Представяне на технологията на обучението по Човекът и природата в четвърти клас чрез внедряване на STEM подхода

Съвременните тенденции в обучението по „Човекът и природата”са насочени към изграждане на научни компетентности и овладяване на подходи и стратегии за преподаване, учене, повишаване знанията на учениците по учебния предмет. Познавателните процеси в обучението по “Човекът и природата”се активизират чрез съвместната употреба на традиционни и съвременни методи на преподаване. Главна роля за овладяването на знанията и уменията както и прилагането им има интегративния им характер. Конструирането на знанията посредством прилагането на STEM подхода, осигурява на учениците свързването им с житейски ситуации близки до тях и подпомага тяхната трайност, и практическа приложимост. Овладяването на трайни природонаучни знания по области на компетентност в четвърти клас може да се осъществи чрез прилагане на иновативни методи на преподаване: учене чрез правене, учене чрез преживяване, проектно-базирано обучение съчетани с информационните технологии и интерактивна STEM образователна среда.

Все по-често в ежедневието си получаваме информация в графичен, табличен вид и се налага анализирането на данни от различни източници. С навлизането и развитието на технологиите потокът от информация нараства и се увеличава необходимостта от създаване на умения за разбирането, прилагането и анализирането ѝ. Следователно компетентностите в областта на природните науки, предложени в настоящия си вид в учебните програми по „Човекът и природата”ще търпят постоянна промяна и развитие, за да отговарят на съвременните потребности и тенденции на обществото.

Въвеждането на технология базирана на STEM подхода в обучението по „Човекът и природата”в ІV клас в урочната и извънурочната дейност ще измени фокуса от традиционните подходи към изследователските, което ще направи учебния процес динамичен, действен, продуктивен и интересен за учениците. Интегрираните уроци, оптимизирането на индивидуалния подход, проектно-базираните и приложно-практическите дейности, междупредметните връзки ще свържат изучаваните знания е умения с реалния живот. Формирането на самостоятелност и на положително отношение към ученето ще мотивира учениците за повишаване на техните знания и резултати по човекът и природата.

STEM по структура и съдържание интегрира наука, технологии, инженерни науки и математика. Науката е знания за света, видим и невидим и включва придобиване на знания за света и начини за неговото изучаване. Технологиите  са прилагане на научните знания на практика и цели подобряване на производителността, създаване на продукти и предоставяне на услуги. Те включват всички създадени от човека обекти – основни и разширени, нецифрови и цифрови. Инженерните науки са  процеси на проектиране, в отговор на нужди и желания при различни ограничения като време, пари, налични материали и други закони на природата. Математиката изучава количеството, структурата, формата и промяната. Осигурява основа за много аспекти от живота, включително за голяма част от науката, технологиите и инженерните науки.

Малките ученици са любопитни, нетърпеливи, склонни да изследват, да разберат и осмислят заобикалящия ги свят. Те обичат да строят, колекционират, да възприемат емоционално и да играят. Това поведение е основно за прилагане на STEM подхода, който помага на учениците да развиват разбирания за природния свят.

При  овладяване на научни знания и умения STEM подхода допринася за:

• изследване на научни идеи като структура и функция, причина и следствие, и модели, които изследват както в класната стая, така и извън нея;
• практическата наука, която дава основи за формиране и изучаване на научни концепции и термини;
• представяне на физически процеси с прости модели и използването им за обяснение на явленията;
• инженерни и научни идеи за изучаване на формата, функцията на инструменти и материали.

 

Някои стратегии за внедряване на STEM подхода в обучението са:

• предоставяне на равни възможности на всички ученици за участие в учебните преживявания;
• наблюдаване на учениците в процеса на изследване, игра, общуване помежду им, когато са ангажирани с практически дейности;
• използване за опори предишен опит и идеи на учениците от общуването им с природата;
• насърчаване на учениците да споделят и разясняват свои преживявания, наблюдения и идеи, дори и те да са неправилни;
• насърчаване за продължаване на изследванията с цел генериране на повече идеи от учениците.

