Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

Средняя общеобразовательная школа № 18 г. Донецка Ростовской области

Педагогический проект

Тема: «Реализация STEAM- технологии в системе начального общего образования».

Автор: Шунина Оксана Павловна

Советник директора по воспитанию МБОУ СОШ №18 г. Донецка.

Донецк

2024г

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

STEM-технология заключается в переосмыслении образования и в пересмотре целей обучения и воспитания, нормы и формы, и методов. Учеба не должна базироваться на запоминании, освободившийся умственный резерв необходимо переориентировать на развитие способности думать, анализировать, аргументировать и принимать верные решения. Современная школа должна развивать те способности, которые будут ценными в будущем: креативность, воображение, инициативность, лидерские качества и способность развития креативного потенциала личности.

В XXI веке от человека требуется не только мастерское владение какой-либо технологией создания продукта (материального или интеллектуального), но и креативного подхода к ее реализации. Поэтому государство ставит актуальной проблемой подготовку таких специалистов, которые бы смогли быть и генераторами новых идей, и проектировщиками, и доводчиками этих идей до состояния работающих объектов. Важно не только знать и уметь, но также исследовать и изобретать.

Для реализации этих потребностей необходимо одновременно развиваться в таких ключевых академических областях, как наука, математика, технология и инженерия, которые можно объединить одним словом – STEM (science, technology, engineering and mathematics). Стало быть, создание условий для организации и реализации проектной деятельности неотложная и актуальная задача современной образовательной системы, потому как именно проектная деятельность позволяет учащимся не только формировать предметные и метапредметные умения и навыки, но и эффективно применять их на практике.

Все вышесказанное обусловило актуальность темы и выбранный аспект исследования.

Целью исследования является теоретическое обоснование и экспериментальная проверка влияния STEAM-технологии на уроках окружающего мира и математики на развитие познавательного интереса обучающихся.

Объектом исследования является процесс обучения математике и окружающему миру в системе начального общего образования.

Предметом исследования является реализация STEAM-технологии на уроках в системе начального общего образования.

Задачи исследования:

1. Определить сущность использования STEAM-технологии в урочной деятельности.

2. Провести диагностику уровня сформированности познавательного интереса к естественным и математическим наукам у младших школьников.

3. Организовать опытно-экспериментальное исследование.

Гипотезой исследования является предположение о том, что использование STEAM-технологии активизирует интерес обучающихся к математическим и естественным наукам.

В процессе работы для проверки гипотезы и решения поставленных задач использовались теоретические методы исследования (изучение психолого-педагогической и методологической литературы; системный анализ, синтез, обобщение) и эмпирические методы (наблюдение, эксперимент, анкетирование, статистическая обработка полученных результатов, математические методы).

Теоретико-методологическую основу исследования составили работы:

• Л.В. Байбородовой, А.П. Чернявской;
• О.Ф. Брыскина, Е.С. Галанжина, М.А. Смирнова.

Базой исследования является МБОУ СОШ №18 г. Донецка Ростовской области, 3 «А» класс.

Практическая значимость исследования состоит в том, что разработанные STEAM-уроки, направленные на активизацию познавательного интереса, могут быть использованы учителями начальной школы в процессе обучения.

Структура проекта включает в себя: введение, 2 главы, заключение, список литературы, глоссарий, приложения.

Глава I Психолого-педагогические основы STEAM-технологии

STEAM-технология. Понятие. Способы реализации

В современном мире очень актуальна проблема становления творческой личности, способной самостоятельно пополнять знания, извлекать полезное, реализовывать собственные цели и ценности в жизни. Этого можно достичь посредством познавательно-исследовательской деятельности, так как потребность учащегося в новых впечатлениях лежит в основе возникновения и развития неистощимой исследовательской активности, направленной на познание окружающего мира. [20, с. 156]

Одним из направлений развития современного образования является его социокультурная модернизация. В фокусе методологии социокультурного конструирования образования как ведущей социальной деятельности общества находятся формирование гражданской идентичности, становление гражданского общества, укрепление российской государственности; развитие индивидуальности и конкурентоспособности личности в условиях непрерывно меняющегося мира.

В основу концепции современного образования заложены гуманистические принципы воспитания, которые базируются на теории «детоцентризма» — абсолютной ценности детства, когда идея детства должна находиться в центре любых государственных решений и политических программ. Отсюда особый статус начального уровня образования, так как именно в этот период закладываются фундаментальные компоненты становления личности ребёнка и основы познавательного развития.

Федеральный государственный образовательный стандарт начального общего образования обеспечивает признание решающей роли содержания образования, способов организации образовательной деятельности и взаимодействия участников образовательного процесса для достижения целей личностного, социального и познавательного развития младших школьников.

Таким образом, на современном этапе развития образования обучающихся младшего школьного возраста акцент переносится на развитие личности ребёнка во всём его многообразии: любознательности, целеустремлённости, самостоятельности, ответственности, креативности, обеспечивающих успешную социализацию подрастающего поколения, повышение конкурентоспособности личности и, как следствие, общества и государства.

Поэтому была создана парциальная модульная образовательная программа «STEAM-образование детей младшего школьного возраста». В представляемой программе акцент сделан именно на познавательно-исследовательскую деятельность, которая направлена на получение новых и объективных знаний в области математических и естественных наук.

Изначально термин STEM появился в США на основе английской аббревиатуры Science, Technology, Engineering, Mathеmatics (наука, технология, инженерия, математика). Само слово «stem» в переводе с английского буквально означает «ствол», «основа» и указывается на учет дисциплин, которые считаются главными в инновационной деятельности и на которые делают упор многие современные экономики. [8, с. 26]

STEAM-технология является парциальной модульной программой для младших школьников, направленной на развитие интеллектуальных способностей в процессе познавательной деятельности и вовлечения в научно-техническое творчество. Именно поэтому уже значительная часть рабочих процессов поддается автоматизации, наблюдается тенденция замены многих из них на искусственный интеллект.

Принято считать, что в недалеком будущем все больше профессий будет исчезать одна за другой. Исключение составят способность человека к сочувствию другому человеку и эмоциональный интеллект. Именно исходя из этого понимания, вводится еще одна составляющая аббревиатуры А – art-искусство и его совершенно разные направления –живопись, архитектура, скульптура, музыка и поэзия. Существует мнение, что добавление искусства позволит расширить контингент учащихся в проекте: обучающиеся, не обладающие ярко выраженными способностями в математических и естественных науках, помогут группе при эстетическом оформлении проекта.

Таким образом, основные цели STEM/STEAM-технологии – это развитие творческого мышления, навыков использования научного подхода к решению реальных задач, понимания важности дизайна, осознание роли технологии в их решении. Обучение основам моделирования и художественно-технического проектирования позволяет учителю делать образовательный процесс разнообразным и насыщенным.

Согласно STEM-технологии, обучающемуся должно быть интересно учиться, знание должно быть применимо на практике и непосредственно связано с практикой, само обучение должно быть занимательным по форме, увлекающим обучающегося и приносить реальные плоды в будущем, прежде всего в профессии. Именно практика соединяет разрозненные математические и естественные науки в единое целое. Следует отметить, что многие системы образования связаны с основным принципом развивающего обучения, а именно с невозможностью сообщения ученикам в готовом виде того, что должно стать предметом их собственных открытий. Однако в учебниках и рабочих тетрадях по окружающему миру задания содержат больше всего элементов конструирования, рисования, практических действия и игр.

Основной способ действий, усваиваемый учащимся в процессе обучения, - это экспериментирование. К концу второго класса ученики становятся способными формулировать предположения об условиях того или иного процесса и воссоздавать эти условия для проверки на опыте (на материале несложных задач учебника и рабочей тетради).

Проведение наблюдений и опытов требует от учащихся усвоения способов описания и измерения природных объектов и процессов (2-й класс), а затем представления результатов измерений в виде простых таблиц, схем, диаграмм, карт, разрезов и других знаковых форм (начиная с 3-го класса). Освоение способов представления данных возможно, как на естественнонаучном материале, так и на материале обществознания, поскольку в социальных науках тоже активно используются эти знаковые формы – для характеристики общественного мнения, демографических, исторических явлений (например, исторические карты). В 4-м классе обучающиеся учатся проводить мысленный эксперимент, выдвигая и обосновывая гипотезы, которые не могут быть проверены экспериментально (гипотезы о смене дня и ночи, фаз Луны, о форме Земли и пр.). Проверяют свои предположения с помощью разнообразных моделей.

Таким образом, начальные шаги в STEM-технологии связаны с курсом окружающего мира и математики в системе начального общего образования.

