Елена Сафонова
Применение STEM-подхода в развитии предпосылок инженерного мышления у детей старшего дошкольного возраста
Консультация для воспитателей
В соответствии с требованиями ФГОС дошкольного образования на этапе завершения уровня дошкольного образования одним из целевых ориентиров является овладение ребенком основными культурными средствами, способами деятельности, проявление инициативы и самостоятельности в разных видах деятельности — игре, общении, познавательно-исследовательской деятельности, конструировании и др. ; способность выбирать себе род занятий, участников по совместной деятельности. В формулировке данной возрастной характеристики содержатся признаки предынженерного мышления, которое является основой формирования инженерного мышления.
Публикация «Применение STEM-подхода в развитии предпосылок инженерного мышления у детей старшего дошкольного возраста» размещена в разделах
Зачатки инженерного мышления необходимы ребенку уже с малых лет, так как с самого раннего детства он находится в окружении техники, электроники и роботов. Данный тип мышления необходим как для изучения и эксплуатации техники, так и для предохранения «погружения» ребенка в техномир (приучение с раннего возраста исследовать цепочку «кнопка — процесс — результат» вместо обучения простому и необдуманному «нажиманию на кнопки»). Так же ребенок должен получать представление о начальном моделировании, как о части научно-технического творчества. Основы моделирования должны естественным образом включаться в процесс развития ребенка так же, как и изучение формы и цвета.
Формирование качеств личности ребенка, его физических и интеллектуальных способностей посредством направленного педагогического воздействия должно осуществляться последовательно и непрерывно. Подготовительная ступень развития, «опережающее» интеллектуально-творческое развитие ребенка рассматривается как важная предпосылка к формированию инженерного мышления у подростка.
В основе педагогического опыта лежит теория А. В. Запорожца об амплификации детского развития, содержащая выводы о том, что отдельным психическим функциям свойственно не самостоятельное и автономное развитие; они взаимосвязаны и являются результатом получения общественного опыта во время собственной деятельности ребенка и его общения с окружающим миром. Амплификация - это широкое развертывание и максимальное обогащение содержания специфически детских форм детской деятельности, а также общения детей друг с другом и со взрослым с целью формирования психических свойств и качеств, для возникновения которых наиболее благоприятные предпосылки создаются в раннем детстве.
Согласно Ф. Фребелю, всестороннее развитие личности возможно лишь в том случае, если педагогический процесс сможет «выковать неразрывные связи между мышлением и действием, познанием и поступками, знанием и умением» и даст «как телу, так и уму человека всестороннее, всеохватывающее образование в соответствии с его внутренней природой». Знакомство ребенка со свойствами окружающего мира трудно представить без исследовательской деятельности в природе. В науке эксперимент используют для получения новых знаний, не известных человечеству в целом. В процессе обучения он применяется для получения знаний, не известных каждому конкретному человеку. За использование эксперимента как метода обучения выступали такие классики педагогики, как Я. А. Коменский, И. Г. Песталоцци, Ж-Ж Руссо, К. Д. Ушинский и многие другие: знания, почерпнутые не из книг, а добытые самостоятельно, всегда являются более глубокими и прочными. Главное достоинство экспериментирования заключается в том, что оно дает детям реальные представления о различных сторонах предметов, явлений, их взаимосвязях и взаимоотношениях друг с другом, другими предметами, а также со средой, в которой они находятся.
Н. Н. Поддьяков утверждает, что конструкторская деятельность играет существенную роль в умственном развитии ребенка. В процессе конструктивной деятельности ребенок создает определенную, заранее заданную воспитателем модель предмета из готовых деталей. В этом процессе он воплощает свои представления об окружающих предметах в реальной модели этих предметов. Конструируя, ребенок уточняет свои представления, глубже и полнее познает такие пространственные свойства предметов, как форма, величина, конструкция и т. д.
В переводе с английского аббревиатура STEM звучит так : естественные науки, технология, инженерное искусство, математика. STEM-образование основано на применении междисциплинарного и прикладного подхода, а также на интеграции всех четырех дисциплин в единую схему.
