Використання STEM-технологій на уроках математики в початковій школі

У статті розкрито особливості використання STEM-технологій на уроках математики в початковій школі.

Ключові слова: STEM-освіта, STEM-технології, математична компетентність, LEGO- конструювання, НУШ, початкова школа, дидактична гра.

Вступ

математика компетентність освітній інноваційний

Сучасні тенденції розвитку суспільства та оновлення змісту освіти вимагають пошуку нових форм і технологій навчання. Саме тому актуальною є трансформація всіх ланок освіти, зокрема і початкової. Діяльність учителя і учня має бути спрямована на розвиток компетенцій через інноваційні освітні технології. Державний стандарт початкової освіти математичну компетентність відносить до ключових. Однією з інноваційних освітніх технологій, яку можна використовувати для формування у молодших школярів ключових компетентностей, і зокрема й математичну, є STEM- технологія. STEM-освіта в початковій школі активізує інтерес до вивчення математики та природознавства, допомагає здобувати знання в області техніки, конструювання, робототехніки. Проте методика проведення таких уроків на даний момент є недостатньо вивченою. Саме тому проблема використання STEM-технологій на уроках математики в початковій школі є надзвичайно актуальною і своєчасною.

Метою роботи є висвітлення методики використання STEM-освіти у початковій школі при вивченні математики.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Найбільш активно STEM-підхід використовується в освітньому напрямі у США. Багато країн слідом за США підхопили ініціативу розвитку STEM-освіти. У 2001 році акронім STEM був запропонований в освітній та професійній сферах науковцями Національного фонду США. А на конференції iForum 2016 року в Києві було розглянуто питання перспективи STEM- освіти в Україні. В результаті була створена Коаліція STEM-освіти в Україні, для об'єднання компаній, навчальних закладів, асоціацій експертних організацій. Система вже закріплена на рівні законодавства України. У лютому цього року було проведено засідання за участі представників Міністерства освіти і науки України, ДНУ «Інститут модернізації змісту освіти», Інституту педагогіки НАПН України, Інституту обдарованої дитини НАПН України, Національного центру «Мала академія наук України», обласних інститутів післядипломної педагогічної освіти, закладів освіти, STEM-коаліції. На зустрічі було схвалено звіт виконання Плану заходів з питань впровадження STEM-освіти в Україні за 2016-2018 роки та обговорено й затверджено план заходів Міністерства освіти і науки України щодо розвитку STEM-освіти в Україні на 2019 - 2022 роки [8].

Невпинно зростає інтерес до різних аспектів STEM-освіти і вітчизняних науковців та вчителів- практиків (Н.В. Морзе, В.Д. Шарко, С.А. Пойда та ін.), але методика використання STEM-освіти на уроках математики в початковій школі є поки що недостатньо висвітленою.

Виклад основного матеріалу

Сучасна початкова школа не може залишатися осторонь від процесів модернізації освіти, які відбуваються нині в усьому світі і в Україні зокрема. Від людини вимагається вміння орієнтуватися в інформаційних потоках, освоювати технології, шукати і використовувати нові знання, володіти такими якостями як універсальність мислення, динамізм, мобільність [3].

STEM-освіту часто називають «навчанням навпаки». Ланцюжок «від теорії до практики» у STEM зазвичай зворотний: спочатку - гра, придумування та майстрування пристроїв і механізмів, а вже потім, у процесі цієї діяльності, - опанування теорії і нових знань. Але, звісно, STEM-освіта - це не тільки «навчання навпаки». Абревіатура STEM розшифровується як science (природничі науки), technology (технологія), engineering (інженерія), mathematics (математика) - і найбільший «козир» STEM-освіти у тому, що вона допомагає опанувати їх не відокремлено, а за допомогою інтеграції всіх п'яти дисциплін у єдину систему навчання [1].

Модель STEM-освіти полягає у тому, що змінюється роль вчителя та учнів. Учні вже є дослідники, а вчитель відходить на другий план, він стає менеджером і консультантом. Коли учні співпрацюють один із одним, то вони навчаються долати труднощі, працювати в команді та надавати один одному допомогу.

Ця технологія поєднує такі, здавалося б, непоєднувані поняття, як наука, інженерія, обчислення даних при обробці та створенні проектів. Цінність цієї технології полягає у тому, що вона допомагає формувати критичне мислення, математичні компетенції, навчає проводити досліди, спостерігати та обробляти отриманні результати.

За STEM-методикою в центрі уваги знаходяться практичне знання чи проблема. Учні, працюючи над STEM-проектом, навчаються знаходити вирішення проблеми не теоретичним, а практичним шляхом, що допомагає сформувати їхні життєві компетентності [2, с.184].

