STEM технологиясының негізгі ұғымдары
Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі
Абай атындағы Қазақ ұлттық педагогикалық университеті КеАҚ
Қорғауға жіберілді
_______________
(Кафедра атауы)
___________________________
(Кафедра меңгерушісінің аты-жөні)
ДИПЛОМДЫҚ ЖОБА
Тақырыбы: Биология сабақтарында STEM технологиясын қолдану
Білім беру бағдарламасының коды - Білім беру бағдарламасының атауы
Орындағандар: студенттің аты-жөні
студенттің аты-жөні
студенттің аты-жөні
Ғылыми жетекші: оқытушының аты-жөні
Алматы, 2024
Жобаны орындаудың күнтізбелік жоспары
№
Жұмыс түрлері
Уақыты
Орындалуы туралы белгі
1
Зерттеу бағдарламасын құру
қыркүйек
2
Тақырыпты аналитикалық шолу
қазан
3
Бастапқы эмпирикалық деректерді жинау
қараша
4
Алынған ақпаратты өңдеу және талдау
қараша
5
жобалау- есептік жұмыстарды орындау
желтоқсан
6
Дипломдық жобаның мәтіндік бөлімін дайындау және безендіру
қаңтар
7
Көрнекілік (графикалық) материалдарды дайындау және рәсімдеу
ақпан
8
наурыз
9
мамыр
Тапсырма берілді __ _______ 20___ ж.
Ғылыми жетекші: __________________________
(аты-жөні)
Студент: ___________________________________ __
(аты-жөні)
Студент: ___________________________________ __
(аты-жөні)
Студент: ___________________________________ __
(аты-жөні)
Мазмұны
Кіріспе 4
1 Биология сабақтарында STEM технологиясын қолданудың теориялық негіздері 6
1.1 Қазақстандағы STEM технологиясының даму тарихы 6
1.2 STEM технологиясының негізгі ұғымдары 16
2 Биология сабақтарында STEM технологиясын қолданудың практикалық ерекшеліктері 24
2.1 STEM технологиясының биология сабақтарындағы пайдалану тәжірибесі 24
2.2 Тәжірибелік-эксперименттік жұмыс 29
Қорытынды 49
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі 50
Қосымша 52
Кіріспе
Ғылыми-техникалық прогрестің қарқынды дамуымен және ақпараттық қанықтылықтың артуымен сипатталатын қазіргі қоғамда мектептерде оқытудың дәстүрлі тәсілдерін қайта қарау мәселесі өзекті болып келуде. Білім беру процесінің басты бағыты - бұл оқушыларды динамикалық өзгеретін әлемдегі өмірге және табысты іс-әрекетке дайындауға қабілетті өзекті және тиімді әдістерді біріктіру қажеттілігі. Бұл сұраққа жауаптардың бірі ғылымды, технологияны, инженерияны және математиканы біртұтас білім беру процесіне біріктіретін STEM технологиясы.
STEM білімі (ғылым, технология, инженерия, математика) мектеп пәндерінің дәстүрлі шекараларын бұзатын перспективалық модель ретінде әрекет етеді. Ол қазіргі әлемнің өзекті мәселелерін тиімді шеше алатын адамның ойлауы мен мінез-құлқын қалыптастыратын құзыреттер жиынтығын ұсынады. STEM білімі негізгі ғылыми пәндерді біріктіре отырып, қоршаған шындықты терең түсінуді дамытуға, зерттеу дағдылары мен сыни ойлауды жақсартуға негіз жасайды. Технология оқушыларды жоғары технологиялық инновацияларға толы әлемде өмір сүруге дайындайды, ал инженерлік және математика мәселелерді шешу және аналитикалық ойлау дағдыларын нығайтады.
STEM-білім беру принциптері оқу процесін шығармашылыққа, инновациялық ойлауға және проблемаларды шешудің бірегей тәсілдерін дамытуға ықпал ететін нақты міндеттер мен жағдайларға барынша жақындатуға бағытталған. Білім беру процесі икемді және интерактивті болып, оқушыларды белсенді қатысуға және ынтымақтастыққа ынталандырады, бұл қазіргі көп салалы және жаһанданған әлемде табысты жұмыс істеудің негізгі аспектісі болып табылады.
Биологияны оқыту контекстінде STEM технологияларын енгізу ерекше өзектілікке ие болып, оқушыларға білімді тереңдетуге және жүйелеуге ғана емес, сонымен қатар күрделі пәнаралық мәселелерді түсіну және шешу үшін қажетті құзыреттерді алуға мүмкіндік береді.
