Використання математичних дебатів у процесі впровадження елементів STEM-освіти у навчання математики

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВИКОРИСТАННЯ МАТЕМАТИЧНИХ ДЕБАТІВ У ПРОЦЕСІ ВПРОВАДЖЕННЯ ЕЛЕМЕНТІВ STEM-ОСВІТИ У НАВЧАННЯ МАТЕМАТИКИ

ДЕРЕЗА Ірина Сергіївна -

кандидат педагогічних наук,старший викладач кафедри математики та методики її навчання Криворізького державного педагогічного університету, м. Кривий Ріг

ДРАМАРЕЦЬКА Марія Геннадіївна -

спеціаліст, вчитель математики Криворізького Центрально-Міського ліцею, м. Кривий Ріг

Анотація. Стаття присвячена проблемі впровадження елементів STEM-освіти у навчанні природничих дисциплін, зокрема математики. Розкрито сутність понять STEM-навчання, STEM-компетентності та виокремлено найбільш популярні форми STEM-навчання, що сприяють розвитку STEM-компетентностей. Акцентовано увагу, що недостатньо висвітленим є питання проведення дебатів з природничо-математичних дисциплін в рамках впровадження STEM-освіти в освітній процес. Розкрито сутність поняття «дебати», наведено схему їх проведення, описано функції та завдання кожного учасника дебатів та висвітлено історію появи дебатів в Україні. Математичні дебати розглянуто як інноваційну форму навчання та обґрунтувано неохідність проведення математичних дебатів в умовах впровадження STEM-освіти. Запропоновано приклади тем і вихідних тез математичних дебатів, які можуть бути проведені у якості позакласного заходу або нестандарного уроку.

Ключові слова: дебати, математичні дебати, форма навчання, STEM-освіта, STEM-компетентності.

stem навчання математика

USING MATHEMATICAL DEBATES IN IMPLEMENTING ELEMENTS OF STEM-EDUCATION IN TEACHING MATHEMATICS

Dereza Irina

Kryvy Rih State Pedagogical University

Dramaretska Mariia

Kryvy Rih Central City Lyceum

Annotation. The article is devoted to the introduction of the elements of STEM-education in teaching natural sciences, in particular mathematics. It is detailed the essence of the concepts STEM-learning and STEM-competence. It is stated that STEM-education is directed on development of deep mathematical and scientific knowledge, develops critical and abstract thinking, ability to work in team and independently. Therefore, the teacher faces a difficult task to find the most successful forms and methods of conducting lessons, with the help of which are possible to implement the basic tasks of STEM-education. The article highlights the most popular forms of STEM-based learning, promoting the development of STEM-competencies. Among of them there are the creation of projects, integrated lessons, the case study lessons, cooperation and mutual learning in groups of students, debate, hackathons, webinars, trainings. It is noted that among the above-mentioned forms of STEM-based learning is the most illuminated in the scientific improvements and practically proven are integrated lessons, case lessons, project activities. The attention is focused, that the question of holding a debate with the natural and mathematical sciences in the framework of implementation of STEM-education in the educational process is somewhat unclear. It is given the essence of the concept «debate», the scheme of its carrying out, the functions and tasks of debate and illuminated the history of debate in Ukraine. The mathematical debate is understood as the intellectual role-playing game that is a form of discussion, mathematical or historical-mathematical content and is conducted according to certain regulations. The mathematical debate is considered as an innovative form of education and marked on conducting mathematical debate in the implementation of STEM-education. Examples of topics and the source of abstract mathematical debates that can be held as extra-curricular activities or non-standard lesson are suggested. In addition, it is given that the mathematical debates can be used as a tool of students' reflection at the end of the lesson. Then talking about the so-called mini-debates, the format of which should be preserved, however, preferably limited to one aspect of the consideration of the theme chosen, it is possible to decrease the number of speakers with constructive speeches and the time for making speeches debaters to reduce.

