Как меняются субъективные представления педагогов о STEM-образовании

Размещено на http://www.allbest.ru/

Как меняются субъективные представления педагогов о STEM-образовании

Нгуен Хоай Нам (Nguyen Hoai Nam)

PhD в области теоретической физики, адъюнкт-профессор философии и методологии научно-технического образования, заместитель декана факультета научно-технического образования, Ханойский государственный педагогический университет.

Ле Суан Куанг (Le Xuan Quang) PhD в области философии и методологии научно-технического образования, преподаватель факультета научно-технического образования, Ханойский государственный педагогический университет.

Нгуен Ван Хиен (Nguyen Van Hien) PhD в области философии и методологии биологического образования, адъюнкт-профессор философии и методологии биологического образования биологического факультета, Ханойский государственный педагогический университет

Нгуен Ван Биен (Nguyen Van Bien) PhD в области философии и методологии физического образования, адъюнкт-профессор философии и методологии физического образования физического факультета, Ханойский государственный педагогический университет

Нгуен Тхи Тху Чанг (Nguyen Thi Thu Trang)

PhD в области прикладной химии, директор Центра STEM-образования, преподаватель химического факультета, Хошиминский педагогический университет.

Тай Хоай Мин (Thai Hoai Minh) PhD в области философии и методологии химического образования, заместитель декана химического факультета, Хошиминский педагогический университет

Ле Хай Ми Нган (Le Hai My Ngan) докторант в области философии и методологии физического образования, преподаватель физического факультета, Хошиминский педагогический университет

Аннотация

Цель проведенного исследования - оценить изменения субъективных представлений учителей средних школ Вьетнама о STEM- образовании, после того как они приняли участие в программе профессиональной подготовки в рамках второго проекта «Совершенствование образования в старших классах среднейшколы» (The Second Upper Secondary Education Development Project 2 - SESDP2). Обучающий курс, основанный на техническом проектировании и включавший онлайн- и офлайн-этапы, был разработан в соответствии с форматом программы профессиональной подготовки учителей, предложенным М. Гаретом с соавторами. Для анализа демографических данных участников и их субъективных представлений о STEM-образовании разработан опросник путем модификации инструментов, использованных в более ранних исследованиях, посвященных техническому проектированию в обучении и адаптации предметных и педагогических знаний в области естественных наук, технологий, инженерии и математики для учителей. В исследовании приняли участие 150 педагогов из 11 провинций Вьетнама, которые заполняли анкеты в начале и в конце офлайн-этапа программы профессиональной подготовки. Результаты исследования показывают несомненную эффективность и целесообразность проведения обучающего курса для изменения отношения учителей к STEM-образованию.

Ключевые слова: STEM-образование, субъективные представления, установки, школьные учителя, тренинг, программа профессиональной подготовки учителей.

образование stem вьетнам учитель

STEM-образованию как методике, которая потенциально способствует совершенствованию подготовки кадров в области естественных наук, технологий, инженерии и математики, сегодня уделяют внимание во многих странах. Стратегии и принципы внедрения STEM-образования могут различаться в зависимости от уровня развития системы образования и специфики конкретной страны [Marginson et al., 2013; Tytler, 2007], но сомнений в том, что активная позиция учащихся в учебном процессе и их высокие достижения в изучении школьных STEM- дисциплин являются основой успешной профессиональной карьеры в указанных областях, уже не осталось. Молодежь не только расширяет свои компетенции в области STEM- технологические инновации, способные дать толчок экономическому развитию, тоже разрабатывают и создают молодые [Bybee, 2010; National Research Council, 2011; Sadle et al., 2012]. Таким образом, нововведения в рамках реформы, нацеленной на внедрение STEM-образования, способствуют укреплению экономик и созданию новых рабочих мест [Banks, Barlex, 2014; Williams, 2011]. Для внедрения STEM-образования требуются пересмотр учебных планов и программ, интеграция отдельных STEM-дисциплин, переход к новым педагогическим методикам, ориентированным на решение проблем, проектное обучение и другие виды активного обучения [Basham, Israel, Maynard, 2010; National Research Council, 2012; Honey, Pearson, 2014]. STEM-образование, нацеленное на создание содержательной учебной среды, решение практических жизненных задач, повышает интерес школьников к обучению, помогает им развивать компетенции, необходимые в XXI в., и побуждает выбирать профессии в сфере естественных наук, технологий, инженерии и математики.

