Навчання математики на основі досліджень: європейський вимір

Размещено на http://www.allbest.ru/

Навчання математики на основі досліджень: європейський вимір

Яковенко Анастасія Олексіївна - аспірантка кафедри автоматизації та комп'ютерно-інтегрованих технологій Черкаського національного університету імені Богдана Хмельницького

Постановка та обґрунтування актуальності проблеми

З 2007 року по всій Європі викладачі відзначають зниження інтересу старшокласників до вивчення природничо-математичних дисциплін. Тому починаючи з 2008 року європейські педагоги, щоб зацікавити учнів до вивчення цих дисциплін, використовують на своїх уроках навчання на основі досліджень (Inquiry-Based Science Education (IBSE)) [6, c. 2-3]. Така система розвиває в школярів вміння критично мислити, експериментувати, задавати запитання і пропонувати відповіді на них, ґрунтуючись на власних міркуваннях, розуміти видатні наукові ідеї, способи міркувань і діяльності та застосовувати свої знання в навчально-дослідницькій діяльності. Навчання на основі досліджень займає одне із центральних місць в освітньому процесі в усіх країнах Європи [21, с. 610]. Результати міжнародних освітніх досліджень PISA та TIMMS переконливо свідчать на користь представників молодого покоління (15-річних підлітків) з окремих європейських країн щодо їхньої спроможності застосовувати математику у різних життєвих ситуаціях. Маємо припущення, що навчання на основі досліджень формує таку спроможність в учнів. Відтак, розглянемо ці аспекти зарубіжного європейського освітнього досвіду.

Аналіз останніх досліджень і публікацій показав, що навчання математики на основі дослідження є предметом наукового аналізу вітчизняних (Л. Голодюк [27, с. 32-38], Н. Недодатко [32, с. 5-12], Г. Лиходєєва [30, с. 10-80] та ін.) і зарубіжних учених (Вінн Харлен [11, с.50-54], Керолін В.Кіз [12, с. 632-635], Леслі-Джейн Ілз-Рейнольдс [8, с. 15-50] та ін), дослідження ускладнюється розгалуженістю наукових підходів до проблеми навчання на основі досліджень та неоднозначністю висновків науковців. У працях українських науковців бракує інформації про зарубіжний досвід навчання математики на основі досліджень. Саме ці чинники стають на перешкоді запровадження IBSE в Україні.

Мета статті - висвітлення європейського досвіду навчання школярів природничо-математичних дисциплін на основі досліджень.

Методи дослідження. У ході дослідження було застосовано огляд та порівняльний аналіз освітніх платформ, на основі яких здійснюється організація навчально-дослідницької роботи учнів, узагальнення, класифікація.

Виклад основного матеріалу дослідження

Навчання учнів математики через дослідження практикують у різних європейських країнах. Аналіз зарубіжної освітньої практики, відображеної в мережі інтернет, свідчить про те, що в країнах Європи функціонують освітні платформи, на базі яких організовується навчально-дослідницька діяльність школярів, як от: ZDI (Zukunft durch Innovation) у Німеччині, UPSTI (Union of Professors of Sciences and Technology for Industry) у Франції, LUMA (скорочено від “luonnontieteet”, фінське слово для позначення природничих наук та математики) у Фінляндії, STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics) у Болгарії, ASTRA (Centre for Learning in Science, Technology and Health) у Данії, ETAg (Estonian Research Council) в Естонії і т.д. Ці платформи опікуються різними державними і недержавними інституціями країн, де вони функціонують.

Наприклад, у Німеччині з 2ОО5 року діє програма ZDI [7] (Zukunft durch Innovation). Школи, університети, компанії та органи адміністративної влади об'єднуються в мережу та працюють разом задля досягнення однієї мети: викликати в молоді захоплення математикою, інформатикою, природничими науками та технологіями. Учасники програми обладнують шкільні лабораторії [26], де учні мають змогу проводити експериментальну роботу у сфері професійних інтересів компаній-учасниць і наукових інтересів університетів. Фінансування забезпечується протягом 2 років за підтримки [7] EUROPAISCHE UNION Investition in unsere Zukunft Europaischer Fonds fur regionale Entwicklung, Ministerium fur Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung and Energie des Landess Nordrhein- Westfalen, EFRE.NRW Investitionen in Wachstum und Beschaftigung, Bundesagentur fur Arbeit Regionaldirektion Nordrhein-Westfalen, Ministerium fur Kultur and Wissenschaft des Landes Nordrhein- Westfalen. Така лабораторія є місцем для позакласного навчання, де учні можуть експериментувати самостійно або під керівництвом наставників. Експерименти скеровані, перш за все, на встановлення закономірностей, причинно-наслідкових зв'язків у явищах, які вивчаються.