Зерттеу болжамы: STEM-технологияларды білім беру процесіне интеграциялау оқушылардың биологияны оқуға деген қызығушылығын арттыруға, олардың ғылыми құбылыстар мен процестерге жан-жақты көзқарасын қалыптастыруға, сондай-ақ сыни ойлау мен нақты мәселелерді шешу дағдыларын дамытуға ықпал етеді. Бұл тәсілді білім беру практикасына енгізу оқушылардың ХХІ ғасырдың құзыреттілігін қалыптастыру жолындағы маңызды қадам болып табылады, бұл өз кезегінде олардың қазіргі әлемдегі бәсекеге қабілеттілігі мен бейімделуін арттырады.
Зерттеудің мақсаты биология сабақтарында STEM-технологияларды қолдану әдістемесін әзірлеу және сынақтан өткізу болып табылады.
Зерттеу міндетті төмендегілерді қамтиды:
- білім беруде STEM-технологияларды қолданудың теориялық негіздерін талдау;
- Қазақстандағы білім беру процесіне осы технологияларды енгізудің даму тарихы мен ерекшеліктерін зерделеу;
- биология сабақтарында STEM шеңберінде пәндерді интеграциялаудың әдістері мен тәсілдерін айқындау;
- әзірленген әдістемені практикада қолдану тиімділігін бағалау.
Зерттеу материалдары мен әдістемесі ғылыми әдебиеттерді теориялық талдауды, шетелде және Қазақстан Республикасында білім беруде STEM-технологияларды қолдану тәжірибесін, STEM-технологияларды пайдалана отырып, биологияны оқытудың эксперименттік бағдарламасын әзірлеуді және сынақтан өткізуді қамтитын кешенді тәсілге негізделеді. STEM-білім беруді дамытудың тарихи аспектісіне, сондай-ақ осы технологияны оқу процесіне сәтті енгізудің нақты мысалдарын талдауға ерекше назар аударылады.
Зерттеу құрылымы екі негізгі бөлікке бөлуді қамтиды: теориялық және практикалық. Бірінші бөлімде биология сабақтарында STEM технологиясын қолданудың теориялық негіздері, Қазақстандағы STEM-технологиялардың даму тарихы және білім берудің осы бағытына байланысты негізгі ұғымдар қарастырылады. Екінші бөлім STEM-ді биология сабақтарында қолданудың практикалық аспектілеріне, соның ішінде халықаралық тәжірибені талдауға және эксперименттік зерттеу нәтижелерін ұсынуға бағытталған.
Кілт сөздер: STEM-білім беру, пәнаралық оқыту, сыни тұрғыдан ойлау, проблемаларды шешу дағдылары, білім беру инновациялары, биологияны оқыту әдістері,
1 Биология сабақтарында STEM технологиясын қолданудың теориялық негіздері
Қазақстандағы STEM технологиясының даму тарихы
Қазіргі уақытта жалпы орта білім беру мекемелерінде білім беру процесін жүзеге асыру кезінде пәндік-центрлік тәсіл іске асырылады. Оның мәні - оқу пәндері белгілі бір дәрежеде "оқшаулану"арқылы оқытылады. Алайда, бұл тәсіл қазіргі білім беру талаптарына толық сәйкес келмейді. Көбінесе оқушылардың білімі нақты өмірден алшақтайды, білім мен дағдыларды, іс-әрекет тәсілдерін, яғни динамикалық өзгеретін жағдайларда өмір сүру үшін қажетті құзыреттерді қалыптастыру мен дамытуда бірлік жоқ. Бүкіл әлем мұғалімдері қазіргі өскелең ұрпаққа қажетті құзыреттерді қалыптастыру үшін жаңа және тиімді әдістер мен технологияларды іздейді - ХХІ ғасырдың құзыреттері. Зерттеу нысаны STEAM-білім беру тұжырымдамасын, оның ішінде тарихи аспектіде де маңызды талдау болып табылады. "STEM білім беру" термині педагогика ғылымында 1990 жылдары АҚШ-та салыстырмалы түрде жақында пайда болды. STEAM-білім беру бес пәндік саланы (S - Science - ғылым, T - Technology - технология, E - Engineering - инженерия, A - Art - өнер, M - Math - математика) интеграциялау және оларды қоршаған әлемнің нақты мәселелеріне негізделген тұтас оқыту парадигмасына біріктіру негізінде оқушыларды оқыту идеясына негізделген. Бүгінгі таңда STEM білім беру тұжырымдамасы көптеген елдердің білім беру бағдарламаларында кеңінен қолданылады, STEM орталықтары құрылады, халықаралық конференциялар өткізіледі, осы бағытта жұмыс істейтін мұғалімдердің желілік қауымдастықтары құрылады және т. б. Бүгінгі таңда көптеген тәрбиешілер steam-білім аббревиатурасын қолданады, бұл оқу процесінде өнер (A-art) арқылы біріктірілген STEM тәсілінің барлық артықшылықтары қолданылатынын атап көрсетеді. Қоғам дамуының әртүрлі кезеңдерінде ойшылдар мен педагогтар, білім беру теоретиктері мен практиктері интегративті педагогикалық технологиялардың элементтеріне жүгінді.