Понятие STEM представляет собой интегрированный подход обучения, «переплетает» науки, в рамках которого академические научно-технические концепции изучаются в контексте реальной жизни. STEM поддерживает исследование естественных наук в рамках каждого из предметов, начиная с младших классов школы. Это дает вероятность всем младшим школьникам обучаться сообразно программе STEM, а не выделять только талантливых и одаренных.

Это взаимозависимость и узкое взаимодействие тех областей познаний, которые разрешают младшему школьнику взять в толк сложный и очень увлекательный находящийся вокруг мир во всем его обилии. Наука неотъемлемо находится в мире вокруг нас. Технология всё более и более просачивается во все нюансы нашей жизни. Применение данной технологии – это всегда попытка решить реальную задачу. Процесс решения должен развивать у обучающихся познавательный интерес и инициативность, исследовательские навыки и вырабатывать навык командной работы.

Образование в сферах STEM развивает критическое мышление, увеличивает научную подготовленность и порождает происхождение новаторов и изобретателей. Инновации приводят к выходу в свет новейших продуктов и процессов, которые поддерживают нашу экономику. Данные инновации и научная подготовленность полагаются на крепкую базу познаний в областях STEM. Никак не подлежит сомнению, что для основной массы трудящихся мест грядущего будет нужно базовое сознание математики и науки. [6, с. 26]

Никак не подлежит сомнению, что робототехника, проектирование, программирование, прогнозирование, 3D-конструирование и многое иное – вот что ныне интересует передовых детей всего мира. Для реализации данных интересов нужны наиболее усложненные умения и компетенции. Принципиально не только знать и уметь, однако еще изучать и создавать.

Для реализации таких данных нужно одновременно развиваться в главных академических областях STEAM-технологии.

Сейчас, когда мир пронизан компьютерными сетями, обучающиеся творят цифровой контент, обмениваются им и потребляют его в невиданных доселе масштабах. Они запускают интернет-веб-сайты, снимают киноленты на смартфоны и сами разрабатывают игры, поэтому считается, что:

− STEM-технологии означают создание такой среды обучения, которая позволяет школьникам быть более активными.

− STEM–технологии требуют от обучающихся больших способностей критического мышления, а также умений работать как в команде, так и индивидуально;

− STEM-технология должна способствовать развитию интереса к естественным и математическим наукам. [12, с. 56]

− STEM-технология является своеобразным мостом, соединяющим учебный процесс, карьеру и дальнейший профессиональный рост. Инновационная образовательная концепция позволит на профессиональном уровне подготовить младших школьников к технически развитому миру.

Образование - это довольно консервативная область жизнедеятельности и в нее сегодняшняя действительность требует внести изменения. Это понимают во всем мире, поэтому не случайно, что трендом в современном образовании является STEM-технология. Так же STEМ-технология предполагает не только накопление знаний, но и развитие особого мышления.

Ожидается, что обучающиеся будут мыслить по-другому:

− уметь осмысливать задачи и быть настойчивым в их решении;

− использовать абстрактное и количественное логическое мышление;

− создавать собственные аргументы и критиковать рассуждения других;

− создавать математические модели;

− стратегически использовать подходящие инструменты;

− быть точным и аккуратным;

− искать и использовать структуры;

− искать закономерности и использовать их в логических рассуждениях.

К преимуществам STEM-технологии относятся следующие факторы:

− STEM-технология становится зоной интенсивного финансирования: подрастающее количество различных некоммерческих организаций дают школам гранты для реализации технологически-нацеленных проектов;

− между тем STEM-технология дает широчайшие возможности в профессиональном становлении (эффективность применения и поэтому в стране набирает обороты общенациональная кампания из-за введения изучения дисциплинам STEM);

− предоставление младшим школьникам доступа к технологиям.

STEM-технология – это одно из направлений реализации проектной и учебно-исследовательской деятельности в школе и вне ее. Учебный план основан на идее обучения учеников с применением междисциплинарного и проектного подхода. Вместо того, чтобы изучать отдельно каждую из дисциплин, STEM интегрирует их в единую схему обучения. Необходимо особо отметить сложность и многогранность STEM-технологии, в результате чего для решения вопросов, связанных с отсутствием STEM-грамотности, разрабатываются самые разнообразные программы по виду, направлению и уровню сложности. [27]

Недостатками STEM-технологии является следующее:

− ослабление коммуникативных умений. В STEM инженеры более всего внимания обращают на формулы, уравнения, текстуры материалов, в которых, скорее всего, станет применен сухой книжный язык;

− сосредоточенность на STEM может привести к потере творческих навыков;

− сосредоточенность на точных данных может привести к затруднению решений проблем окружающего «житейского мира»;

− узкая направленность учителей может стать причиной усвоения учениками отрывочных знаний, это означает, что учителю тоже следует развиваться в STEM направлении.

STEM-технология представляет интегрированный подход обучения, цель которого – создание устойчивых связей между школой, обществом, работой и целым миром, способствующий развитию STEM-грамотности и конкурентоспособности в мировой экономике [2, с.77].

Использование STEM-технологии преображает сложные к восприятию школьные предметы в элементарные и ясные и более напоминает интересное научное путешествие, целью которого считается изучение окружающего мира во всех его проявлениях: от строительных технологий до работы служб спасения, от физических явлений до животного мира планеты Земля.

Внедрение STEM-технологии на уроках в начальной школе позволительно отнести к инновационной области в сфере детского технического творчества, которая соединяет традиционные подходы к исследованию основ техники через создание собственного продукта: информационное прогнозирование, изучение и связь математики с окружающим миром, создание и демонстрация нового продукта, информационно-коммуникационные технологии.

В России начато активное развитие STEM-технологии. Подтверждением тому является открытие центров технической поддержки образования (ЦТПО), в которых решаются задачи привлечения обучающихся к математическим и естественным наукам, роботостроению в контексте STEM. Для реализации новой образовательной политики планируется включение в учебные программы STEM-элементов, направленных на развитие новых технологий, научных инноваций, математического моделирования.

Особый интерес в STEM-технологии уделяется межпредметным связям, которые позволяют учителю творчески подходить к их реализации в реальной педагогической действительности.

Речь идет о проникновении наук в обыденную жизнь человека и развитие знаний в ногу со временем. Ведь именно занятия естественными науками, технологией, инженерией, математикой и искусством определяют будущее человечества. Младший школьник с детства должен понимать значимость знаний, полученной информации, как ее добыть и как хранить. Именно это и формирует новый опыт познания окружающего мира и природы.

Если систематизировать представления о STEM-технологии, то можно представить их на нескольких уровнях:

- на уровне всей системы образования;

- на уровне отдельной школы;

- на уровне отдельного урока.

Именно поэтому математика используется во многих важных профессиях, которые помогают сделать окружающий мир лучше, например, архитектура, строительство и т.д. Она же касается каждой профессии, каждого рода занятия, совершаемого нами в повседневной жизни и быту. Специалисты в науке, технике, инженерии и математике играют ключевую роль в устойчивом росте и стабильности экономики страны и являются важным элементом, способствующим сохранению мирового лидерства любой страны в будущем. Активизируя интерес в области естественных и математических наук сразу с поступлением в школу, то шансы на успех реализации STEM-технологии в средней школе могут быть значительно выше.

Сегодня можно выделить две основные линии о представлении STEAM-технологии: развитие STEM-грамотности для всех и углубленная подготовка кадров для высокотехнологичных областей.

Развитие STEM-грамотности для всех - обеспечение каждого учащегося инструментами инновационного мышления и опытом того, как использовать математику, инженерию и науку для решения разных профессиональных задач:

- Развитые логика и мышление

- Умение ставить и решать задачи

- Научный взгляд на мир: умение исследовать, анализировать, доказывать

- Командная работа, коммуникации, творчество

- Цифровая грамотность

Практики STEM-технологии сегодня только нарабатываются, и не существует некой окончательной концепции, которая точно и однозначно определяла бы границы и рамки STEM-образования. Несмотря на старания многих стран (России, Белоруссии, США, Сингапура, Великобритании и др.) в отношении общенациональных программ продвижения STEM-технологии, пока ключевым объектом (и часто субъектом) изменений является отдельное образовательное учреждение, коллектив которого стремится к инновациям. Для школ отсутствуют какие-то общепринятые и обязательные решения, которые диктовали бы необходимый набор действий. Ниже предлагаются актуальные компоненты STEM-технологии, которые могут быть внедрены в учебно-воспитательный процесс школы:

Урочная деятельность

• Формирование функциональной грамотности, ориентация на новые результаты, связанные с навыками XXI века.
• Введение исследовательских и проектных методов и техник преподавания, проблемного обучения.
• Введение «проблемных недель».
• Кооперация на уровне отдельных учителей и предметов для изучения явлений на материале различных областей знаний (интегрированное обучение).