Даже умело используя методы активного обучения, в том числе проблемного и проектного, педагоги по-прежнему сталкиваются с трудностями, когда речь заходит об интеграции дисциплин в рамках STEM-обучения или о новых алгоритмах работы - техническом проектировании, например. Многочисленные исследования показывают, что учителям - математикам и естественникам часто не хватает технического опыта и инженерных навыков, поэтому им сложно руководить совместным проблемно ориентированным обучением и оценивать его результаты [Asghar et al., 2012; Lesseig et al., 2016; Stohlmann, Moore, Roehrig, 2012; Wang, Moore, Roehrig, 2011]. Технологии нельзя понимать упрощенно, как продукты (компьютеры, электроника, интернет) или как результат прикладного применения научных знаний. В понятие технологии входит и проектирование, и инженерные решения, и технологические операции, обеспечивающие порождение идеи, создание, поддержку и утилизацию полезных предметов и/или процессов в мире, созданном руками человека [Yasar et al., 2006]. На успешность педагога в совершенствовании его компетенций и установок в целях внедрения STEM-обучения может оказывать влияние множество факторов, в том числе профессиональная квалификация, личные качества, а также методы обучения, которые он использует [Darling-Ham- mond, Youngs, 2002].

Участвуя в программах профессиональной подготовки, педагоги расширяют предметные и педагогические знания в области STEM-дисциплин, вовлекаются в совместное обучение, практикуются в разработке тематики STEM-обучения и преподавании STEM-дисциплин. Они углубляют знания по предметам STEM-цикла [Brophy et al., 2008], учатся интегрировать содержание разных дисциплин [Moore, Guzey, Brown 2014; Wang, Moore, Roehrig, 2011]. В результате такого обучения меняются их установки относительно интегративного STEM-образования [Roehrig et al., 2012; Stohlmann, Moore, Roehrig, 2012]. Учителя осваивают инженерно-технические знания, у них появляется интерес к использованию технического проектирования на уроках [Duncan et al., 2007].

Во Вьетнаме школьные учителя, как правило, преподают один предмет согласно своей специализации - математику, физику, химию, биологию, технологию или информатику. Им не хватает опыта для внедрения STEM-образования, поскольку в педагогических вузах акцент делается на теоретических предметных знаниях, а связь обучения с решением практических задач остается слабой. В некоторых городах и провинциях неправительственные организации, в частности научные клубы,

STEM-клубы, с целью популяризации STEM-образования организуют дополнительные обучающие программы, в ходе которых школьники решают реальные практические задачи. Однако такие занятия проводятся в рамках дополнительного образования, а не школьной программы. Поэтому организаторы проекта SESDP2 (Second Upper Secondary Education Development Project 2), инициированного Министерством образования и профессиональной подготовки Вьетнама, запустили программу профессиональной переподготовки педагогов, цель которой - расширить знания и навыки учителей средней школы в области STEM-образования: не только дать общее представление о том, что такое STEM-образование, но и прояснить, на какие стандарты и результаты надо ориентироваться при разработке учебных программ и обучении на всех уровнях образования. Цель рассматриваемой программы - познакомить учителей с процессом разработки и проведения STEM-уроков, научить самостоятельно проводить такие уроки, разрабатывать темы для них в соответствии с современной учебной программой, ориентированной на формирование компетенций.

В данной статье мы анализируем результаты программы профессиональной подготовки учителей, организованной в рамках проекта SESDP2, с целью получить ответы на два вопроса:

1) изменились ли после прохождения программы представления педагогов о STEM-образовании;

2) что заставило педагогов изменить точку зрения на STEM- образование, в случае если это произошло?

