Статията разглежда използването на методи и форми на работа в процеса на обучение по физика и астрономия, за да бъде обучението привлекателно, атрактивно, да стимулира творческия потенциал на учениците и възпитаване на познавателен интерес към учебния предмет физика и астрономия. Едновременно с това да осигурява високо качество на образованието им. Разгледани са резултати от различни методи, прилагани за постигане на заложени цели, осъществяване на поставени цели, по отношение на очаквани резултати на определени познавателни равнища. Специален акцент е поставен върху създаване на интерес към STEM обучението, при което всички обучителни дейности се базират на намирането на решение на проблеми от реалния свят и акцентира върху ученето, основано на проекти. Обобщени са резултати от образователния ефект от прилагането на модела на STEM базирано обучение за учениците, който е многопосочен.
Образованието играе фундаментална роля за съществуването и развитието на съвременното общество. То осигурява развитие на младото поколение, приобщава го към социално – целесъобразна форма на поведение към знания, ценности и методи за познание и действия. Ако образователната система не може да обезпечи необходимото качество на подготовка, то това поставя под съмнение ефективността на образованието като цяло.
Учебният предмет „Физика и астрономия“ осигурява формирането на система от знания, умения и включените в тях отношения, свързани с природата. По този начин в съзнанието на учениците се формира представа за целостта на природата и същевременно за нейните многообразие и сложност. Свързана и с формиране на знания, умения и особено отношения, отнасящи се до енергийни и екологични проблеми, опазване на околната среда, опазване на здравето, толерантност в живия свят и т.н., които са задължителна част от образованието и културата на съвременния човек. Така учебния предмет „Физика и астрономия“ допринася за осигуряване на пълноценно развитие на учениците и подготовка за бъдещия им живот.
Въз основа на образователните стандарти целите са конкретизирани като очаквани резултати на определени познавателни равнища (знае, познава, посочва, описва, обяснява, разбира, сравнява, определя, пресмята, чертае, прави, демонстрира, измерва, прилага) за програмата в цялост и за учебното съдържание по теми. Целите са: създаване на интерес към физичното и астрономичното познание, подготовка за самостоятелно учене, формиране на елементи на физичен стил на мислене и възпитаване на екологично съзнание у учениците. Целите и очакваните резултати определят учебния предмет „Физика и астрономия“ като описателен, изграден на експериментална основа: наблюдения в природата, извършване на демонстрационни, лабораторни и домашни опити, използване на подходящи илюстрации и др. (Станев и др., 2008). Водещи научни методи за провеждане на учебно-познавателната дейност с учениците са наблюдението и опитът. Не всички ученици са в състояние да откриват самостоятелно различни проблеми. В действителност способността за виждане на проблемите, както и всяка друга творческа способност, не е еднаква у всички и подлежи на развитие. Редица изследователи сочат, че много ученици не са научени да задават въпроси. Липсата на такава практика води до това, че понякога 90 – 95 % от учениците въобще не поставят въпроси. По този начин не се развива, а се потиска възможност да се види проблемът – една от най – важните процесуални характеристики на творческата дейност.
Другата особеност на познавателната дейност представлява виждането на структурата на обекта, който предстои да бъде изучен. Същността на виждането на структурата на обекта се заключва в бързото, понякога мигновено обхващане на елементите на обекта и тяхното съотнасяне един с друг. Това предполага:
– умение да се комбинират по – рано известните начини за решение на проблема по нов начин;
– умение да се създаде оригинален начин за решение.
