STEM-подход в естественно-научном и математическом образовании

Автор: Устюгова Татьяна Васильевна

Организация: МБОУ Тюльковская средняя общеобразовательная школа

Населенный пункт: Красноярский край, с. Тюльково

Автор: Качаева Ирина Николаевна

Организация: МБОУ Тюльковская средняя общеобразовательная школа

Населенный пункт: Красноярский край, с. Тюльково

Одним из требований Федеральных образовательных стандартов начального общего образования, основного общего образования и среднего общего образования к общеобразовательным организациям является формирование критического мышления, креативности, коммуникации и кооперации, т.е. формирование компетенций «4К». Данные компетенции являются перспективными для обучающихся, так как именно они являются основой для работников будущего, когда на рынке труда произойдет смена профессий: исчезнут профессии, связанные с выполнением рутинных однообразных операций, и появятся профессии будущего, требующие человеческой сообразительности, креативности, умения быстро ориентироваться в окружающем информационном пространстве (например, специалисты в сфере био-нанотехнологий, инженеры big data, программисты и другие). Однако, овладение обучающимися данными навыками невозможно при отсутствии системно-деятельностного подхода и использовании фронтального способа работы на учебных занятиях и внеурочных курсах. На помощь приходит STEM-подход.

Что такое STEM-подход?

STEM — это аббревиатура, которая расшифровывается названиями дисциплин, составляющих данный подход к обучению: S (Science) — естественные науки: химия биология физика; T (Technology) — практика работы с технологическими задачами; E (Engineering) — инженерия; M (Mathematics) — математические предметы. В некоторых образовательных программах в STEM включён ещё один пункт: А (Arts) — гуманитарные науки, которые учат детей пониманию, как устроено общество и умению общаться [1].

Впервые термин STEM в 1990-х годах предложила бактериолог Рита Колвелл, а в 2001 году в Национальном научном фонде США о STEM заговорили как об инновационном подходе к обучению на стыке инженерии, естественных наук и междисциплинарных технологий. В 2011 году биолог Джудит Рамали создала первую образовательную STEM-программу. В России активное развитие STEM-образования началось с 2010 года, когда многие ВУЗы вступили в престижную международную сеть лидеров образования в области науки, технологии и математики [2].

Почему STEM-подход был выбран для формирования естественно-научной и математической грамотности в МБОУ Тюльковской СОШ?

Во-первых, STEM-подход позволяет:

- достигать результаты основных образовательных программ на всех уровнях обучения;

- решать педагогические задачи, обозначенные в «Системе мероприятий, направленных на повышение качества естественно-научного и математического образования на 2026-2028 гг.»;

- реализовать основные направления деятельности Регионального плана повышения качества естественно-научного и математического образования до 2030 года (утвержден Министерством образования Красноярского края 30.04.2025);

- не нарушая границ классноурочной системы, учитывать все современные требования к уроку (применение цифрового контента, формирование УУД, формирование умений функциональной грамотности разного уровня, обеспечение системнодеятельностного подхода) и применять эффективные технологии, методы и приемы (технология ИОСО, технологии проблемного обучения, проектного обучения, здоровьесбережения, информационнокоммуникационные, метод дифференцированного обучения и др.).

Во -вторых, к 2025 году в МБОУ Тюльковской СОШ были созданы условия для внедрения данного подхода во все сферы образовательного процесса:

- имеются соответствующие ресурсы: кадровые и технические (оборудование, центр «Точка роста» естественно-научной и технологической направленностей;

- 95% педагогического коллектива владеют технологиями проектирования при организации проектной деятельности обучающихся на уроках и учебных занятиях в урочной и внеурочной деятельности, а также технологией проблемного обучения;

- педагоги имеют соответствующую курсовую подготовку не только по организации проектной и исследовательской деятельности, но и по развитию функциональной грамотности, преподаванию предметов на углубленном уровне;

- имеется опыт проведения интегрированных уроков и учебных занятий по разным учебным дисциплинам и для обучающихся разных уровней по решению практических и проектных задач;

- опыт реализации сетевых образовательных программ агротехнической направленности «Путь к профессии», «Школа «Аграрий», «АгроПРО: профориентация, развитие, образование» для обучающихся основных образовательных программ, а также для обучающихся с ограниченными возможностями здоровья;

- на протяжении многих лет одним из главных направлений работы МБОУ Тюльковской СОШ является «Профориентация». STEM-занятия же ориентированы на применение знаний по школьным предметам на практике как на базовом, так и на углубленном уровнях.

Реализация STEM-подхода в МБОУ Тюльковской СОШ.

STEM-подход – это не изолированная активная деятельность или «точечная инициатива» педагогов или администрации школы в том или ином направлении работы, а продуманная система действий, интегрированная в систему образовательной, методической и управленческой деятельности.

