STEM-образование

STEM-образование (наука, технологии, инженерия и математика)

STEM-образование (Science, Technology, Engineering and Mathematics) — это подход, в основе которого лежит интеграция научных, технических, инженерных и математических дисциплин, чтобы стимулировать у детей развитие навыков критического мышления, проблемного решения, творчества и сотрудничества. STEM-образование также акцентирует внимание на развитии навыков, которые востребованы в современном мире. Дети учатся анализировать информацию, искать решения проблем, аргументировать свои идеи и работать в команде. Одним из ключевых принципов STEM-образования является создание связей между различными предметными областями. Например, в рамках проектов обучающиеся могут объединять знания из математики, физики и программирования для разработки и построения рабочих моделей или решения задач. Такой подход позволяет детям лучше понимать взаимосвязь между разными науками и применять полученные знания на практике.

Основные сведения

Главная цель STEM-подхода заключается в том, чтобы связать учебные дисциплины с реальными задачами и сделать обучение более практичным и применимым. Это помогает ученикам лучше понять суть науки и развиваться в современном информационном обществе. Это позволяет стимулировать учеников к активному изучению наук, технологий, инженерии и математики (STEM) и развивать у них навыки критического мышления, проблемного решения и сотрудничества. Стремление к применению полученных знаний в реальной жизни позволяет ученикам лучше понимать структуру и взаимосвязь между различными областями знаний. Например, изучение математики может быть связано с её применением в решении задач физики или инженерии. Это помогает ученикам осознать ценность учебных предметов, а также их роли в применимости на практике.

STEM-подход также стимулирует учеников к развитию технологической грамотности и умениям работы с современными технологиями. Это важно в современном информационном и технологическом обществе, где навыки в области науки и технологий являются ключевыми для успешной карьеры.

Историческая справка

Первые шаги к STEM-образованию были сделаны ещё в начале XX века. Акцент на обучение науке, технологии и математике стал существенным после запуска советского спутника в 1957 году. Это событие, известное как «спутниковый кризис», в США вызвало бурную реакцию общества. Оно показало, что СССР обладает значительным технологическим превосходством в области космических и ракетных технологий. Соединённые Штаты Америки начали активные действия для улучшения образования в этих областях.

Принятие Закона об образовании в интересах национальной обороны в 1958 году стало одним из мероприятий, направленных на развитие STEM-образования в США. Этот закон предусматривал значительное увеличение финансирования обучения естественнонаучным предметам школьников.

Понятие «STEM-образование» в педагогической науке появилось в конце XX века. В 1990 году американский бактериолог Р. Колвэлл (R. Colwell) предложил аббревиатуру «STEM», которую активно начал использовать Национальный научный фонд США. По их мнению, термин STEM-образование обозначает интеграцию науки, технологии, инженерии и математики в образовательный процесс.

В начале XXI века США официально объявили о приоритетном развитии образования в области высоких технологий, и STEM стало государственным приоритетом образования. Основная цель STEM-образования заключается в подготовке учащихся к современному технологическому обществу, развитию их навыков критического мышления, проблемного и проектного подхода. Таким образом, можно сказать, что STEM-образование в США получило свое начало в 1950-х годах, но активное развитие и признание его как приоритетного направления произошли в начале XXI века.

STEM-подход в России и мире

В связи с дефицитом специалистов в высокотехнологичных областях в США, Великобритании, Канаде STEM-подход является приоритетным направлением в национальной образовательной политике. Сегодня в системе высшего образования США насчитываются сотни инженерно-технических и научных специальностей, программы подготовки по которым построены в соответствии с концепцией STEM. При этом дипломная работа студента объединяется со стажировкой в технологической компании и участием в сложных технологических проектах бок о бок с профессионалами. За счёт этого технологические компании получают квалифицированных специалистов сразу после выпуска из университета.

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 (STEM). Эти изменения в образовании способствуют формированию потенциальных специалистов, которые в будущем смогут успешно работать в сфере STEM-индустрии. Кроме того, такое образование стимулирует развитие инновационного потенциала страны, поскольку дети, получая знания и навыки в робототехнике и других STEM-областях, могут в дальнейшем создавать и внедрять новые технологии и проекты. Однако реализация STEM-образования в России также сталкивается с определёнными проблемами. Недостаточное финансирование, отсутствие квалифицированных преподавателей и несовершенство существующих программ обучения — всё это является вызовом для его успешной реализации. Тем не менее, активное развитие STEM-образования в России позволяет формировать новое поколение учёных, инженеров и технических специалистов, которые смогут эффективно работать в современном технологическом мире. Это также способствует развитию национальной экономики и повышению конкурентоспособности страны в мировом сообществе.

