Формування STEM-компетентності майбутніх учителів початкових класів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Черкаського національного університету імені Богдана Хмельницького

Формування stem-компетентності майбутніх учителів початкових класів

Зорочкіна Тетяна Сергіївна - доктор педагогічних наук, професор, завідувач кафедри початкової освіти

Здір Дарина Русланівна - викладач кафедри початкової освіти

Анотація

ЗОРОЧКІНА Тетяна Сергіївна, ЗДІР Дарина Русланівна. ФОРМУВАННЯ STEM-КОМПЕТЕНТНОСТІ МАЙБУТНІХ УЧИТЕЛІВ ПОЧАТКОВИХ КЛАСІВ

У статті розкрито та зміст поняття «STEM-компетентність» та особливості її формування у майбутніх вчителів початкових класів. Встановлено, що STEM-компетентність вчителя початкових класів - це динамічна система знань, умінь, навичок, особистісних індивідуально-психологічних особливостей та якостей, необхідних для ефективного впровадження STEM-освіти в освітній процес початкової школи. Виокремлено компоненти STEM-компетентності майбутніх вчителів початкових класів: когнітивний (знаннєвий), діяльнісний, особистісно-мотиваційний та рефлексивний.

Ключові слова: STEM, STEM-освіта, STEM-компетентність, STEM-компетентність вчителя початкових класів, STEM-навчання, STEM-технології.

Abstract

ZOROCHKINA Tetiana Serhiivna, ZDIR Daryna Ruslanivna. FORMATION OF STEM COMPETENCE IN FUTURE ELEMENTARY SCHOOL TEACHERS

The article explores the concept of «STEM competence» and the features of its formation in future elementary school teachers. It is established that STEM competence of elementary school teachers is a dynamic system of knowledge, skills, abilities, personal individual-psychological traits, and qualities necessary for the effective implementation of STEM education in the educational process of elementary school.

The components of STEM competence of future elementary school teachers are highlighted: cognitive (knowledge), activity-based, personal-motivational, and reflexive. It is defined that the formation of STEM competence of future elementary school teachers in higher education institutions involves engaging students in practical research, working on STEM projects, familiarizing them with key concepts of STEM education during the study of professional methods of primary education or within specially designed disciplines, applying methods, techniques, and STEM approaches in the educational process, and providing a STEM-oriented educational environment.

STEM competence of a primary school teacher is a dynamic system of knowledge, abilities, skills, personal individual psychological features and qualities necessary for the effective implementation of STEM education in the educational process of primary school. In its structure, we distinguish cognitive (knowledge), activity, personal motivational and reflective components.

Keywords: STEM, STEM education, STEM competence, STEM competence of elementary school teachers, STEM teaching, STEM technologies.

Постановка та обґрунтування актуальності проблеми

STEM (від англ. Science - природничі науки; Technology - технології; Engineering інжиніринг, проектування, дизайн; Mathematics математика) - термін, який означає «сучасну освітню парадигму в розв'язанні питань освітньої політики та формування навчальних програм на основі інтеграції природничоматематичних дисциплін і технологій, зокрема інформаційно-комунікаційних технологій (ІКТ)» [2, c. 183].

Головна мета STEM-освіти - це реалізація державної політики з урахуванням нових вимог Закону України «Про освіту» задля посилення розвитку науково-технічного напряму в навчально-методичній діяльності на всіх освітніх рівнях, створення науково-методичної бази для підвищення творчого потенціалу молоді й професійної компетентності науково-педагогічних працівників. STEM-освіта спрямована на формування компетентних, креативних та інноваційно налаштованих особистостей, готових до викликів сучасного світу, тому ключові компетентності Нової української школи гармоніюють у системі STEM-освіти, створюючи основу для успішної самореалізації особистості і як фахівця, і як громадянина [2, c. 183].

