Genesis of STEM-education concepts and ideas in Ukraine and abroad: historical aspect

Viktoriia Miziuk

PhD in Pedagogical Sciences, Associate Professor

Hanna Novak Postgraduate

Izmail State University of Humanities, Ukraine

Abstract

The article highlights the historical aspect of the development of STEM education, the genesis of the concept and ideas of STEM education in Ukraine and abroad. Based on the analysis of the works of Ukrainian and foreign researchers, it is determined that the concept of «STEM- education» is characterized by ambiguity of interpretations and is interpreted in scientific and educational practice as «approach», «education», «teaching method», «direction», «methodology», «technology», etc.

Key words: STEM, STEM-education, genesis of the concept «STEM-education», historical aspects of STEM-education development, historical stages of STEM-education development.

Анотація

concept stem education

У статті висвітлено історичний аспект розвитку STEM-освіти, генезису поняття та ідей STEM-освіти в Україні та зарубіжжі. На основі аналізу напрацювань українських та зарубіжних дослідників визначено, що поняття «STEM-освіта» характеризується неоднозначністю тлумачень і трактується у науково-освітній практиці як «підхід», «освіта», «спосіб навчання», «напрям», «методика», «технологія» тощо. У результаті аналізу різних підходів до визначення поняття STEM було зроблено узагальнення, що реалізація STEM-підходу в освітньому процесі відбувається через інтеграцію змісту і методології природничих наук, технологій, інженерії, математики, логіки тощо. На основі систематизації наукових праць із проблеми дослідження й узагальнення поглядів вітчизняних учених з 'ясовано, що STEM-освіта в Україні та світі становить значний інтерес для науковців. Нами було прослідковано історичний шлях від заснування організації «Ініціативна наука» (США), яка дала поштовх до розвитку досліджуваного нами процесу STEM-освіти, до впровадження елементів STEM-освіти у сучасний процес закладів освіти України, а також стисло проаналізовано досвід зарубіжних країн з порушеної проблеми.

Нами було з'ясовано, що провідні країни світу ведуть активну діяльність із залучення закладів освіти різних рівнів та підприємств до інтеграції STEM в освіту і науку та, у подальшому, працевлаштування STEM-спеціалістів в усі сфери ринку праці.

З 'ясовано, що історія розвитку STEM-освіти в Україні починається з 2015 р. і за період становлення регламентувалась низкою державних документів. Українська освіта сьогодення пройшла певні етапи впровадження елементів STEM в освітній процес закладів освіти різного рівня, але цей процес не є таким масштабним і всеохоплюючим, як, наприклад, у США чи інших зарубіжних країнах. Таким чином, світові тенденції підтверджують актуальність та необхідність розвитку STEM в Україні.

Ключові слова: STEM, STEM-освіта, генезис поняття «STEM-освіта», історичні аспекти розвитку STEM-освіти, історичні етапи розвитку STEM-освіти.

Постановка проблеми

Конкурентність сучасних освітніх систем у питаннях формування навичок роботи в сфері новітніх технологій, всесвітні інновації, формування високотехнологічного середовища робочих місць у різних сферах діяльності, глобальна автоматизація повсякденних механічних і технологічних операцій диктують потребу створення і впровадження нових освітніх технологій, якою є також STEM-освіта.

STEM-освіта є одним з інноваційних напрямів у системі освіти, актуальність якого є беззаперечною та зацікавленість яким швидко зростає. Підтвердженням цього факту є прийнята на сьогодні в Україні Концепція розвитку природничо-математичної освіти (STEM-освіти), яка має за основу нормативні документи ЮНЕСКО (Інчхонська декларація «Освіта 2030»), що декларують STEM-освіту як ключову, стратегічну і таку, що сприятиме досягненню цілей сталого розвитку. З метою оптимального використання елементів STEM в освітньому процесі, правильної організації STEM-освіти та реалізації STEM-проектів в освітньому процесі сьогодення постає необхідність з'ясування теоретичних, історичних, змістово-процесуальних засад STEM-освіти, усвідомлення змісту та генезису окресленого поняття та ідей.

