Ролята на математика в STEM образованието и активното учене
Даниела Атанасова-Кованджиева
Старши учител по математика; 2 СУ „Акад. Емилиян Станев“; гр. София
Резюме: В статията се разглежда приложението на активните методи и техники в учебния процес по Математика в STEM среда, които са подходящи за осъществяването на качествен процес на обучение в прогимназиалния етап на образование и напълно съответстват с обществената потребност от формиране на креативни личности. Акцентира се на основните методи на активното обучение. Анализират се предимствата на активното учене, както и ролята на учениците и преподаването на учителя.
Ключови думи: STEM образование, активни методи, техники, учебен процес, ученици, математика
„Математиката не е всичко. Но без математика всичко е нищо.“
Ханс Олаф Хенкел
Сред математиците и философите съществуват най-разнообразни мнения по въпроса какво изучава математиката. „Математика (на старогръцки: μάθημα, матема – знание, изучаване, учене) е изучаването на области като количествата (т.е. числата), пространствените структури, типовете пространство и извършването на изчисления. (https://bg.wikipedia.org/wiki/). Най-елементарни представи за количеството и отброяване на предмети, за формите, за сравняване на разстояния са били достояние на човешкия род още с неговата поява. Считало се, че обучението по математика трябва да бъде пряко свързано с живота, т.е. решавали са се практически задачи. В процеса на развитие на човека тези първоначално представи са се обогатявали и усложнявали. На даден етап е възникнала нуждата от превръщането им в понятия и подреждането им в стройна система. Математиката като наука възниква с появата на цивилизования начин на живот през IV-III хил. пр. Хр. Но дори преди този период хората са имали нужда да отброяват разни предмети или явления, което съдим по намерени при разкопки каменни плочи с издълбани резки, сметала – направени от кости и др. археологически предмети. Първата по-сериозна математика се развива в Древен Египет, Месопотамия и в долината на река Инд. На тези места заради водите на големите реки Нил, Тигър и Ефрат и Инд се позволява развитието на уседнал, земеделски начин на живот. Това обаче подтиква развитието на астрономията, за да се следи времето и хората да знаят кога да засаждат и прибират реколтата. А аритметиката и геометрията са били нужни за целите на строителството и данъчното облагане, а по-късно намират приложение и във военното дело и изкуството. До неотдавна тези подходи на обучението насочени преди всичко към енциклопедичност, защото постиженията са се измервали с обем от знанията, бяха водещи. В съвремениният свят на дигиталност , все повече се налага компетентностният подход. При него се акцентира върху способността на базата на придобитите знания, да се демонстрират умения, да се решават проблеми с различна сложност и в непознати ситуации от ежедневието ( За прехода от знания към умения, 2019).Това изисква осигуряване на реален практически контекст за целите на обучението и разработване на учебните задачи по начин, който стимулира критическото мислене, екипната работа, творчеството, предприемчивостта, емоционалната интелигентност, вземането на решения – умения, които се превръщат в основни в 21 век. В този смисъл математиката заема водещо място. Тя е ключова област в STEM образованието. Абревиатурата STEM идва от Science (наука), Technology (технологии), Engineering (инженерство) и Mathematics (математика). Това е обучение, което се концентрира върху тези четири специфични области и цели да насърчи децата да учат, за да се убедят в приложимостта на знанията. Спазват се принципите на „учене чрез правене и забавление“. В повечето европейски държави математиката се преподава като задължителен и един от основните предмети през първите пет години в училище. В наскоро публикуван доклад на Scientix, организация за наука и образование в Европа, (eвропейският проект Scientix представлява общност за научно-образователни дейности и подкрепя успешно европейското сътрудничество в областта на природо-математическите науки) се твърди, че за да има качествено STEM образование, на математиката трябва да се обръща особено внимание. Тя е градивен елемент и в други STEM области, като биология, физика и химия – тенденция, която не се променя с времето. Във Франция, в отворено писмо, министърът на образованието пише до комитета, отговорен за съставянето на националната учебна програма: „Бих искал научните предмети да наблягат повече на математиката.“ В доклада се посочва още, че за да вървят в крак с темпото на развитие на технологиите, образователните системи имат нужда от добра вертикална интеграция на STEM предметите. Тоест, трябва да се изгради единна програма, която да взема предвид обучението в научните области от началното, основното, средното и накрая висшето образование и да бъде съобразена с пазара на труда. Хоризонталната интеграция пък засяга връзката между отделните STEM области – също предпоставка за по-лесно усвояване на цялостния материал. С тези препоръки се съобразяват редица европейски държави. Те приемат, че математиката е необходимата основа, върху която всички останали предмети от STEM обучението стъпват. Методологията на преподаване също търпи развитие. В Дания дигиталните инструменти са все по-често използвани в часовете по математика. Домашните задания пък са не само в стандартната индивидуална форма, а са свързани с проекти, осъществявани в групи. Това доказва, че научните дисциплини не изключват социалния елемент на ученето и дори могат да имат ползи от комбинацията между двете. (https://technomagicland.com/bg).