 

Прилагането на STEM подхода в учебния процес развива у учениците:

• умения за изследване, планиране, експериментиране;
• насочване на вниманието както към процеса, така и към резултата;
• умения за тестване на модели, дизайни, идеи;
• умения за разумно поемане на риск;
• демонстриране на любопитство, въображение, инициативност, склонност към експериментиране, готовност за екипна работа;
• нови приложни умения (запознаване и работа с различен тип технологии);
• умения за работа с ръце – сръчност и планиране на процеси;
• таланти и допълващи умения;
• умения за формулиране и споделяне на идеи;
• презентационни умения;
• независимо и креативно търсене на отговори и решаване на проблеми;
• развиване на трайни знания на базата на практика и опит – отговорност към изпълняваната задача;
• умения да приемат обратната връзка;
• умения да оценяват ефективността на действията;
• да заемат позиция, когато имат аргументи;
• да оценяват и познават способностите на своите приятели.

 

Самата същност на STEM подхода предполага участие на учениците в практически и приложни дейност

и с междупредметен характер като фактор за повишаване на техните образователни постижения и успех. Фокусът на STEM обучението е върху развиването на мисленето – математическо, логическо и инженерно и се базира на интегриран подход и методика, която поставя ученика в центъра на обучението и насърчава ученето чрез проектно-базирано обучение, чрез преживяване, творчество и експериментиране.

Важно условие  при внедряване на технологии за прилагане на новия подход е организацията на учебната среда, която задължително трябва да е групова и според целите, задачите и планираните дейности може да има следния вид:

Групова, която предполага подходи, в които учениците работят съвместно в малки групи, за да споделят идеи и да си помагат.

Групово обучение, при което двама или повече учители работят заедно с група от ученици и споделят едно и също пространство.

 

Фиг. 1.  Модели на групово обучение

Според резултатите от анкета проведена между учители за проучване на знанията им за същността и спецификата на STEM обучението и мненията им за неговото приложение в българските училища мнението е че е подходящо да се внедри STEM обучението в класните стаи, но не са точно наясно какво стои зад термина и съдържанието на STEM, какво е необходимо за такъв тип обучение, каква е ролята им и ползите от внедряването му. „Но създаването на методически ръководства, споделянето на добри практики и оборудването на повече STEM кабинети в училищата ще води до все по-успешно внедряване на този подход в образователната ни система“. Д. Кожухарова, М. Ж. (2021)

STEM образователната среда е интегрирана съвкупност от специално създадени и оборудвани учебни пространства с фокус върху изучаването и прилагането на компетентности в областта на природоматематическите науки и включва следните взаимосвързани компоненти:

• образователна среда;
• учебно съдържание;
• методи на преподаване;
• организация и управление на училищните процеси.

 

Образователна среда – променено физическо пространство, подкрепящо ученето и творчеството с интегриране на дигитални и недигитални технологии в процесите на преподаване и учене.

Учебно съдържание – създаването на интегрирани уроци, интегрирани учебни модули, интегративни предмети, нови модули на учебно съдържание, нови учебни предмети и извънкласни дейности с фокус върху STEM, включително и образователни ресурси за обучение на учениците.

Методи на преподаване – въвеждане и използване на иновативни методи и инструменти за планиране на уроците и на преподаване, алтернативни начини на групиране на учениците, проектно-базиран или проблемно-базиран образователен процес, различни видове оценяване и насърчава възможностите за онлайн преподаване и учене.

Организация и управление на училищните процеси- въвеждане на нови педагогически роли в училище, подкрепящи учебните STEM дейности, създаване на условия и подкрепа за взаимни посещения и конфериране или даване на обратна връзка между педагогическите специалисти, работа в професионални общности, екипно планиране или преподаване между учителите, създаване на структури, процеси и подкрепа за целенасочено професионално учене на учителите в реална работна среда и създаване на подкрепяща учебна среда, включване на външни партньори и създаване на нови партньорства за съвместно ситуирано в реалната практика учене на учениците.