Аналіз останніх досліджень і публікацій

Актуальність порушеної проблеми засвідчують численні розвідки сучасних дослідників. Потрібно зауважити, що переважна їх кількість стосується загальних аспектів організації та впровадження елементів STEM- освіти в Україні, її загальнопедагогічних проблем та перспектив. Зважаючи на інтегрований багатоаспектний зміст самого поняття (STEM), дослідження проблеми теж проводилось з різних точок зору та було спрямовано на виявлення різних її аспектів: зацікавленість теоретичними та методичними засадами проблеми виявили дослідники В. Андрієвська, Ж. Білик, В. Бойченко, О. Бутурліна, Н. Гончарова, С. Горбенко, С. Дембіцька та О. Кузьменко, О. Лозова, Т. Уманська, Є. Шаповалов та В. Шаповалов та інш.; організаційно-педагогічні особливості проблеми вивчали науковці В. Байбі (W. Bybee), О. Барна та Н. Балик, Д. Васильєва, Н. Весела, В. Вербицький, О. Воронкін, В. Заярна, О. Костюк, О. Кузьменко, К. Постова, М. Ростока, Н. Сороко та інш.; аналіз зарубіжного досвіду реалізації STEM в освітньому процесі знаходимо у розвідках С. Бабійчук, М. Бойченко, О. Коваленко, Н. Мірча, О. Онопченко та інш.; впровадження елементів STEM у процес професійної підготовки на різних рівнях освіти розглядали С. Будика, Н. Гончарова, С. Подлєсний та О. Тарасов, С. Харкнесс (S. Harkness), І. Чернецький та інш.

Проблема запровадження STEM-освіти та її елементів в освітній процес закладів освіти різного рівня є актуальною проблемою сьогодення, є центром уваги багатьох українських дослідників, проте проведений нами аналіз наукових розвідок відкриває їх прикладний характер, оскільки об'єктом досліджень виступають специфічні сторони досліджуваного поняття, пов'язані з окремими аспектами впровадження STEM-освіти. Поряд із цим історичний аспект досліджується побіжно, в основному в світлі теоретичного підґрунтя проблеми.

Мета. Метою статті є з'ясування генезису інтегрованого абревіатурного поняття «STEM» у різноманітності його тлумачень і трактувань, а також з'ясування історичного аспекту порушеної проблеми STEM-освіти в Україні та зарубіжжі.

Виклад основного матеріалу дослідження

Розгляд історичного аспекту проблеми впровадження і розвитку STEM-освіти в Україні та зарубіжжі потребує, перш за все, розкриття суті поняття «STEM» та особливості його трактування у різних сферах та країнах.

Абревіатурна назва STEM бере свій початок у 1990-х рр. і була запроваджена Національним науковим фондом (NSF) як «узагальнений ярлик для будь-якої події, політики, програми або практики, що включає одну або декілька дисциплін» (Bybee, 2013).

Аналіз наукових розвідок підтверджує, що концепція STEM почала стрімко еволюціонувати у кілька останніх десятиліть. Акронім (абревіатура) STEM синтезує у собі поняття Science, Technology, Engineering, Mathematics. По суті, це напрям, тренд в освіті, за якого в навчальних програмах надається більше уваги природничо-науковому компоненту, опанування якого відбувається з використанням інноваційних технологій. Різні варіанти тлумачення поняття STEM спродукували нові його варіанти. Наприклад, окремі дослідники до освітньої абревіатури STEM долучають творчі і мистецькі дисципліни, об'єднані загальним терміном Arts: звідси - виникнення акрономічного компоненту STEAM (позначення відповідного підходу - STEM and Arts) (Поліхун, Сліпухіна, Чернецький, 2017). Також у світовій практиці фігурує близько десяти аналогів подібної інтеграції: STEAM, STREM, STREAM, STEMLE, iSTEM, eSTEM, METALS, MINT, GEMS тощо. Це позначає поєднання основних, базових дисциплін з різними галузями (логіка (Logic), право (Law), тендерним питанням (Gender), екологією (Ecology) тощо).

