Сучасні тенденції викладання природничих дисциплін у закладах фахової передвищої та вищої освіти

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сучасні тенденції викладання природничих дисциплін у закладах фахової передвищої та вищої освіти

Бахмат Наталія Валеріївна 1,

Романяк Марія Михайлівнаідоктор педагогічних наук, професор, завідувач кафедри теорії та методики початкової освіти, Кам'янець- Подільський національний університет імені Івана Огієнка, м. Кам'янець-Подільський, Україна, викладач біології та хімії, Відокремлений структурний підрозділ "Фаховий коледж інформаційних технологій НУ "Львівська політехніка",м. Львів,

Анотація

Реалії сьогодення вимагають від майбутніх фахівців компетентностей у предметних галузях, умінь використовувати набуті знання в різних ситуаціях, володіння навичками критичного мислення та адаптації. Тому перед закладами освіти постає завдання змінити акценти в освітньому процесі, оновити методи та підходи до викладання різних дисциплін для підвищення рівня якості підготовки здобувачів до майбутньої професійної діяльності. Метою статті є аналіз сучасних тенденцій у викладанні природничих дисциплін як одного із ключових компонентів освітнього процесу закладів фахової передвищої та вищої освіти. Визначено, для викладання природничих дисциплін використовуються такі підходи, як інтерактивізація, візуалізація, технологізація, модульність, дистанційне навчання. Широкі можливості для підвищення ефективності навчання відкриває впровадження цифрових технологій в освітній процес, тому наведено класифікацію основних засобів цифрової освіти. Виокремлено віртуальні лабораторії як одну із ключових тенденцій у викладанні природничих дисциплін. Ключовими перевагами їх використання є наочність, стимулювання інтересу здобувачів освіти, формування високої мотивації для освоєння природничих наук, можливість доповнювати реальні практикуми та створення безпечних умов навіть для здобувачів освіти. Однією з основних тенденцій у викладанні природничих наук є використання інтерактивних педагогічних форм і методів, які сприяють підвищенню інтересу здобувачів освіти до предмету, засвоєнню навчального змісту та виробленню відповідних навичок. До найбільш поширених інтерактивних методів навчання було віднесено кейс-метод, алгоритмічний метод, метод мозкового штурму, метод рольових ігор, метод групових дискусій. Великої популярності в освіті набуває такий напрям, як STEAM-освіта, яка охоплює природничі науки (Science), технології (Technology), інженерію (Engineering), мистецтво (Art) та математику (Mathematics). Цей підхід сприяє розвитку в здобувачів освіти критичного мислення, навичок командної роботи, формуванню цілісних уявлень про світ та вміння використовувати знання для вирішення різноманітних завдань. Загалом, основні тенденції у викладанні природничих наук визначаються стрімким розвитком інноваційних технологій і наукових досліджень та потребами сучасного суспільства.

Ключові слова: заклади фахової передвищої освіти, заклади вищої освіти, здобувачі освіти, природознавство, біологія, хімія, цифрові технології, віртуальні лабораторії, природнича компетентність.

Modern trends in science teaching disciplines in vocational pre-university and higher education institutions

Today's realities demand from future specialists competencies in subject areas, the ability to use acquired knowledge in various situations, mastery of critical thinking and adaptation skills. Therefore, institutions of higher education face the task of changing the emphasis in the educational process, updating methods and approaches to teaching various disciplines in order to improve the quality of training students for future professional activities. The purpose of the article was to analyze modern trends in the teaching of natural sciences, as one of the key components of the educational process of institutions of professional pre-higher and higher education. It was determined that such approaches as interactivity, visualization, technology, modularity, distance learning are used for teaching natural sciences. The implementation of digital technologies in the educational process opens up wide opportunities for increasing the effectiveness of education. The classification of the main means of digital education was given. Virtual laboratories are singled out as one of the key trends in teaching natural sciences. The key advantages of their use are visibility, stimulation of the interest of students, formation of high motivation for mastering natural sciences, the possibility to supplement real practicals and provision of safe conditions even for unprepared students. One of the main trends in the teaching of natural sciences is the use of interactive pedagogical forms and methods that contribute to increasing the interest of students of higher education in the subject, assimilation of educational content and development of relevant skills. The most common interactive teaching methods include the case method, the algorithmic method, the brainstorming method, the role-playing method, and the group discussion method. Such a direction as STEAM education is gaining great popularity in education, which covers natural sciences (Science), technology (Technology), engineering (Engineering), art (Art) and mathematics (Mathematics). This approach contributes to the development of critical thinking, teamwork skills, the formation of holistic ideas about the world and the ability to use knowledge to solve various tasks. In general, the main trends in the teaching of natural sciences are determined by the rapid development of innovative technologies, scientific research and the needs of modern society. вищий природничий педагогічний

Keywords: institutions of preliminary education, institutions of higher education, education seekers, natural science, biology, chemistry, digital technologies, virtual laboratories, natural competence.