Творчеството по своята природа изисква оригиналност, умение човек да се откаже от стереотипите в дейността, в знанията, макар че без такива стереотипи като негова основа, то е невъзможно. Ето защо обучението, от една страна трябва да формира стереотипни знания, умения и навици, а от друга – да създава необходимата готовност ученикът да се откаже от тях при търсенето на други знания и начини за дейност, по-целесъобразни за дадения случай. Посочените характеристики представляват основа на опита за познавателна (творческа) дейност, усвояването на който служи като база за по – нататъшно саморазвитие. С други думи, само след овладяване на интелектуалните свойства, които тези особености предполагат, може да се осъществява тяхното по-нататъшно развитие до равнище, обусловено от природните предразположения и усърдието. Ако тези свойства не се формират в определена възраст, могат да се пропуснат богати възможности за развитие. В крайна сметка се очертават три равнища за усвояване на знанията и начините за дейност (уменията и навиците). Първото, на равнище на възприемането, осъзнаването (разбирането) и запомнянето. Второто, на равнището на приложението в стереотипни ситуации. Третото, на равнището на творческото приложение.
Между познавателната и учебната дейност съществуват много общи черти. При всяка от тях човек се стреми да придобие знания за предметите и явленията в природата и обществото, за сложните изменения в обществените отношения и за постиженията в човешкото мислене, за да ги използва в практиката като същевременно проявява творчество и развива своите способности. Познавателният процес е процесът, чрез който учащите усвояват културно – историческия опит на човечеството, усвояват знания за природната и обществената действителност. Взаимодействието между сетивното и логическото познание, благодарение на което се овладява и преобразува природата и обществената действителност, се отнася и за учебно–познавателната дейност. Тя като специфична познавателна дейност в основата си е творческа, творчески процес, който независимо от неговите разновидности, независимо за коя област се отнася, има основа, в която механизмът на въображението е определящ.
Познавателната дейност на учениците в учебния процес се развива съобразно законите на логиката и психологията на познанието. Съдържателната характеристика на познавателната дейност включва:
– научната информация, изучавана по различните учебни дисциплини, която представлява обект на познавателната дейност;
– взаимната връзка и обусловеност на процесите възприемане, осмисляне и обобщаване, затвърдяване и прилагане на знанията в практиката, като страни и етапи на учебно – познавателния процес;
– репродуктивна (възпроизвеждаща) и продуктивната (творческата) познавателна дейност.
Изясняването на специфичните особености на познавателната дейност на учениците от прогимназиален курс е необходимо поради факта, че практическото мислене стои в основата на всяко мислене и е предпоставка за развитието на словесното и символното мислене. В тази възраст практическото мислене допринася за развитие на умствените способности на учениците, благодарение на което се дава силен тласък за усъвършенстване на учебната дейност. При липса на такъв тласък, в една или друга степен се задържа развитието на интелектуалните способности.
За възпитаване на познавателен интерес към физиката и астрономията е необходимо да се прилага вариативна методика – честа смяна на формите, методите и средствата, разнообразие от умствени и практически дейности и подходящо онагледяване на учебния процес. Развитието на формите за самостоятелна познавателна дейност предполага прилагане на индивидуален и диференциален подход към учениците, организиране на индивидуална, групова–екипна и колективна учебно–познавателна дейност. За плавен преход от предметно-нагледно към абстрактно-логично мислене успешно могат да използват логически разсъждения върху резултати от опити и наблюдения, решаване на задачи, различни физични модели и др. Учителят по физика и астрономия трябва дълбоко да осъзнава изискването, че качествено обучение се постига в условията на пълноценно функциониращ кабинет по физика. Всеки кабинет по физика трябва да разполага с основни и съвременни учебно-технически средства, каквито са компютърът и мултимедийният проектор, учебната телевизия и др. В обучението по физика и астрономия е важно:
– целесъобразност в избора на методическа технология: сполучливо ли са избрани методическият подход и свързаните с него методи на обучение и учебно-технически средства;
– наличност на интерактивна образователна среда: как е организирано взаимодействието между учител и ученици и между ученици и ученици в процеса на обучението, организира ли се самостоятелна работа с учениците, използват ли се интерактивни методи на обучение; – резултати на процеса на обучение: как са осъществени целите на обучението и в какъв обем са постигнати очакваните резултати.