С.А. Пойда стверджує, що кожна вікова категорія дітей має певні особливості щодо впровадження STEM-технології навчання. На думку педагога, вихователі старших вікових груп дошкільників та учителі початкової школи, використовуючи технологію STEM, в першу чергу, орієнтують навчальний процес на формуванні навичок дослідницької діяльності, що передбачає уміння використовувати, та/або конструювати прості пристрої для спостереження різноманітних явищ, отримання та аналізу простих даних у процесі спостереження. Такий підхід тісно пов'язаний із проектною технологією навчання, яка вже досить давно використовується у загальноосвітніх навчальних закладах. Розвитку вказаних якостей у старших дошкільників та учнів початкової школи сприятиме використання наборів «Машини та Механізми». В той же час, використання LEGO EducationWeDo надасть можливість учням будувати прості пристрої, оснащені двигунами, а також програмувати їх. Такий підхід сприяє формуванню у дітей логічного та алгоритмічного мислення, як основи для подальшого розвитку [5].

Отже, у початковій школі основний акцент можна робити на лего-творчості та лего-конструюванні. Для цього використовуються набори ЛЕГО різної комплектації.

О. Гвардінова наголошує, що LEGO-технологія - це акредитовані МОНУ міжнародні інноваційні програми з фізики, математики та інформатики. Цю технологію педагог рекомендує використовувати у поєднанні з груповими та ігровими формами навчання [1].

За словами Джона Гудвіна, «Шість цеглинок» - це технологія навчання, яка допоможе учням тренувати пам'ять, розвивати моторику і творчо мислити. Через гру вони зможуть навчитися таким важливим, передбаченим НУШ умінням як, наприклад, вирішення проблемних завдань [7].

Користуючись цими наборами у першому класі, вчитель може доступно та наочно пояснити учням увесь програмний матеріал з математики. Так, деталі LEGO можна використовувати у якості матеріалу для підрахунку, замість звичних паличок. Тобто, виклавши перед собою деталі, дитині необхідно їх порахувати та визначити кількість. Окрім того, кожна з деталей LEGO містить певну кількість «виступів», які також можуть виступати матеріалом для підрахунку. На деталях різного розміру (різна кількість виступів) можна одночасно продемонструвати відмінність між числами та послідовність числового ряду. Для цього необхідно послідовно викласти перед дитиною цеглинки з одним виступом, двома, трьома, чотирма і т. д.

Наведемо інші приклади ігрових завдань LEGO на уроці математики [4].

1. Вивчаємо цифри

Вправа «Знайди цифру».

Мета: закріпити знання цифр, вміти встановлювати відповідності.

Опис: вчителю необхідно викласти перед дитиною декілька деталей LEGO та надати картки із зображенням різних цифр. Дитина має покласти картку з цифрою, що відповідає кількості деталей.

2. Порівняння чисел

Під час порівняння чисел за допомогою LEGO дітям можна наочно продемонструвати, чому саме певне число більше, ніж інше.

Вправа: «Яка башта вище?»

Мета: формування понять «більше», «менше», «дорівнює»

Опис: Вчителю необхідно підготувати деталі однакового розміру та картки зі знаками, що позначають «більше», «менше», «дорівнює». Далі дитині пропонується побудувати дві «башти» різного за висотою розміру, використавши певну кількість деталей для кожної (наприклад 9 і 4). Після цього, необхідно порівняти башти і знайти ту, що більша за іншу. На дошці вчителю необхідно записати відповідність (9>4), а дитині відтворити її за допомогою деталей та карток.

Результат: дитина отримує дві «башти» різного розміру та має можливість для їх порівняння.

3. Склад числа

Для того, щоб продемонструвати дітям, що певне число може складатися з декількох менших, можна використовувати цеглинки однакового розміру, але різного кольору.

Вправа «Що змінилось?» («Кольорові башти»)

Мета: формувати уявлення про склад різних чисел, підготувати до здійснення простих арифметичних дій

Опис: Розглянемо цю вправу на прикладі складу числа 5. Вчителю необхідно підготувати цеглинки різного кольору, але однакового розміру. На першому етапі дитині необхідно скласти «башту» з певною кількістю деталей однакового кольору (наприклад, синього) відповідно до числа, склад якого вивчається. Наступним кроком буде створення «башти» того ж розміру, замінивши одну деталь обраного кольору на інший (наприклад, зелений). Таким чином, дитина може побачити, що в неї 4 сині деталі та одна зелена, але їх все одно залишилось у башті п'ять. Далі конструюється башта з трьох та двох деталей різних кольорів.

Результат: Дитина отримує три «башти», які містять по п'ять цеглинок. Перша складається з 5 цеглинок синього кольору. Друга - 1 зелену та 4 синіх. Третя - 2 зелених та 3 синіх. Цю вправу також можна використовувати для пояснення дій на додавання.

4. Арифметичні дії (додавання, віднімання, множення, ділення)

Деталі LEGO можна використовувати, як для викладання прикладів (3+4=7), так і для підрахунку. Всі вправи спрямовані на демонстрацію значення кожної з арифметичних дій.