Кесте 1. STEM мен STEAM
Салыстырылатын белгілер
STEM
STEAM
Қолдану мысалдары
Мақсаты
Жаратылыстану, технология, инженерия және математиканы меңгерудегі басымдық
Өнермен байланысты жаратылыстану ғылымдарын игеру
- STEM: робототехника клубтары, математикалық лигалар
- STEAM: интеграцияланған өнер және ғылыми жобалар
- STREM: робототехника бойынша семинарлар
Мәні
Жаратылыстану ғылымдары, Математика, инженерия және технологияларды біріктіру
Жаратылыстану, математика, инженерия, технология және өнер интеграциясы
- STEM: инженерлік пәндер бойынша жарыстар
- STEAM: өнерге арналған ғылыми жәрмеңкелер
- STREM: Роботтар қатысатын жарыстар
Білім беру қызметінің бағыты
Проблемалық оқыту процесінде сыни ойлау дағдыларын дамыту
Тәжірибеге бағытталған оқыту процесінде шығармашылық ойлауды дамыту
- STEM: дәстүрлі зертханалар мен тәжірибелер
- STEAM: өнер мен ғылымды біріктіретін жобалық оқыту
- STREM: роботтарды оқу орталарында қолдану
ТМД елдерінде білім берудің STEM тұжырымдамасын білім беру стандарттарына енгізуге әлі жүйелі көзқарас жоқ. Ресейде бұл үрдісті федералды мемлекеттік білім беру стандарттарына енгізу ерекше жүзеге асырылуда. 2014 жылдан бастап Ресей инженерлік білімге басымдық берілді. 2019 жылы STEM тәсілінің талаптарын ескере отырып, "Технология" пәндік саласының жаңа тұжырымдамасы әзірленді. Қазақстанда STEM білім беру идеяларын іске асыруға бірыңғай көзқарас жоқ. Кейбір озық мектептерде (НЗМ, БИНОМ және т.б.) негізінен "робототехниканың" бастапқы негіздерін зерделеумен, АКТ-ны пайдалана отырып зертханалық жұмыстарды жүргізумен және оқу процесінде жобалау-зерттеу әдістерін қолданумен сипатталатын STEM тәсілінің элементтері енгізіледі. Соңғы жылдары бұл мәселе бойынша шетелде және ТМД елдерінде көптеген ғылыми зерттеулер пайда болды. STEM-білім берудің жалпы педагогикалық негіздерін зерттеуге арналған жұмыстар. STEM-білім беру пәндерін оқытудың ғылыми-әдістемелік мәселелері зерттеулерде қарастырылған. Алайда, жоғарыда келтірілген және басқаларды талдау қазіргі уақытта мыналарды тұтас қарастыратын жұмыстар жоқ екенін көрсетеді:
1) STEM-тәсіл тұжырымдамасын қолдана отырып, білім беру жүйесін трансформациялаудың психологиялық-педагогикалық негіздері;
2) STEM-талаптар негізінде оқыту теориясы мен білім беру мазмұны теориясын жаңғырту;
3) дидактикалық мәні және ғылыми негізделген STEM білімінің негізгі компоненттерінің сипаттамалары. Сондай-ақ, қазіргі заманғы АКТ және робототехниканың педагогикалық мүмкіндіктері инженерлік-технологиялық дағдыларды қалыптастырудағы жеке-белсенділік және функционалдық-құзыреттілік тәсілдерді іске асырудың түбегейлі жаңа құралы ретінде ашылмаған.
