Необходимост от внедряване на STEM подхода в обучението по Човекът и природата в четвърти клас

В началния етап на основната степен на образование в съвременното училище се наблюдават тенденции за разчупване на традиционния модел на преподаване. Главните фактори за промяната са развиването на мрежата от иновативни училища и навлизането на STEM подхода в обучението. Променя се фокусът към интегрирано междупредметно взаимодействие с практическа насоченост, ориентирано към резултатите. В статията се разглежда прилагането на технология за внедряване на STEM подхода в обучението по  „Човекът и природата” в ІV клас като предпоставка за  по-активен начин на учене, трайно овладяване на терминологията по учебния предмет, създаване на умения за екипна работа, осъзнаване на важността и приложимостта на придобитите знания и умения, формиране на умения за сътрудничество, творчество, общуване и критичност.

Значимо място в обучението в начален етап заемат учебните предмети, които запознават учениците с природната среда. Тяхната специфика е интегрирането на  знания от различни области на човешкото познание.  Информацията е разнообразна и формира представи и понятия за заобикалящата среда. В  основата  на учебното съдържание е света, който ни заобикаля и в който живеем. Учениците придобиват първоначална природонаучна грамотност, усвояват основни понятия и зависимости за неживата и живата природа и тяхната взаимна обвързаност, изграждат разбиране към мерките и дейностите за съхраняване на природната среда, осмислят  взаимовръзката човек ─ природа и значението на околната среда за осигуряване на здравословен и качествен живот на хората, осъзнават отговорността си за личното здраве.

Учебната програма по „Човекът и природата” за ІV клас определя очакваните резултати от обучението в края на класа по области на компетентност и съответните знания, умения и отношения за всяка една от тях. В учебното съдържание са разписани придобитите компетентности като очаквани резултати от обучението по теми. Набелязани са образователни дейности за придобиване на ключовите компетентности, както и междупредметни връзки, съгласно Референтната рамка за ключовите компетентности за учене през целия живот. Дейностите имат интегративен характер с практическа насоченост като: провеждане на опити, отчитане и записване на резултатите от тях, наблюдаване на природни обекти и процеси по даден план и ориентири, разработване на индивидуални или групови проекти, свързани с природната среда, срещи със специалисти в областта на природните науки, изработване на презентации с природонаучно съдържание, използване на дигитални устройства за търсене на допълнителна информация по изучаваното учебно съдържание, разчитане на информация, представена с модели, схеми, таблици, графики, представяне на самостоятелно открита информация и любопитни факти по зададена тема, представяне на идеен проект за опазване на околната среда, участие в екипна дейност за подготовката и създаването на проект и други.

Обучението по „Човекът и природата” е подпомогнато с внедрени технологии в учебния процес и все пак резултатите на учениците  по учебния предмет, въпреки интегративния му характер и идеята за практическа насоченост, показват недостатъчно усвояване на учебното съдържание, нетрайност в овладяване на терминологията по предмета, ниска мотивация за придобиване на умения по разглежданите теми. Причините за заложения в учебните програми и неработещ инструментариум, според Павел Лукша се крият в „прилагане на образователни технологии, които внасят несъществени изменения в рамките на образователните процеси и програми“ (Лукша  2017), не се взема под внимание индивидуалността на всеки ученик, обучението е смесица от традиционни методи на обучение и внедрени частично образователни технологии. За да се създадат условия за новото образование е необходимо въведените образователни технологии да се допълнят с цялостното изменение на личностния, междуличностния и системния аспект на образователната система.