Интерактивната мултимедия, работата по проект притежават силата да мотивират и създават условия за активиране на учениците в образователния процес, което е изключително важно за децата. Те допринасят за изграждане на емоционален комфорт, в който протича обучението, а този фактор е съществен. Учениците се чувстват по-мотивирани и заинтересовани при електронната версия, отколкото при работа с традиционния печатан текст, а това е предпоставка те по-продължително време да се концентрират върху учебните задачи. Основна причина за това, че мултимедийните материали осигуряват интересни и заинтригуващи симулации, поставяйки обучаемия в позицията на участник в историята или приключението, представено на екрана”. Не на последно място, движещите се образи също привличат интереса на учениците. Високата степен на нагледност, която предлага мултимедията, също повлиява силно мотивацията за учене. Педагогическата практика показва, че онагледяването на лексикалния материал, чрез множество картини, схеми, фотографии и анимации интригува учениците и повишава техния интерес към учебния процес.
Ето защо като цяло може да се твърди, че проектната работа сама по себе си е силно мотивиращ фактор, повишаващ интереса на децата и удоволствието от учебния процес. STEM обучение средство за активиране на познавателната дейност на учениците. Една от основните задачи на съвременното образование е да се формират у обучаемите знания и умения, приложими в различни области, да се стимулира интересът им към обучението и да се развива тяхната познавателна мотивация. Ключовото при STEM е, че всички обучителни дейности се базират на намирането на решение на проблеми от реалния свят и акцентира върху ученето, основано на проекти.
Това, което отличава STEM от традиционното образование и наука е смесената учебна среда и демонстрира на учениците как научният метод може да бъде приложен в ежедневието. STEM отчита факта, че непрекъснатия напредък на технологиите променя начина, по който децата учат, свързват се с другите и взаимодействат по между си всеки ден. Освен това STEM базирано обучение по физика и астрономия и използването на проектния метод на обучение с разработването на проекти има и друго важно измерение – той изисква много добро овладяване и използване на информационните и комуникационни технологии. При усвояване на теоретични знания при прилагане на STEM обучение учениците могат да решават практични задачи.
Художественият дизайн и изкуствата са важна част от STEM-базираното образование, тъй като творческото мислене и разгръщането на творческите заложби са от съществено значение за развитието на иновации. Голяма част от STEM уроците включват изграждане на модели и симулация на ситуации. Базираните на STEM учебни дейности мотивират учениците за изучаване на физика и астрономия, математика и технологии; повишават образователните резултати. Водят до придобиване на система от компетентности, цялостни знания, ключови умения и нагласи, ориентирани към практиката, спомагат за кариерното ориентиране на учениците и насочването им към технологични професии. Използването на STEM проектно базирано обучение дава възможност на учениците да планират, прогнозират, проектират и сами да осъществяват своите планове, което съдейства за развитие на познавателните интереси. Мотивира учениците, чрез ангажирането им в процеса на собствено учене, преследване на собствените им познавателни интереси и вземане на самостоятелни решения. Чрез познавателната активност те преодоляват трудността, разрешават определена задача. STEM базирано обучение мотивира учениците, чрез ангажирането им в процеса на собствено учене, преследване на собствените им познавателни интереси и вземане на самостоятелни решения. Обучението чрез STEM базирано обучение стимулира взаимодействието сред учениците, формира комуникативни учения и умения за работа в екип, сътрудничество и толерантност към позициите на другите.
Образователният ефект от прилагането на модела на STEM базирано обучение за учениците е многопосочен:
- научават се да контактуват с връстници и физици (астрономи)-изследователи;
- научават се да анализират и интерпретират данни чрез прилагане на знания по физика, математика, химия и опазване на околната среда, биология и здравно образование, технологии и предприемачество в конкретна ситуация;
- придобиват умения да защитават аргументирано собствено становище по даден проблем;
- те се научават да работят заедно в екип;
- да бъдат толерантни към становището и поведението на участниците в екипа;
- да поемат отговорност по изпълнението на възложените задачи.
Така младите хора ще се чувстват подготвени за предизвикателствата на съвременния свят.