Оценка влияния STEM образования на развитие математических навыков учащихся в школе

Современный быстро меняющийся мир ставит перед человечеством все новые вызовы, решение которых требует эффективности, того же динамизма, с помощью которого оно само развивается. Основными движущими силами динамизма современного мира являются тотальная цифровизация всех сфер жизни, всеобщая глобализация, жесткая конкуренция экономик развитых стран и научно-технический прогресс.
Как известно, научно-технический прогресс – это поступательное развитие науки и техники, результатом которого является последовательная модернизация оборудования, технологий и производственных организаций, повышение их эффективности. Перестройка общества и промышленности под влиянием инноваций в технике и технологиях, сопровождающаяся скачком производительности труда, называется промышленной революцией [1].
Благодаря экспоненциальному развитию цифровых технологий, позволяющих мгновенно получать, передавать и обрабатывать огромное количество информации (знаний), в соответствии с развивающимся научно-техническим прогрессом, а также конкуренцией (которая работает по принципу «постоянно быть» на шаг вперед»), смена поколений в результате промышленных революций также ускоряется.
Исследования В.П.Шумана, А.Г.Асмолова, Ю.В.Лебедева, С.А.Старченко, Б.М.Кедрова и других посвящены общетеоретическим вопросам организации в обучении обучающихся межпредметных и внеакадемических связей на современном этапе развития педагогики. Представленный в работах анализ системы понятий, относящихся к проблеме исследования, показывает ее сложный, междисциплинарный характер.
Международные исследования (PISA) выявляют проблемы с естественнонаучной грамотностью учащихся, под которой понимается способность применять полученные знания в реальных жизненных ситуациях [7].
Поэтому формирование функциональной грамотности, развитие критического мышления в процессе обучения и воспитания актуальны как никогда. Одним из способов решения проблемы низкого уровня сформированности естественнонаучной грамотности является образовательная технология STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics), суть которой заключается в комплексном подходе к изучению определенной проблемы или явления в процессе обучения. Как известно, аббревиатура «STEM» была впервые предложена американским бактериологом Р. Колвеллом в 1990-х годах, но активно используется с 2011 года и связана с именем биолога Джудит А. Рамали, которая, будучи руководителем Институт естественных наук США отвечал за разработку новых образовательных программ [1].
В широком смысле STEM-подход – это широкий набор инструментов, включающий набор действий, подходов, практик и методик, которые направлены на обеспечение готовности как общества, так и личности к будущему. Использование STEM-подхода в образовательном процессе приводит к тому, что обучающиеся идут на осознанный риск, участвуют в экспериментальной учебной и творческой деятельности, решают жизненные кейсы.
Цель работы: теоретическая оценка влияния STEM образования на развитие математических навыков учащихся в школе.
Объект исследования - STEM образование.
Предмет исследования - STEM подход в математическом образовании.
Задачи исследования:
- изучить особенности STEM образования;
- рассмотреть цели и принципы STEM обучения;
- изучить методы обучения в рамках STEM программы;
- рассмотреть обучение математике на основе STEM подхода;
- выявить потенциальные трудности при внедрении STEM образования;
- изучить оценку результатов обучения по математике;
- разработать рекомендации по внедрению STEM подхода в математическое образование.
Методологической основой исследования являются: фундаментальные исследования в области современной педагогики и психологии; теория личности и деятельности; теория содержания образования; концепция развивающего обучения и компетентностный подход; теоретические положения в области педагогики и психологии по вопросам проектирования педагогических систем и внедрения результатов педагогических исследований в педагогическую практику.
Для решения рассматриваемой дидактической задачи были использованы следующие методы исследования: изучение научно-педагогической литературы; теоретический анализ разработки рассматриваемых проблем; сравнительный педагогический анализ государственных стандартов, учебных программ и учебной литературы; научно-методический анализ содержания школьного образования с точки зрения рассматриваемой проблемы.
Работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка использованной литературы и приложений.






Глава I. Теоретические основы STEM образования
1.1 Особенности STEM образования
1.1.1 Цели и принципы STEM обучения

Аббревиатура STEM была предложена в 2001 году для обозначения тенденции в образовательной и профессиональной сферах учеными Национального научного фонда США. Это означает науку, технологию, инженерию, математику. Это означает, что в данную категорию входит специальность, представляющая собой синтез науки, техники, техники и математики. По сути, концепция объединяет более широкий спектр дисциплин, при этом будучи неразрывно связанными друг с другом.
Глубокие знания в этих областях позволяют нам разрабатывать инновационные программные продукты, проектировать современные устройства, которые, в свою очередь, являются двигателем прогресса. Приоритетом для США является увеличение количества STEM-профессий, поскольку привлечение 1% населения к STEM-профессиям приносит экономике США рост ВВП на 50 миллиардов долларов. Формирование и развитие мышления, необходимого для обучения STEM-профессиям, начинается с детского сада и школы.
В России STEM появился относительно недавно и приобрел другую форму. Таким образом, применение STEM-образования в общеобразовательных школах может базироваться на использовании дорогостоящего различного оборудования, предлагаемого современным бизнесом, или адаптироваться к существующей материально-технической оснащенности мастерских от преподавателей-энтузиастов. Во втором варианте образование базируется на основных педагогических принципах, к которым можно добавить сформулированные в следующем виде:
1. Проектирование и изготовление обучающимися общественно и личностно значимых предметов труда (изделий, изделия);
2. Наличие межпредметных и/или метапредметных связей при проектировании и изготовлении предметов труда;
3. Применение научных исследований при проектировании и изготовлении предметов труда;
4. Демонстрация учителем в процессе обучения и при проектировании и изготовлении предметов труда школьников практического применения знаний и умений из предметов естественнонаучного цикла;
5. Активизация учителем проектно-исследовательской деятельности школьников по конструированию и изготовлению предметов труда.
Модель STEM-образования предполагает объединение основных областей знаний – естественных наук, технологий, инженерии и математики – в единую систему. Основная цель – обеспечить комплексную подготовку, которая поможет обучающимся понять взаимосвязь между различными дисциплинами и применить полученные знания на практике [2].
Для эффективного STEM-образования важно учитывать принципы преемственности и преемственности обучения. Это предполагает систематическое обучение детей с дошкольного возраста и младших общеобразовательных классов, последовательный переход от одной ступени образования к другой без потери качества и пропусков в образовании.
На этапе средней школы важно поддерживать интерес учащихся к предметам STEM и обеспечивать им глубокое понимание основных концепций. Предметы следует преподавать в контексте их взаимосвязи и практического применения. Выполнение проектов и исследовательских работ позволяет обучающимся активно использовать свои знания, развивать навыки командной работы и анализа данных.