Вступ

О. Анічкіна, Л. Романишина, М. Чайка та О. Авдєєва розглянули у своїй праці питання реалізації експериментальної підготовки здобувачів вищої освіти в умовах довготривалого дистанційного вивчення хімії [11]. І. Упатова, О. Дехтярьова та І. Каденко дослідили основні переваги використання комп'ютерних симуляцій у процесі вивчення біологічних дисциплін, серед яких виокремили наочність, стимулювання інтересу, формування високої мотивації до пізнання природничих наук [12].

О. Бардадим дослідив проблему впровадження інформаційно-комунікаційних технологій в освітню сферу й зазначив, що цифрові технології сприяли виникненню нових методів навчання і збільшенню акценту на цифрових засобах навчання [2]. О. Пожарицький та Ю. Шафорост розкрили особливості викладання хімічних дисциплін у ЗВО в контексті практичного аспекту. Сучасна методика навчання хімічних дисциплін у ЗВО передбачає активну самостійну роботу здобувачів освіти. Ця робота включає засвоєння теоретичного матеріалу та отримання практичних навичок, що набуваються під час лабораторних занять. Важливою складовою частиною дистанційного вивчення хімічних дисциплін є використання інформаційно-комунікаційних технологій [9].

С. Щербина констатувала, що перехід вищої освіти на нову концепцію підготовки майбутніх фахівців повинен передбачати забезпечення їх фундаментальної наукової та практичної підготовки, підвищення рівня їх професіоналізму, компетентності, інтелектуальної культури. У процесі вивчення природничих наук здобувачі вищої освіти повинні отримувати фундаментальні природничо-наукові знання, розуміння широких інтеграційних зв'язків між освітніми компонентами та розвивати системне мислення [14].

Т. Шкура зазначила, що підготовка високопрофесійних фахівців у галузі біології є надзвичайно важливим напрямом для формування основ здорового і безпечного способу життя суспільства [13]. У цьому контексті важливим є і якість викладання інших природничих дисциплін.

Відповідно, метою статті є дослідження сучасних тенденцій викладання дисциплін природничого напряму в закладах фахової передвищої та вищої освіти.

Завдання статті: (1) проаналізувати особливості викладання природничих дисциплін у вищій освіті в сучасних умовах; (2) окреслити основні тенденції цього процесу; (3) розглянути інноваційні методи та підходи до викладання природничих наук, що сприяють підвищенню рівня якості освіти та засвоєнню знань здобувачами освіти.

Матеріали та методи. Для дослідження сучасних тенденцій викладання природничих дисциплін у закладах фахової передвищої та вищої освіти було використано загальнонаукові методи, а саме аналіз наукових джерел для з'ясування рівня дослідженості питання і метод порівняння для вивчення різних наукових підходів до розв'язання проблеми. Використання методу синтезу дало змогу створити загальне уявлення про тенденції у викладанні природничих наук у закладах фахової передвищої та вищої освіти. Метод узагальнення було використано для формулювання висновків та визначення перспектив подальших досліджень у цьому напрямку.

Результати

Трансформація освітньої системи відповідно до європейських пріоритетів є вирішальним напрямом державної стратегії в умовах цивілізаційних викликів сучасності, змін у політичному, економічному та культурному ландшафті українського суспільства та загострення конкуренції в усіх сферах діяльності. В умовах дистанційного навчання викладачі приділяють більше уваги засвоєнню знань з кожного предмета, а не формуванню інших компетентностей та всебічному розвитку здобувачів освіти, що повинно бути змінено у відповідності до вимог сучасності [3]. Методика викладання природничих дисциплін у сучасному світі вимагає поєднання теоретичного матеріалу з практичними експериментами. Такі предмети, як біохімія та хімія, є експериментальними, тому вимагають наочності на лекційних заняттях і особливо під час проведення лабораторних робіт. Ключовою метою природничих дисциплін загалом є дослідження хімічних, біологічних та фізичних перетворень у живих системах. Вивчення таких наук досить часто є складним для здобувачів освіти, оскільки вони повинні запам'ятовувати велику кількість інформації. У цьому контексті важливим є пошук нових підходів, методик та засобів для підвищення ефективності навчального процесу й одночасно його полегшення. Врахування сучасних соціоекологічних викликів вимагає оновлення освітніх підходів і методик у вивченні природничих дисциплін. Це може включати впровадження інтерактивних методів, застосування інноваційних технологій та активну роботу здобувачів освіти з актуальними результатами наукових досліджень і викликами у сфері екології та природничих наук [15].

