Бум на STEM-образование: 5 онлайн-форматов для подготовки востребованных специалистов

Австралия, Китай, Великобритания, Израиль, Корея, Сингапур, США, - проводят государственные программы в области STEM-образования. В России этот подход к обучению пока еще не так распространен. Рассказываем о перспективах для учащихся в области естественнонаучного образования.

Широкий спектр подходов к STEM-образованию обусловлен его сложностью. Практически все исследователи рассматривают современный образовательный феномен как повышение качества понимания обучающимися дисциплин, относящихся к науке, технологии, инженерии и математике.

Это основа подготовки сотрудников в области высоких технологий: IT-специалистов, программистов, инженеров, специалистов высокотехнологичных производств, которых в будущем будет резко не хватать.

Спрос в России на STEM-образование растет. Появляются школы с интегративным подходом, где нет биологии, физики, химии и математики как отдельных предметов. Их преподают в связи друг с другом.

STEM-модель объединяет в единую систему естественные науки и инженерные предметы и учит работать над проектом на стыке этих дисциплин.

Выпускники таких школ востребованы в корпорациях. Для потенциального работодателя играет роль междисциплинарная гибкость. Важно, чтобы сотрудник воспринимал поставленную задачу как проект и системно подходил к реализации.

Рынок образовательных продуктов в рамках STEM-образования разнообразен. Одна из российских платформ, учебные материалы которой направлены на раннюю профориентацию школьников в области естественных наук и основ нанотехнологий, — это Стемфорд.

На ее примере рассмотрим форматы учебных программ, которые решают задачи современного педагога, работающего в области STEM-онлайн образования, и соответствуют развитию необходимых компетенций у учащихся.

Ученики сопровождаются тьюторами — студентами и аспирантами ведущих университетов: МИЭТ, ВШЭ МИЭМ. Обучающийся бросает вызов себе и окружающим, пытаясь выйти в лидеры и создать собственный проект.

Одна из ключевых задач, которую закрывает такой формат, — мотивировать к исследовательской деятельности и научить учащихся анализировать опытные данные, сопоставлять с теоретическими сведениями и делать выводы.

Пример. Проект «Сувениры от юного химика» для подростков 8-12 лет.

Учащиеся, используя химические реакции, своими руками изготавливают уникальные игрушки и сувениры, знакомятся с реакциями химического осаждения металлов в виде пленок и свойствами высокомолекулярных соединений.

Формат хакатона предполагает совместную работу. Участникам предлагается поработать над сервисами по поиску и подбору наставников, трекингу эффективности и оптимизации процессов наставничества.

Пример. «Разработка инновационных систем доставки активных компонентов для косметических изделий» для школьников старших классов, студентов профильных образовательных учреждений среднего профессионального образования, студентов младших курсов образовательных учреждений ВО.

Ученики изучают секретные компоненты омоложения, использующиеся в косметологии, процессы разработки липосомальных, микроэмульсионных систем доставки компонентов в кожу, какой бывает косметика и как проверяют ее качество. По результатам итогового тестирования выдается сертификат о прохождении курса, который можно прикрепить в портфолио при трудоустройстве.

Работа над исследовательской лабораторией мотивирует к самостоятельной творческой деятельности и приобретению ими практических навыков научно-исследовательской работы.

Цель такого формата — взаимодействовать и учиться у друг друга. Обсуждение материала способствуют его усвоению и позволяет оперативно осуществлять обратную связь.

Пример. «Нейротехнологии: Биометрические детекторы. Собираем данные о человеке» для школьников 10-11 классов.

Ученики знакомятся с медицинским оборудованием, которое фиксирует биологические сигналы, исходящие от жизненно важных органов человека, - отпечатки пальцев, голос и черты лица. И проводят исследования и эксперименты.

Соревновательные квест-игры с экспериментальными заданиями по инженерным, математическим, гуманитарным, естественно-научным и информационно-коммуникативным направлениям с использованием мультимедиа — это сильный инструмент для повышения вовлеченности.

Важно понимать, что в современном образовании прием геймификации срабатывает одинаково хорошо с детьми и взрослыми, потому что миллионы людей играют в компьютерные игры и отлично представляют, что такое «уровни», «прокачка», «задания» (quests), «награды», «достижения».

Пример. Игра Allotrop о засекреченной научной организации С60. Восстанавливая цепь запутанных событий, совершая удивительные открытия, участники силой собственного интеллекта выполняют миссию по спасению ученых.

Образовательная компьютерная игра построена на реальных заданиях из школьной программы по физике, химии и биологии и основам нанотехнологий. Задания интегрированы в геймплей по законам игрового дизайна. Попадая в различные ситуации, игрок решает дидактические задачи и знакомится с ключевыми нанотехнологиями, используемыми в наноиндустрии.

Обычно проводятся с представлением результатов проектной деятельности. Работа ведется в группах. На первом этапе проводят мозговой штурм. Записываются абсолютно все идеи, которые возникают в команде.

Пример. Проблема → «Мы зависим от розетки, когда негде зарядить девайс». Гипотезы решения → «Создать портативное зарядное устройство», «Увеличить срок заряда батареи у гаджетов», «Оборудовать больше общественных мест, чтобы иметь возможность подзаряжать устройство».

После защиты проектов, которые проводят участники, необходимо проанализировать участие в спринте.

Чтобы провести итоговую рефлексию, можно предложить следующие варианты: каждый участник оценивает себя самостоятельно; предлагаем провести взаимную оценку результатов — Peer-to-peer.

При комбинированном варианте, когда совмещаются обе механики, важно, чтобы каждый учащийся сравнил собственную оценку с оценкой деятельности остальных.

STEM-мышление учит работать в команде, анализировать и систематизировать информацию. Формирует саму способность к обучению. Поэтому всем, кто создает образовательные онлайн-программы, важно обратить внимание на развитие у учащихся метапредметных навыков.

В сфере онлайн-образования сформировались три основных направления, перспективных для концепции STEM образования.

1. Индивидуальная образовательная траектория.

Персонализированное обучение, когда учащийся самостоятельно выбирает те предметные области, которые будет изучать.

Индивидуальный подход предполагает обратную связь, когда любой слушатель задает вопрос спикеру в онлайн-формате. Например, это может быть тест с интерактивными заданиями, где итоги теста оформляются как результат с рекомендациями.

2. Переход на смешанный тип обучения.

Соединение офлайн и онлайн-форматов. Учащиеся изучают материалы дома, а на занятиях с преподавателем работают над сложными вопросами.

Сама тематика «Нано» предполагает использование современных технологий: необходимо создать виртуальную среду, добавлять персонификацию, моделирование и прогнозирование карьеры, задействовать приемы, основанные на использовании искусственного интеллекта и подходов Big Data.

Интеллектуальные помощники и чат-боты уже берут на себя большую часть работы в обучении: выдают лекционный материал, принимают выполненные задания в виде автоматизированных тестов.

3. Фокус на проектном мышлении. Для оценки проектной деятельности важна постоянная фиксация всех действий и результатов участников. Только при условии сбора максимально возможного количества информации возможно корректно оценить образовательный результат проектной деятельности.

Развитие онлайн-платформ и учебных учреждений, которым близка идея STEM-образования, создаст условия для трансляции педагогического опыта и внедрения продуктов в образовательный процесс.

В силу того, что нанотехнологии требуют подключения не только знаний, но и фантазии, и перспективного мышления, подходы STEM-образования позволяют подготовить сильных специалистов, кругозор которых выходит далеко за пределы тем, необходимых непосредственно для работы.