Ученето в условията на обучението е целенасочен и рационално организиран процес за усвояване на социалния опит в неговата обобщена и систематизирана форма, ако запазва своето основно свойство да води към прогресивни и относително трайни изменения на личността. Ученето в условията на обучението стабилизира и затвърдява своята регулативна функция, съкращава времето за формиране особеностите и способностите за придобиване на знания, умения и навици.
Основните функции на учебната дейност са адаптационната и познавателната. Въз основа на тях се реализира развитието на личността, нейното изменение и усъвършенстване в контекст на битието и. Учението е дейност, в която индивидът изменя своето поведение под влияние на външните условия и в зависимост от своята дейност.
Основните характеристики на ученето в обучението са: процесът на учене в обучението е диалектически и поражда качествени изменения у ученика; ученето е ефективен път за цялостно структуриране и преструктуриране на умствените сили, способности, знания, опит на ученика; ученето е доминиращ фактор за цялостното развитие на ученика в обучението; ученето е фундаментален фактор за повишаване равнището на индивидуалната самоорганизация на обучаемия, чрез ученето той взаимодейства активни с учителя и може да се възползва пряко от опита на предшестващите поколения във възможно най-широк план.
В теорията за това как се случва ученето са очертани три основни модела на учене спрямо ролята на учащия се в процеса:
- Рецептивния модел – учене, където ученикът пасивно поема подадената му информация и вярва, че ученето е свързано главно с учителя и до колко той има познание и умението да ги предаде, като единствен източник на знания. Взаимоотношенията учител-ученик не са от централно значение, усвояването на информацията и обратната връзка е оскъдна и по отношение на усвоения материал.
- Конструктивен модел – учащият се изгражда или създава знанието си, като осмисля и разбира информацията, опира се на опит и това, че нещата, които учи имат лична значимост за него. Учебната програма в този модел набляга на релевантността на информацията и уменията спрямо социалния и икономически контекст.
Ко-конструктивния модел в известна степен надгражда предходния. Допълнителния акцент е самодиалога и работата в екип. Акцентира се върху ученето или това как учим, да учим как да учим, техники и стратегии за учене и развиване на умения.
Изключително важно условие е формирането на способността за самостоятелна учебна дейност, както и придобиване на умението да се пренася усвоеното в нови ситуации.
Учениците трябва да усетят полезността на новите придобити знания и умения, като им се предостави възможност да ги изпробват в реални условия.
Приложени в учебния процес по „Математика“ активните методи и техники са подходящи за осъществяването на качествен процес на обучение в прогимназиалния етап на образование и напълно съответстват, както на обществената потребност от формиране на креативни личности, така и на ученици. Правилно подбрани и структурирани за учениците от пети до седми клас, тези методи трябва да са в синхрон с възрастовите особености на обучаваните в този период, тъй като средното детство е времето на интензивно психо-физическо развитие на детето. „Ранният училищен период може да бъде разгледан като сензитивен за усвояване на знания и опит, изграждане на познавателни стратегии и отношения, преодоляване на трудности и от там гарантиране на пълноценно развитие“. (Василева,с.14-15)
Прилагането на активните методи за обучение в прогимназиален етап, ще обогатят педагогическата дейност, за постигане на системност, вариативност, гъвкавост и оригиналност при планиране и реализиране на интерактивен учебен процес.