Keywords: debates, mathematical debates, form of education, STEM-education, STEM-competence.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ ДЕБАТОВ В ПРОЦЕССЕ ВНЕДРЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ STEM-ОБРАЗОВАНИЯ В ОБУЧЕНИИ МАТЕМАТИКИ

Дереза Ирина

Криворожский государственный педагогический университет

Драмарецкая Мария

Криворожский Центрально-Городской лицей

Аннотация. Статья посвящена проблеме внедрения элементов STEM-образования в обучении естественных дисциплин, в частности математики. Рассмотрены математические дебаты как инновационная форма обучения в условиях внедрения STEM-образования. Предложено примеры тем и исходных тезисов математических дебатов, для проведения внеклассного мероприятия или нестандарного урока.

Ключевые слова: дебаты, математические дебаты, форма обучения, STEM-образование, STEM-компетентности.

Постановка та обґрунтування актуальності проблеми. Сучасне суспільство потребує фахівців, обізнаних у сфері природничих наук, інженерії, технологій та програмування, IT-технологій. Тому виникає необхідність удосконалювати існуючу систему освіти, робити акцент на розвиток природничо-математичного профілю. Одним з актуальних напрямів модернізації та інноваційного розвитку природничо-математичного профілю освіти виступає впровадження елементів STEM-освіти у навчання природничих дисциплін, зокрема математики.

Акронім STEM (від англ. Science - природничі науки, Technology - технології, Engineering - інженерія, проектування, дизайн, Mathematics - математика) визначає характерні риси відповідної дидактики, сутність якої виявляється у поєднанні міждисциплінарних практико-орієнтованих підходів до вивчення природничо-математичних дисциплін [1, с. 91].

STEM-освіта спрямована на розвиток глибоких математичних та наукових знань, розвиває критичне та абстрактне мислення, вміння працювати в команді та самостійно. Тому перед вчителем стоїть непроста задача пошуку найбільш вдалих форм і методів проведення уроків та позакласних заходів, на яких можливо реалізувати основні задачі STEM-освіти.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. У наукових працях з'ясовується зміст та понятійна система впровадження STEM-освіти. Дослідженням проблеми STEM-освіти займалися В. Величко, Н. Гончарова, О. Данилова, О. Лозова, О. Патрикеєва. Зарубіжний досвід упровадження STEM-освіти описано у дослідженнях О. Ковалеко, А. Фролова.

Питання впровадження інноваційних технологій в сучасну освіту висвітлено в працях таких науковців: А. Єршов, В. Монахов, М. Головань, Т. Чепрасова, Ю. Горошко та інші.

Отже, проблеми STEM-освіти та STEM-технології активно досліджуються в освітньому просторі. Поетапно відбувається обґрунтування розвитку окремих аспектів впровадження STEM-підходу на основних ланках освіти в Україні: початковій, базовій, профільній, вищій/професійній та педагогічній. Проте в наукових дослідженнях практичні аспекти реалізації основних завдань STEM-освіти висвітленні недостатньо.

Мета статті. Розглянути математичні дебати як інноваційну форму STEM-навчання та обґрунтувати необхідність проведення математичних дебатів в умовах впровадження STEM-освіти, навести приклади тем математичних дебатів.

Методи дослідження. Аналіз, узагальнення, систематизація наукових публікацій та емпіричних даних, які відображають проблему дослідження; спостереження за навчальним процесом.

Виклад основного матеріалу дослідження. STEM-освіта є одним із важливих напрямів розвитку української системи освіти. Вона дає можливість реалізувати інтегрований, міждисциплінарний і проектний підхід до навчання, формувати ключові компетентності у підростаючого покоління.

Під STEM-навчанням розуміють освітній процес, орієнтований на STEM-дисципліни, метою якого є формування STEM-компетенцій/компетентностей та навичок.

