Портфоліо проекту "STEM-освіта"

STEM - Science, Technology, Engineering, Mathematics

Акронім STEM (від англ. Science – природничі науки, Technology – технології, ə – інженерія, проектування, дизайн, Mathematics – математика) визначає характерні риси відповідної дидактики, сутність якої виявляється у поєднанні міждисциплінарних практик орієнтованих підходів до вивчення природничо-математичних дисциплін. Водночас, у STEM активно включається сукупність творчих, мистецьких дисциплін, що об’єднані загальним терміном Arts (позначення відповідного підходу – STEM and Arts). Актуальними напрямами STEM and Arts є промисловий дизайн, архітектура, індустріальна естетика тощо. Останнім часом, у європейському науковому дискусі наголошується на важливості всіх дисциплін, використанні міждисциплінарних підходів STEAM (літера A – All - всі) і поєднанні природничо-наукових з іншими навчальними дисциплінами, які вивчаються у школі.[1]

У STEM-освіті активно розвивається креативний напрямок, що включає творчі та художні дисципліни (промисловий дизайн, архітектура та індустріальна естетика і т.д.).Освіта в галузі STEM є основою підготовки співробітників в області високих технологій. Тому багато країн, такі як Австралія, Китай, Великобританія, Ізраїль, Корея, Сінгапур, США проводять державні програми в галузі STEM-освіти.Впровадження STEM-освіти в Україні змінить економіку нашої країни, зробить її більш інноваційною та конкурентоспроможною.

Нормативна база

Впровадження STEM-освіти здійснюється відповідно до Законів України «Про освіту», «Про загальну середню освіту», «Про позашкільну освіту», «Про наукову та науково-технічну діяльність», «Про інноваційну діяльність», Указів Президента України «Про Національну стратегію розвитку освіти в Україні на період до 2021 року» (№ 344/2013 від 25.06.2013 р.), «Про заходи щодо забезпечення пріоритетного розвитку освіти в Україні» (№ 926/2010 від 30.09.2010 р.), Положення про порядок здійснення інноваційної освітньої діяльності (наказ МОН України № 522 від 07.11.2000 р.; зі змін. і доп., внесеними наказом МОНмолодьспорту України № 1352 від 30.11.2012 р., наказом Міністерства освіти і науки України № 380 від 31.03.2015 р.), План заходів щодо впровадження STEM-освіти в Україні на 2016-2018 роки, затверджений Міністерством освіти і науки України 05.05.2016 року, рішення Колегії Міністерства освіти і науки України від 21.01.2016 року (протокол №1/1-4) «Про форсайт соціо-економічного розвитку України на середньострокову (до 2020 року) і довгострокову (до 2030 року) часових горизонтах (в контексті підготовки людського капіталу), наказ Міністерства освіти і науки України від 17.05.2017 № 708 «Про проведення дослідно-експериментальної роботи всеукраїнського рівня за темою «Науково-методичні засади створення та функціонування Всеукраїнського науково-методичного віртуального STEM-центру (ВНМВ STEM-центр)» на 2017-2021 роки» та інших.[2]

Що таке робототехніка?

Робототе́хніка (від робот і техніка; англ. robotics) (англ. robotics, нім. Robotertechnik f) — прикладна наука, що опікується проектуванням, розробкою, будівництвом, експлуатацією та використанням роботів, а також комп'ютерних систем для їх контролю, сенсорного (на основі вихідних сигналів давачів) зворотного зв'язку і обробки інформації автоматизованихтехнічних систем (роботів).[3]

Мета робототехніки — виробляти програмування задля контрольованої співпраці електроніки і механіки роботів.[4]

В сучасному світі розвиток науки і техніки стоїть на першому місці. На світовому ринку роботобудування лідирують такі країни як Німеччина, Японія та Південна Корея. Основною проблемою розвитку галузі робототехніки в Україні є недостатність коштів на введення та розробку нових типів роботизованої продукції. Загалом, сферу робототехніки в Україні, буде доречно розділити її на три напрямки: споживчий, виробничий і сферу навчання. На сьогодні головною метою для держави є розвиток сфери навчання, оскільки від підростаючого покоління залежить майбутнє нашої країни. Крім цього, здійснюються розробки в промисловому виробництві, а також проводиться підтримка інвесторами інноваційних проектів(стартапів), які відкривають нові перспективі для входження України у світовий простір економічно розвинутих країн.

Якщо й надалі в нашій країні буде розвиватися робототехніка, то вже найближчим часом можна очікувати наступних подій:

1. Поява і початок масового впровадження роботизованого транспорту, тобто, транспорту без людини-водія. Ця підгалузь розвивається не так швидко, як хотілося б, але через десятиліття вона досягне тієї межі, коли буде остаточно прийнята суспільством в розвинених країнах.

2. В області військової робототехніки безпілотна авіація (БПЛА) витіснить льотчиків з ВВС. Скоріш за все, співвідношення літальних апаратів буде прагнути до співвідношення 80:20 на користь безпілотників. Аналогічно буде зростати заміна військовослужбовців роботами і у всіх інших видах збройних сил.

3. Сформується стійкий ринок сервісних роботів, в першу чергу домашніх, на яких покладено такі функції, як прибирання та охорона житла, догляд за дітьми, приготування їжі та організація дозвілля членів сім’ї. Слід очікувати появи всіляких роботів-доглядальниць, навчальних роботів. Добрим початком для всієї галузі робототехніки в цілому в Україні є масове відкриття навчальних закладів робототехніки для дітей та впровадження годин з робототехніки в навчальний процес деякими як загальноосвітніми так і вищими навчальними закладами.[5]

STEM-програми для дітей

Вагомий вклад в розвиток робототехніки серед дітей та її поширення в Україні вноситься міжнародними компаніями – FIRST та LEGO Group, які створили міжнародну програму–конкурс FIRST LEGO League, а пізніше FIRST LEGO League Jr. (Jr. – означає Junior) [6].