У 2015 році Міністерство освіти і науки України, Інститут модернізації змісту освіти спільно з представництвом компанії Intel почали впровадження напрямів STEM-освіти в навчальних закладах України. Кабінетом Міністрів України схвалено Концепцію розвитку природничо-математичної освіти (STEM-освіти) (5 серп. 2020 р. № 960-р.) та затверджено «План заходів щодо реалізації Концепції розвитку природничо-математичної освіти (STEM-освіти) до 2027 року» (13 січ. 2021 р. № 131-р.). У зв'язку з цим в Україні активізувалося вивчення науковцями ключових понять та теоретичних засад STEM-освіти (Н. Балик, Я. Биков- ський, Г Єльникова, Н. Зима, О. Стрижак), змісту і напрямів впровадження STEM-освіти в освітній процес (П. Атаманчук, О. Гриньова, Н. Мірча, М. Левченко, В. Листопад) та особливостей її реалізації в закладах освіти (О. Мирончук, Н. Павчич, О. Скрипник, Г. Труханенко, Н. Форкун та інші). Відповідно до структури загальної середньої освіти перший етап реалізації в ній STEM-підходу відбувається на рівні початкової школи та передбачає стимулювання допитливості, підтримку інтересу до навчання та пошуку знань, мотивації до самостійних досліджень, створення простих приладів, конструкцій тощо [5]. Враховуючи це, виникає необхідність у формуванні STEM-компетентності майбутніх учителів початкових класів, їх відповідній підготовці до впровадження STEM-освіти у початковій школі.

Мета статті - розкрити сутність та зміст поняття «STEM-компетентність», особливості її формування у майбутніх учителів початкових класів. stem-компетентність знання уміння

Виклад основного матеріалу дослідження

Впровадження STEM - освіти в Україні зумовлює потребу у підготовці висококваліфікованих, кре- ативних, творчих вчителів початкових класів, які володіють відповідними навичками та STEM-ком- петентністю. Згідно з глосарієм термінів, який було створено ДНУ «Інститут модернізації змісту освіти», «STEM-компетенції7компетентності і навички (competencies & skills)» - «динамічна система знань і умінь, навичок і способу мислення, цінностей і особистісних якостей, що визначають здатність до інноваційної діяльності: готовність до розв'язання комплексних задач, критичне мислення, креативність, організаційні здібності, вміння працювати в команді, емоційний інтелект, оцінювання і прийняття рішень, здатність до ефективної взаємодії, вміння домовлятися, когні- тивна гнучкість» [3, с. 92].

Подібні дефініції поняття «STEM-компетентності» надають Н. Гончарова, О. Стрижак, І. Сліпухіна, Н. Поліхун, І. Чернецький, які також трактують її як систему знань та умінь, способів мислення, цінностей, особистісних якостей [4, 6].

І. Алтухова вважає STEM-компетентності складовою STEM-навичок, визначаючи їх як «сукупність компетенцій, які має освічена людина в галузі науки, технології, інженерії, математики, мистецтві і компетенцій, які людина отримує протягом придбання життєвого досвіду» [1].

Н. Балик, Г Шмигер, Я. Василенко пов'язують STEM-компетентність з компетентностями у галузі STEM 2.0, що передбачають професійні навички 2.0, інноваційні, цифрові та предметні (конкретна дисципліна) або так звані «тверді» навички [9].

Узагальнюючи вищевказані визначення, розглядаємо STEM-компетентність вчителя початкових класів як динамічну систему знань, умінь, навичок, особистісних індивідуально-психологічних особливостей та якостей, необхідних для ефективного впровадження STEM-освіти в освітній процес початкової школи.

Щодо структури та компонентів STEM-ком- петентності, то у її складі науковці Н. Поліхун, К. Постова, І. Сліпухіна, Г Онопченко та О. Оно- пченко виділяють характерні специфічні компоненти, зокрема, когнітивний, операційно-діяль- нісний, рефлексивно-аналітичний та ціннісно-мотиваційний [6].