Дополнительное образование

• Введение новых STEM-направлений: моделирование и создание прототипов, робототехника и конструирование, цифровая электроника и др.
• Площадка для подготовки к олимпиадам НТИ.

Внеурочная деятельность

• Развитие STEM-грамотности для всех: обеспечение учащихся инструментами инновационного мышления и опытом того, как использовать математику, инженерию и науку для решения различных профессиональных задач. •
• Подготовка к олимпиадам НТИ.
• Прикладное обучение через решение проблем и критическое мышление, интеграция разного контента.

Конкурсное и олимпиадное движение

• Подготовка кадров для высокотехнологических областей.
• Углубленное STEM-обучение мотивированных школьников, чтобы дать им возможность добиться успеха в области науки и технологии в будущем, чтобы войти в технологический сектор и преуспеть.
• Участие в движение Профессионалы, различных проектах.

Воспитательная работа

• Эффективная профориентация (знакомство с перспективными STEM-профессиям).
• Развития школьного сообщества и чувства принадлежности.
• Развитие Art направление в STEAM.

STEAM-школа характеризуется 6 основными элементами:

1. Обучение построено на решении проблем.

Изучение STEM-предметов происходит на основе анализа проблем и вызовов современного мира. Работа с проблемами идет в рамках создания проектных групп и команд. Проблемы становятся отправной точкой и центром, вокруг которого выстраивается обучение и освоение STEM-предметов. В решение проблемы включаются все навыки и способности учащихся (анализ, прогнозы, исследования и т.д.). Работа в проекте должна стимулировать учащихся «копать» — искать данные, аргументы, объяснения, критику и т.д.

2. Акцент на «местных» проблемах.

Проблемы, с которыми работают учащиеся, должны быть связаны с реальной жизнью и повседневностью. Они должны быть близкими и понятными. Это не стандартные или типовые проекты и проблемы. Учителя вовлечены в формулирование проектов и их реализацию. Итоги реализации проектов должны показывать видимую практическую ценность и сделать жизнь немного лучше.

3. Развитие школьного сообщества и чувства принадлежности.

Должна быть создана атмосфера уважения и доверия, которая позволяет школьникам и учителям работать вместе. Эффективными практиками здесь являются работа в малых группах; организация внеклассных, клубных или других занятий; помощь и сопровождение проектных команд (групп) со стороны педагогов.

4. Развитие карьерных, технологических и жизненных навыков.

Активное включение в образовательный процесс и использование новых технологических возможностей, в том числе новых технологий обучения. Освоение самостоятельных возможностей обучения. Включение учащихся и элементов образовательных программ в курсы или проекты университетов и колледжей. Обучение навыкам коммуникации, публичной презентации и т.д.

5. Персонализация обучения.

Настройка обучения на способности и траекторию ученика. Привязка к жизненному миру и обстоятельствам их жизни. Внимательное изучение и анализ способностей каждого для подбора подходящих по интересам и уровню групп. Гибкие графики и расписания.

6. Связи с внешними сообществами.

Развитие связи между STEM-школами и более широким внешним сообществом. Учащиеся участвуют в проектах, волонтерской деятельности и т.д.

Важно также взаимодействие между STEM-школами для обмена опытом, методиками и новыми идеями. Выделенные элементы STEM-школы создают условия для эффективного усиления непосредственно STEM-предметов.

Реализация STEM/STEAM-технологии осуществляется в специфичных для обучающихся младшего школьного возраста видах деятельности, таких как игра, конструирование, познавательно-исследовательская деятельность (научно-техническое творчество), различные виды художественно-творческой деятельности (дизайн, создание мультфильмов и др.). В данные виды деятельности органично включается освоение технологий XXI века (элементы программирования и цифровые технологии).

В результате освоения программы младшие школьники получают опыт положительного отношения к миру, к разным видам труда, другим людям и самому себе, обладает чувством собственного достоинства. Активно взаимодействуя со сверстниками и взрослыми, обучающиеся овладевают способностью договариваться, учитывать интересы и чувства других, сопереживать неудачам и радоваться успехам других. В результате обучающиеся получают возможность адекватно проявлять свои чувства, в том числе чувство веры в себя, стараться разрешать конфликты.

STEAM-технология как современная тенденция в образовании младших школьников

С точки зрения психолого-педагогической науки и практики проектирование и моделирование для обучающегося — это не только практическая творческая активность, стоит отметить и метод реализации формируемых и развиваемых умственных возможностей, которые появляются в остальных видах деятельности (изобразительной, игровой, речевой и коммуникативной) при разработке новейших содержаний и объектов (рисунок, контент, сюжет либо сценарий, полный учебный проект и т.д.).

В STEM-технологии при обучении младших школьников происходит переход от репродуктивной деятельности к креативному конструированию и созданию своего продукта:

− организации самостоятельного детского экспериментирования с новыми конструкционными использованными материалами через ознакомление с их качествами;

− решения учащимися проблемных задач, задач на формирование воображения и создание обобщённых методик на базе освоенных умений проводить эксперимент с новыми использованными материалами (в том числе и в новых критериях). [20, с.156]

Анализируемые нами проявления феноменологической сущности STEM-технологии позволяют обратить внимание на функциональные характеристики, в ходе реализации которых ярко проявляются ее своеобразие, а также технологическое и дидактическое преимущество.

Очень весомым с позиции психолого-педагогической науки считается то, будто в центрах STEM-образования использование сверхтехнологичных средств и технических решений позволяет совокупно и системно совершенствовать у обучаемых:

− механизмы мышления и волевое личностное правило, как одни из критериев к высочайшей мотивации и целеустремлённости, интересу и опрятности;

− мелкую моторику в процессе осваиваемых методик деятельности;

− задатки и возможности к творчеству и креативности, как умения личного и корпоративного создания уникальных и неповторимых объектов;

− навыки и умения научно-исследовательской деятельности, затруднительно нацеленного междисциплинарного мышления и самопрезентации;

− умение объединять усвоенное познание с фактической деятельностью (в логике осмысливания значения такого познания, которое имеет возможность быть использовано в действительности), а еще осознание значимости достигаемых личностных достижений для собственного реального и будущего;

− серьезное социальное сознание и поведение при работе в команде и отдельно.

Целевая и сущностная направленность STEM-технологии, имея существенный арсенал психолого-педагогического сопровождения развития обучающегося, слабо взаимодействует с репродуктивным подходом в обучении. Она не противоречит существующим в современном образовательном пространстве и одобренным широкой практикой подходам, технологиям и методам (таким как проблемно-поисковый, исследовательский и проектный подходы в обучении, технология критического мышления, кейс-технология, синквейн-технология, методы индивидуального и группового обучения, технологии личностного развития и т.д.), а дополняет и интегрирует их. [25, с. 41]

В современном мире ученик больше не привязан ни к учителю, ни к своей среде обитания. Цифровые коммуникационные технологии дают ему возможность выбирать где и чему учиться, в каком направлении развиваться, в какую деятельность включаться. Ученик имеет возможность выбирать, где, как, когда и чему учиться.

В 2020 году тысячи школ остались закрытыми в течении нескольких месяцев из-за пандемии SARS-CoV-2 (COVID-19). Перед образовательными учреждениями встала задача перехода на электронное обучение в течение нескольких дней. Это включало в себя поиск и/или создание подходящих учебных платформ и инструментов, цифрового учебного контента, внедрение электронных средств коммуникации и процедур и многие другие задачи. И если для типовых учебных курсов существует достаточное количество дистанционных ресурсов, то внеурочные, дополнительные и воспитательные направления деятельности оказались в достаточно затруднительном положении.

Цифровые, интерактивные и медиа-технологии создают условия для того, чтобы нацеленное на развитие творческих способностей образование было доступно большинству российских граждан. Но кроме технологических условий в этой сфере наблюдается потребность в новых идеологических подходах, инструментах и методиках педагогической практики, направленной на совместное творчество.

STEM-технология в обучении направлена не только на освоение конкретных знаний, но в первую очередь на освоение проектных и исследовательских компетенций. Связь с наукой и естественнонаучными компетенциями в случае электронного обучения требует современный ИКТ и мультимедиа-насыщенный инструментарий не только для организации командной работы школьников, но и экспериментальной работы.