В СУ „Владимир Комаров“, град Велико Търново, учениците с желание и удоволствие провеждат занятия в STEM център от типа „Класна стая за креативни дигитални създатели“.

С въвеждането на технологията чрез прилагане на STEM подхода ще се привлече  интереса на учениците към природните науки и ще се повишават  постиженията им в обучението по „Човекът и природата” в ІV клас.

Целта е да се подбере, приложи и апробира подходяща технология, използваща STEM подхода в извънкласните занимания на учениците в клуб „Техносвят“ за повишаване на знанията, уменията и нагласите при овладяване на учебното съдържание по човекът и природата.

Задачи а реализиране на целта е необходимо да се изпълнят следните задачи:

1. Да се проучи и анализира специализирана литература по проблема;
2. Да се дефинира теоретичната рамка за провеждането му;
3. Да се избере подходящ дизайн и да се планира провеждането на изследването;
4. Да се подбере метод, отговарящ на целта, хипотезата и възрастта на участниците в изследването;
5. Да се проведе изследването;
6. Да се представят и анализират получените резултати и да се формулира изводи.

Задачите при въвеждане на новата технология:

• подбор на учебното съдържание в зависимост от показаните резултати на учениците в учебния процес по човекът и природата;
• планиране и провеждане на занятията по извънкласните дейности на клуб „Техносвят“ в иновативно учебно пространство;
• организиране на учебната среда и необходимите материали;
• организиране на последователността от процедури за реализиране на дейностите;
• отчитане на повишаване знанията на учениците чрез включването им проектно-базирано обучение;
• затвърждаване и надграждане на учебното съдържание по учебния предмет човекът и природата чрез интегриране на знанията на учениците от изучаваните учебни дисциплини;
• реализиране на мултидисциплинарни и интердисциплинарни уроци;
• формиране на умения за изследване, планиране, експериментиране;
• формиране на умения за критично и самостоятелно мислене;
• умения за работа в екип;
• умения за оценка и самооценка на процеса на работа и резултатите;
• умения за презентиране;
• използване на технологии;
• осигуряване на тестов контрол;
• изработване на критериална оценка на резултатите.

 

Принципи:

• равен достъп до ресурсите и равнопоставеност на всички участници;
• зачитане и изслушване на мнението на всеки от участниците;
• проява на търпение и толерантност, сътрудничество;
• поощряване на постиженията;
• удовлетвореност от собствения си успех и от успеха на другите;
• осъзнаване от учениците на постигнатото разбиране за приложението на научните знанията;
• ученето се основава на учебно–изследователската дейност;
• развиване на способности за самостоятелно действие, оценяване и поемане на отговорност.

 

При анализа на резултатите на учениците от ІV клас са отчетени пропуски в овладяване на учебното съдържание от глобалната тема „Организмите и тяхната среда на живот“ в сравнение с резултатите от изучаването на предходните глобални теми.

Същевременно всички ученици от класа участват в клуб „Техносвят“ – извънкласни дейности, чиито занятия се провеждат един път седмично с времетраене два учебни часа. Децата с голямо желание и интерес участват в извънкласните дейности и винаги с готовност изпълняват поставените им проектни задачи. Работата е организирана на проектен принцип с прилагане на проектно-базирано обучение и цели повишаване на дигиталните компетентности на учениците, развиване на логическото и аналитично мислене, изграждане на умения за работа по проекти чрез прилагане на мултидисциплинарния и интердисциплинарния подход.

Интегрират се знания и умения в изследователска, експериментална и практическа дейност. Реализирани са проектите „Слънчева система“ и „Летище“. Четвъртокласниците разширяват знанията си чрез задълбочено изследване и проучване на данни, факти и открития, генерират идеи за изпълнение на проектите с използване на 3D писалки и информационни технологии.