Характерът и видът на образователните дейности по ключови компетентности в учебната програма насочват към идеята за тяхната реализация чрез прилагане на STEM подхода в обучението по „Човекът и природата” в ІV клас. Работата в единна система на изучаваните учебните дисциплини в ІV клас и технологиите води до създаване на хибридни навици, сред които най-много се залага на сътрудничество, творчество, общуване и критичност. Учениците прилагат и осмислят наученото в практическо-приложен план. Създаването на общ поглед към изучваното съдържание по отделните дисциплини насочва към обединяването им в една глобална цел, която предполага формирането на ключови компетенции в реална практическа среда. Силната интердисциплинарност е едновременното изучаване на математика и природни, обществени и хуманитарни науки с всички взаимовръзки, както и на практическата им приложимост. Тя допринася за многопластовото мислене и формиране на личностни качества, както и обединяването на знания по всички науки-икономически, обществени, природни, културни, инженерни и други. Създаването на проектно ориентирани продукти като ветрогенератори, електромобили, слънчева система, космически кораби, роботи, макети на части от земната повърхност, на сгради, екологични системи и други ще бъдат обвързани с придобиването и прилагането от учениците на компетентности по различните изучавани учебни дисциплини, обединени в интегративното обучение в тематични области: Селищна екология, Предприемачество и финансова грамотност, Ландшафтна архитектура, Климатични проблеми и адаптация, Възобновяема енергия, Енергийни източници, Космическо пътуване и други.

Постепенно с развиване и прилагане на иновационни модели в училищата и апробиране на различни съвременни методи на преподаване фокусът на обучение се измества от традиционния начин към личностно-ориентираният начин на взаимодействие в учебния процес. Предварително подготвените и подробно разработените учебни материали, интегрирани уроци и учебни модули, адаптирани и тествани в онлайн и реална среда допринасят за формиране на сътрудничество, творчество, критичност и комуникативност. Приложените към тях активни методи на преподаване и проектно-базирано обучение са предпоставки за екипна работа, повишаване мотивацията за учене и осъзнаване, че в живота науките са взаимосвързани. Различната  организация на средата, методика и съдържание на учебните часове увличат учениците в разработване на проекти, в тяхното конструиране като при публичното представяне на проектната работа осмислят практическата приложимост на знанията си по природни науки. По този начин отпада вечният въпрос „Това за какво ми е да го уча?“. Начинът на мислене ще се промени с осъзнаването, обвързаността на ученото с реалния живот.

Прилагането на технология за внедряване на STEM подхода в обучението по „Човекът и природата” в ІV клас подтиква към по-активен начин на учене, трайно овладяване на терминологията по учебния предмет, създаване на умения за екипна работа, осъзнаване на важността и приложимостта на придобитите знания и умения, формиране на умения за сътрудничество, творчество, общуване и критичност.

Обект на изследването е овладяването на знания и умения в обучението по „Човекът и природата” в ІV клас чрез прилагане на технология за внедряване на STEM подхода.

Предмет на изследване са постиженията на учениците чрез прилагането на технологията за внедряване на STEM подхода в обучението по „Човекът и природата” в ІV клас.

Обхват на изследването са ученици от ІV А клас от СУ „Владимир Комаров“, град Велико Търново.

Целта на изследването е да се създаде и апробира нова технология за внедряване на STEM подхода за повишаване  на знания и умения в обучението по „Човекът и природата” в ІV клас.

Задачите са:

1. Да се анализира теоретичната литература за прилагането на STEM подхода в обучението;
2. Да се анализира учебната практика, свързана с внедряване на STEM подхода в обучението;
3. Да се създаде нова технология за внедряване на STEM подхода в обучението по „Човекът и природата” в ІV клас;
4. Да се апробира ефективността на новия модел на обучението по „Човекът и природата” в ІV клас;
5. Да се съберат емпирични данни;
6. Да се обработят статистически получените резултати;
7. Да се анализират резултатите, за да се определи ефективността на новата система на работа;
8. Да се направят изводи и обобщения, като се открият възможности за мултиплициране на ефекта от прилагане на технологията за внедряване на STEM подхода в обучението по „Човекът и природата” в ІV клас.

Хипотеза: Ако създадем и приложим в обучението по „Човекът и природата” в ІV клас нова технология базирана на STEM подхода, ще се постигнат по-високи резултати при овладяване на знанията и уменията по учебния предмет човекът и природата.