STEM-програма FIRST LEGO League Junior в Україні (6-10 років)

Програма FIRST LEGO League Junior створена для дітей 6-10 років двома міжнародними компаніями – FIRST та LEGO Group. Її мета – надихнути дітей початкової школи вивчати науку, технологію, математику а також долучатись до вирішення актуальних світових питань за допомогою їхньої улюбленої іграшки – конструктора LEGO! Кожен рік, у всьому світі, навчальні заклади формують команди (від 2 до 6 дітей) і приймають участь у фестивалі FIRST LEGO League Junior. На початку вересня всі команди реєструються і дізнаються Тему Сезону, над якою вони будуть працювати протягом декількох місяців. Вона завжди пов’язана з актуальною світовою проблемою, тож у дітей є унікальна можливість дізнатися що трапляється в світі та долучитися до його покращення. Тема позаминулого року була присвячена екології і мала назву «Подаруй життя сміттю». Тема 2016-2017 року – «Друзі тварин». Тема 2017-2018 року – «HYDRO DYNAMICS». Для участі у фестивалі, кожна команда дітей має: • Вивчити тему сезону та обрати 1 проблему для дослідження; • Дослідити обрану проблему та придумати, як її вирішити; • Побудувати модель з конструктора LEGO, яка продемонструє інноваційне рішення команди; • Намалювати Постер; • Підготувати презентацію команди; • Бути дружніми та допомагати один одному! На фестивалі кожна команда отримує номінацію і абсолютно всі діти отримують призи. Саме тому, ми називаємо FIRST LEGO League Junior фестивалем, а не конкурсом!

STEM-програма FIRST LEGO League в Україні (9-16 років)

Програма FIRST LEGO League (FLL) – освітня STEM програма для дітей 9-16 років. Трьома ключовими аспектами FIRST LEGO League є робототехніка, дослідження та лідерство. Використовуючи набори LEGO Mindstorms, кожна команда спроектує, сконструює та запрограмує повністю автономного робота для змагання на спеціальному полі. Також діти досліджуватимуть тему поточного року, виберуть актуальну проблему світового значення та будуть винаходити її інноваційне рішення. Беручи участь в FIRST LEGO League, діти вивчають програмування, концепції створення роботів, розвивають навички проведення наукових досліджень та лідерські якості. Щороку сезон FIRST LEGO League починається в кінці літа оголошенням теми. Сформувавши команди по 2-10 осіб, діти разом з дорослими тренерами знайомляться з правилами, готуються та представляють свої розробки на регіональних турнірах, Всеукраїнському чемпіонаті, а фінал сезону знаменує Всесвітній фестиваль FIRST LEGO League, що відбувається в квітні наступного року.

Україна приєдналась до FIRST LEGO League в сезоні 2012-2013. У першому турнірі взяли участь 8 команд, а в сезоні 2016-2017 вже більш ніж 70 команд представили свої проекти. Програма FIRST LEGO League складається з трьох частин: “Проект” – завдання, що передбачає дослідження та пошук учнями інноваційних ідей для вирішення реальної проблеми, актуальної в усьому світі; “Гра роботів”, що передбачає конструювання учнями робота LEGO® MINDSTORMS® та його програмування для виконання місій на спеціальному полі з LEGO-моделями та перешкодами; “Основні Цінності” – процес роботи, який проходять учні для того, щоб отримати важливі життєві навички, такі як вирішення проблем, критичне мислення, творчість і командна робота. Кожна зареєстрована команда на початку сезону отримує Завдання: • Вивчити тему Сезону та обрати 1 проблему для дослідження; • Дослідити обрану проблему та придумати, як її вирішити; • Зробити презентацію свого інноваційного рішення (Проекту); • Збудувати робота на базі набору LEGO Mindstorms EV3/NXT; • Запрограмувати його для виконання місій на спеціальному полі.

Виконавши Завдання, команди зустрічаються на чемпіонатах і представляють там свої роботи суддям та іншим командам.

НАВЧАННЯ ЧЕРЕЗ ДІЮ - Основа принципу - створення дитиною реальних речей в матеріальному світі й отримання знань в процесі діяльності. Це циклічний процес: нові набуті знання дозволяють створювати складніші речі в реальному світі, які приносять додаткові знання, і далі за циклом. Циклічна модель базується на чотирьох освітніх складових: взаємозв’язок, конструювання, рефлексія та розвиток

ВЗАЄМОЗВ’ЯЗОК - Ключовий принцип на основі поєднання нового досвіду з набутим для стимулу навчання та пізнання

РОЗВИТОК - Розвиток через успішне виконання складніших завдань, що розкриває творчі та дослідницькі навички

КОНСТРУЮВАННЯ - Створення моделей і генерування ідей. Конструювання власних моделей для виконання поставлених задач

РЕФЛЕКСІЯ - Осмислення того, що зроблено, створено, модифіковано; пошук словесного формулювання отриманих знань

Кожен рік, команди FIRST LEGO League досліджують актуальну тему, над якою працюють вчені зі всього світу. Теми минулих років були присвячені природним катастрофам, покращенню життя людей похилого віку, клімату, взаємодії між людьми і тваринами, ефективним інструментам навчання. Тема сезону 2017-2018 називається "Вода і людина". Вона присвячена вивченню води, її властивостей та дивовижного світу водних ресурсів.[7]