Анализ виртуальных решений в STEM-технологии показал, что имеющиеся ресурсы можно разделить на несколько групп:

• Платформы национальных STEM-центров;
• Образовательные платформы для поддержки проектной и исследовательской деятельности;
• Онлайн виртуальные лаборатории.

Страны — мировые лидеры в начале 2000-х стали искать для себя новый источник развития и ресурс для инновационной экономики и экономики знаний. Они обратили внимание на подготовку кадров и систему образования, обнаружив негативные тенденции снижения качества подготовки по дисциплинам, которые необходимы в эпоху цифровых технологий, и даже кризис инженерных кадров. Ответом на этот вызов стали программы на национальном и государственном уровне. Поэтому особенно важными становятся такие площадки и ресурсы, которые собирают и систематизируют различный опыт.

Среди них следует назвать National STEM Center (UK), TeachEngineering, STEM-центры Всероссийского фестиваля науки.

Структура проектно-исследовательской деятельности школьников включает в себя большое количество разных процессов, начиная от постановки проблемы, интегрированного поиска информации и заканчивая представлением результатов. При этом обязательным условием является командная работа школьников.

Таким образом, электронная платформа должна не только помочь в организации такой деятельности, но стать сетевой средой, реализованной с помощью онлайн сервисов разнообразных направлений.

Большинство исследователей сходятся во мнении, что наиболее благоприятным периодом интеллектуального развития и активизации познавательного интереса является младший школьный возраст.

Первостепенное значение на этом этапе жизни младшего школьника приобретает его познавательный интерес как процесс сложного личностного образования, так как именно в этом возрасте он активно стремится к познанию всего нового, к достижению новых результатов, которые уже не укладываются в рамки ранее полученных знаний и представлений. Процесс развития познания можно разделить на несколько уровней, привязанных к определённому возрасту младшего школьника. Каждый предыдущий уровень закладывает основу для последующего.

В младшем школьном возрасте закрепляются и развиваются далее только те основные человеческие характеристики познавательных процессов (восприятие, внимание, память, воображение и мышление), необходимость которых связана с поступлением в школу. Внимание в младшем школьном возрасте становится произвольным, но ещё довольно долго, особенно в начальных классах, сильным и конкурирующим с произвольным остаётся непроизвольное внимание. Объём и устойчивость, переключаемость и концентрация произвольного внимания к четвёртому классу школы у обучающихся почти такие же, как у взрослого человека. Что касается переключаемости, то она в этом возрасте даже выше, чем в среднем у взрослых. Это связано с молодостью организма и подвижностью процессов в центральной нервной системе ребёнка.

В школьные годы продолжается развитие познавательного интереса к различным областям наук. В младшем школьном возрасте достаточно хорошо раскрываются общие и специальные способности детей, позволяющие судить об их одарённости.

Таким образом, активизация познавательных интересов на каждом возрастном этапе характеризуется рядом особенностей и зависит от развития познавательных процессов.

Основной вектор активизации познавательного интереса к естественным и математическим наукам в младшем школьном возрасте должен быть направлен на совершенствование процессов познания — восприятия, памяти, воображения, мышления. По уровню сформированности познавательных процессов, по способности к самостоятельному творческому познанию, к практическому и умственному экспериментированию, обобщению, умению анализировать процесс и результаты собственной деятельности, проводить аналогии и осуществлять умозаключения можно судить об уровне интеллектуального развитии ребёнка и его интересов к предметам, изучаемым в системе начального общего образования.

При внедрении в школу STEM-технологии, она имеет все шансы быть примененной в наиболее различных концепциях, образовательных программах как основных, так и дополнительных [19, с. 68].

Условия для внедрения STEM технологии:

− Нужно сконструировать разветвленную систему поиска, помощи и сопровождения одаренных обучающихся;

− Необходимо развивать творческую среду для выявления особо одаренных младших школьников в каждой общеобразовательной школе.

− Одновременно следует развивать систему поддержки сформировавшихся талантливых обучающихся.

− Нужно ввести систему нравственных и материальных стимулов помощи отечественного учительства. А основное - привлечь к учительской специальности юных талантливых людей.

Science, technology, engineering, mathematics (STEM) - термин, обычно используемый при определении методологии в области образования и выборе учебного плана в школах с целью повышения конкурентоспособности в области развития науки и технологий. STEM-образование принимает участие в развитии рабочей силы, интересов национальной безопасности и иммиграционной политики.

Вариации направления STEM, расширенные и углубленные – STREM (добавили в комплекс “R” – robotics/робототехника) или STEAM (добавили “А”- art/искусство). Популярность аббревиатуры распространилась вскоре после известного совещания по вопросам научного образования, состоявшегося в Национальном научном фонде под управлением директора ННФ Риты Колвел.

Механизм предлагаемой методики основывается на опыте внедрения STEM в Сингапуре. На основе уроков, с элементами межпредметных и метапредметных связей, у обучающихся складываются представления о возможности интеграции 38 наук. У обучающегося должны появиться мотивы (овладеть умениями находить связь между науками). Знания, полученные во время каждого урока, подкрепляются примерами из повседневной жизни. Каждый компонент механизма, предлагаемого нами важен и не может быть исключён.

Учителю начальных классов при внедрении STEAM-технологии приходится иметь дело с тремя видами межпредметных временных связей: предшествующими, сопутствующими и перспективными.

− Предшествующие межпредметные связи – это связи, когда при изучении материалов курса математики и окружающего мира обучающиеся опираются на ранее полученные знания по другим предметам.

− Сопутствующие межпредметные связи – это связи, учитывающие тот факт, что ряд вопросов и понятий изучаются как по математике и окружающему миру, так и по другим предметам.

− Перспективные межпредметные связи используются, когда изучение материалов по математике и окружающему миру опережают его применение в других предметах.

Следующий компонент – это подготовка проектной деятельности.

STEM/STEAM-технология делит компонент на две составляющие: коллективные и индивидуальные проекты. Групповой проект – общая учебно-познавательная, исследовательская, творческая либо игровая деятельность обучающихся – партнёров, имеющая единую цель, слаженные способы и методы решения трудности, нацеленная на достижение общего итога.

Структуру создания коллективного проекта можно разделить на шесть этапов:

1. Мотивация;

2. Разделение обязанностей и исследование по ролям;

3. Обмен информацией;

5. Связывание информации;

6. Подведение итогов;

7. Защита проекта и рефлексия.

Особенностью коллективного проекта является распределение ролей, что дает каждому обучающемуся почувствовать свою важность и ответственность. Коллективное выполнение решает ряд проблем, которые могут возникнуть при подготовке проекта, таких как: − нехватка времени (групповые проекты чаще всего краткосрочны); − занятость обучающихся (обучающиеся посещают секции и внеклассные мероприятия, что отнимает достаточно много времени, но правильное распределение ролей поможет скорректировать занятость каждого ребенка проектом); − слабая мотивация или нежелание (работая в команде, обучающиеся ощущают ответственность).

Индивидуальный проект выполняется обучающимся самостоятельно под руководством учителя по выбранной теме в рамках одного или нескольких изучаемых учебных предметов, курсов в любой избранной области деятельности (познавательной, практической, учебно-исследовательской, социальной, художественно-творческой, иной). Результаты выполнения индивидуального проекта должны отражать:

− сформированность навыков коммуникативной, учебно-исследовательской деятельности, критического мышления;

− способность к инновационной, аналитической, творческой, интеллектуальной деятельности;

− сформированность навыков проектной деятельности, а также самостоятельного применения приобретенных знаний и способов действий при решении различных задач, используя знания одного или нескольких учебных предметов или предметных областей;

− способность постановки цели и формулирования гипотезы исследования, планирования работы, отбора и интерпретации необходимой информации, структурирования аргументации результатов исследования на основе собранных данных, презентации результатов [21, с.76].

Особенности групповых и индивидуальных проектов представлены в таблице 1

Таблица 1

Особенности групповых и индивидуальных проектов

Защита индивидуального проекта заканчивается выставлением оценок.

«Отлично» выставляется:

− работа носит практический характер, содержит грамотно изложенную теоретическую базу, характеризуется логичным, последовательным изложением материала с соответствующими выводами и обоснованными предложениями;

− имеет положительные отзывы руководителя;

− при защите работы обучающийся показывает достаточно глубокие знания вопросов темы, свободно оперирует данными исследованиями, вносит обоснованные предложения, во время выступления использует наглядные пособия (таблицы, схемы, графики, электронные презентации и т.д.) или раздаточный материал, легко отвечает на поставленные вопросы.