Українські та зарубіжні розвідки демонструють різноманітний підхід до тлумачення терміну STEM, тим самим декларуючи актуальність порушеної проблеми та її сучасність, знаходження у стадії розробки та аналізу: «педагогічний підхід, що з'єднує, інтегрує розрізнені напрями знань в єдине ціле» (Буряк, 2018); спосіб покращення концептуального мислення та ефективності досліджень (Ліщинська, Сеник, Сокіл, 2018); інноваційний напрям, що передбачає використання сучасних технологій, зокрема, віртуальної реальності (Гончарова, 2018); знання та вміння визначати питання та проблеми в життєвих ситуаціях, пояснювати природність і циклічність світу; розуміння характерних особливостей дисциплін STEM як форми гуманітарних знань, пошуків та дизайну; усвідомлення того, як дисципліни STEM формують наше матеріальне, інтелектуальне та культурне середовище (Bybee, 2013); «метадисципліна, інтегрована робота, яка усуває традиційні бар'єри між цими предметами і замість цього зосереджується на інноваціях і процесі проектування рішень складних контекстних проблем, використовуючи сучасні інструменти та технології» (Kennedy, Odell, 2014).

Аналіз наукових напрацювань вітчизняних та зарубіжних дослідників дозволив констатувати неоднозначність визначень поняття STEM: у науково-освітній практиці воно трактується як «підхід», «освіта», «спосіб навчання», «напрям», «методика», «технологія» тощо.

В історичному плані STEM-освіта пройшла певні етапи розвитку, виокремившись у 2001 р. у США, коли Е. Раупом була заснована організація «Ініціативна наука» (у подальшому - багатонаціональна освітня компанія «STEM.org») і вперше використано поняття STEM у документах незалежного наукового агентства «Національний науковий фонд при уряді США» для позначення сукупності складових: науки (Science), технології (Technology), інженерного проєктування (Engineering) та математики (Mathematics). STEM- освіта як окрема галузь дидактики, що окреслила новий вектор інтеграції і розвитку природничих, математичних, технічних і економічних дисциплін, виокремилася в США в 2009 р. з програми «Educate to Innovate» (Сліпухіна та інш., 2016) і трактується офіційними документами Департаменту освіти США як «освіта для глобального лідерства», метою якої є формування критичного мислення, дослідження і побудова траєкторії особливої взаємодії зі світом (U. S. Department of Education, 2017).

Сьогодні у світі існує низка систем, що оцінюють стан розвитку освітньої галузі тієї чи іншої держави. До них можна віднести міжнародну програму з оцінки освітніх досягнень учнів (Programme for International Student Assessment, PISA) та міжнародне моніторингове дослідження якості шкільної математичної та природничої освіти TIMSS (TIMSS - Trends in Mathematics and Science Study). Результати даних досліджень у багатьох країнах світу є настільки значущими, що змушують вносити суттєві коригування в існуючі освітні системи.

Саме тому для аналізу генезису поняття та зарубіжного досвіду використання STEAM -технологій в освітньому процесі різних країн світу ми скористаємось даними цих систем (PISA 2018 Database).

Як і низка інших країн (Великобританія, Китай, Австралія, Корея, Тайвань), США працює за системою К-12 STEM, що регламентується Законом «Про координацію дій у галузі STEM - освіти». Відповідно до закону створено Комітет при Науково-технологічній раді, функціонал якого забезпечує:

• координацію федеральних програм та заходів у галузі підтримки STEM;

• розробку, впровадження та оновлення кожні 5 років політики в області

STEM;

• новітні підходи до оцінки ефективності програм та заходів, а також вплив конкретних агентств на програми та заходи, призначені для досягнення перерахованих цілей;

• створення та оновлення списку федеральних програм у галузі STEM, ведення документації щодо оцінки ефективності цих програм.

Окрім Комітету, в США існує ще одна державна організація, що регламентує розвиток та застосування STEM-підходу в країні - Комісія з науки, інженерної справи та суспільної політики Академії наук США, до кола діяльності якої входить розробка заходів, необхідних для розвитку STEM.

На сьогоднішній день існує 6 національних наукових центрів нано-інженерії, що працюють із 6 провідними дослідними університетами США. Ці центри створюють зв'язки між школою та університетом шляхом запровадження нових STEM-дисциплін в освітній процес. Введення дисциплін відбувається за підтримки університетів. Таким чином, Центри готують молодих талановитих вчених для продовження науково-дослідної роботи в університеті.