Ключовою відмінністю методу навчання в закладах фахової передвищої та вищої освіти від шкільних є зближення з методами самої науки. У вищій школі не лише викладаються наукові факти, а й розкривається методологія самої науки.

Рис. 1. Сучасні підходи до викладання природничих наук

Джерело: розроблено авторами на основі аналізу джерела [2].

Сучасними підходами у викладанні природничих наук є (рис. 1):

Однією з тенденцій викладання в закладах фахової передвищої та вищої освіти є гуманізація, що полягає в переформуванні освітнього процесу з традиційного знаннєвого підходу до розвитку певних навичок у межах конкретної спеціальності. У цьому підході головною метою стає розвиток особистості здобувача вищої освіти, його освітніх потреб та формування необхідних соціальних навичок, що дозволять йому успішно здійснювати професійну діяльність та ефективно взаємодіяти в суспільстві. Форми і методи викладання природничих наук мають ураховувати вимоги студентоцентрованого підходу шляхом реалізації індивідуальних траєкторій освітнього процесу [13]. До основних принципів студентоорієнтованого освітнього процесу належать:

- навчання як взаємодія викладача і здобувачів освіти;

- взаєморозуміння між обома сторонами;

- опора на пізнавальну активність здобувачів освіти;

- рефлексивний підхід до навчання та викладання [8].

В освітньому процесі в ЗВО значна увага надається переорієнтації на методологічну проблематику та формування компетентностей здобувачів освіти в напрямку самостійної роботи з інформацією. Під час формування інформаційно-цифрової компетентності на заняттях здобувачі освіти вдосконалюють навички:

- використання різних джерел інформації, нових інформаційних технологій та програмного забезпечення;

- оброблення інформації для отримання певного продукту;

- критичного аналізу, порівняння, та систематизації інформації;

- безпечної поведінки в мережі Інтернет [5].

Одним із сучасних методів організації освітньої діяльності у ЗВО є інтегроване навчання, яке базується на комплексному підході, де освіта не ділиться на окремі дисципліни. Навчання за інтегрованим принципом полягає в поєднанні знань із різних галузей в одній науковій дисципліні. Так, у разі впровадження інтегрованого підходу у вивченні хімії розрізняють два типи інтеграції знань: внутрішньопредметну інтеграцію, яка включає об'єднання різних галузей хімії (загальна, неорганічна, органічна, високомолекулярна, аналітична, фізична хімія) та міжпредметну інтеграцію, що охоплює поєднання різних наук (хімія, біологія, фізика, екологія, географія, астрономія, математика тощо) [2].

Використання міждисциплінарного підходу у викладанні природничих наук має численні переваги:

- сприяє розумінню зв'язку між різними науковими дисциплінами, що дозволяє краще осмислювати природу світу та вирішувати складні проблеми;

- підвищує якість навчання і рівень професійної підготовки здобувачів вищої освіти, оскільки вони отримують комплексні знання і вміння;

- сприяє розвитку різноманітних компетенцій, які є важливими в сучасному світі. Оцінка ефективності міждисциплінарного підходу проводиться за допомогою різних методів, таких як тестування, оцінювання робіт, анкетування здобувачів освіти і викладачів.

Викладання природничих наук здобувачам освіти потребує використання специфічних методів навчання, серед яких особливе місце займають різні форми семінарів:

Міждисциплінарний семінар виявляється ключовим у розвитку наукового мислення здобувачів освіти, оскільки вони вивчають природні явища у всіх їх аспектах. Залучення фахівців з різних галузей дозволяє здобувачам вищої освіти отримувати комплексні знання та краще розуміти міждисциплінарні зв'язки.