Методи на изследване:

Теоретичен анализ на състоянието на проблема в литературата и в практиката

• Анализ на тестове на учениците
• Педагогическо наблюдение
• Педагогически експеримент
• Статистически методи

 

Трудностите при овладяване на природонаучното знание от страна на учениците е колкото субективен, толкова и обективен процес. На първо място в училищата, особено за начален етап, няма създадени подходящи условия за провеждане на експериментална работа. На второ място в седмичното разписание в ІV клас учебния предмет се залага два пъти седмично по един учебен час, което е крайно недостатъчно за провеждане на опити или наблюдения сред природата. На трето място учителят не винаги успява да набави необходимите материали за извършване на опитите. Често в класната стая чрез видеа, приложени в електронните учебници, се наблюдава как се правят определените експерименти. По такъв начин предлагането на новите знания и умения се случва в теоретичен, а не в-практически план. Създаването на STEM центове в училищата по Национална програма „Изграждане на училищна STEM среда“ на МОН компенсира липсата на място и оборудване за провеждане на експериментална работа и интегриране на знания и умения по човекът и природата. Съвкупността от образователна технологична среда и прилагане на иновативни методи на преподаване е предпоставка за интердисциплинарно обучение.

В контекста на образованието, обучението и ученето за овладяване на компетентност в областта на природните науки е нужно използването на разнообразни подходи и контексти за учене, подкрепа за учителите и оценяване на развитието на компетентността.

Разнообразни подходи и среди за учене:

• Мултидисциплинарно учене
• Партньорства между различните равнища на образованието, обучението и ученето
• Училищни подходи с акцент върху сътрудничество в преподаването и ученето
• Активно участие на учениците и вземане на решения от тях
• Свързаност между отделните предмети в учебната програма
• Тясна връзка между преподаваното и обществените промени и актуалността
• Систематично допълване на ученето със социално и емоционално учене, изкуства, физически дейности, в подкрепа на физически активен начин на живот
• Приобщаваща среда-езикова, социално-емоционална подкрепа, наставничество, извънкласни занимания, кариерно ориентиране
• Иновативни подходи

 

Методи за учене с цел мотивация за учене и ангажираност:

• Обучение, основано на проучвания
• Обучение, базирано на проекти
• Смесено обучение, основано на изкуствата или на игри
• Експериментално учене
• Учене в процеса на работа
• Бизнес симулации или предприемаческо обучение

 

Подкрепа за учителите:

• Промяна на преподаването и ученето в съответната среда
• Компетентност при прилагането на подходите и методите
• Обмен на учители, сътрудничество с партньорски организации
• Създаване на новаторски практики
• Участие в научни изследвания и използване на нови технологии

 

Оценяване на развитието на компетентността чрез подходящи инструменти за  диагностична, формираща и обобщаваща оценка и чрез измерване на напредъка на учениците с помощта на  цифровите технологии.

Овладяването на компетентност в областта на природните науки е взаимосвързан процес в училищното образование, основан на принципите, подходите и ценностите на компетентностния подход. Обучението по „Човекът и природата” се реализира  от ІІІ клас до VІ клас, като най-важен и преходен е ІV клас, веднъж като обобщаващ знанията, придобити в начален етап по предмета и втори път като пренос и надграждане на знанията и уменията в следващите класове.

Принципи, знания, умения и нагласи, свързани с природонаучната компетентност по учебния предмет човекът и природата в ІV клас са:

Принципи:

Научност – въз основа на този принцип се извършва подборът на учебното съдържание и се насочва неговото овладяване, научните знания да са актуални и да се подлагат на обективен анализ изучаваните факти и явления;

• аргументиране и обосноваване на факти, правила, закони и привеждане на доказателства за убеждаване;
• преподавателят да излага достъпно, вярно и разбираемо научната терминология и да използва приетите в науката символични обозначения
• използване на съвременни технически средства;
• съобразяване максимално процесът на обучение с утвърдените учебни планове и програми.

 

Достъпност – въз основа на този принцип се осигурява подбор на учебно съдържание, което е съобразено с възрастовите особености на учащия;

• съобразяване на знанията с възрастовите и индивидуалните особености на учащите;
• съобразяване на обема от знания с определеното за тях време за усвояване
• постепенно усложняване на знанията.

 

Условия за достъпност – яснота на преподаването, създаване на интерес, осигуряване на проблемност.

Правила за достъпност – да се върви от просто към сложно знание, да се върви от по-леко към по-трудно, да се върви от известно към неизвестно, да се върви от абстрактно към конкретно, съзнателност и активност.