След установяване на съществените пропуски в знанията на учениците по глобалната тема „Организмите и тяхната среда на живот“ и отчитайки повишените знания за Слънчевата система след изработване на модела й в извънкласните дейности, се взе решение да се приложи технология с използване инструментите на STEM подхода за повишаване на знанията и резултатите от обучението. Дейността на клуба се реализира в новосъздадената интерактивно-образователна среда на училищния STEM център. По проекта „Организмите и тяхната среда на живот“ учениците работят 20 учебни часа в 10 занятия на клуба. В процеса на разработването на три макета на местообитания на организмите в равнината, във водата и в гората, прилагайки знания и умения, изучавани по математика, технологии и предприемачество, български език и литература, компютърно моделиране и изобразително изкуство, те актуализират, обогатяват, преодоляват пропуските и дори надграждат знанията си по глобалната тема от учебното съдържание по човекът и природата. При реализирането на проекта отново се преминава през всички тематични единици от предвидените в глобалната тема „Групиране на животните“, „Среда на живот“, „Приспособления на животните и растенията“, „Съседи в природата“, „Опазване на природата“ за изучаване учебно съдържание от учебната програма по човекът и природата, затвърждава се терминологията (насекоми, земноводни, местообитание, съобщество, планктон, равновесие в природата), като се овладяват и доизясняват други понятия от учебника, които не са заложени като нови термини и затрудняват възприемането на тестовете, уточняват се връзките на организмите в съответните местообитания, но не тема по тема, а систематизирано и обобщено в процеса на изучаване на природната среда в определените места за живот на организмите. В продължение на пет занятия се изследват и проучват местообитанията и организмите в тях, като освен по разнообразие на живите организми-растения и животни, те се групират и като безгръбначни и гръбначни. Учениците определят в едно местообитание от кои видове и групи животни има и техните съобщества. При изграждането и представянето на проектите се коментират екологичните теми „Опазване на природата“, „Защитени животни“.

Изпълнението на проекта се планира и реализира чрез STEM карта в чието съдържание се дефинира проблема, определят се  учебните предметите, които се интегрират заедно със знанията и компетентностите от изучаваното в тях учебно съдържание, нужно за целите на проекта, а именно повишаване знанията на учениците. По този начин на работа учениците не само затвърждават знания по интегрираните учебни предмети, но и придобиват и усъвършенстват необходимите за овладяване умения.

Например  при изследване на местообитание гора на интерактивните дисплеи в STEM центъра се залагат изображения на гора и се чуват в помещението горски звуци. В тази атмосфера учениците изброяват растения и животни в гората, определят кои от тях са безгръбначни и гръбначни и от кой вид гръбначни животни са те, какво съобщество образуват. Установяването на пропуски и затруднения в знанията води към търсене и извличане на информация от различни източници-енциклопедии, интернет-текстове и изображения. Получената информация за гората, учениците синтезирано записват на листи, като я категоризират в списъци от растения и животни, разпределянето на животните в групи. При срещане на непознати термини търсят обяснение от учителя или интернет енциклопедии. Намирането на нова, интересна или любопитна информация или факти за видове растения и животни се споделя като нещо интересно с останалите от класа, което подпомага за разширяване и обогатяване знанията и представите на децата за горския свят. Заедно с това ученици, които са били в гората със семействата си споделят своите преживявания и впечатления, разказват интересни случки и преживявания. Децата описват своите наблюдения и впечатления от проведените с тях екскурзии в град Русе „Природонаучния музей“, град Плевен парк „Кайлъка“ и зоологическата градина в него – защитена местност, коментират видяното и определят кои животни от гората са видели на живо и от коя група са те, с какво се хранят и кои гори обитават. Неформалната и същевременно иновативна и технологична среда предразполага учениците към личностна изява, по-свободна комуникация със съучениците и учителите, създава се обстановка на равнопоставеност и творчество. В своята работа по този етап от проекта те съвсем неосъзнато интегрират знания от човекът и природата, математика, български език и литература, информационни технологии и изобразително изкуство. Учителят взема участие чрез насочващи въпроси, разказване на интересни случки от преживяното съвместно с учениците на екскурзиите.