1. Обучающие программы для преподавателей по STEM-образованию

Программы профессиональной переподготовки учителей для внедрения STEM-образования широко применяют во многих странах. По результатам их проведения проводятся исследования динамики предметных и педагогических знаний, а также навыков педагогов в области STEM-образования и изменения их взглядов на STEM-образование [Brophy et al., 2008; Duncan et al., 2007; Roehrig et al., 2012; Stohlmann, Moore, Roehrig, 2012; Wang, Moore, Roehrig, 2011]. Форматы и продолжительность таких программ могут быть разными, но цель всегда одна: наращивать знания и навыки педагогов в области естественных наук, технологий, инженерии и математики и способствовать квалифицированному внедрению комплексного междисциплинарного STEM-обучения. С помощью методистов учителя приобретают непосредственный опыт интеграции STEM-обучения в учебную работу, формируя концептуальную схему такой интеграции. Учителя также осваивают на практике различные виды деятельности, которые могут затем использовать в классе [Wang, Moore, Roehrig, 2011]. Для обучения педагогов применяются и комбинируются различные форматы: лекции, панельные дискуссии, презентации, в ходе тренингов рассматриваются разделы и направления различных областей знания, изучаются темы на стыке STEM-дисциплин (например, энергия, космическое пространство, организм человека, золотодобыча, математическое мышление, материаловедение). После обучающих программ педагоги чувствуют себя увереннее, становятся эффективнее, начинают понимать, что изучение преподаваемых ими предметов в рамках комплексного STEM-обучения будет способствовать более глубокому их пониманию школьниками, повысит эффективность обучения, простимулирует развитие когнитивных процессов у учащихся [Nadelson et al., 2012].

В профессиональном обучении преподавателей наметился новый тренд: акцент смещается с обучения учителей-естествен- ников исследовательскому подходу в преподавании и наращивания предметных знаний в определенной области [Daugherty, 2010] к интеграции содержания STEM-дисциплин посредством организации исследований и технического проектирования, выполняемого учащимися в ходе освоения учебных предметов [Kelley, Knowles, 2016; Lesseig et al., 2016]. Продолжительность такого обучения может быть разной: несколько дней, неделя или больше [Nadelson et al., 2012; Ring et al., 2017; Wang, Moore, Roehrig, 2011]. Более длительное обучение предполагает обычно углубленное обсуждение содержания обучения, представлений школьников - верных или неверных, а также педагогических стратегий. В рамках более развернутых программ педагогам предоставляется возможность опробовать новые методы работы на уроке, а затем получить обратную связь [Garet et al., 2001].

В зависимости от продолжительности и целей обучающих программ они могут быть организованы и летом, и в течение учебного года. Учителя, работая в группах, осваивают подходы к преподаванию комплексных STEM-дисциплин (например, техническое проектирование и анализ данных), к внедрению технического проектирования при изучении тех или иных разделов естественных наук, а также разрабатывают интегративные программы STEM-обучения [Nadelson et al., 2012; Ring et al., 2017]. На втором этапе к обучению учителей привлекаются школьники - работая с ними, учителя получают практический опыт. Затем они получают время, чтобы уже без учащихся обдумать этот опыт, проработать возникшие идеи относительно содержания обучения, способов повышения активности учащихся, внедрения разработок и оценивания. В ходе дискуссий учителя делятся наблюдениями по поводу того, каким законам подчинено мышление учащихся, и пересматривают свою роль в обучении: они должны стать фасилитаторами [Lesseig et al., 2016]. Практическая деятельность педагогов в рамках программы профессиональной подготовки строится на основе двух главных методологических подходов: проектного обучения и проблемного обучения.

Исследования показывают, что в результате прохождения курса профессиональной подготовки по STEM-обучению установки учителей претерпевают существенные изменения: они понимают, как важно, чтобы знания усваивались через исследование, а не через ознакомление с текстом учебника или выслушивание объяснений учителя. Учителя осознают, что школьникам необходимо дать опыт использования разных способов решения проблем, чтобы развивать у них способность проводить исследования на основании собственных идей. Работая со школьниками в рамках программ профессионального обучения, учителя видят, что у учащихся есть и мотивация, и возможности для того, чтобы выполнять сложные, комплексные и не имеющие однозначного решения проектировочные задачи. Им интересно достичь цели, решить реальную задачу, создав конкретный продукт или добившись нужного результата, даже если они не знают точно, как это сделать, или если их идея оказывается неудачной. При этом растет и уверенность учащихся в своих силах, во всяком случае у большинства из них [Lesseig et al., 2016]. Учителям одной школы, одной кафедры или одной параллели полезно сообща, в группах работать с материалами учебных программ, обсуждать критерии оценивания, создавать учебный план или отдельные тематические блоки, применимые в условиях их конкретной школы. Практика показала, что добиваться успехов в ходе программ профессиональной подготовки учителям помогают различные виды активного обучения, такие как взаимное наблюдение, планирование внедрения разработок на уроке, анализ работы учащихся, презентации, руководство, написание текстов [Garet et al., 2001].