Когнітивний компонент науковці визначають як характеристику пізнавальної та творчої активності особистості. До операційно-діяль- нісного компоненту вони включають уміння та навички пов'язані з реалізацією STEM-освіти: добір засобів, способів і технологій конструювання, моделювання та проєктування розв'язання практичних завдань. Готовність до аналізу власної діяльності й оцінювання досягнутих результатів, здатність здійснювати добір найбільш ефективних технологій, оцінювати ступінь ризиків тощо становить рефлексивно-аналітичний компонент, а здатність до стійкої внутрішньої мотивації, цілеспрямованої активності, ставлення до майбутньої професійної діяльності, творчого саморозвитку - ціннісно-мотиваційний.

Цими ж науковцями описано структуру STEM-компетентності відповідно до рівнів та етапів проведення наукового дослідження й інженерного дизайну виокремлюють, виокремивши наступні складові: науково-дослідницьку; проєк- тно-конструкторську; інформаційну; організаційно-управлінську; та технологічну [6].

Українські науковцями Н. Балик, О. Барна, Г. Шмигер та В. Олексюк розроблено модель STEM-компетентностей для професійної підготовки вчителів та навчання протягом усього життя, яка включає чотири компоненти: вирішення проблем, робота з людьми, робота з технологіями, робота з організаційною системою. Зазначені компоненти в свою чергу поділяються на три сфери STEM-компетентностей: навички, знання, робоча діяльність [9].

Н. Ткаленко виявлено три групи STEM-ком- понентів у структурі STEM-компетентності та якостей вчителя початкової школи: практичні вміння, щодо застосування інформаційно-цифрових та технічних засобів; теоретична підготовка майбутнього педагога; індивідуально-психологічні особливості та якості. Першу групу становлять здатність створювати інформаційні ресурси; застосовувати цифрові та інтернет технології і вміння розробляти власні електронні розробки; здійснювати моніторинг, тестування, прогнозування тощо; вміння використовувати у процесі викладання інформаційно-цифрові ресурси.

До другої належать знання методів та технологій STEM-освіти, уміння розрізняти ключові поняття STEM-освіти, STEM-грамотність, інновації, STEM-проєкт, високий рівень професійно-педагогічної підготовки до науково-орієнтова- ної освіти.

Третя група включає ясність і критичність розуму, емоційну чуйність та стійкість, об'єктивну самооцінку, гуманізм, уважність, дисциплінованість, доброзичливість, вимогливість, товариськість, об'єктивність, самокритичність, високу моральну культуру, загальну ерудицію, любов до дітей [7].

Враховуючи вказані підходи до встановлення компонентів STEM-компетентності майбутніх педагогів, загалом, та вчителів початкових класів, зокрема, виокремлюємо у її структурі когнітивний (знаннєвий), діяльнісний, особистісно-мотивацій- ний та рефлексивний компоненти (таблиця 1).

Таблиця 1 Компоненти STEM-компетентності майбутніх учителів початкових класів

Формування STEM-компетентності майбутніх вчителів початкових класів у закладах вищої освіти може бути забезпечено шляхом залучення студентів до виконання практичних досліджень, роботи над STEM-проєктами, як під час навчальних занять, так і виробничих практик, застосовування методів, прийомів та STEM-підходів у викладанні різних дисциплін, ознайомлення з ключовими поняттями STEM-освіти під час вивчення фахових методик початкового навчання або в межах спеціально розроблених навчальних дисциплін («STEM-освіта в початковій школі», «STEM-освіта в закладах позашкільної освіти», «Технології STEM-освіти у початковій школі» тощо), забезпечення STEM-орієнтованого освітнього середовища в закладі вищої освіти.

Особливу увагу слід звернути на ознайомлення студентів з STEM-проєктами та особливостями роботи над ними, оскільки основним технологічним компонентом STEM-освіти є технологія проєктного навчання.

Теоретичне ознайомлення може відбуватися у ході лекцій, самостійної роботи студентів, практичну реалізацію доцільно здійснювати на практичних або лабораторних заняттях. Робота над STEM-проєктами проходить в кілька етапів, які подібні до послідовності розробки стандартного проекта, але, все таки, мають певні особливості та вімінності, передбачають впровадження елементів інженерного проектування (Engineering Design Process, EDP):

Визначення проблеми: студенти виявляють та уточнюють проблему до вирішення.