STEM-компетенції/компетентності і навички - динамічна система знань і умінь, навичок і способу мислення, цінностей і особистісних якостей, які визначають здатність до інноваційної діяльності: готовність до розв'язання комплексних задач, критичне мислення, креативність, організаційні здібності, уміння працювати в команді, емоційний інтелект, оцінювання і прийняття рішень, здатність до ефективної взаємодії, уміння домовлятися, когнітивна гнучкість [3, с. 5].

Найбільш популярними формами STEM-навчання, що сприяють розвитку STEM-компетентностей є:

· створення проектів;

· інтегровані уроки (уроки/заняття, які спрямовані на встановлення міжпредметних зв'язків, що сприяють формуванню в учнів цілісного, системного світогляду);

· кейс-уроки (уроки, створені за методом ситуативного навчання на конкретних прикладах);

· взаємодія і взаємонавчання учнів в групах;

· дебати (захід, спрямований на розвиток учня, на розкриття його особистісного потенціалу.);

· хакатони (захід, під час якого різні спеціалісти інтенсивно і згуртовано разом працюють над розв'язанням певної проблеми);

· вебінари (спосіб організації зустрічей онлайн, формат проведення семінарів, тренінгів та інших заходів за допомогою мережі Інтернет);

· тренінги (запланований процес модифікації (зміни) відношення, знання чи поведінкових навичок того, хто навчається, через набуття навчального досвіду з тим, щоб досягти ефективного виконання в одному виді діяльності або в певній галузі).

Серед перелічених форм STEM-навчання найбільш висвітленими у наукових наробках та практично-апробованими є інтегровані уроки, кейс-уроки, залучення учнів до проектної діяльності. Натомість, недостатньо висвітленим є питання проведення дебатів з природничо-математичних дисциплін в рамках впровадження STEM-освіти.

Дебати як форма організації освітньої діяльності, в рамках якої здійснюється формалізований обмін інформацією, що відбиває альтернативні точки зору з однієї і тієї ж проблеми, мають, перш за все, пізнавальне значення: отримання нових знань, поглиблення і розширення наукового кругозору. Крім того, участь у дебатах розвиває критичне мислення і виховує культуру комунікативної діяльності, тобто сприяє гуманізації математичної освіти [2, с. 37].

Серед українських вчених, методистів і вчителів розробкою технологій проведення дебатів займалися Г. Каліберда, І. Бобришев, М. Масютіна, Н. Боярський, О. Рудакевич, П. Шевчук, С. Наумов та інші.

В Україні історія дебатів бере свій початок у 1994 році. Розвитком дебатів займались окремі активісти, які об`єдналися і створили громадську організацію - «Дебатна академія». У 2011 році більшість активістів «Дебатної академії» вийшли зі складу організації та створили нову - «Федерація дебатів України», яка існує і на сьогодні і розвиває дебатний рух в Україні, акцентуючи увагу на дебатній складові та розвитку дебатерів [4, с. 5]. Крім того, в навчальних закладах загальної середньої і вищої освіти створено власні дебатні клуби, які готують команди для шкільних, університетських, районних та міських ігор.

Дебатування у Британському парламентському форматі (БПФ), який є офіційним форматом Чемпіонатів світу з дебатів (WUDC), відбувається за певними правилами [4, с. 8]. В одному турі грають дві команди: Ствердження (Уряду) і Заперечення (Опозиції). В кожній команді по три спікера, загалом за тур проголошується вісім промов: шість конструктивних і дві аналітичних. Тур дебатів проходить за такою схемою (рис. 1):

Рис. 1 Схема туру дебатів

Гра починається з конструктивної промови першого спікера команди ствердження, промови проголошуються спікерами по черзі, після проголошення конструктивних промов кожної з команд, роботу команд завершують аналітики, роль яких можуть виконувати тільки або I, або II спікер відповідної команди. Короткий опис функцій та завдань кожного зі спікерів пропонуємо у наступній таблиці (табл. 1):

Таблиця 1

Ролі промовців команд британського формату дебатів

Класичним для дебатів визнано такий регламент: конструктивні промови 6-8 хвилин, аналітичні промови 4 хвилини.