Преимущества STEM-образования :
1. Интегрированное обучение организуется по темам, а не по предметам. STEM-обучение соединяет в себе междисциплинарный и проектный подход, основой для которого становится интеграция естественных наук в технологии, математики в инженерное творчество и т. д. Обучение науке, технологии, инженерному искусству и математике происходит интегрированно, потому что эти сферы тесно взаимосвязаны на практике.
2. Применение научно-технических знаний в реальной жизни. STEM-образование с помощью практических занятий демонстрирует детям применение научно-технических знаний в реальной жизни. На каждом занятии они разрабатывают, строят и развивают продукты современной индустрии. Они изучают конкретный проект, в результате чего своими руками создают прототип реального продукта.
3. Развитие навыков критического мышления и разрешения проблем, необходимых для преодоления трудностей, с которыми дети могут столкнуться в жизни.
4. Формирование уверенности в своих силах. Дети, создавая разные продукты: «строя» мосты и дороги, «запуская» аэропланы и машины, тестируя роботов и электронные игры, «разрабатывая» свои подводные и воздушные конструкции, каждый раз становятся ближе и ближе к цели. Они развивают и тестируют, вновь развивают и еще раз тестируют, и так совершенствуют свой продукт. Решая все проблемы своими силами, они доходят до цели. Для детей это вдохновение, победа. После каждой победы они становятся все больше уверенными в своих силах.
5. Активная коммуникация и командная работа. На стадии обсуждения создается свободная атмосфера для дискуссий и высказывания мнений. Они бывают настолько свободны, что не боятся высказать любое свое мнение, они учатся говорить и презентовать. Большую часть времени дети тестируют и развивают свои конструкции. Они все время общаются с педагогами и своими друзьями по команде, в которой предусматривается сотрудничество детей, связанное с распределением ролей, материала, функций и отдельных действий.
6. Развитие интереса к техническим дисциплинам. Любовь к проделанной работе является основой развития интереса. Занятия STEM очень увлекательные и динамичные, что не дает детям скучать. Они не замечают, как проходит время на занятиях, а также совсем не устают. Строя ракеты, машины, мосты, небоскребы, создавая свои электронные игры, фабрики, логистические сети и подводные лодки, они проявляют все больший интерес к науке и технике.
7. Креативные и инновационные подходы к проектам. STEM-обучение состоит из шести этапов: вопроса (задачи, обсуждения, дизайна, конструирования, тестирования и усовершенствования. Эти этапы и являются основой систематичного проектного подхода. В свою очередь, сосуществование или объединенное использование различных возможностей является основой креативности и инноваций.
8. Развитие мотивации к техническому творчеству через детские виды деятельности с учётом возрастных и индивидуальных особенностей каждого ребёнка. Это очень увлекательный процесс, который может стать мотивационным стержнем до окончания образования и получения любимой специальности: инженера, программиста, конструктора, учёного.
9. Ранняя профессиональная ориентация. По разным статистическим данным в ближайшем будущем 10 ведущих технических специальностей: инженеры- химики, «software»- разработчики, инженеры нефтяной и газодобывающей промышленности, аналитики компьютерных систем, инженеры-механики, инженеры-строители, робототехники, инженеры ядерной медицины, архитекторы подводных сооружений и аэрокосмические инженеры, - будут преимущественно ориентированы на STEM-знания. 10. Подготовка детей к технологическим инновациям жизни. За последние 60 лет технологии сильно развились : с момента открытия интернета (1960, GPS технологий (1978) до ДНК сканирования (1984) и IPod (2001). Сегодня почти все используют IPhone и другие смартфоны. Без технологий представить наш мир на сегодняшний день просто невозможно. Это также говорит о том, что технологическое развитие будет продолжаться и STEM-навыки являются основой этого развития.
Теоретический анализ, проведенный по проблеме исследования в процессе становления опыта, показал, что необходимо внедрять междисциплинарный подход при разработке содержания образовательных ситуаций.
Целью педагогического опыта является развитие предпосылок инженерного мышления у детей старшего дошкольного возраста в условиях применения STEM-подхода в образовательной деятельности.