«Хорошо» выставляется:

− носит практический характер, содержит грамотно изложенную теоретическую базу, характеризуется последовательным изложением материала с соответствующими выводами, однако с не вполне обоснованными предложениями;

− имеет положительный отзыв руководителя;

− при защите обучающийся показывает знания вопросов темы, оперирует данными исследования, вносит предложения, во время выступления использует наглядные пособия (таблицы, схемы, графики, электронные презентации и т.д.) или раздаточный материал, без особых затруднений отвечает на поставленные вопросы.

«Удовлетворительно» выставляется:

− носит практический характер, содержит теоретическую главу, базируется на практическом материале, но отличается поверхностным анализом и недостаточно критическим разбором, в ней просматривается непоследовательность изложения материала, представлены необоснованные предложения;

− в отзывах руководителя имеются замечания по содержанию работы и оформлению;

− при защите обучающийся проявляет неуверенность, показывает слабое знание вопросов темы, не дает полного, аргументированного ответа на заданные вопросы.

Примерные критерии оценивания проекта представлены в таблице 2.

Таблица 2

Критерии оценивания проекта

Интегрирование STEAM-технологии в обучении позволяет учащимся получить знания, совместимые с реальностью. Это содействует появлению не узко-информированных специалистов, которые умеют делать что-то одно, а творческих людей, способных принимать нестандартные решения в своей профессиональной деятельности. Процесс интеграции способствует повышению качества обучения, улучшает мотивацию и познавательную активность. Это создает оптимальные условия для развития гибкости, логичности и, как следствие, содействует гармонизации личности.

Прогрессивный подход в обучении помогает получить больше знаний, расширяет и углубляет межпредметные связи, содействует лучшему усвоению азов программирования, моделирования и конструирования. Обучающийся учится видеть картину в целом. В последующем все это дает ему возможность создавать и презентовать свой собственный уникальный продукт, работая в команде.

Глава II Опытно – экспериментальное исследование применения STEAM-технологии на уроках «Математики» и «Окружающего мира»

Экспериментальное исследование было организовано с целью подтверждения того, что использование STEAM-технологии на уроках активизирует интерес обучающихся начальных классов к математическим и естественным наукам. Активизация познавательного интереса будет наиболее эффективна при соблюдении ряда условий, а именно:

1. Активное участие обучающихся в урочной деятельности: принятие самостоятельных решений; умение ставить задачи и задавать вопросы; умение работать в команде; способность привлечь, заинтересовать выбранной темой окружающих; раскрытие индивидуального потенциала.
2. Использование на уроках метода проблемного обучения для подготовки обучающихся (постановка вопросов, задач, ситуации, которые вызывают активную мыслительную деятельность обучающегося, направленную на преодоление затруднения, т.е. на приобретение новых знаний, умений, навыков).

База исследования: МБОУ СОШ №18 г. Донецк Ростовской области, 3 «А» класс.

Сроки проведения исследования: с 03 сентября 2024 года по 17 сентября 2024 года.

Исследование проводилось с контрольной и экспериментальной группами обучающихся 3 «А» и 3 «Б» классов в составе 40 человек.

При подготовке и планировании опытно-экспериментального исследования были выделены следующие этапы:

1 – констатирующий, позволяющий установить исходный уровень сформированности у младших школьников познавательного интереса к математическим и естественным наукам;

2 – формирующий, который направлен на развитие познавательного интереса у младших школьников к математическим и естественным наукам;

3 – контрольный, дающий возможность обобщить, оформить результаты исследования и сделать соответствующие выводы.

Для работы над развитием познавательного интереса младших школьников с использованием STEAM-технологии (элементов проблемного обучения и проектной деятельности) необходимо было сначала выявить наличный уровень сформированности познавательного интереса обучающихся, а затем проследить динамику развития.

Констатирующий этап

Целью констатирующего этапа является определение уровня сформированности познавательного интереса у обучающихся 3 «А» и 3 «Б» классов к математическим и естественным наукам.

На этом этапе решались следующие задачи:

- определить методики диагностики, которые направленны на выявление уровня сформированности познавательного интереса младших школьников к естественным и математическим наукам;

- выявить уровень познавательного интереса у обучающихся 3 классов к математическим и естественным наукам.

- обработать результаты исследования.

Перед началом опытно-экспериментальной работы были определены две группы обучающихся. Контрольная группа 3 «Б» класс. Экспериментальная группа 3 «А» класс.

Для выявления уровня познавательного интереса мы использовали метод наблюдения, индивидуальные беседы с обучающимися, учителями, анкетирование:

1. Методика «Цветные лепестки» (Приложение 1)

Цель: Выявление лидирующих предметов обучающихся младших классов.

Описание: Обучающиеся выполняют ранжирование цветов с помощью цветных карандашей и плоской бумаги. В дальнейшем с помощью цветов выполняют ранжирование предметов от тех, что нравятся больше, к самым неинтересным по их мнению.

Результаты:

В ходе обработки результатов, было выявлено, что в контрольной группе высокий уровень познавательного интереса составляет 38%, средний уровень, то есть ученикам интересны только математические или только естественные науки, составляет 42% и у 20% обучающихся низкий уровень познавательного интереса к математическим и естественным наукам.

В экспериментальной группе высокий уровень познавательного интереса к математическим и естественным наукам составляет 45%, средний уровень у данной группы 35% и у 20% уровень лидирующих предметов, математика и окружающий мир, не являются основными предметами. Результаты данной диагностики представлены в таблице 3.

Таблица 3

Результаты выявления лидирующих предметов обучающихся

2. Анкетирование «Школьная мотивация» (Приложение 2)

Цель: определение уровня школьной мотивации младших школьников

Проведение анкетирование: Учитель объясняет учащимся, что в каждом из вопросов нужно выбрать один ответ.

Ключ для обработки анкетирования «Школьная мотивация» представлен в таблице 4.

Таблица 4

Ключ для обработки анкетирования «Школьная мотивация»

«высокий уровень», оценивается в 2 балла;

«средний уровень» – в 1 балл;

«низкий уровень» – 0 баллов.

Затем подсчитывается общая сумма баллов.

Уровни школьной мотивации у учащихся начальных классов определяются по следующим диапазонам:

• 14- 20 баллов – высокий уровень;

• 7-13 баллов – средний уровень;

• 1-6 – низкий уровень.

В ходе анализа результатов анкетирования, было выявлено, что в контрольной и экспериментальной группах у большинства обучающихся высокий уровень школьной мотивации, которые представлены в таблице 5.

Таблица 5

Результаты анкетирования «Школьная мотивация»

3. Методика «Таинственное письмо» (Приложение 3).

Цель: диагностика познавательной активности младших школьников, действий постановки и решения проблемы.

Проведение исследования: в конце урока каждый ученик получает письмо, содержание которого привязано к теме урока; небольшое по объёму (4-5 предложений) с шифром. Шифр — это система соответствия букв алфавита и цифр. Под руководством педагога, проводящего эксперимент, младшие школьники расшифровывают первое слово. Это слово отмечается в письме.

Затем объявляется перерыв на 10 минут. Педагог предлагает обучающимся узнать, от кого они получили письмо. Кто желает – продолжают работу, кто не испытывает желания, могут оставить листочек и идти отдыхать. После перерыва, перед началом следующего урока, обучающиеся сдают подписанные работы.

Результаты:

Высокий уровень познавательной активности (3 балла) – расшифровал целиком.

Средний уровень познавательной активности (2 балла) – приступил к расшифровке, но не окончил.

Низкий уровень познавательной активности (1 балл) – не взялся за расшифровку.

Результаты диагностики познавательной активности младших школьников по методике «Таинственное письмо» представлены в таблице 6.

Таблица 6

Результаты диагностики познавательной активности младших школьников по методике «Таинственное письмо»

В ходе исследования экспериментальной группы (3 «А» класс) были получены следующие результаты:

• обучающиеся с высоким уровнем познавательного интереса – 8 человек;
• обучающиеся со средним уровнем познавательного интереса – 7 человек;
• обучающиеся с низким уровнем познавательного интереса – 5 человек.

Результаты констатирующего этапа экспериментальной группы представлены на рисунке 1.

Рис. 1 Уровень познавательного интереса к математическим и естественным наукам экспериментальной группы на констатирующем этапе

Таким образом, у обучающихся 3 «А» класса познавательный интерес к математическим и естественным наукам сформирован недостаточно. Только у 40% высокий уровень познавательного интереса, 35% обладают средним уровнем и 25% низким.

В ходе исследования контрольной группы (3 «Б» класс) были получены следующие результаты:

• обучающиеся с высоким уровнем познавательного интереса – 5 человек;
• обучающиеся со средним уровнем познавательного интереса– 11 человек;
• обучающиеся с низким уровнем познавательного интереса – 4 человека.

