Сьогодні ми часто чуємо про STEM-освіту, STEM-технології, STEM-лабораторії тощо. Що ж таке STEM?  Абревіатура STEM утворюється від слів Scince (Наука), Technology (Технології), Engineering (Інженерія) та Mathematics (Математика). Легко зрозуміти, що саме ці поняття формують основу нової методики в світі.

Незвичною для традиційної школи особливістю є те, що технології, математика та інженерія не вивчаються як окремі науки (навіть із урахуванням міжпредметних зв’язків), а сприймаються учнями як єдність наукових знань і практичних прийомів їх застосування.

Ще одна особливість у тому, що вчитель перестає бути основним джерелом знань. У центрі уроку – проблема чи практичне завдання. А діти мають самостійно знайти шляхи вирішення проблеми, застосувавши наявні знання, здійснивши експеримент і, можливо, зробивши помилки.

Що ж робити учителеві? Запропонувати необхідний інструментарій, спостерігати за ходом наукового пошуку, стимулювати до висновків, допомагати зрозуміти і усунути недоліки.

Логічно, що за таких умов на перший план виходить не володіння теорією, а вміння використовувати свої знання на практиці. І уроки стають практичними заняттями, які демонструють можливості застосування теоретичних знань у конкретних ситуаціях.

Розробляючи моделі, створюючи проекти, діти аналізують інформацію, співвідносять її з наявним досвідом і знаннями. Це формує в них упевненість у власних силах, переконаність у тому, що вони зможуть за необхідності вирішити складні проблеми.

Групова робота, що часто застосовується у такого роду проектах, привчить висловлювати власну думку, відстоювати її, співпрацювати з однокласниками, сприймати і розуміти точку зору іншої людини. Застосування STEM на уроці навчить дітей сприймати завдання, формулювати дослідницьку гіпотезу, застосовувати оригінальні способи пізнання, розвиватиме аналітичне і критичне мислення.

Як застосувати STEM у навчальному процесі?

Проводити різноманітні дослідження.

Наприклад, на уроках хімії можна створити... вулкан. Для цього треба тільки насипати невелику кількість оранжевого амоній дихромату у вигляді конуса, нанести кілька крапель спирту і підпалити. Ефектно? Авжеж! Чи це зацікавить учнів? Безперечно! Проведення такої демонстрації можна на уроці «Хімія – природнича наука. Речовини та їх перетворення у навколишньому світі». А як цікаво буде юним дослідникам самостійно створити такий вулкан! І вони точно запам’ятають формули речовин цієї хімічної реакції!

Використовувати моделі та роботів.

У старших класах на уроках можна застосовувати складні прилади, багатокрокові послідовності вимірювань, проводити вже майже лабораторні дослідження. Або власноруч створювати об’ємні моделі молекул вуглеводнів на уроках хімії, збирати обладнання для проведення досліджень і моделювання різноманітних фізичних чи хімічних процесів.  

Запроваджувати STEM-підходи можна не тільки на уроках, безпосередньо пов'язаних з точними науками. Великий простір для пошуків надають й інші предмети. Наприклад, на уроках біології учні можуть спостерігати за кольорами, дослідити процес фотосинтезу, вивчити ефект веселки, провести дослідження з розчином крохмалю та йодом, працювати з різноманітною інформацією, готувати відповідні презентації тощо.

У невіддаленому майбутньому з'являться професії, які зараз ще не існують, всі вони будуть пов'язані з технологією і високотехнологічним виробництвом на стику з природничими науками. Особливо будуть затребувані IT-фахівці, програмісти, інженери, фахівці високотехнологічних виробництв, фахівці біо- і нанотехнологій. Отже, сьогодні ми готуємо фахівців майбутнього, яким буде потрібна всебічна підготовка і знання із найрізноманітніших освітніх областей природничих наук, інженерії та технології.

Хімія як природнича наука є частиною духовної і матеріальної культури людства, а хімічна освіта – невідокремним складником загальної культури особистості, яка живе, навчається, працює, творить в умовах використання високих технологій і новітніх матеріалів, змушена протистояти екологічним ризикам, зазнає різнобічних упливів інформації. Хімічні знання, здобуті учнями в основній школі, створюють підґрунтя реалістичного ставлення до навколишнього світу, в якому значне місце посідає взаємодія людини і речовини, сприяють розкриттю таємниць живого через пізнання процесів життєдіяльності організмів на молекулярному рівні. Але одних технологій сьогодні замало.