Жаратылыстану-математикалық цикл, технология, робототехника, информатика пәндерінің білім беру мазмұнын STEM-тәсіл талаптары контекстінде интеграциялаудың ғылыми негіздері зерттелмеген.
Қазақстанда STEM технологияларының дамуы осы тәсілдің елдің білім беру жүйесіне интеграциялануына ықпал еткен бірқатар маңызды оқиғалармен атап өтіледі. Осы жолдағы маңызды қадамдардың бірі 2018 жылғы 17 наурызда Абай атындағы Қазақ ұлттық педагогикалық университетінде "педагогикалық STEM парк" Халықаралық семинарын өткізу болды. Білім беруді ақпараттандыру және білім беру технологиялары мәселелері жөніндегі халықаралық ғылыми зертхана негізінде ұйымдастырылған бұл семинар Мәскеу мемлекеттік педагогикалық университеті және басқалары сияқты жетекші білім беру және ғылыми мекемелердің қатысушыларын жинады. Іс-шара барысында оқу зертханалары мен STEM-парктерді құру тәжірибесі мен перспективалары ұсынылды, бұл Қазақстандағы білім беру жүйесі мен бизнес-сектор арасындағы өзара іс-қимылдың жаңа форматын көрсетеді.
Жұмыстың маңызды бағыты үш мамандандырылған зертхананы: робототехника зертханасын, өлшеу жүйелері зертханасын және мехатроника зертханасын қамтитын ҚазҰПУ жанындағы STEM оқу орталығын құру болды. Бұл орталық робототехника және мехатроника саласында оқушыларды оқытудың әдістемелік тәсілдерін әзірлеуге арналған алаңға айналды, бұл қазақстандық білімнің заманауи технологияларды оқу процесіне интеграциялауға деген ұмтылысын көрсетеді.
Сурет 1. STEM зертханасы
2020 жылғы 28 ақпанда Астана қаласында "STEM-білім берудегі инновациялар" республикалық STEM білім беру форумы өтті, оның мақсаты республиканың білім беру мекемелері арасында STEM идеяларын кеңінен тарату болды. 100-ден астам мұғалімдер мен оқушылардың қатысуы, мастер-класстар өткізу және оқушы жобалар көрмесі STEM-білімге деген қызығушылықтың артып келе жатқандығын және оның инновациялық қызметке және күрделі пәнаралық міндеттерді шешуге қабілетті кадрларды даярлаудағы маңыздылығын айғақтады.
Сонымен қатар, 2019 жылдың қараша айында Тараз қаласында бастауыш сынып мұғалімдеріне арналған Жаңартылған білім беру бағдарламасы аясында қысқа мерзімді жоспарлау дағдыларын қалыптастыруға және STEM-білім беруді енгізуге бағытталған әдістемелік семинар ұйымдастырылды. Бұл іс-шара, сондай-ақ 2018 жылғы 14 ақпанда "Өрлеу" Біліктілікті Арттыру Ұлттық орталығының филиалында өткізілген өңірлік оқыту семинары білім беру практикасына STEM-тәсілдерді интеграциялау процесінде педагогтерді әдістемелік қолдауға назар аударады. Ақтөбе қаласының мектептерінде білімді іс жүзінде қолдануға және оқушылардың ғылыми-зерттеу жұмысына қызығушылығын оятуға бағытталған STEM-зертханалар ашу жөніндегі бастамалар қазақстандық білім берудің инновациялық тәсілдер мен технологияларды белсенді дамытуға және енгізуге ұмтылысын айғақтайды, бұл халықаралық деңгейде елдің дамуына үлес қосуға қабілетті жоғары білікті мамандарды даярлаудың кілті болып табылады.
Қазақстанда STEM-білім беруді дамыту және танымал ету қарқын алуда, бұл бірқатар ауқымды іс-шаралар мен бастамалармен расталады. Осындай маңызды оқиғалардың ішінде 2019 жылғы 1-2 қарашада Назарбаев Университетінде "білім берудегі STEM - инновациялар" ұранымен өткен алғашқы республикалық STEM олимпиадасын атап өткен жөн. Бұл іс-шара мектеп оқушылары арасында инженерлік, бағдарламалау, робототехника және 3D модельдеуге деген қызығушылықты арттыруға, сондай-ақ дарынды балаларды анықтауға және қолдауға бағытталған. Олимпиадаға еліміздің түкпір-түкпірінен келген оқушылар қатысты, бұл қазақстандық жастардың техникалық пәндерге деген жоғары қызығушылығын көрсетеді.