Результаты констатирующего этапа контрольной группы представлены на рисунке 2.

Рис.2 Уровень познавательного интереса по математическим и естественным наукам контрольной группы на констатирующем этапе

Таким образом, у обучающихся 3 «Б» класса познавательный интерес к математическим и естественным наукам сформирован недостаточно. Только у 25% высокий уровень сформированности познавательного интереса к естественным и математическим наукам, 55% обладают средним уровнем и 20% низким.

По результатам методик было выявлено, что в экспериментальной группе высокий уровень на 15% выше, чем в контрольной группе; средний уровень в экспериментальной группе на 10% ниже, чем в контрольной группе; низкий уровень в экспериментальной группе на 5% выше, чем в контрольной группе.

Анализ результатов констатирующего этапа дает возможность говорить о недостаточном уровне сформированности познавательного интереса у обучающихся к естественным и математическим наукам. Это указывает на необходимость целенаправленной работы по развитию познавательного интереса к окружающему миру и математике с использованием STEM-технологии.

Формирующий этап

Целью формирующего этапа является развитие познавательного интереса обучающихся к математическим и естественным наукам с использованием STEAM-технологии – метода проекта – на уроках окружающего мира и математики обучающихся 3 «А» класса МБОУ СОШ №18 г. Донецка Ростовской области

Задачи:

1. Разработать технологические карты уроков с применением STEAM-технологии в рамках предметов «Окружающий мир» и «Математика».

2. Провести STEAM-уроки, способствующие развитию познавательного интереса обучающихся.

Основная цель STEAM-технологии – проявлять и развивать личную заинтересованность обучающихся в приобретении знаний. В связи с этим значительную роль в работе мы уделили проектной деятельности, которая позволяет:

• выявить творческие способности обучающихся;
• улучшить контакт с обучающимися, родителями;
• развить исследовательские и коммуникативные умения, навыки сотрудничества;
• дать младшим школьникам эмоциональную и содержательную поддержку для их самоутверждения.

Учебный проект с точки зрения педагога — это дидактическое средство развития, обучения и воспитания, которое позволяет вырабатывать и развивать специфические умения и навыки проектирования и исследования у обучающихся. Роль учителя, организующего проектно-исследовательскую деятельность, состоит не столько в преподавании, сколько в создании условий для проявления у детей интереса к познавательной деятельности, самообразованию и применению полученных знаний на практике.

Начиная работу над проектами, мы продумали следующие вопросы, на которые требовалось дать ответы в первую очередь:

1. «Какими учебными и вспомогательными источниками информации можно обеспечить работу?» (фонд библиотеки, энциклопедии, хрестоматии, сборники, периодическую печать, Интернет и т.п.);
2. «Какие виды деятельности возможны в работе?» (Использование методов анализа; проведение анкетирования, опрос, наблюдение; работа индивидуально, в парах, в группах; логическое рассуждение);
3. «Какова доля самостоятельности обучающегося, в чем он может проявить инициативу?»;
4. «Какие критерии позволяют учителю и обучающемуся оценить успехи?» (активность на уроках; беседы с учащимися, родителями; анализ работ учащихся).
5. «Каким образом в процессе работы будет фиксироваться динамика интереса?» (собеседование в процессе работы, анкетирование).

Многим педагогам мысль о том, что ребенок способен пройти через все этапы проектной деятельности, кажется сомнительной и даже пугающей. Но эти страхи и сомнения рассеиваются сразу же, как только начинается реальная проектная деятельность [7, с. 25].

При работе над STEAM-уроком «Симметрия вокруг нас», включающим в себя элементы STEAM-технологии, были проведены следующие этапы работы:

1. Погружение в проект.

По календарно-тематическому плану по предмету «Математика» изучили тему «Симметрия вокруг нас» и с помощью вопроса узнали «Действительно ли вокруг нас много симметричных предметов?».

На уроке математики во время изучения темы «Симметричные геометрические фигуры» УМК «Школа России» обучающимся нужно было самостоятельно найти проблемную ситуацию на страницах исследовательских дневников. («Правда ли, что не только в математике встречается симметрия?») [15, с. 52]. В ходе выполнения задания ученики собирали необходимую информацию по теме проекта, обсуждали ход выполнения проекта. После выполнения задания проводилась работа по подготовке демонстрационного материала, велось обсуждение по проблеме исследования.

2. Организационный этап.

На данном этапе были организованы группы обучающихся, определены направления работы, сформулированы задачи для каждой группы. Главная цель – обучающиеся должны учиться выстраивать свои отношения с любым коллективом и развивать интерес к предмету. На этом этапе обговаривался поиск информации (источники), распределялись роли.

Совместно с обучающимися была поставлена цель урока:

• Ознакомление с понятием «симметрия».

А также задачи:

• Изучить понятие «симметрия» и «ось симметрии»;
• Собрать необходимую информацию о симметрии в окружающем мире;
• Подготовить информацию о симметрии в мире животных, растений, архитектуре, русского языка;
• Составить плакат по заданной теме и провести оси симметрии;

Вместе с учениками сформулирована гипотеза:

1. Мы предполагаем, что не только в математике есть симметричные объекты.

Распределены роли в группах:

1. 1 группа: работают по нахождению симметричных объектов в мире животных.
2. 2 группа: находят информацию о симметрии в мире растений.
3. 3 группа: работают с архитектурой и симметрией в зданиях.
4. 4 группа: изучает симметрию в русском языке, а именно: симметричность букв в алфавите.

3. Информационно-операционный этап.

На данном этапе происходит реализация, проделанной работы. Обучающиеся занимались изучением соответствующей литературы, проведением анализа, занимались творческой деятельностью (проводили ось симметрии на каждой объекте, составляли схему защиты проекты, создавали свой симметричный замок). Этот этап самый трудоемкий. Обучающиеся терялись в море информации, но они продолжали активно работать, анализировать и обобщать полученный материал. Этот этап проходил краткосрочно, так как дети младшего школьного возраста быстро теряют интерес к проделанной работе. Во время консультаций учитель помогал систематизировать собранную информацию.

4. Рефлексивно-оценочный этап.

Обучающиеся экспериментального класса должны были продемонстрировать свой проект, а также доказать свой ответ: «Почему именно этот предмет будет являться симметричным?», что является признаком активизации познавательного интереса к математическим и естественным наукам.

На данном этапе обучающиеся презентовали свою работу в формате А3: 1 группа в форме доклада и демонстрации симметричной бабочки; 2 группа использовала доклад и собрала пазл симметричного растения; 3 группа создали симметричное здание; 4 группа представила результат анализ алфавита, какие буквы являются симметричными, а какие нет.

Участники обсуждали и анализировали полученную информацию, делились мнениями, задавали вопросы докладчику, обсуждали возможные пути применения полученных результатов проектной деятельности на практике. Данный этап проекта очень важен, поскольку он решает следующие задачи: развитие научной речи, возможность продемонстрировать свои достижения, пополнение знаний.

По итогам защиты поощрялись не только те, кто хорошо проводил свою защиту, но и в особенности те обучающиеся, кто задавал интересные вопросы. Особое внимание хочется обратить на то, что учитель не должен допустить присуждения мест за проделанную работу. В начальной школе должен быть поощрен каждый ученик, участвовавший в выполнении заданий. В конце урока обучающиеся получили развивающую игру «Танграм» для создания симметричных фигур по схемам. (Приложение 3)

Темы следующих проектов были выбраны учениками самостоятельно («Луна – естественный спутник Земли», «Математика в природе», «Круговая диаграмма и осадки?» и другие). Обучающиеся самостоятельно организовывали группы, работали индивидуально, ставили цель и задачи, распределяли роли. В каждом проекте ребята выделили проблемную ситуацию и представили способы её разрешения путём выполнения творческих заданий.

Также для повышения уровня познавательного интереса, в области математических и естественных наук, была организована выставка в МБОУ СОШ №18 г. Донецка Ростовской области по теме «Симметрия в мире бабочек» с целью формирования у обучающихся познавательного интереса к естественным и математическим наукам путём использования выставочной деятельности (Приложение 4). Результатом выставки стала работа над темами уроков «Симметрия в математике» и «Симметрия вокруг нас».

Контрольный этап

Цель контрольного эксперимента: сравнить результаты констатирующего и контрольного этапов эксперимента и сделать выводы об эффективности применения STEAM-технологии в рамках предметов «Окружающий мир» и «Математика». На контрольном этапе в исследовании приняли участие экспериментальная и контрольная группы школьников. Для определения эффективности проделанной работы, нами был использован тот же диагностический инструментарий, что и на констатирующем этапе.