Описаны, однако, и трудности при внедрении STEM- обучения: педагогические, учебно-методические и организационные. С трудностями педагогического характера учителя сталкиваются, когда, выступая в роли фасилитаторов и наставников, ставят перед школьниками недостаточно четко сформулированные задачи с целью побудить их к поиску собственных идей и решений. Совместить решение реальных жизненных задач в области естественных наук, технологии, инженерии и математики с требованиями к стандартам содержания образования для каждой параллели тоже нелегко, здесь возникают трудности учебно-методического плана. Организационные трудности создает жестко установленная в рамках расписания уроков последовательность изучения учебных разделов: в традиционных школах учащимся предлагается определенный набор изолированных друг от друга предметных курсов, что затрудняет внедрение междисциплинарного обучения. Исследователи предлагают в ходе программ профессиональной подготовки оказывать педагогам поддержку по четырем ключевым направлениям: дать целостное представление о комплексном STEM-обучении, основанном на проектном подходе; мотивировать учителей использовать в обучении сложные проектировочные задачи; обеспечить учителей педагогическим инструментарием; оказывать непрерывную помощь в процессе планирования и внедрения STEM-обучения [Lesseig et al., 2016].

Для оценки эффективности программ профессиональной подготовки в научно-исследовательских целях было разработано несколько тестовых инструментов. В проведенных с их помощью исследованиях было показано, что эффективности практической профессиональной подготовки учителей-есте- ственников в части освоения приемов исследовательского обучения и предметных знаний в конкретной области способствуют прикладная деятельность, совместная работа педагогов и высокий авторитет наставника [Daugherty, 2010]. Помимо профессиональных качеств участников таких программ, существуют и другие скрытые переменные, которые влияют на эффективность программ переподготовки: в их числе восприятие учителем практики STEM-обучения, уровень его профессиональной неудовлетворенности, способы внедрения исследовательского подхода и практики преподавания STEM-дисциплин, способ представления содержания курса [Nadelson et al., 2012]. Американские ученые разработали так называемый протокол рефлексии STEM с 8 показателями, характеризующими изменение представлений учителей о STEM-образовании в результате трехнедельного курса обучения [Ring et al., 2017]. При анализе моделей профессионального развития учителей, проходящих курсы STEM-образования, исследователи учитывают представления педагогов о ценности проектировочных задач, практическую деятельность в сфере естественных наук, математики и технического проектирования, а также формирование навыков XXI в. у учащихся, их мотивацию к обучению и расширение их возможностей, проблемы, возникающие при внедрении в обучение проектировочных STEM-задач [Lesseig et al., 2016]. Продуктивным методом получения данных о восприятии педагогами интеграции STEM-дисциплин, о методах классной работы, направленных на такую интеграцию, является развернутое интервью [Wang, Moore, Roehrig, 2011]. С другой стороны, важные данные дают и формализованные анкеты, в частности опросник из 75 пунктов с ответами по 5-балльной шкале Ликерта, посвященный принципам STEM-образования, таким как комплексное содержание, проблемно ориентированное обучение, исследовательское обучение, проектное обучение и совместное обучение. С его помощью выявлены корреляции установок педагогов в отношении STEM-образования с их социально-демографическими характеристиками и с особенностями конкретной школы [Thibaut et al., 2018].