Під математичними дебатами розумітимемо інтелектуальну рольову гру, що являє собою певну форму дискусії математичного або історико-математичного змісту і проводиться за визначеним регламентом.

Вважаємо, що проведення математичних дебатів як інноваційної форми навчання в умовах впровадження STEM-освіти сприяє формуванню STEM-компетентностей. Це обгрунтовується тим, що участь у дебатах математичного змісту, крім поглиблення і розширення математичних знань, формує в учнів:

· уміння працювати в команді та здатність до ефективної взаємодії;

· досвід комунікативної діяльності, усвідомленого і обґрунтованого вибору вирішення виникаючих жіттєвих задач;

· навички самостійної роботи з багаточисленними джерелами інформації, орієнтації в інформаційному просторі;

· вміння однозначно формулювати свою позицію, висловлювати свою думку, знаходити переконливі аргументи на її підтримку і аргументи, які спростовують думку конкурентів;

· толерантність до чужої думки, здатність до цивілізованого і конструктивного діалогу, впевненість в можливості змінити ситуацію, що склалася.

Змістовними складовими дебатів є тема, вихідна теза і кейси, підготовлені дебатерами (дефініції, аргументи, приклади, уточнюючий матеріал). Аспектами, що висвітлюються у математичних дебатах, можуть бути різні параметри, які характеризують той чи інший математичний об'єкт (поняття, метод, ідею), наприклад, історичні, теоретичні, знаково-символьні, прикладні, ціннісні.

Наведемо кілька прикладів тем і вихідних тез математичних дебатів, які можуть бути проведені у якості позакласного заходу або нестандарного уроку:

1. Тема: «Системи числення». Вихідна теза: десяткова система числення є найзручнішою для використання.

2. Тема: «Теоретико-множинний підхід до побудови математики в основній школі». Вихідна теза: без теорії множин неможливо вивчати шкільну математику.

3. Тема: «Аксіоми планіметрії». Вихідна теза: традиційна аксіоматика, запропонована в шкільних підручниках, більш прийнятна, ніж векторна.

4. Тема: «Теореми в геометрії». Вихідна теза: універсальним методом доведення теорем є метод доведення від супротивного.

5. Тема: «Математика в мистецтві». Вихідна теза: в мистецтві не працюють закони математики.

6. Тема: «Математика і спорт». Вихідна теза: без математики не можливо стати чемпіоном.

Математичні дебати можуть стати дієвим інструментом систематизації знань після вивчення теми або розділу. Крім того, математичні дебати можуть бути використані як інструмент рефлексії учнів наприкінці уроку. Тоді слід говорити про, так звані, міні-дебати, формат яких доцільно зберегти, проте бажано обмежитися одним аспектом розгляду обраної теми, можливим є зменшення кількості спікерів з конструктивними промовами і час для виголошення промов дебатерів зменшити до 1-2 хвилин.

Наведемо кілька прикладів тем і вихідних тез математичних міні-дебатів:

1. Тема: «Графічний метод розв'язування рівнянь двох змінних». Вихідна теза: графічний метод розв'язування рівнянь двох змінних найбільш раціональний.

2. Тема: «Методи розв'язування квадратних рівнянь». Вихідна теза: для розв'язування квадратних рівнянь раціональніше використовувати формули коренів квадратного рівняння.

3. Тема: «Використання он-лайн калькуляторів при побудові графіків функцій». Вихідна теза: застосування он-лайн калькуляторів носить суто допоміжний характер.