Для достижения данной цели педагогом были поставлены задачи:
1. Изменить концепцию подхода педагога к построению
занятий.
2. Осуществлять дифференцированный подход при проектировании образовательной деятельности.
3. Усовершенствовать развивающую предметно-пространственную среду группового помещения для активизации исследовательского поведения воспитанников.
4. Освоить технику поддержания интереса воспитанников к проблеме эксперимента.
В первую очередь были определены необходимые условия для проведения работы с детьми:
1. Разработка и проведение диагностики детей, с целью фиксации личностного роста и объема полученных умений у детей.
2. Определение цели и задач данного опыта работы, ожидаемых результатов.
3. Определение основных форм работы с детьми.
4. Разработка алгоритма внедрения STEM-подхода в образовательную деятельность.
Организация образовательной деятельности с детьми старшего дошкольного возраста строилась исходя из следующих принципов:
1. Принцип научности
2. Принцип целостности
3. Принцип систематичности и последовательности
4. Принцип индивидуально-личностной ориентации воспитания
5. Принцип доступности
6. Принцип активного обучения
7. Принцип креативности
8. Принцип результативности
Первым шагом на пути внедрения STEM-метода является поощрение любознательности и исследовательских навыков воспитанников во время образовательной деятельности. Для организации подобных занятий педагогу пришлось пересмотреть свой подход и функцию, сменив роль воспитателя-авторитета на роль соученика, дать больше свободы маленьким исследователям в наблюдении и обсуждении, вооружившись терпением и ответами на многочисленные уточняющие вопросы «Почему?», «Для чего?», «Как?».
Далее была пересмотрена концепция подхода к построению занятий: вместо введения понятия в начале занятия педагог предлагает детям тот или иной опыт и задает наводящие вопросы, чтобы дети сами смогли прийти к выводу о смысле и закономерностях эксперимента. Поскольку многие предположения воспитанников могут быть ошибочными, педагог прошла тренинг для освоения техники поддержания интереса ребят к проблеме эксперимента. Суть данной техники представляет собой обучение через познание нового.
Вторым элементом внедрения STEM-метода стали экспериментальные модули, интегрированные в тематику образовательной программы. Подготовка и проведение этих модулей требует наибольших усилий со стороны педагога, однако дает наибольший эффект. В основе STEM технологии - инженерный подход к изобретению, например, прототипа. Чтобы получить прототип, его необходимо спроектировать. А любое проектирование — это описание еще несуществующего объекта, который нужно увидеть, придумать, изобрести.
Первый шаг в проектировании — это постановка задачи. Чтобы конечный результат удовлетворял поставленной цели, необходимо провести тщательное исследование, задействовать все имеющиеся знания, скомбинировать их и получить эффективные решения. Под пристальным взглядом малышей оказываются вода, семена, почва, воздух, растения и другие объекты. Экспериментируя с предметами, малыши узнают также все об истории и свойствах бумаги, совершают путешествие в мир стеклянных предметов, узнают, что такое легкая пластмасса и ткань, и о многих других предметах. Работа с каждым из объектов строится по принципу описания его свойств методами эксперимента; тренировкой и заучиванием новых, более сложных слов, характеризующих предметы и их свойства. Например, ткань - мягкая, мнущаяся, линяющая, шуршащая, приятная на ощупь.
Таким образом, в процессе инженерного исследования, создания или улучшения прототипа, ребенку приходится использовать свои знания по нескольким дисциплинам, что способствует формированию у него естественно-научной картины мира.
Увеличение словарного запаса у детей и его правильное применение в речи подтверждает эффективность такой системы на всех этапах эксперимента: при формулировании цели, во время обсуждения методики и хода опыта, при подведении итогов и словесном рассказе об увиденном, умении четко выразить свою мысль. Таким образом, у детей развивается диалогическая речь, они учатся работать сообща, уступать друг другу, отстаивать свою правоту или признавать правоту других детей в группе.
Познавательно-исследовательская деятельность воспитанников развивает и элементарные математические навыки - одну из составляющих STEM-подхода. Во время проведения опытов постоянно возникает необходимость считать, измерять, сравнивать, определять форму и размеры. Все это придает математическим представлениям реальную значимость и способствует их осознанию.