Українські дослідники В. Бойченко, М. Бойченко, А. Сбруєва запропонували періодизацію розвитку STEM-освіти у США, в якій виокремили чотири основних етапи (легітимізація, стандартизація, концептуалізація, системна реалізація) (Бойченко, Бойченко, Сбруєва, 2021).

Система роботи зі STEAM у Великій Британії відрізняється від США. У Великобританії відсутня централізована державна координація в сфери STEM. За відсутності державних організацій працюють дві недержавні, які здійснюють управління у STEM-освіті: «STEMNet» та «EngeeneringUK». STEMNet є найбільшою організацією, що управляє STEM-діяльністю у Великій Британії (Wagner, 2015).

Організація веде 3 провідні програми:

• STEM Ambassadors - мережа, яка налічує близько 27 000 зацікавлених учасників, які впроваджують STEM-дисципліни на місцях;

• STEM Clubs Programme - програма, заснована на підтримці шкіл, де основною ідеєю є створення і організація секційних і гурткових занять із математики;

• Scholls STEM Advisory Network - програма, спрямована на взаємодію і консультування шкіл із метою збільшення у них STEM- дисциплін.

У Фінляндії STEM-підхід в освіті розпочав свій розвиток 13 років тому. Абревіатура в цій країні змінено - LUMA, що у перекладі означає інтеграцію природничо-наукових напрямів та математики. Протягом 6 років з 1996 р. програма була проектом розвитку освіти в галузі науки, координованою Національною радою освіти Фінляндії, метою якого є підвищення рівня фінської наукової освіти та компетентності на міжнародному рівні, вдосконалення освітньої практики та підвищення інтересу до науки і техніки. У 2003 р. у м. Гельсінкі було відкрито перший LUMA - центр на базі університету. Одна з основних ідей відкриття такого центру полягала у зміцненні діяльності LUMA щодо сприяння науково-технічній освіті у всій Фінляндії. У рамках підтримки цієї ідеї центри були відкриті по всій країні. Першорядним завданням центрів можна назвати розвиток у школяра інтересу до математики та природничих наук. У рамках координації STEM діяльності у школах, університетах, промисловості та бізнесі, а також їхній взаємодії один з одним Центри розробляють заходи для кожного стейкхолдера (PISA 2018 Database).

Уряд Сінгапуру, наприклад, реформує систему освіти так, щоб розвивати креативні якості особистості. Ще у 2002 р. була введена у дію ініціатива «Перетворення Сінгапуру». Одним із напрямів цієї реформи є працевлаштування креативної молоді в установи економічної політики.

За показниками PISA, Ірландія входить до переліку 20-и країн-лідерів із впровадження SТEAM-технологій в освітній процес.

За даними Beyond STEM Education, у країні насамперед було створено величезну кількість вечірніх курсів підвищення кваліфікації вчителів-STEM з окремих предметів, які були розбиті на блоки, модулі чи семінари. У рамках цієї ініціативи вчителі математики та природознавства повинні були виробити нове мислення, нові підходи до навчання та нові предметні знання, а також інтегрувати сучасні технології, включаючи ІКТ. Здійснювалося залучення студентів у вивчення STEM-дисциплін із особливим акцентом на майбутню кар'єру. Хоча STEM відноситься до науки, техніки, інженерії та математики, використання абревіатури стало означати більше, ніж простий перелік суміжних дисциплін.

Ефективна STEM-освіта сприяє розвитку дисциплінарних знань, а також формує навички дослідження, аргументації з урахуванням фактичних даних, логічне мислення. У цьому ключі математика розглядається як фундаментальна дисципліна, оскільки вона лежить в основі всіх інших основних предметів, а отже, її розвиток є першочерговим. Політикою держави стало забезпечення професійних можливостей для студентів, які слідують STEM-кар'єрному шляху. Створено партнерство між державним та приватним секторами. Зокрема, підприємницький сектор покликаний надавати підтримку уряду в забезпеченні робочих місць для випускників STEM.