Висновки з дослідження і перспективи подальших розробок. Головним із завдань сучасної освіти є акцент на розвиток природничо-математичного профілю шляхом впровадження елементів STEM-освіти в освітній процес. Впровадження в освітній процес нових або трансформованих форм організації навчання дозволяє створити умови для розвитку творчого потенціалу особистості, самостійного критичного мислення, ціннісних орієнтацій та формування спектру життєвих компетентностей, адекватних новим життєвим реаліям. Однією з ефективних форм навчання є математичні дебати, яка в контексті впровадження STEM-освіти сприяє формуванню в учнів STEM-компетентностей. Зокрема, розвиваються ініціативність, упевненість у собі, прагнення до перемоги, командний дух, креативність, кмітливість, винахідливість, прагнення експериментувати і досліджувати, здатність вирішувати складні проблеми, розв'язувати конфліктні ситуації, критично взаємодіяти через мову, робити висновки.

Дана проблема потребує подальшого ґрунтовного дослідження у площині розробки методики навчання математики з використанням інноваційних технологій та форм навчання в умовах впровадження STEM-освіти.

СПИСОК ДЖЕРЕЛ

1. Гончарова Н. Глосарій термінів, що визначають сутність поняття STEM-освіта / Н. Гончарова // Інформаційний збірник для директора школи та завідуючого дитячим садочком, 2015 - Вип. 17-18 (41) - С. 90-92.

2. Краева И. Математические дебаты. Учителю математики: метод. реком. / И. Краева. - М.: ЛитРес, 2018. - 57 с.

3. Патрикеєва О. Вступне слово / О. Патрикеєва // STEM-освіта: стан впровадження та перспективи розвитку: матеріали ІІІ Міжнародної науково-практичної конференції, 9-10 листопада 2017 року, м. Київ. - К.: ДНУ «Інститут модернізації змісту освіти», 2017 - С. 5-6.

4. Твій помічник у дебатному клубі: методичний посібник / [І. Бобришев, П. Богаченко, Є. Бріч та ін.]. - Вид. 2, змін. і доп. - Україна: ВМГО «ФДУ», 2013. - 60 c.

REFERENCES

1. Honcharova, N. (2015) Hlosariy terminiv, shcho vyznachayut? sutnist? ponyattya STEM-osvita [Glossary of terms defining the essence of the concept of STEM-education]. Informatsiynyy zbirnyk dlya dyrektora shkoly ta zaviduyuchoho dytyachym sadochkom.

2. Krayeva, I. (2018) Matematicheskiye debaty. Uchitelyu matematiki [Mathematical debates: for a teacher of mathematics]. Moscow.

3. Patrykeyeva, O. (2017) Vstupne slovo [Introductory word]. Kyiv.

4. Bobryshev, I. (2013) Tviy pomichnyk u debatnomu klubi [Your assistant at the debate club]. Metodychnyy posibnyk.

ВІДОМОСТІ ПРО АВТОРІВ

ДЕРЕЗА Ірина Сергіївна - кандидат педагогічних наук, старший викладач кафедри математики та методики її навчання Криворізького державного педагогічного університету.

Наукові інтереси: самоосвітня діяльність студентів, ІКТ у навчанні математики, STEM-освіта та впровадження її елементів під час вивчення математики в школі та педагогічному університеті.

ДРАМАРЕЦЬКА Марія Геннадіївна - спеціаліст, вчитель математики Криворізького Центрально-Міського ліцею.

Наукові інтереси: методика навчання математики, впровадження елементів STEM-освіти на уроках математики.

Dereza Irina Serhiyivna - candidate of pedagogical sciences, senior lecturer of department of mathematics and methods of its teaching of Kryvy Rih State Pedagogical University.

Circle of research interests: self-educational activity of students of ICT in teaching mathematics, STEM-education and implementation of its elements in the study of mathematics in school and pedagogical university.

Dramaretska Mariia Hennadiyivna - specialist, mathematics teacher of Kryvy Rih Central City Lyceum.

Circle of research interests: methods of teaching mathematics, implementation of elements of STEM-education in mathematics lessons.

Размещено на Allbest.ru