала порівняно із Сонячною системою — це той «вау-ефект», який треба використати, щоб дати їй поштовх до отримання нових знань. Але до мікроскопа в Берні був під’єднаний комп’ютер, який одразу на екрані зображував картинку того, що відбувалося на склі мікроскопа. А картинка з телескопа залишається поки лише в уяві учня. Та й навіть «доморощена» фотографія зоряного неба на сьогодні не передає побаченого. Але якщо закріпити її мистецтвом, особливо власним — це буде набагато «твердіше» знання. Тому важливі конкурси космічного живопису, де дитина відчуває себе причетною до Космосу, і це зберігається на все життя.

А — це не тільки мистецтва в нашому розумінні. У дидактичних джерелах ми бачимо під «А» дуже різні предмети.

Важливо, щоб діти в початковій школі через інтегрований підхід знайомилися з усіма елементами STREAM, адже в цьому віці ще недостатньо проявляються всі здібності майбутньої дорослої людини, і не можна сказати, хто буде інженером, хто — програмістом або вченим та ін. Дитина не зможе зрозуміти, чи хоче вона обирати конкретний життєвий шлях, якщо не дізнається про його існування та не спробує себе в ньому.

Робототехніка: Інше значення літери «Р»

Навчальна робототехніка постійно впроваджується в провідних країнах світу, починаючи вже з етапу початкової освіти. Задіявши її, ми отримуємо міждисциплінарне навчальне середовище, у якому розвиваються як наукові та технологічні компетентності, так і навички розробки, конструювання, програмування та управління роботизованими платформами.

Таку освіту часто називають «навчанням навпаки»: не від теорії до практики, а від гри, фантазії, конструювання до отримання нових знань. Більш детальний опис предмету «Робототехніка та штучний інтелект» див. нижче.

Переваги STREAM та ще одне значення літери «R» — дослідження

У літературі зустрічається також розуміння літери «R» як Research — дослідження.

Діти молодшого шкільного віку природно налаштовані на досліждення та експерименти, і ці природні імпульси за допомогою правильних запитань слід спрямовувати на розуміння базових наукових понять. Пізніше завдяки цьому вони отримують багато переваг:

— Вони не відчуватимуть небажання напружуватись або страху нерозуміння, коли їм доведеться опановувати складніші поняття, вивчаючи STEM-предмети в старших класах. Коли зміст проєктних робіт відповідає віку і знанням дітей та ускладнюється досить поступово, учні не бояться не впоратися з проєктним завданням.

— Під час роботи над проєктом доводиться вирішувати комплексне завдання і шукати необхідну інформацію, а інколи нестандартні підходи. Так діти вчаться критично мислити та працювати творчо, а не тільки «за підручником». Це підвищує успішність з усіх предметів (а не тільки STEM).

— Міжпредметний характер STREAM робить навчання більш системним.

— Зв’язок проєктів з реальним життям дає широкий простір для творчості та готує до інновацій в дорослому житті. Необхідно вирішити проєктне завдання, хоча єдино правильного рішення може й не бути.

— Навчання в невеликих групах, виконання завдань у парах — ще одна перевага, яка забезпечує навчання дітей співпраці в команді, розвивати навички спілкування. Завдяки груповій роботі над проектом навчання стає не тільки більш пізнавальним, а й веселим, що підвищує ентузіазм до навчання, сприяє розвитку «емоційного інтелекту».

— Під час виконання практичних завдань тренується не тільки ментальна, але й м’язова пам’ять. Це підвищує стійкість здобутих знань.

Про те, як розвинути здатність до досліджень, ми поговоримо нижче.

Важливо пояснити учням корисність уміння представити результати своєї роботи. Ось у якому контексті це можна зробити. Школа як джерело знань зараз змушена конкурувати з Інтернетом. Але можна використати цю обставину. Діти зараз мріють стати зірками соцмереж. Так підтримайте їх і скажіть, що цікавіше самим щось розповідати в соцмережах, ніж слухати якихось «зірок», яких і так слухають усі. Але як учні зможуть хоча б трохи наблизитися до того, щоб стати зірками, якщо не будуть вміти цікаво розповідати? А в даному випадку школа дає їм шанс розвинути це вміння.

Поясніть також, що в STREAM-проектах вони можуть навчитися тому, що потрібно буде на будь-якій роботі: співпрацювати. Нехай, наприклад, один учень пояснить іншому (іншій) математичну основу проекту, а інший допоможе першому зібрати свій «розумний будинок» або іншу модель.