Активно учене
Активното обучение/учене е алтернатива на традиционния тип обучение, при което учителят се явява единствен източник на знания и носи цялата отговорност за резултатите (постиженията) на учениците, а ученикът е изпълнител на решенията. То се възприема като процес, който стимулира вътрешната мотивация за учене и това се запазва през целия живот.
Активното учене ( на англ.: active learning) е ъмбрела термин, отнасящ се за процес на усвояване на нови знания и умения, посредством въвличането на обучаемите в извършването на различни щателно подготвени учебни дейности.
Активното обучение е начин на обучение, при което традиционната атмосфера в учебната зала ( кратки, накъсани уроци в лекционен стил, при които преподавателят е централна фигура, а обучаемите са пасивни) се заменя с грижливо подготвени учебни дейности, в които обучаемите играят централна роля. Тези учебни дейности могат да бъдат най-различни – писане, четене, групова работа, дискусии, ролеви игри, казуси, групови проекти, симулации, семинари, решаване на проблеми и задачи, свързани с анализиране, синтезиране и оценяване.
Основоположник на активното учене е професор Режиналд Ревънс. Той създава и развива този метод през 40-те години на 20 век. Според него традиционните методи на учене са в значителна степен неефективни.
В „териториите“ на активно учене се включват разнообразни по форма и съдържание дейности, но всички те „предпоставят условия за повишаване качеството на учене…чрез въвличане на учениците в активна учебна дейност, подпомагаща конструирането на собствено знание“ (Атанасова, 1998). Най-съществените от тези дейности са: отговаряне на въпроси; водене на бележки по време на наблюдения в урока и извън него, и обработване на записаното; подготвяне на проекти за съвместна дейност; провеждане на интервюта със специалисти от различни области; самооценяване и оценяване на практически разработки и пр. (Атанасова, 1998).
В този контекст ще изясним понятията „методи за активно учене“ („активни“ методи).
Споделям мнението, че не е удачно методите на обучение да се диференцират в релацията „активни-неактивни“. „По-рационален подход е определянето на методите на обучение, като достатъчно или недостатъчно активизиращи познавателната активност на учениците. По този начин вниманието се насочва преди всичко към характера на активността на участващите субекти- интелектуалната, вербалната, емоционална, моторна, външна или вътрешна“( Бонева, 1998, с.240)
Основни методи на активното обучение са:
- Проектно-ориентираното обучение.
- Проблемно-ориентираното обучение.
- Ученето чрез опит.
- Ученето чрез проучване.
В основата на „активното учене“ или „ученето от/чрез опита“ лежи активното участие на обучаемите, придобиването на собствен опит и неговото осмисляне. Много вдъхновяващи идеи на активно учене имат дълбоки корени в историята на педагогиката. Най-влиятелни са теориите на Ж. Пиаже и Л. Виготски, които акцентират върху социалната роля на ученето и опората на предишния опит.
Предимствата на активното учене:
- Поддържа вниманието и интереса;
- Учащият е автор и творец на собственото си познание;
- Повишава мотивацията на учащите и отговорността им за собственото учене;
- Съобразено е с индивидуалните потребности, интереси, ритъм.
Ролята на обучаващия в активното учене:
- Подпомага учащите да изследват проблема (явлението), за да придобият опит;
- Стимулира критичните разсъждения върху придобития опит;
- Създава условия за активно включване на учащите при вземането на решения и формулиране на концепции;
- Създава подходяща структура на учебния процес, така че учащите да не разчитат на случайността при откриването на явления, тенденции и зависимости;
- Създава безопасна и подкрепяща среда, която стимулира (окуражава) учащите да ценят и използват своя опит:
- Използва подходящи учебни дейности и методи на всеки етап от този процес.