Дослідження: здійснюють збір потрібної інформації про проблему, використовуючи різні джерела інформації.

Розробка варіантів вирішення проблеми: студенти в дослідницькій групі пропонують, обговорюють та аналізують різні ідеї.

Вибір рішення та планування роботи: прописують етапи роботи, створюють дизайн, ескіз тощо.

Створення продукту, реалізація вирішення проблеми.

Перевірка та тестування продукту.

Аналіз результатів роботи та удосконалення розробок [2].

Прикладами STEM-проєктів, які можуть бути запропоновані студентам, а потім реалізовані ними разом з молодшими школярами під час проходження практики або в подальшій професійній діяльності можуть бути наступні дослідження:

Важіль: як можна підняти важкий предмет, доклавши невеликі зусилля використовуючи важіль.

Звуки та вібрації: як утворюються звукові хвилі, утворення звуку від вібрації й вібрації від звуку.

Рух машинки: як побудувати власну машинку та змусити її рухатися.

Землетрус та будова споруди: як архітектори проектують та будують споруди, здатні витримувати землетрус; як побудувати власну модельну споруди та випробовувати її.

Побудова моста над каньйоном: як побудувати міст для налагодження сполучення й швидкого пересування.

Енергія вітру: як використовувати енергію вітру для генерації в інші види енергії.

Гвинт Архімеда: як підняти воду на певний рівень за допомогою гвинта Архімеда, як створити з простих матеріалів власний гвинт Ар- хімеда з ручним керуванням [8].

Для ефективного формування STEM-компе- тентності у майбутніх вчителів початкової школи у закладі вищої освіти має бути забезпечено STEM-орієнтоване освітнє середовище. Забезпечення такого освітнього середовища передбачає створення сучасних STEM-лабораторій, оснащених новітнім обладнанням, доступ до онлайн-ре- сурсів, баз даних та програмного забезпечення, оновлення навчальних аудиторій з урахуванням потреб STEM-освіти, розробку та впровадження STEM-орієнтованих курсів та програм, які поєднують теоретичні знання із практичним досвідом, організацію гостьових лекцій та майстер-класів з залученням фахівців з STEM-освіти, підтримку студентів у проведенні наукових досліджень у сфері STEM, співпрацю з науковими установами та іншими закладами освіти для реалізації спільних проєктів, участь у міжнародних STEM-конфе- ренціях тощо.

Висновки і перспективи подальших досліджень

Отже, STEM-компетентність вчителя початкових класів - це динамічна система знань, умінь, навичок, особистісних індивідуально-психологічних особливостей та якостей, необхідних для ефективного впровадження STEM-освіти в освітній процес початкової школи. У її сруктурі вокремлюємо когнітивний (знаннєвий), діяльніс- ний, особистісно-мотиваційний та рефлексивний компоненти. Формування STEM-компетентності иайбутніх вчителів початкових класів у закладах вищої освіти передбачає залучення студентів до виконання практичних досліджень, роботи над STEM-проєктами, як під час навчальних занять та виробничих практик, ознайомлення з ключовими поняттями STEM-освіти під час вивчення фахових методик початкового навчання або в межах спеціально розроблених навчальних дисциплін, застосовування в освітньому процесі методів, прийомів та STEM-підходів, забезпечення STEM-орієнтованого освітнього середовища.

Список джерел

Алтухова І. Актуальність впровадження STEM-тех- нології в навчальний процес ПДМК.

Багашова В. STEM-освіта - від уроку до інновації. Наук. зап. Малої акад. наук України. Серія: Педагогічні науки : зб. наук. пр. НАН України, Нац. центр «Мала акад. наук України». Київ, 2017. Вип. 10. С. 183-196.

Гончарова Н.О. Глосарій термінів STEM-освіти. Інформаційний збірник для директора школи та завідувача дитячого садка. Київ : РА «Освіта України», 2018. Вип. 10(79). С. 89-95.