Результат експериментальної роботи може бути «відкритим», відсутність позитивного прогнозованого результату також ціниться як певний результат. Школи-учасники програми мають співпрацювати з університетом або компанією, що уможливлює дуальне навчання (Duales Studium) [28], коли можна одночасно вчитися і працювати. Старшокласники отримують теоретичні знання і, в той же час, застосовують їх на практиці, залучаючись до виробництва на конкретному підприємстві. Система дуальної освіти передбачає, що учень має особливий розклад, у якому відображено, в які дні він навчається, а в які працює на фірмі, де проходить практику. Тобто, після закінчення школи диплом випускника вже підкріплений тривалою виробничою практикою. Університет, у свою чергу, підтримує та консультує старшокласників, зокрема щодо відповідних кар'єрних і навчальних пропозицій з галузей знань, що об'єднані абревіатурою MINT (аналог STEM у Німеччині). Дослідження, які проводять на базі лабораторії ZDI [26], повинні мати пряме відношення до змісту шкільної програми. Учні мають змогу обирати з переліку ті дослідницькі завдання, що викликають у них інтерес. Список дослідницьких завдань обов'язково систематично оновлюється.

У Франції діє асоціація UPSTI (Union of Professors of Sciences and Technology for Industry) [13], головна мета якої просувати таланти молоді у галузях техніки та інформатики з метою підготовки висококваліфікованих інженерів наступного покоління. Асоціація має партнерів (3Sigma, AFDET, SoftBank Group, ALTEN, Elles bougent, Foudation Loreal і т.д.) [17], які її підтримують. UPSTI бере участь у дискусіях, конференціях, майстер-класах, що стосуються науково-технічного навчання. Вона виступає як лабораторія ідей і має вплив на освітні шкільні програми. Метою такого впливу є превентивна адаптація освітніх програм до перспективних виробничих проблем. UPSTI співпрацює з державними органами та особами, що приймають політичні рішення у галузі освіти. Ця асоціація [23] залучена до планування й вироблення стратегії науково-технічної підготовки молоді у Франції, до безпосереднього керівництва закладами освіти, до написання відповідних освітніх програм.

UPSTI проводить олімпіаду з технічних наук [18] - щорічний національний конкурс для учнів різних вікових категорій, зацікавлених у вивченні природничо-математичних дисциплін та інформатики. Така олімпіада є командним змаганням. Її мета полягає в тому, щоб дозволити учням працювати командою над інноваційним та експериментальним проєктом на їх вибір. Проєкти мають інженерне спрямування. Кожна команда складається з 2-5 учнів. Команди працюють під наглядом 1 чи 2 викладачів. Проєкти, що здійснюються школярами, повинні включати багатотехнологічну експериментальну роботу. Французька реформа середньої школи та бакалаврату спонукає старшокласників проявляти свої таланти та творчий потенціал, тому учасникам Олімпіади необхідно подолати конкурсний відбір. Тематика заходу розвивається навколо інновацій, заснованих на соціально важливій темі, що визначається щороку.

Для підтримки розвитку шведських шкіл в галузі науки і техніки на національному рівні за рішенням уряду Швеції в 2014 році був заснований центр NATDID [25] (The Swedish National Centre for Science and Technology Education), який фінансується урядом Швеції. Центр розташований в університеті Лінчепінга (LIU) [3] і очолюється радою, що складається з представників шкіл та університету. Центр NATDID проводить просвітницьку роботу серед учителів шкіл з популяризації результатів сучасних досліджень у галузі науки та техніки. На цій основі вчителі залучають учнів до навчальних сучасних досліджень та організовують навчання на базі досліджень у школах.