Активно учене по отношение на стила на преподаване. Разграничават се три стила преподаване:
- Стил, ориентиран към учителя;
- Стил, частично ориентиран към учителя:
- Стил, ориентиран към ученика.
В практиката те не могат да бъдат разграничени толкова ясно.
Осигуряването на условия за активност от страна на участниците в учебно-възпитателния процес, води до по-добри крайни резултати. Колкото по-висока е активността на учениците, толкова по-голям е ефектът от обучението. Колкото по-висока е мотивацията на учене, толкова по-високи са постиженията на учениците.
Формирането на зряла, автономна и социално адаптирана личност, може да се постигне чрез паралелно въздействие върху трите сфери на личността – интелектуалната, емоционална и поведенческа. Това може да се постигне в процеса на групова работа.
Активното учене е начин на усвояване на знанията, при който участниците изучават своите собствени дейности и опит, с цел подобряване на своите постижения. Този метод на учене е в контраст с традиционното учене, което се съсредоточава върху представянето на знанието и умението. Фокусира се върху проучване на извършените действия, а знанието се придобива като резултат, който се очаква да доведе до подобряване на уменията и постижения.
Амбицията е учениците да се въведат в същностно мотивирана, динамична и интензивна учебна дейност, подпомагаща конструирането на познанието по самостоятелен път и успешното му приложение в различни сфери на обществената практика. В контекста на така представеното разбиране можем да твърдим, че всеки метод на активно обучение има потенциал да активира активното учене, да поощрява самостоятелната познавателна дейност и опит на учениците и наред с това съществуват групи учебни методи (напр. методи за изследване на действителността), които поставят учениците в позиция на „изследователи“, откриващи истините за настоящето чрез собствени усилия. Тези учебни методи са много ефективни за формирането на познавателна активност и индивидуален опит на учащите.
Интегративното обучение не отхвърля предметната система на обучение, а се явява като възможност за преодоляване на фрагментността на познанието и насочване дейността на учителя към разкриване на многопосочни значими връзки и отношения, подпомагащи монолитността и богатството на комплексите от представи и понятия. При осъществяването на интегративния подход е необходимо предварително внимателно осмисляне на похвати, методи, средства и форми на обучение, тъй като интегрирането на знанията предполага детайлно открояване и систематизация на информационните цялости, които ще бъдат разглеждани по време на заниманието.
Активното учене води до по-ефективно обучение в сравнение с пасивното слушане и четене, изгражда умения за самостоятелност.
„Ученикът е достигнал зрелост тогава, когато е научил достатъчно, за да бъде в състояние да учи сам“ Вилхелм Хумболт (1767-1835)
Учебният процес е успешен, когато е активен, конструктивен, кумулативен и целеви.
За училищното образование това означава, че учителят не е само даващ, а ученикът не е само получаващ. Представляващ интерес от дидактическа гледна точка е подходът за самостоятелно справяне с учебните задачи –т.е. не е необходимо учителят да дава на ученика всичко наготово; ученикът трябва да разчита предимно на собствените си способности. Колкото по-рано учениците се научат да извършват дейностите сами, толкова по-уверени ще бъдат. По-лесно ще преодоляват познавателните и практически трудности, както в училище, така и извън него. Компетентността „активно самостоятелно учене“ е дълъг процес, която се реализира постепенно и в която трябва да се постоянства през целия цикъл на обучение, по всички учебни предмети.
Литература:
1.Атанасова 1998: М. Атанасова. Активното учене като условие за осигуряване на качествено образование.- Начално образование, 1998, №8.
2.Бонева, Г.Й. Относно необходимостта от използване на „активни методи“ на обучение в учебните заведения.- Теория, методика и управление на учебно-възпитателния процес, Научни трудове на ВВОУ „В. Левски“, В. Търново,1998, №6.
- Василева, Н. Юбилейна научна конференция с международно участие, Ш., списание Специална педагогика, 2004.
- Тодорина, Д. Култура на педагогическото общуване, Благоевград, 2005.
- https://bg.wikipedia.org/wiki/
- https://technomagicland.com/bg