В ходе исследования экспериментальной группы были получены следующие результаты:

• обучающиеся с высоким уровнем познавательного интереса – 9 человек;
• обучающиеся со средним уровнем познавательного интереса – 8 человек;
• обучающиеся с низким уровнем познавательного интереса – 5 человек.

Результаты контрольного этапа в экспериментальной группе представлены на рисунке 3.

Рис. 3 Уровень познавательного интереса к математическим и естественным наукам экспериментальной группы на контрольном этапе

На основе результатов наблюдения на контрольном этапе эксперимента можно сделать вывод, что в экспериментальной группе высокий уровень активизации познавательного интереса повысился на 5%, средний уровень повысился на 7% низкий уровень понизился на 22%.

Большинство обучающихся экспериментальной группы выполняли работу самостоятельно (самостоятельно делали выводы, готовили сообщения, узнавали о животном и растительном мире), лишь, консультируясь с учителем в сложных вопросах. Их поисковые (исследовательские) умения, а именно: умение самостоятельно изобретать способ действия, привлекая знания из различных областей; самостоятельно находить недостающую информацию в информационном поле; запрашивать необходимую информацию у учителя; находить несколько вариантов решения проблемы; выдвигать гипотезы; устанавливать причинно-следственные связи; развиты достаточно.

В ходе исследования контрольной группы были получены следующие результаты:

• обучающиеся с высоким уровнем познавательного интереса – 5 человек;
• обучающиеся со средним уровнем познавательного интереса– 11 человек;
• обучающиеся с низким уровнем познавательного интереса – 4 человека.

Результаты исследования в контрольной группе представлены на рисунке 4.

Рис. 4 Уровень познавательного интереса к математическим и естественным наукам в контрольной группе

Анализ полученных данных позволил сделать следующие выводы: из 20 опрошенных обучающихся контрольной группы только у 5 (25%) высокий уровень познавательного интереса, у 11 (55%) опрошенных средний уровень, и у 4 (20%) обучающих - низкий уровень познавательного интереса к математическим и естественным наукам. Уровень познавательного интереса к математическим и естественным наукам в контрольной группе остался на том же уровне.

Результаты исследования уровня активизации познавательного интереса экспериментальной и контрольной групп представлены на рисунке 5.

Рис. 5 Результаты исследования уровня активизации познавательного интереса экспериментальной и контрольной групп

Высокий уровень познавательного интереса с помощью опытно-экспериментальной работы у обучающихся 3 «А» класса повысился с 40% до 45%, напротив, низкий уровень снизился с 25% до 13%. У контрольной группы уровень познавательного интереса не изменился.

Данные рисунка 5 показывают, что опытно-экспериментальная работа, проведенная на уроках «Математики» и «Окружающего мира», послужила росту полных и верных ответов анкетирования. У большинства обучающихся повысился уровень познавательного интереса к математическим и естественным наукам.

Таким образом, на основе опытно-экспериментального исследования можно сделать вывод, что использование STEAM-технологии (средствами проектной деятельности и проблемного обучения) положительно влияет на динамику активизации познавательного интереса к математическим и естественным наукам.

Заключение

Долгое время обучение в начальных классах строилось на послушании, повторении и подражании. Методы самостоятельного поиска истины, базирующиеся на анализе и синтезе различных точек зрения, собственных наблюдениях и экспериментах, практически полностью исключались. Новое время диктует новые задачи, заставляет на деле переходить от призывов к развитию интеллектуально-творческого потенциала личности ребёнка к реальным действиям. Одним из самых действенных шагов в этом направления является активное использование STEAM- технологии в образовании.

В процессе внедрения уроков с элементами STEAM-технологии у обучающихся формируются такие качества: способность к самореализации, умение работать в исследовательском режиме по отношению к собственной деятельности, инициативность, изобретательность, смекалка, готовность и способность к придумыванию, нестандартность, самобытность мышления; чувство новизны, необычного, чуткость к противоречиям.

В теоретической части исследовательского проекта представлены формы реализации STEAM-технологии, которые учителя начальных классов могут использовать в ходе проведения уроков с использованием STEAM-технологии.

Вторая глава представляет собой опытно-экспериментальное исследование по применению STEAM-технологии, использование которой способствует активизации познавательного интереса младших школьников к математическим и естественным наукам. Нами спланированы и апробированы технологические карты уроков с использованием STEAM-технологии.

Опытно-экспериментальное исследование включало три этапа эксперимента: констатирующий, позволивший выявить состояние проблемы на современном этапе образования; формирующий, направленный на решение проблемы активизации познавательного интереса к математическим и естественным наукам средствами STEAM-технологии, и контрольный, позволивший выявить эффективность применения STEAM-технологии на уроках математики и окружающего мира.

В результате проведённого анализа теоретического и опытно-экспериментального исследования мы пришли к выводу, что необходимо использовать на уроках окружающего мира и математики STEM-технологии, так как данная технология представляет собой целостность научно обоснованного и рационально отобранного содержания и организационных форм, которые создают условия для мотивации, стимулирования и активизации учебно-познавательной деятельности младших школьников.

Применение STEAM-технологии стимулирует у обучающихся процесс познания нового; формирует у них осознанную потребность в приобретении знаний и умений; порождает стремление к самостоятельной деятельности; формирует устойчивое внимание к предмету, то есть решаются проблемы современного образования. А это, в свою очередь, подтверждает гипотезу исследования проектной деятельности : предположение о том, что STEAM-технологии активизируют познавательный интерес обучающихся к математическим и естественным наукам.

Можно с уверенностью утверждать, что использование STEAM-технологии на уроках способствует лучшему усвоению материала и всестороннему развитию школьников.

Список литературы и источников

1. Федеральный государственный образовательный стандарт начального общего образования / Министерство образования и науки Российской Федерации. - М.: Просвещение, 2021. – 87 с.

2. Ангеловски К. Учителя и инновации: Книга для учителя: Пер. с македон. М.:- Просвещение, 2020. – 98 с.

3. Амонашвили Ш.А. Основы гуманной педагогики. Книга 10. Воспитание и развитие личности / М.: Амрита-Русь, 2017, - 146 с.

4. Асмолова А.Г. Как проектировать универсальные учебные действия в начальной школе: от действия к мысли: пособие для учителя /под ред. - М.: Просвещение, 2018. – 151 с.

5. Бабанский Ю.К. Педагогика: Учебное пособие для студентов педагогических учереждений - М.: Просвещение, [Электронный ресурс].

6. Блонский П.П. Психология младшего школьника – М.: «МПСИ», 2016 – 126 с.

7. Засоркина Н.В., Шатилова М.Ю., Полянина Н.Б. Метод проектов в начальной школе (система реализации) - Издательство «Учитель», Волгоград, 2015-126 с.

8. Захарова И. Г. Информационные технологии в образовании: Учеб. пособие для студ. высш. пед. Учеб.заведений /И. Г. Захарова. — М.: Академия, 2015. – 240 с.

9. Землянская, Е.Н. Учебные проекты младших школьников. / Е.Н. Землянская // Начальная школа. – 2015. №9. С. 75-76

10. Ивченкова Г. Г., И. В. Потапов, Е. В. Саплина, А. И. Саплин. Окружающий мир. 3 класс. Учебник. В 2 ч. 2016. – 209 с.

11. Козина Е. Ф. Методика преподавания естествознания: Учеб.пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / Е. Ф. Козина, Е. Н. Степанян. — М.: Издательский центр «Академия», 2015. – 175 с.

12. Кузнецов, А. А. О школьных стандартах второго поколения / А. А. Кузнецов. // Муниципальное образование: инновации и эксперимент. 2018. № 2. С. 56-57.

13. Ласкина Л.Д., Николаева Н.В., Варламова С.И. Экологическое образование младших школьников (рекомендации, конспекты уроков, занимательные материалы) – Издательство «Учитель», Волгоград, 2019 – 135 с.

14. Матюшкин, А. М. Проблемные ситуации в мышлении и обучении / А. М. Матюшкин. - М.: Директ-Медиа, 2018. – 321 с.

15. Начальная школа: ВСЁ для учителя. Всероссийский научно-методический журнал. - Издательская группа «Основа». 2015. №11, С.52-53

16. Начальная школа: ВСЁ для учителя. Всероссийский научно-методический журнал. - Издательская группа «Основа». 2015 №12. С. 43-44

17. Начальная школа: ВСЁ для учителя. Всероссийский научно-методический журнал. - Издательская группа «Основа», 2015. №14. С. 56-58

18. Осмоловская, И. М. Формирвание универсальных учебных действий у учащихся начальных классов / И. М. Осмоловская, Л. Н. Петрова // Начальная школа. – 2017. - № 10. – 66 с.