Майже два з половиною тисячоліття тому Конфуцій сказав: "Я чую і забуваю. Я бачу і запам'ятовую. Я роблю і розумію". Мел Зільберман, почесний професор Університету Темпла, перефразував мудрі слова таким чином: «Коли я тільки чую – я забуваю. Коли я чую і бачу – я трохи пам'ятаю. Коли я чую, бачу, ставлю питання і обговорюю з кимось ще – я починаю розуміти. Коли я чую, бачу, ставлю питання, обговорюю і роблю – я засвоюю знання і навички. Коли я вчу когось – я закріплюю те, що вивчив». Ці слова можуть стати девізом STEM-освіти, основою якої є інтегрований підхід до навчання природничо-математичних дисциплін, проектна діяльність, демонстрація учням застосування науково-технічних знань у реальному житті, підготовка до сприйняття технологічних інновацій сучасного світу.

STEM-освіта це один із напрямів реалізації проектної та навчальнодослідницької діяльності в школі. Наприклад, вивчая тему «Вода» в 7 классі, можна реалізувати наступний проект: «Гідропоніка. Сад на підвіконні».

В Україні за останні роки STEM набув неабиякої популярності, щоправда цей підхід не завжди розуміють правильно. Важливо пам’ятати, що справжні заняття STEM – це, насамперед, навчальний процес, а не шоу.

На STEM-уроці кожна діяльність чітко зрозуміла учням, лабораторні прилади, об’єкти робототехніки безпосередньо залучені до структури заняття. Розробити такі заняття – справа не з легких, адже вчитель має мислити комплексно і сам бути готовим підвищувати свій рівень знань з деяких галузей, експериментувати та бути терплячим, очікуючи на бажаний результат.

Якщо ви готові до освітнього челенджу – скористайтеся порадами, які допоможуть створити хороший STEM-урок.

1. Залучайте учнів до вирішення реальних проблем та ситуацій

Наприклад, ви вигадали кейс, в якому один вид тварин заражає інший міфічний вид. Так, зараження тварин може бути реальною проблемою, але застосування в завданні вигаданого об’єкта робить ситуацію несправжньою, а, отже – це не STEM-урок. Звичайно, такі прийоми варто застосовувати для підвищення зацікавленості учнів, але намагайтеся не вибудовувати основу уроку на вигаданих кейсах. Учні вирішують реальні соціальні, економічні, екологічні питання через застосування наукових знань, технологій, інженерії та математики.

2. Формулюйте чіткі критерії до завдань, які виконують учні

Якщо ви запропонували учням розробити якусь модель чи прототип, то напишіть чіткі вимоги до продукту (матеріали, розміри, функціональні особливості тощо), чи повинен результат вирішувати проблеми навколишнього середовища або інші важливі питання, на які чинники безпеки опиратися під час розробки.

3. Сприяйте продуктивній командній роботі

Щоб зробити якісний продукт, учні мають працювати як єдиний механізм, розподіляючи обов’язки між собою, ставлячи короткотривалі та довготривалі цілі, аналізуючи проміжні результати та покращуючи внутрішні комунікації. Подекуди школярам ця складова уроків дається найважче.

4. Для покращення ефективності роботи застосовуйте елементи інженерного проектування:

- Визначення проблеми: учні виявляють та уточнюють проблему до вирішення.

- Дослідження: члени команди збирають потрібну інформацію про проблему, використовуючи різні джерела інформації. Пропонуйте учням якісні джерела інформації з науки та математики та завдання, що передбачають кілька варіантів вирішення.

- Розробка варіантів вирішення проблеми: учні в дослідницькій групі пропонують, обговорюють та аналізують різні ідеї (наприклад, використовуючи “Мозковий штурм” або інші методи для генерації ідей).

- Вибір рішення та планування роботи: учні прописують етапи роботи, створюють дизайн, ескіз тощо.

- Створення продукту, реалізація вирішення проблеми.

- Перевірка та тестування продукту.

-Аналіз результатів роботи та удосконалення розробок.

Результат такої діяльності – власні науково-дослідницькі ідеї та інженерні розробки.

5. Занурюйте учнів у практичне та відкрите дослідження.

Відбувається практична перевірка теоретичних знань та припущень й учні відпрацьовують навички в лабораторіях та майстернях.

Зрозуміло, що STEM у молодшій, середній та старшій школі реалізується відповідно до рівня знань та вмінь учнів, але загалом забезпечує виконання таких завдань, як підтримка та розвиток допитливості в дітей, демонстрація зв’язку між наукою, технологіями, інженерією та нашим повсякденним життям.

Завдяки інтегрованим заняттям учні мають можливість відчути дух наукового пізнання, навчитися конструювати комплексну картину навколишнього світу з окремих розрізнених фактів, бачити об’єктивність, перевіреність та системність наукових знань, переконатися, що наука – найважливіший чинник технічного прогресу й перетворення дійсності.

Чому це важливо? Щоб бути конкурентоспроможною, Україна повинна мати висококваліфікованих працівників, проте це не реалізується без реформованої освіти та освіченого суспільства.