У рамках фінської моделі, починаючи з 2003 року, діє мережа із 13 регіональних центрів LUMA (скорочено від “luonnontieteet”, фінське слово для позначення природничих наук та математики) [14], які розташовані в межах університетів Фінляндії. Мета LUMA - надихати та мотивувати дітей та молодь до вивчення математики, природознавства та техніки за допомогою новітніх методів та заходів з науково-технічної освіти. Ця платформа співпрацює з SCIENCE ON STAGE EUROPE, EU STEM COALITION [14], a фінансується Міністерством освіти і науки Фінляндії. LUMA проводить дослідницькі семінари (LUMAT) [15] за участі науковців та учнів. Дослідники та школярі представляють і обговорюють свої останні дослідження та отримують зворотний зв'язок. Регіональний центр LUMATE працює в кампусі університету Tampere University of Technology. Центр організовує наукові гуртки для учнів 1-8 класів: роботизовані клуби Lego, електронні клуби, клуби програмування та наукові клуби. Більшість гуртків проходять ввечері у навчальній кімнаті LUMATE, яка розташована в межах Tampere Technology School. Також кожні два тижні LUMATE організовує захід під назвою «Tiedepysakki» (наукова станція) [5, c. 11].

Під час шкільних канікул кожного літа та осені центр організовує наукові табори. Також LUMATE щомісяця проводить наукові кав'ярні в старій бібліотеці в центрі міста Тампере - це публічні заходи, призначені для старшокласників та дорослих. Наукові кав'ярні пропонують унікальний форум для вивчення предметів STEM для старшокласників та студентів, а також для зацікавленої громадськості. LUMATE запрошує експертів для популяризації математики та координує обмін студентами з іншими центрами LUMA [16]. Ця платформа також надає обладнання для проведення експериментів - «Bank of Experts» [5, c. 11]. Школи можуть бути забезпечені спеціальним обладнанням для демонстрування наукових явищ у класі. Більша частина орендованого обладнання доступна в достатній кількості, щоб дозволити брати участь цілому класові в експериментах. На веб-сторінці LUMATE також є банк навчальних матеріалів, який включає збірник інструкцій для наукових експериментів та для представлення різних наукових концепцій та ідей.

Болгарська система освіти традиційно підтримує STEM [22], надаючи учням численні можливості розширити свій досвід у сферах STEM поза межами навчальної програми. Нині кілька неурядових та наукових організацій відповідають за основну частину STEM змін у Болгарії. Більшість із них тісно співпрацюють із політиками, намагаючись забезпечити стійкість реформувань. Найбільш тривалою формою позакласної STEM-діяльності в Болгарії є олімпіади з математики, інформатики, фізики, хімії, астрономії, математичної лінгвістики тощо. Болгарія є членом-засновником більшості міжнародних олімпіад у цих галузях знань і в 2017 році започаткувала Європейську юнацьку олімпіаду з інформатики (EJOI) [10]. Дослідження в середній школі є однією із традицій діяльності STEM. Болгарія також є однією з небагатьох країн, де школярі отримують пряму підтримку та наставництво від науковців-дослідників.

Дослідницькі організації здійснюють не лише наставництво, а й забезпечують доступ до інформаційних і матеріально-технічних ресурсів для талановитих учнів середньої школи. У Болгарії діє Інститут математики та інформатики для учнів середніх шкіл [29], починаючи з 2000 року. На початку функціонування цей Інститут моделював свою структуру і діяльність за зразком Центру передового досвіду в галузі освіти США, а потім поступово її розширював і диверсифікував. Нині він організовує дві щорічні конференції для учнів середніх шкіл, надає грантову підтримку студентам з високими досягненнями у галузі математики та інформатики для участі в міжнародних наукових програмах. На базі Інституту працює міжнародна літня школа (ЛИШ) [31], яка у 2017 році зібрала 45 школярів з десяти країн.

У Естонії діє програма ETAg (Estonian Research Council) з 2012 року [9], яка має на меті: забезпечити науково-дослідні проекти високого рівня у всіх галузях науки, що підвищують міжнародну конкурентоспроможність естонських досліджень та розробок; сприяти співпраці між державою, підприємствами та науково-дослідними установами; сприяти інтернаціоналізації науки та підтримувати ріст дослідників. Програму фінансує [9] Європейський соціальний фонд ЄС та фонд «Eesti tuleviku heaks». ETAg створює [20] різні можливості для старшокласників для реалізації їхнього інтересу до науки і техніки. ETAg намагається підтримувати й учителів природничо-математичних дисциплін. Програма пропонує вчителям допомогу в керівництві творчою та дослідницькою роботою учнів шляхом організації кооперативної мережі шкільних координаторів творчих та дослідницьких робіт. У такий спосіб викладачі підвищують свою кваліфікацію у наставництві учнів-дослідників. Вчителів запрошують відвідати заняття на щорічному учнівському Фестивалі весняних досліджень [20], на якому викладач може побачити здобутки старшокласників.