Проблемний семінар зосереджується на ретельному розгляді конкретних проблем, що виникають у природничих науках, спонукаючи здобувачів вищої освіти до поглибленого аналізу та саморефлексії, що сприяє розвитку їх аналітичного та критичного мислення.

Тематичний семінар орієнтований на обговорення актуальних питань природничих наук, що сприяє розвитку професійних компетенцій здобувачів вищої освіти.

Семінар-дискусія є платформою для активного обміну знаннями, за допомогою якої здобувачі вищої освіти можуть аналізувати та критично обговорювати різні концепції і теорії, пов'язані з природничими науками.

Системний семінар направлений на формування системного підходу до вивчення природничих наук, допомагаючи здобувачам вищої освіти виявляти причинно- наслідкові зв'язки та інтегрувати знання з різних дисциплін для кращого розуміння складних природничих явищ [14, с. 536].

Однією з основних тенденцій у викладанні природничих наук є використання інтерактивних педагогічних форм і методів, які сприяють підвищенню інтересу здобувачів фахової передвищої та вищої освіти до предмету, засвоєнню навчального змісту та виробленню відповідних навичок. До найбільш поширених інтерактивних методів навчання належать:

- кейс-метод (метод конкретних ситуацій);

- алгоритмічний метод;

- метод мозкового штурму;

- метод рольових ігор;

- метод групових дискусій.

Інтерактивні методи, такі як робота в малих групах, кейс-стаді, проєктне навчання тощо, є невід'ємною частиною проведення вищезазначених семінарів.

Інтерактивне навчання засновано на взаємодії між викладачем і здобувачами освіти. Здобувачі вищої освіти отримують можливість не лише більш глибоко досліджувати наукові теми, але й покращувати свої навички взаємодії, наукового дослідження та презентації. Під час таких занять здобувачі набувають навичок спілкування, критичного мислення та прийняття обґрунтованих рішень. Саме за допомогою інтерактивних технологій розвиваються навички аналізу, розуміння природних явищ та процесів, осмислення ідей та концепцій, вміння знаходити потрібну інформацію і застосовувати набуті знання в повсякденному житті. Інтерактивні методи вибираються в залежності від змісту та мети занять у закладі освіти. Наприклад, під час вивчення хімії може бути використаний такий метод, як "Вільне письмо", завдяки якому увага кожного здобувача вищої освіти зосереджується на вільному потоці думок, у ході якого суттєво активізується процес мислення [10, с. 257].

Розвиток творчості, нетрадиційного мислення та навичок командної роботи є важливими складниками у формуванні висококваліфікованих фахівців. Метод мозкового штурму є одним із найефективніших у досягненні цих цілей. У процесі викладання природничих дисциплін, наприклад біології, його часто використовують для формулювання теми та її актуалізації. Під час першого етапу мозкового штурму, що включає обговорення, висловлення думок та оцінювання навчального матеріалу, основною метою є отримання широкого спектру різних відповідей на запитання. Другий етап включає аналіз висловлених суджень та вибір найбільш обґрунтованих. Таким чином, метод мозкового штурму допомагає здобувачам вищої освіти дати відповідь на ключові питання теми.

Інноваційним підходом до організації освітнього процесу з вивчення природничих дисциплін є проєктна технологія, яка базується на взаємодії певного колективу з навколишнім середовищем. Метод проєктів сприяє розвитку самостійності здобувачів фахової передвищої та вищої освіти й передбачає використання різноманітних методів і засобів навчання, а також інтеграцію знань і навичок із різних галузей науки.

Цифрові технології є важливою складовою частиною сучасного та майбутнього розвитку всіх галузей життя людини, в тому числі й освіти. Темп упровадження комп'ютерних технологій в освітній процес закладів фахової передвищої та вищої освіти стрімко зростає, відповідаючи трендам цифрового суспільства. Ця тенденція відкриває широкі можливості для підвищення ефективності навчання та сприяє готовності молоді до майбутньої професійної діяльності, де особливого значення набувають компетентності в галузі високих технологій та цифрові навички.

Впровадження цифрових технологій у процес вивчення природничих дисциплін має низку переваг (рис. 2):

Рис. 2. Переваги впровадження цифрових технологій

Джерело: розроблено авторами на основі аналізу джерела [12].

Основними категоріями засобів цифрової освіти є (табл. 1):

Таблиця 1

Засоби цифрової освіти в закладах фахової передвищої та вищої освіти