На учебных занятиях STEM-подход:

- помогает четко и конкретно систематизировать необходимый материал, поставить цель через формируемое на уроке умение, показать обучающимся связь данной темы по конкретному предмету с другими предметами учебного плана;

- имеет разную форму внедрения:

• на уроках физики, химии, биологии - проекты или мини-исследования с применением реального оборудования, посуды, цифровых датчиков, возможностей цифровых лабораторий ЦОК;
• на уроках математики – это решение практико-ориентированных задач при изучении той или иной темы;
• на уроках информатики – это моделирование биологических, физических процессов, математических моделей.

- помогает обеспечить тематическую преемственность. Например, на уроке химии изучается тема «Жесткость воды» через выполнение мини-исследования, на курсе внеурочной деятельности «Химия. Проектная и исследовательская деятельность» обучающиеся выполняют проект «Сравнение питьевой воды из разных населенных пунктов Балахтинского района», где в исследовательской части есть эксперименты по определению и устранению жесткости.

Курсы внеурочной деятельности, занятия дополнительных объединений проводятся модульно:

• при применении STEM-подхода профориентационные модули приобретают следующие направления: естественно-научное (биология, химия, физика, география, окружающий мир), технологическое (экологические технологии, биотехнологии, лабораторный анализ, научные исследования и т.д.), математическое (статистика, моделирование, анализ данных в науке);
• занятия и модули реализуются на 2 уровнях: базовом и углубленном:

7–9 классы (интерес к науке, вводные проекты, знакомство с профессиями, простые эксперименты, экскурсии, кейсы); 9–10 классы (исследовательская и проектная деятельность, требующая углубленного изучения вопроса по выбранной теме);

• ключевая идея модуля — «в профессию через теорию и практику».

STEM-подход в методической и управленческой деятельности.

Для того, чтобы изменился урок, необходимо изменить понимание педагога об этом уроке. Соответственно, что с внедрением данного подхода изменилась и методическая работа в школе. В план были включены такие мероприятия как межпредметные открытые уроки, мастер-классы и мастерские по организации проектного обучения на учебных занятиях, консультации с педагогами по организации открытых занятий лабораторий при проведении муниципальных STEM- модулей.

На уровне управления тоже были сделаны определенные шаги. В 2025 году был разработан и реализован управленческий проект «Управление образовательной деятельностью на основе STEM-подхода». Данный проект был представлен на межмуниципальном конкурсе «Преодолевая горизонты».

Результаты применения STEM-подхода в естественно-научном и математическом образовании:

- положительная динамика результатов: повышение среднего балла по всем предметам естественно-математического цикла;

- снижение доли неуспевающих за счет повышения доступности обучения и эффективности дифференцированной работы в рамках проектной деятельности;

- более 80 % обучающихся, участвовавших в STEM-модулях, демонстрируют устойчивые метапредметные навыки: постановки проблемного вопроса, гипотезы, прогнозирования. проектирования эксперимента, работы с полученными результатами в ходе эксперимента, формулирования выводов, презентации результатов как в очном, так и в онлайн-формате с применением цифровых мессенджеров;

- положительная динамика в развитии профессиональной компетентности педагогов школы естественно-научного и математического цикла: предметной, методической, информационно-коммуникативной, рефлексивной и экспертной;

- эффективное использование имеющихся ресурсов, включая ресурс центра «Точка роста» естественно-научного и технологического образования, как в урочной, так и во внеурочной деятельности;

- увеличение доли обучающихся, ставших участниками, призерами и победителями в региональной научно-практической конференции «Наука и молодёжь Красноярья – Шаг в будущее» (КрасГАУ), в XII краевом конкурсе "Будущие Аграрии Сибири" на базе краевого Центра «Юннаты», в региональном конкурсе исследовательских работ школьников в рамках краевого образовательного форума центров «Точка роста», организованного Красноярским краевым институтом развития образования, в региональном и Всероссийском этапах конкурса «АгроНТРИ»;

- организация и реализация сетевых профориентационных образовательных STEM-модулей 3-х уровней сложности для обучающихся школ Балахтинского района, а также профориентационных модулей «Я узнаю!», «Я учусь!», «Я это сделал!» для воспитанников Чистопольского, Кожановского и Тюльковского детских садов.

STEM-подход – это инструмент практического и системного изменения качества образования в школе. Он способствует переходу от «знания о науке» — к «практике в науке», от фрагментарных уроков — к целостной образовательной среде, от пассивного потребления информации — к осознанному применению данной информации для решения конкретных жизненных задач, от мечты о возможной профессии к осознанному выбору будущего.

Литература:

1. Корецкий М.Г. , Тукаева Л.Р.. Статья «Развитие STEM-подхода в России и Мире». - file:///C:/Users/user/Downloads/razvitie-stem-podhoda-v-rossii-i-mire.pdf

2. Сабирова Ф.М., Анисимова Т.И. Теория и практика реализации STEAM-образования: Учебное пособие. – Казань: Редакционно-издательский центр «Школа», 2022. – 108 с.