Інша естонська програма TeaMe (Teadus, Meedia ja Meie переклад з естонської: Наука, Медіа та Ми) [24] також фінансується Європейським соціальним фондом для популяризації природничих, точних і технічних наук та технологій (loodus-, tappisteaduste ja tehnoloogia - LTT). У рамках цієї програми були підготовлені навчальні матеріали для курсів за вибором та уроків з природничо-математичних дисциплін на основі досліджень.

У 2009 році законодавством Данії було створено національний Центр навчання в галузі науки, технологій та охорони здоров'я (ASTRA)[19], який також має державне фінансування. Мета центру полягає у зміцненні та розвитку навчання на основі досліджень. Щороку на 39-му тижні проходить датський Фестиваль науки [1], де учні, студенти, фахівці-дослідники, які працюють у галузі науки, техніки та охорони здоров'я, діляться науковими інтересами та висвітлюють свій шлях до здобутків. Датчани називають цей фестиваль: «Наука на рівні очей». Школярі та студенти по всій Данії можуть взяти участь у святкуванні на місцевому рівні і все одно мати відчуття того, що вони та їхня праця є частиною чогось великого, значного. Фестиваль створює захоплюючі та незабутні враження від застосунків досягнень фізики, хімії, математики, які поширюються на повсякденне життя. Учні мають змогу відчути, як використовувати науку для прийняття рішень, що впливають на їхнє життя та добробут - як на місцевому, так і на глобальному рівні.

Також у Данії є конкурс наукових талантів «Молоді дослідники» [2]. Це програма як для мрійників із далеким баченням, так і для практиків, які займаються дуже конкретними, реалістичними проблемами. Молоді дослідники показують, що їхні ідеї можна втілити в повсякденному житті. У 2007 році було створено «Будинок природничих наук» (Naturvidenskabernes Hus) [4], як некомерційний центр розвитку. Мета його діяльності полягає в зменшенні розриву між освітою та бізнесом, у спонуканні і створенні сприятливих умов для дітей та молоді реалізувати себе в інноваціях. «Будинок природничо-математичних наук» пропонує для вчителів повну серію навчальних матеріалів та заходів, а для учнів (через національну мережу Jet-Net.dk) участь у співпраці між школою та певною компанією. Мережа Jet-Net.dk забезпечує об'єднання шкіл і компаній на взаємовигідних умовах.

навчання дослідження олімпіада семінар

Висновки з дослідження і перспективи подальших розробок

Зростання та добробут нашого суспільства все більше пов'язані з технологіями, тому застосування навчально-дослідницької діяльності в розглянутих країнах Європи є атрибутом технологічно та економічно розвиненого суспільства, яке потребує висококваліфікованих фахівців, здатних діяти у високотехнологічних умовах праці. Огляд європейських освітніх платформ спонукають до теоретичного переосмислення та практичного розв'язання проблеми навчання на основі досліджень у вітчизняних реаліях.

Список джерел

1. *natur videnskabs festival.

2. *unge forskere.

3. About Linkoping University. LIU.

4. About us. Naturvidenskabernes Hus.

5. ATLAS of Best Practices in STEM Education. STEM.

6. Claire Q`Connell. Inquiry-Based Science Education. Primer to the international AEMASE. conference report Rome, 19-20 may 2014.

7. Das ist zdi - MINT-Forderung in NRW. Zukunft durch Innovation.

8. L.J. Eales-Reynolds, B. Judge, E. McCreery, P. Jones. Critical Thinking Skills for Education Students. Study Skills in Education Series, Sage Publications, 2014.

9. Estonian Research Council. Eesti Teadusagentuur Estonian Research Council.

10. European Junior Olympiad in Informatics. EJOI.

11. Harlen, W. Udvikling og evaluering af undersogelsesbaseret undervisning. MONA - Matematik- Og Naturfagsdidaktik, (3). 2011.

12. C.W. Keys, L.A. Bryan. Co-constructing InquiryBased Science with Teachers: Essential Research for Lasting Reform. Journal of Research in Science Teaching, 38 (6), 2001. P. 631-645.