19. Панфилова А.П. Инновационные педагогические технологии (Активное обучение): Учеб.пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений— М.: Издательский центр «Академия», 2017. – 149 с.

20. Сластёнин В.А., Исаев И. Ф., Шиянов Е. Н. - Педагогика: Учеб. Пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / В.А. Сластенина.- М.: Издательский центр "Академия", 2020. - 234 с.

21. Сластёнин В. А., Подымова Л. С. Педагогика: Инновационная деятельность. — М., 2015. – 103 с.

22. Смирнова М.С.. Методика преподавание предмета «Окружающий мир»: Учеб.пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений— М.: Юрайт, 2018. –235 с.

23. Федяинова Н.В., Хирьянова И.С. Проектная деятельность младших школьников с использованием ИКТ - Издательство «Учитель», Волгоград. – 291 с.

24. Феоктистова В.Ф. Исследовательская и проектная деятельность младших школьников (рекомендации, проекты) – Издательство «Учитель», Волгоград, 2020, 54 с.

25. Шатилова М.Ю., Селезнева Н.И., Ильина Н.И. Проектирование в начальной школе: от замысла к реализации - Издательство «Учитель», Волгоград, 2019, 65 с.

26. Электронный ресурс - URL: - (Дата обращения: )

27. Электронный ресурс - URL: - (Дата обращения: )

Глоссарий

1. Исследование — поиск новых знаний или систематическое расследование с целью установления фактов.

2. Исследовательский проект - это научная процедура, направленная на сбор информации и формулировку гипотез о конкретном социальном или научном явлении.

3. Инновация, нововведение — внедрённое или внедряемое новшество, обеспечивающее повышение эффективности процессов и (или) улучшение качества продукции, востребованное рынком.

4. Инновационная деятельность – комплексный целенаправленный процесс создания, использования и распространения новшества, целью которого является удовлетворение потребностей и интересов людей новыми средствами, что ведет к качественным изменениям системы.

5. Инновационный процесс – это процесс преобразования научного знания в инновацию, который можно представить как цепь событий, в ходе которых инновация проходит путь от идеи до конкретного продукта, технологии или услуги и распространяется при практическом использовании.

6. Компетентностный подход – это комплекс общих принципов, которые необходимы для того чтобы определить цели образования, организовать образовательный процесс и оценить его результаты.

7. Метод проектов — это способ достижения дидактической цели через детальную разработку проблемы (технологию), которая должна завершиться вполне реальным, осязаемым практическим результатом, оформленным тем или иным образом.

8. Мотивация (от лат. movēre «двигать») — побуждение к действию; психофизиологический процесс, управляющий поведением человека, задающий его направленность, организацию, активность и устойчивость; способность человека деятельно удовлетворять свои потребности.

9. Образовательная технология – это система взаимодействия педагога и учащихся, основой которой является конкретная концепция, определенная целью, задачами, принципами, содержанием, методами и средствами обучения.

10. Обучение (в педагогике) — целенаправленный педагогический процесс организации и стимулирования активной учебно-познавательной деятельности учащихся по овладению знаниями, умениями и навыками, развитию творческих способностей и нравственных этических взглядов.

11. Опыт – компонент познавательной деятельности, посредством которого обеспечивается непосредственная связь системы знания с познаваемым объектом.

12. Педагогическая технология - совокупность психолого-педагогических установок, определяющих специальный набор и компоновку форм, методов, способов, приемов обучения, воспитательных средств; она есть организационно-методический инструментарий педагогического процесса.

13. Педагогическая инновация - намеренное качественное или количественное изменение педагогической практики и повышение качества образовательного процесса.

14. Познавательная деятельность – это активное изучение человеком окружающей действительности, в процессе которого индивид приобретает знания, познает законы существования окружающего мира и учится не только взаимодействовать с ним, но и целенаправленно воздействовать на него.

15. Познавательный интерес - избирательная направленность личности на предметы и явления, окружающие действительность.

16. Проблема – это сложный теоретический или практический вопрос, требующий изучения, разрешения; в науке — противоречивая ситуация, выступающая в виде противоположных позиций в объяснении каких-либо явлений, объектов.

17. Проблемное обучение — организованный педагогом способ активного взаимодействия субъекта с проблемно-представленным содержанием обучения, в ходе которого он приобщается к объективным противоречиям научного знания и способам их решения.

18. Проблемный подход рассматривается как важнейший методологический принцип научной и практической психологии.

19. Проблемная ситуация — начальный момент мыслительного процесса обучающихся, когда у них появляется потребность что-то понять, осмыслить.

20. Проект – это специально организованный учителем и самостоятельно выполняемый учащимися комплекс действий, завершающихся созданием творческого продукта.

21. Проектно-исследовательская работа в школе — это новый, инновационный метод, соединяющий учебно-познавательный компонент, игровой, научный и творческий.

22. Проектная деятельность – это совместная учебно-познавательная, творческая или игровая деятельность учащихся, учителя и родителей, имеющая общую цель, согласованные методы, способы деятельности, направленная на достижение общего результата.

23. STEM — это новый подход в образовании, когда все отрасли естественно-научного и технического знания объединены, и ребёнок получает эти знания не из учебника, а через решение творческих задач.

24. Технология (от греч. techne — искусство, мастерство, умения) - совокупность приемов и способов получения, обработки и переработки сырья, материалов.

25. Урок — форма организации обучения с целью овладения учащимися изучаемым материалом (знаниями, умениями, навыками, мировоззренческими и нравственно-эстетическими идеями).

26. Учебный проект – самостоятельная, творческая, завершенная работа обучающегося, соответствующая его возрастным возможностям и выполненная в соответствии с обобщенным алгоритмом проектирования: от идеи до ее воплощения в реальность.

Приложение 1

Методика «Цветные лепестки»

1. Полоски для ранжирования цветов

2. Цветные лепестки

Приложение 2

Тест «Школьная мотивация»

1. Тебе нравится в школе или не очень?

1) не очень

2) нравится

3) не нравится

2. Утром, когда ты просыпаешься, ты всегда с радостью идешь в школу или тебе часто хочется остаться дома?

1) чаще хочется остаться дома

2) бывает по-разному

3) иду с радостью

3. Если бы учитель сказал, что завтра в школу не обязательно приходить всем ученикам, ты пошел бы в школу или остался дома?

1) не знаю

2) остался бы дома

3) пошел бы в школу

4. Тебе нравится, когда у вас отменяют какие-нибудь уроки?

1) не нравится

2) бывает по-разному

3) нравится

5. Ты хотел бы, чтобы тебе не задавали домашних заданий?

1) хотел бы

2) не хотел бы

3) не знаю

6. Ты хотел бы, чтобы в школе остались одни перемены?

1) не знаю

2) не хотел бы

3) хотел бы

7. Ты часто рассказываешь о школе родителям?

1) часто

2) редко

3) не рассказываю

8. Ты хотел бы, чтобы у тебя был менее строгий учитель?

1) точно не знаю

2) хотел бы

3) не хотел бы

9. У тебя в классе много друзей?

1) мало

2) много

3) нет друзей

10. Тебе нравятся твои одноклассники?

1) нравятся

2) не очень

3) не нравятся

Приложение 3

Методика «Таинственное письмо»

А – 1, Б – 2, В – 3, Г – 4, Д – 5, Е – 6, Ж – 7, З – 9, И – 10, Й – 11, К – 12, Л – 13, М – 14, Н – 15, О – 16, П – 17, Р – 18, С – 19, Т – 20, У – 21, Ф – 22, Х – 23, Ц – 24, Ч – 25, Ш – 26, Щ – 27, Ь – 28, Ы – 29, Ъ – 30, Э – 31, Ю – 32, Я- 33

Текст «Тайного письма»:

9 5 18 1 3 19 20 3 21 11 20 6 , 18 6 2 33 20 1 !

15 1 21 18 16 12 1 23 16 12 18 21 7 1 32 27 6 4 16 14 10 18 1 14 29 15 1 21 25 10 14 19 33 21 3 1 7 1 20 28 10 2 6 18 6 25 28 17 18 10 18 16 5 21.

(Здравствуйте, ребята! На уроках окружающего мира мы научимся уважать и беречь природу.)

Приложение 4

Конспект STEAM-урока «Симметрия вокруг нас»

Приложение 5

Выставка симметричных рисунков

«Симметрия в мире бабочек»