Съзнателност – да се осмисли изучаваното чрез абстрактното мислене, възприятията и представите, чрез разбиране на смисъла на усвояваните знания, тяхната същност и необходимостта от разностранна подготовка, чрез целенасоченост, плановост, мотивация, интереси и чувствата.

Активност – умствена активност, учениците да проявят на интерес и волеви усилия за успешно изпълнение на всички задачи, които възникват в учебно-възпитателната дейност. Същността й се състои в единството между мислене и действие, между теория и практика. Това означава, че умствената активност, създадена още при теоретичното овладяване на знанията, винаги трябва да се свързва с такава практическа дейност, която да обогатява, проверява и затвърждава знанията. За реализирането на този принцип допринасят проверката и оценката на знанията за логичността на преподавания материал.

Нагледност – получаването на конкретни впечатления, образи и представи чрез всички анализатори в процеса на обучението, затова се свързва с характера на познавателната дейност. Създава връзката между конкретното и абстрактното и съдейства за развитието на абстрактното мислене. Обучението по-достъпно, допринася за трайното овладяване на знанията. Тя се използва се във всички звена на процеса и във всички учебни единици като осигурява сетивен материал.

Видове нагледност:

• Предметнообразна – наблюдават се естествени обекти;
• Словеснообразна – използва се силата на словото;
• Условноизобразителна – към този вид се отнасят чертежи, карти, схеми, диаграми),  изисква по-абстрактно мислене и съдейства за развиване на способността да се обобщава; нарича се още символна нагледност;
• Динамична – отразява предметите и процесите в движение и развитие, използват се различни технически средства.

 

Прилагането на нагледността в учебния процес изисква нейното организиране с оглед на целите и задачите на обучението, управление за включване на повече анализатори за възприемане на главни, съществени страни от изучаваното, планиране по отношение на място и време, да осигурява наблюдаване на предметите в развитие, развитие на мисленето и речта, връзката на знанията с живота.

Системност и последователност – планиране на обучението по учебен план и учебна програма с междупредметни връзки. Всяко ново знание да се усвоява на базата на предишното, въз основа на строга логика, а именно да се гарантира системността-усвояване на знания чрез тяхна взаимна вътрешна връзка, която се изразява в логиката на преподаването на предмета /връзката между предметите в цялостната образователна система или в системата на образователната подготовка/.

Трайно овладяване на знанията – съществените факти, понятия, идеи, закони, правила и дълбокото разбиране на най-характерните признаци и страни на изучаваните предмети и явления. За трайни знания говорим когато те могат да се приложат със сигурност в практиката. Съществено значение имат: разделянето на текста на смислови части, самостоятелната работа, обобщаването, упражняването, затвърждаването във всяка учебна единица.

Индивидуален подход – съобразяване с индивидуалните особености на учащите се, неговите устойчиви характерни особености в поведението и дейността на отделните учащи се рамките на група. Свързан е с най-новите изисквания към учебния процес: проблемност, индивидуализация, диференциация, програмно обучение.

Отделните принципи те са свързани помежду си, зависят един от друг и взаимно се допълват. Те са в основата на учебния процес и зависят от дидактическата задача, при което един от тях става водещ.

В процеса на обучението се използват разнообразни методи за придобиване на нови знания, за закрепване и усъвършенстване на знания, за проверка и оценка на знания: словесни – разказ, беседа, работа с учебник и книга, нагледни – наблюдение, демонстрация и практически-упражнения, лабораторна работа, практически занятия- индивидуалната работа, работата по двойки, работата по групи, дискусии в клас,  интерактивни презентации, експеримент.

Обемът на знанията, уменията и нагласите, които се придобиват чрез обучението по учебния предмет човекът и природата не е голям. Прави обаче впечатление, че  постигането на  компетентностите трябва да се осъществява чрез различни методи и подходи: наблюдения, експериментална работа, работа с модели, схеми, диаграми, графики, таблици, информационно-комуникативни технологии и извличане на информация от тях. Необходимо е и формиране на умения за описване на процеси и явления, измерване и работа с различни величини, сравнения, анализи и прогнозиране.

Изводът е че без интегриране на знания, умения и нагласи от другите изучавани учебни предмети, постигането на заложените компетентности не е възможно.