13. L'innovation au coeur de l'enseignement. UPSTI.

14. Luma centre finland. LUMA.

15. LUMAT Research Seminar. LUMA.

16. LUMAT Science Research Forum. LUMA.

17. Nos partenaires. UPSTI.

18. Qlympiades de sciences de l'ingenieur. UPSTI.

19. Om ASTRA. URL: https://astra.dk/om-astra (дата звернення: 15.04.2021).

20. Opilaste teadusfestival toob kokku parimad uurimistoode tegijad ja teadushuvilised. Eesti Teadusagentuur Estonian Research Council.

21. Science Education Now: A Renewed Pedagogy for the Future of Europe. Luxembourg: Office for Official Publications of the European Communities 2007. 22 p.

22. STEM платформа. Република България Министерство на образованието и науката.

23. Teaching sciences for innovation. UPSTI.

24. TeaMe+ tegevused. Eesti Teadusagentuur Estonian Research Council.

25. The Swedish National Centre for Science and Technology Education (NATDID). LIU.

26. Was ist ein zdi-Schulerlabor? Zukunft durch Innovation.

27. Голодюк Л. Формування навчально-дослідницьких умінь учнів на уроках математики. Наукові записки. Серія «Проблеми методики фізико-математичної і технологічної освіти». 2015. № 7. С. 32-38

28. Дуальное образование в Германии (Duales Studium).

29. Започва Лятната изследователска школа по математика и информатика на УчИМИ. Институт по математика и информатика. Българска академия на науките

30. Лиходеева Г.В. Формування навчально-дослідницьких умінь учнів у процесі навчання елементів стохастики: дис. ... канд. пед. наук: 13.00.02. Бердянськ, 2009. 281 с.

31. Лятна изследователска школа (ЛИШ). УчИМИ.

32. Недодатко Н.Г. Формування навчально-дослідницьких умінь старшокласників: автореф. дис. ... канд. пед. наук: 13.00.09. Харків, 2000. 23 с.

References

1. *natur videnskabs festival.

2. *unge forskere.

3. About Linkoping University. LIU.

4. About us. Naturvidenskabernes Hus.

5. ATLAS of Best Practices in STEM Education. STEM.

6. Claire Q`Connell. (2014) Inquiry-Based Science Education

7. Das ist zdi - MINT-F orderung in NRW.

8. Eales-Reynolds, LJ., Judge, B., McCreery, E., Jones, P. (2014) Critical Thinking Skills for Education Students.

9. Estonian Research Council.

10. European Junior Olympiad in Informatics.

11. Harlen W. (2011). Udvikling og evaluering af undersogelsesbaseret undervisning

12. Keys, C.W., Bryan L.A. (2001) Co-constructing Inquiry-Ba sed Science with Teachers: Essential Research for La sting Reform.

13. L'innovation au coeur de l'enseignement.

14. Luma centre finland.

15. LUMAT Research Seminar .

16. LUMAT Science Research Forum.

17. Nos partenaires. UPSTI.

18. Olympiades de sciences de I'ingenieur. UPSTI.

19. Om ASTRA.

20. Opilaste teadusfestival toob kokku parimad uurimistoode tegijad ja teadushuvilised.

21. Science Education Now: A Renewed Pedagogy for the Future of Europe (2007). Luxembourg.

22. STEM платформа.

23. Teaching sciences for innovation. UPSTI.

24. TeaMe+ tegevused.

25. The Swedish National Centre for Science and Technology Education (NATDID).

26. Was ist ein zdi-Schulerlabor?.

27. Holodiuk L. (2015) Formuvannia navchalno- doslidnytskykh umin uchniv na urokakh matematyky. Naukovi zapysky [Formation of educational and research skills of students in mathematics lessons]

28. Dualnoe obrazovanye v Hermanyy [Dual education in Germany (Duales Studium).

29. Zapochva Liatnata yzsledovatelska shkola po matematyka y ynformatyka na UchYMY [The Summer Research School of Mathematics and Informatics of UchIMI begins]

30. Lykhodieieva H.V. (2009) Formuvannia navchalno-doslidnytskykh umin uchniv u protsesi navchannia elementiv stokhastyky [Formation of educational and research abilities of pupils in the course of training of elements of stochastics]. Berdiansk.

31. Liatna yzsledovatelska shkola (LYSh). UchYMY [Summer Research School (LISH). LEARNING]

32. Nedodatko N.H. (2000) Formuvannia navchalno- doslidnytskykh umin starshoklasnykiv [Technology of formation of educational and research skills of schoolchildren]. Kharkiv.

Размещено на Allbest.ru