Більш інтегрованим є підхід до визначення поняття та процесу STEM-освіти штату Тасманія в Австралії, де його трактують як «планований, міждисциплінарний підхід до викладання та навчання, коли зміст і навички з навчальних програм використовуються для дослідження реальних питань і навчання через завдання, засноване на проектах» (Tasmanian Government).

Таким чином, ми відслідкували особливості розвитку STEM-освіти в окремих зарубіжних країнах та генезис поняття та ідей цього напряму інтегрованої освіти, тим самим утвердивши розуміння, що світові тенденції підтверджують актуальність та необхідність розвитку STEM в Україні. Як бачимо, провідні країни світу ведуть активну діяльність із залучення шкіл, закладів вищої освіти та підприємств до інтеграції STEM в освіту і науку та, у подальшому, працевлаштування STEM-спеціалістів в усі сфери ринку праці.

Відразу зазначимо, що вітчизняний досвід запровадження досліджуваного феномену є значно менш тривалим, але чітко окресленим низкою знакових у світлі досліджуваної проблеми подій.

Початком розвитку технологій STEM в Україні можна вважати 2015 р., коли у Міністерстві освіти і науки України відбувся круглий стіл із проблем розвитку STEM- освіти, а також було створено робочу групу з питань впровадження STEM-освіти в Україні. Наступною подією у 2016 р. стало затвердження МОН України плану заходів на 2016-2018 рр., який містив чотири розділи, що окреслювали пріоритетні напрями розвитку STEM- освіти в Україні: нормативно-правове забезпечення, розробка проекту Концепції STEM- освіти в Україні; удосконалення нормативно-правових документів; підписання меморандумів та угод; розроблення положень про STEM-освіту в Україні, розробка інтегрованих навчальних програм спецкурсів, факультативів, гуртків тощо; розроблення методичного забезпечення STEM-освіти в різних типах закладів освіти на різних рівнях; проведення наукових заходів (конференцій, семінарів, симпозіумів, вебінарів, конкурсів) національного і регіонального рівнів тощо); робота з педагогічними кадрами та інш.

У процесі розвитку STEM-освіти в Україні важливим етапом стало прийняття Концепції розвитку природничо-математичної освіти (STEM-освіти), реалізація якої передбачена Планом заходів до 2027 р. (розпорядження КМУ від 13.01.2021 № 131 -р). Станом на сьогодні в Україні сформовано мережу STEM-центрів, STEM-лабораторій (у тому числі віртуальних), функціонують окремі зони для коучингу, в закладах освіти забезпечено умови для проведення дослідно-експериментальної роботи, запровадження STEM-навчання здобувачів освіти різного віку.

Таким чином, варто зазначити низку визначальних для розвитку STEM-освіти в Україні державних документів: Наказ МОН України «Про утворення робочої групи з питань впровадження STEM-освіти в Україні» (2016), План заходів щодо розвитку STEM-освіти в Україні на 2016-2018 рр. (2016), Концепція розвитку природничо-математичної освіти (STEM-освіти) (2020), План заходів щодо реалізації Концепції розвитку природничо- математичної освіти (STEM-освіти) до 2027 року (2021) тощо.

Але варто зазначити, що в Україні на сьогоднішній день не відбулося масштабної імплементації STEM-освіти в закладах освіти.

Висновки та перспективи дослідження

Отже, STEM-освіта - це сучасний освітній феномен, зміст якого полягає у підвищенні рівня і якості опанування здобувачами освіти знаннями з дисциплін, що відносяться до науки, технології, інженерії та математики, мета якого передбачає формування у здобувачів освіти готовності до ефективних змін для вирішення нових завдань і проблем (в тому числі через поліпшення навичок високоорганізованого мислення). Таким чином, наведений вище аналіз інформаційних джерел з проблеми вивчення досвіду провідних країн світу щодо реалізації у них державної політики з впровадження STEM в освіту засвідчує, що модернізація освітнього процесу в цьому напрямі має стати одним із головних завдань реформування освіти у світі і в Україні. Забезпечення країни STEM-спеціалістами забезпечить зростання економіки, науки та технологій у майбутньому.

Джерела і література