1 марта 2018 года президент Российской Федерации в ежегодном Послании к Федеральному собранию сказал:

Скорость технологических изменений нарастает стремительно, идёт резко вверх. Тот, кто использует эту технологическую волну, вырвется далеко вперёд.В. В. Путин

В России с введением STEM-подхода значительно расширились возможности для обучения школьников в области робототехники. Для поддержки развития робототехнического направления в России проводятся различные мероприятия и соревнования, такие как Российская олимпиада робототехники (РОРТ), Международный студенческий исследовательский конкурс по робототехнике («Внезапный поворот») и многие другие. Возрастающий интерес к робототехнике также привёл к созданию различных сообществ и хакерспейсов, где люди могут обмениваться опытом и знаниями, а также создавать и тестировать свои собственные робототехнические проекты. Кроме того, в России проводятся международные конференции и выставки по робототехнике, такие как «Робофест», «Робокон» и другие, на которых представляются последние достижения в области робототехники, как научные, так и коммерческие. В стране открылось большое количество инновационно-технологических центров дополнительного образования: кванториумы, техноклубы, IT-кубы, FabLab при вузах, ЦМИТы и центр «Сириус». В школах стали внедрятся профильные классы, в которых имеется оборудования для плодотворной высокотехнологичной работы. Все эти меры способствуют развитию робототехники в России и формированию нового поколения инженеров и ученых, работающих в этой области.

Сегодня STEM-подход подхвачен многими странами мира. Подготовка STEM-специалистов ведётся в ВУЗах Франции, Великобритании, Австралии, Израиля, Китая, Канады, Турции и ряда других стран.

• 
• 
• 
• 

Особенности STEM-подхода

STEM-подход в образовании базируется на следующих принципах:

1. Проектная форма образовательного процесса. Ученики формируют группы для коллективного решения задач и проектов, что способствует развитию коммуникационных и коллективных навыков. Проекты часто связаны с реальными проблемами и задачами, что помогает стимулировать интерес к учебным предметам.
2. Практический уклон. Учебные задачи имеют практическую направленность, а результаты их решения могут быть использованы в реальной жизни. Это позволяет ученикам увидеть реальные применения изучаемых предметов и развить навыки применения полученных знаний в практических ситуациях.
3. Межпредметный подход. Учебные задачи имеют межпредметный характер и требуют использования знаний и навыков из нескольких учебных предметов одновременно. Это способствует интеграции знаний и развитию связного мышления.
4. Охват ключевых дисциплин. STEM-подход уделяет внимание предметам, которые являются основополагающими для будущего инженера или специалиста в области прикладных научных исследований. Это включает в себя естественнонаучные дисциплины, такие как физика, химия и биология, а также современные технологии и инженерные дисциплины.

Все эти принципы совместно способствуют развитию учеников в области науки, технологии, инженерии и математики, а также развитию ключевых навыков, таких как критическое мышление, решение проблем, коммуникация и сотрудничество.

Преимущества STEM-образования

• Возможность получить конкурентные преимущества при поступлении в высшие учебные заведения или на работу в сфере науки, технологий, инженерии и математики.
• Позволяет развить навыки решения сложных задач и аналитического мышления, что полезно для применения во множестве профессиональных областей.
• Возможность получить опыт работы с новейшими технологиями и оборудованием, что ценно в свете быстрого развития научно-технического прогресса.
• Стимулирует развитие творческого потенциала и способствует разработке инновационных идей и решений проблем.
• Увеличивает вероятность карьерного роста и высокого дохода в сфере науки, инженерии и технологий.
• Повышает уровень образованности и культуры мышления, что способствует общему развитию личности.

Недостатки STEM-образования

• Внедрение STEM-образования сталкивается с различными проблемами, связанными с кадровым обеспечением, дисбалансом профессиональной специализации и соответствующих компетенций. Недостаток квалифицированных преподавателей, учителей в STEM-области ограничивает возможности развития этого направления образования.
• Несоответствием требований STEM-образования системе внешнего мониторинга и оценки образовательных достижений. Итоговые аттестации обучающихся проходят в традиционном формате.
• Данный подход направлен на развитие детей с технических потенциалом.