Одной из главных задач педагога стало обучение детей нахождению в знакомых предметах неизвестных свойств, а в незнакомых, наоборот, давно знакомых и понятных. И все это в непринужденной и увлекательной атмосфере игры, в ходе которой развиваются воображение и техническое творчество детей.
Третьим компонентом внедрения STEM-подхода стало изучение региональных особенностей окружающей среды. Воспитанники, решая практические задачи разного уровня сложности, провели много «полевых работ», собирая в коллекции необычные цветы, изучая структуру листьев, проводя анализ воды, наблюдая за небом, насекомыми, овладевая навыками категоризации. И все для того, чтобы проникнуться красотой природных явлений, осознать всю хрупкость окружающего мира и большую ответственность за него.
Организация познавательно-исследовательской деятельности с детьми строится по двум взаимосвязанным направлениям:
- живая природа (характерные особенности сезонов, многообразие живых организмов, как приспособление к окружающей среде и др.);
- неживая природа (воздух, вода, почва, свет, цвет, теплота и др.);
Все темы усложняются по содержанию, по задачам, способам их реализации (информационный, действенно – мыслительный, преобразовательный).
При выборе темы соблюдаются следующие правила:
1. Тема должна быть интересной ребёнку, должна увлекать его.
2. Тема должна быть выполнима, решение её должно принести реальную пользу участникам исследования (ребёнок должен раскрыть лучшие стороны своего интеллекта, получить новые полезные знания, умения и навыки).
3. Тема должна быть оригинальной, в ней необходим элемент неожиданности, необычности.
Благодаря STEM-подходу дети могут вникать в логику происходящих явлений, понимать их взаимосвязь, изучать мир системно и тем самым вырабатывать в себе любознательность, инженерный стиль мышления, умение выходить из критических ситуаций, вырабатывают навык командной работы и осваивают основы менеджмента и самопрезентации, которые, в свою очередь, обеспечивают кардинально новый уровень развития ребенка.
Немаловажное значение в развитии детской активности имеет хорошо оборудованная, насыщенная предметно-пространственная среда, которая стимулирует самостоятельную исследовательскую деятельность ребенка, создает оптимальные условия для активизации хода саморазвития. В группе оформлен центр экспериментирования, где созданы условия для совместного и самостоятельного экспериментирования, развития поисковой активности детей. В центре имеется разнообразное оборудование. Грамотное сочетание материалов и оборудования в уголке экспериментирования способствуют овладению детьми средствами познавательной деятельности, способам действий, обследованию объектов, расширению познавательного опыта.
Основными требованиями к организации среды для развития предпосылок инженерного мышления можно считать создание таких условий, когда у ребенка появляется возможность активно заниматься исследованием окружающего мира. Организация пространства и разнообразие материалов должны обеспечивать возможность проявить познавательную активность всем детям группы. Так же важно обеспечить безопасность и сменяемость игрового материала.
При организации среды следует учитывать ограниченность пространства, отдавая предпочтение играм, обеспечивающим междисциплинарный подход в образовательной деятельности.
Занимательные игры-опыты и игры-эксперименты побуждают детей к самостоятельному поиску причин, способов действий, проявлению творчества «Волшебные зеркала», «Эффект радуги», «Игры с соломинкой», «Что в коробке?», «Когда это бывает?», «Волшебные лучи», «Мы фокусники», «Солнечная лаборатория» и другие (Приложение №6).
В процессе самостоятельной деятельности необходимо привлечь детей к способам познавательной деятельности. Как узнать? Что нужно сделать, чтобы убедиться? А что будет, если?
Для организации самостоятельной познавательной деятельности детей в условиях развивающей среды особую значимость имеют приемы, стимулирующие развитие их познавательной активности.
Таким образом, критерием сформированности уровня инженерного мышления дошкольников в условиях применения STEM-подхода является не качество результата, а характеристика процесса, объективирующего познавательную активность, познавательную культуру и ценностное отношение к реальному миру.