Гончарова Н. О. Понятійно категоріальний апарат з проблеми дослідження аспектів STEM-освіти. Наукові записки Малої академії наук України. Серія : Педагогічні науки : зб. наук. пр. Київ : Інститут обдарованої дитини НАПН України, 2017. Вип. 10. С. 104-114.

Матвієнко О. В. Елементи технології STEM-освіти на уроках математики в початкових класах. Наук. часоп. Нац. пед. ун-ту імені М. П. Драгоманова. Серія 17. Теорія і практика навчання та виховання : зб. наук. пр. Нац. пед. ун-т ім. М. П. Драгомано- ва. Київ : Видво НПУ ім. М. П. Драгоманова, 2019. Вип. 30. С. 123-127.

Поліхун Н. І., Постова К. Г., Сліпухіна І. А., Оно- пченко Г. В., Онопченко О. В. Упровадження STEM-освіти в умовах інтеграції формальної і неформальної освіти обдарованих учнів : метод. реком. Київ : Інститут обдарованої дитини НАПН України, 2019. 80 с.

Ткаленко Н. В. Формування STEM-компетентностей у процесі підготовки майбутніх учителів початкової школи. Науково-методичні засади становлення сучасного педагога: зб. наук. пр. студентів. Вип. 6. Херсон: ХДУ, 2020. С. 220-224.

STEM-уроки для учнів 1-4 класів початкової школи: методичні матеріали.

Balyk N., Barna O., Shmyger G., Oleksiuk V Model of professional retraining of teachers based on the development of STEM competencies. ICT in Education, Research and Industrial Applications : Integration, Harmonization and Knowledge Transfer. Proc. 14th Int. Conf. ICTERI 2018. P 440-450.

References

1. Altukhova, I. Aktualnist vprovadzhennia STEM- tekhnolohii v navchalnyi protses PDMK. (2023). [The relevance of introducing STEM technology into the educational process of PDMK]. Kyiv.

2. Bahashova, V. STEM-osvita - vid uroku do innovatsii. (2017). [STEM education - from lesson to innovation]. Kyiv.

3. Honcharova, N. O. (2018). Hlosarii terminiv STEM- osvity. [Glossary of STEM education terms]. Kyiv.

4. Honcharova, N. O. (2017). Poniatiino katehorialnyi aparat zproblemy doslidzhennia aspektiv STEM-osvity. [A clearly categorical apparatus for the problem of researching aspects of STEM education]. Kyiv.

5. Matviienko, O. V. (2019). Elementy tekhnolohii STEM-osvity na urokakh matematyky v pochatkovykh klasakh. [Elements of STEM education technology in mathematics lessons in elementary grades]. Kyiv.

6. Polikhun, N. I., Postova, K. H., Slipukhina, I. A., Onopchenko, H. V., Onopchenko, O. V (2019). Uprovadzhennia STEM-osvity v umovakh intehratsii formalnoi i neformalnoi osvity obdarovanykh uchniv. [Implementation of STEM education in conditions of integration of formal and informal education of gifted students]. Kyiv.

7. Tkalenko, N. V (2020). Formuvannia STEM- kompetentnostei u protsesi pidhotovky maibutnikh uchyteliv pochatkovoi shkoly. [Formation of STEM competencies in the process of training future primary school teachers]. Kherson.

8. STEM-uroky dlia uchniv 1-4 klasivpochatkovoi shkoly: metodychni materialy. (2019). [STEM lessons for students of grades 1-4 of primary school].

9. Balyk, N., Barna, O., Shmyger, G., Oleksiuk, V (2018). Model of professional retraining of teachers based on the development of STEM competencies. ICT in Education, Research and Industrial Applications : Integration, Harmonization and Knowledge Transfer. [Model of professional retraining of teachers based on the development of STEM competencies. ICT in Education, Research and Industrial Applications : Integration, Harmonization and Knowledge Transfer].

Размещено на Allbest.ru