Вправа «Довга-довга змія» (додавання)

Опис: дітям пропонується побудувати маленьку змію, розмір якої складає лише одну цеглинку. Потім вчитель говорить, що змія ще дуже маленька і пропонує її нагодувати, щоб вона трохи збільшилась. Після цього діти додають певну кількість деталей до змії (наприклад, 3). Вчителю необхідно підкреслити, що змія збільшилась та запитати у дітей, який тепер її розмір? Дію, яку виконали діти, необхідно відобразити на дошці, а саме написати вираз 1+3=4. Змію можна збільшувати і далі, показавши дітям варіант прикладу у декілька дій (1+3+2=6).

Результат: дитина отримує змію певного розміру шляхом поступового додавання деталей.

Вправа «Скільки залишилось?»/«Сходинки» (віднімання)

Опис: Для цієї вправи знадобляться деталі з різною кількістю виступів (наприклад, 8 і 4). Дитині пропонується зробити з них сходинки, поставити меншу деталь на більшу. Потім необхідно порахувати, скільки виступів на більший цеглинці залишилось не закритими (залишиться 4 виступи). Використовувати можна різні деталі та будувати сходинки з трьох, та чотирьох деталей, порівнюючи результат.

Результат: розглянувши сходинки, дитина може побачити частку, яка залишилась.

5. Дроби

Мета: формування понять «ціле» та «частка», уявлень про дроби

Вправа «Ціле та частка»

Опис: На першому етапі вчителю необхідно продемонструвати, що велике число можна поділити на декілька маленьких, рівних між собою частин. Для цього вчитель дає дітям одну деталь з 8 виступами (ціле) та одну деталь з 1 виступом (частка). Далі дітям пропонується викласти таку ж деталь, як на 8 виступів, з маленьких на один. Після цього, вчитель має запитати, скільки маленьких деталей знадобилось дітям, щоб виконати завдання. Потім із створеної фігури прибирається одна деталь і дітям пропонується порахувати скільки залишилось (сім з восьми, тобто 7/8) [4].

Отже, на нашу думку, математика повинна бути цікавою та доступною. Саме тоді вона приваблює дітей та захоплює. А такою її роблять ігрова - технологія LEGO « Шість цеглинок».

Висновки

STEM - технології в початковій школі на уроках математики активізують творчу та групову діяльність учнів, в такий ігровий процес можна залучити навіть тих дітей, які на традиційних заняттях не проявляють активність. Використання LEGO - технології на уроках математики знімає напруженість, оскільки учні навчаються граючись. Завдяки цьому учні легко засвоюють новий матеріал, та розвивають здібності: увагу, пам'ять, дрібну моторику, просторове та критичне мислення, дослідницьку компетентність тощо.

Бібліографія

1. Гвардіонова О.В. Реалізація STEM - підходів у початковій школі // О.В. Гвардінова. - [Електронний ресурс]. - Режим доступу: https://www.youtube.com/watch?v=32khpuTpURw

2. Єрмаков І.Г. Життєва компетентність особистості: від теорії до практики: Науково-метод. посіб./ І.Г. Єрмаков. - Запоріжжя: Центріон, 2005. - 640 с.

3. Козакова Н.Б. Реалізація компетентнісного підходу в навчанні молодших школярів / Н.Б. Козакова. - [Електронний ресурс]. - Режим доступу: http://ru.osvita.ua/school/lessons summary/edu technology/31210/

4. Мукій Т. Вивчаємо математику за допомогою LEGO® / Т. Мукій. - [Електронний ресурс]. - Режим доступу: https://osvitanova.com.ua/posts/1711-vyvchaiemo-matematyku-za-dopomohoiu-lego

5. Пойда С.А. STEM, STEAM, STREAM як основа політехнічної освіти сучасного школяра. / С.А. Пойда. - [Електронний ресурс]. - Режим доступу: http://spec.vntu.edu.ua/conf/pdf/conf_416-419.pdf

6. Попенко Л.В. STEM-навчання - вимога освіти ХХІ століття (орієнтація на творчу математику) / Л.В. Попенко. - [Електронний ресурс]. - Режим доступу: http://metodportal.com/node/66987

7. Учні пілотних класів вчитимуться за методикою LEGO, яку з 2018 - го планують поширити на всі школи. - [Електронний ресурс]. - Режим доступу: http://mon.gov.ua/usi-novivni/novini/2017/10/27/uchni-pilotnix-klasiv-vchitimutsya-za-metodikoyu-lego/

8. STEM - освіта в Україні активно розвивається. - [Електронний ресурс]. - Режим доступу: https://imzo.gov.ua/2019/02/11/stem-osvita- v-ukraini-aktyvno-rozvyvai et-sia/

Размещено на Allbest.ru