2. Дизайн исследования

2.1 Участники

Четырехдневная программа профессиональной подготовки была организована в провинциях Дананг и Хайфон в марте 2019 г Обучение проходило в четыре этапа: на первом участники слушали лекцию и обсуждали услышанное со специалистом, затем изучали одну из тем STEM-цикла в качестве учеников, анализировали видеоролики со STEM-уроками и, наконец, сами разрабатывали тематику и план STEM-урока в группах. Мы анализировали данные 150 участников, которые заполнили все анкеты и предоставили нам полный набор информации. Доля мужчин среди 150 опрошенных, предоставивших валидные данные, составила 18,7%. Численное преимущество женщин в выборке отражает половой состав кадров в сфере образования Вьетнама [OEDC, 2018]. 91,3% выборки составили учителя, оставшуюся долю - директора школ и их заместители. 10% участников были моложе 30 лет, 60,7% - в возрасте от 30 до 39 лет, 25,3% - от 40 до 49 лет, 4% - старше 50 лет. Штатные педагоги неполных средних школ составили 46,6% выборки, учителя старших классов - 51,4%, педагоги средних общеобразовательных школ - 2%. Более половины учителей (59,3%) имели опыт преподавания 10-19 лет, 27,3% - менее 10 лет, 12% - 20-29 лет, 1,3% - более 30 лет. Участники программы, организованной в Дананге, были жителями центральных регионов Вьетнама, педагоги, проходившие обучение в Хайфоне, представляли северные провинции. В общей сложности в программе приняли участие представители 11 провинций. Распределение участников по показателю «основной предмет специализации» в порядке убывания выглядело так: естественные науки (42%), математика (24%), информатика (17,3%), технология (10%), другие предметы (0,7%); доля педагогов, преподававших два предмета (например, химия и биология, биология и технология, математика и информатика, математика и физика, физика и технология), составила 6,1%. Большинство участников, преподававших два предмета, работали учителями начальной школы и имели достаточный уровень образования, чтобы совмещать два предмета, - были выпускниками местных педагогических колледжей.

2.2 Инструмент исследования

Чтобы оценить профессиональные качества участников, мы разработали демографический инструмент на основании данных, которые определили как принципиально важные для ответа на вопросы нашего исследования: пол и возраст, параллель, в которой работают учителя, предметы их специализации, должность (педагог или административный работник) и опыт преподавания.

Таблица 1. Инструмент оценки субъективных представлений педагогов о применении технического проектирования в процессе внедрения сценария STEM-обучения

3.1 Надежность и валидность разработанного инструмента исследования

Надежность наблюдаемых переменных оценена с помощью коэффициента альфа Кронбаха. Чтобы подтвердить надежность шкалы, необходимо удалить переменные с совокупным коэффициентом корреляции менее 0,3 и коэффициентом альфа Кронбаха менее 0,6 [Bland, Altman, 1997]. Для претеста альфа Кронбаха опросника составила 0,984, альфа Кронбаха для субшкал - от 0,931 до 0,977; для посттеста - 0,981 для опросника и от 0,899 до 0,963 для субшкал, что свидетельствует о высоком уровне надежности инструмента.

Валидность шкалы оценивалась методом эксплораторно- го факторного анализа. Факторные нагрузки переменных для обоих тестов (от 0,762 до 0,951 и от 0,766 до 0,928 для претеста и посттеста соответственно) были больше стандартных (при объеме выборки 150 требуемая факторная нагрузка больше 0,45) (табл. 2 [Hair et al., 2010. P. 116]). Значения KMO (критерий адекватности выборки Кайзера - Мейера - Олкина) удовлетворяли условию 0,5 < KMO < 1, а значит, результат эксплоратор- ного факторного анализа согласуется с фактическими данными. Тест Барлетта показал уровень значимости менее 0,05, т. е. наблюдаемые переменные находились в линейной корреляции с репрезентативными факторами. Все извлеченные значения средней дисперсии превышали 62%, и это означает, что более 62% вариации показателей объясняется наблюдаемыми переменными.

3.2 Влияние программы профессиональной подготовки на субъективные представления педагогов

Чтобы установить зависимость между группами переменных и субъективными оценками STEM-образования со стороны педагогов, был проведен корреляционный анализ с помощью инструмента «Корреляция Пирсона» в программе SPSS. Выявлена значимая взаимосвязь между переменными, связанными с оценкой внедрения STEM-обучения, в рамках претеронняя) ста (табл. 2). Однако связи между этими переменными и самооценкой представлении о STEM-обучении со стороны педагогов не наблюдается. Возможно, причиной тому были недостаток опыта преподавания STEM-материала с использованием методов обучения, основанных на инженерно-техническом проектировании, и формат программы профессиональной подготовки.

Таблица 2. Корреляция величин (претест)