Назарбаев Университеті мен "STEM Academia" ЖШС, сондай-ақ "Астана Дарын" дарындылықты дамыту және психологиялық қолдау орталығы мен басқа да ұйымдарды қоса алғанда, жетекші білім беру және ғылыми институттар тарапынан осындай іс-шараларды қолдау Қазақстанның болашағы үшін STEM-білім берудің маңыздылығын атап көрсетеді. Олимпиада STEM пәндерін танымал етуге ғана емес, сонымен қатар қатысушылар, сарапшылар мен спикерлер арасында тәжірибе алмасуға, елдегі STEM білім беруді дамыту және танымал ету перспективаларын талқылауға ықпал етті.
STEM - білім беру саласындағы маңызды бастама инженерия, бағдарламалау, робототехника және 3D модельдеу оқытылатын 5 пен 15 жас аралығындағы балаларға арналған STEM Center - мектеп құру болды. Мұндай мектепті құру идеясы американдық білім беру тәжірибесінен шабыт алып, Қазақстанда озық білім беру тәжірибелерін енгізуге бағытталған. Мектептің құрылтайшылары АҚШ-тың Пенсильвания мемлекеттік университетінде оқыған "Болашақ" бағдарламасының оқушылары болды, бұл жас қазақстандықтардың Отанда білім беруді дамытуға өз үлестерін қосуға деген ұмтылысын көрсетеді.
Астанада штаб-пәтері және Қазақстанның 16 өңірінде филиалдары бар STEM Center STEM саласындағы білімнің алғашқы экспорттаушысы болды, тіпті елден тыс жерлерде де өзінің қатысуын кеңейтті. Бұл бастаманың жаһандық маңыздылығын және оның техникалық білім беруді дамытуға, инновациялар мен технологиялық прогреске қабілетті кадрларды даярлауға қосқан үлесін көрсетеді. Олимпиадалар өткізу, мамандандырылған білім беру орталықтарын құру және білім беру секторы мен бизнес-құрылымдар арасындағы белсенді ынтымақтастық арқылы Қазақстан STEM-білім беруді белсенді дамытады және танымал етеді, осылайша елдің технологиялық және инновациялық болашағының негізін қалады.
Қазіргі уақытта әлемде төртінші технологиялық революция жүріп жатыр: ақпараттың жылдам ағындары, жоғары технологиялық инновациялар мен әзірлемелер біздің өміріміздің барлық салаларын өзгертуде. Қоғамның сұраныстары, жеке тұлғаның мүдделері де өзгереді.
Егер бұрын қыздар еңбек сабағында алжапқыш тігіп, ұлдар ағашпен немесе металмен жұмыс істесе, қазіргі уақытта бұл жеткіліксіз. Робототехника, дизайн, бағдарламалау, модельдеу, 3D жобалау және тағы басқалар-қазір бүкіл әлемдегі заманауи мектеп оқушыларын қызықтырады. Бұл мүдделерді жүзеге асыру үшін күрделі дағдылар мен құзыреттер қажет. Білу және білу ғана емес, сонымен қатар зерттеу және ойлап табу маңызды. Ғылым, математика, технология және инженерия сияқты негізгі академиялық салаларда бір уақытта даму қажет, оларды бір сөзбен біріктіруге болады - STEM (science, technology, engineering and mathematics).
STEM - бұл академиялық ғылыми-техникалық тұжырымдамалар нақты өмір контекстінде зерттелетін оқытудың интеграцияланған тәсілі. Бұл тәсілдің мақсаты-әлемдік экономикада STEM-сауаттылық пен бәсекеге қабілеттілікті дамытуға ықпал ететін мектеп, қоғам, жұмыс және бүкіл әлем арасында тұрақты байланыстар құру.
"STEM" аббревиатурасын алғаш рет американдық бактериолог Р.Колвелл 1990 жылдары ұсынған, бірақ 2000 жылдардан бастап белсенді қолданыла бастады. STEM негізінде осы тұжырымдаманың жаңа нұсқалары пайда болды, олардың ең көп тарағандары STEAM (ғылым, технология, инженерия, өнер және математика) және STREM (ғылым, технология, робототехника, инженерия және математика). Қазіргі уақытта STEM әлемдік білім берудегі басты трендтердің бірі болып табылады. Технологиялардың қарқынды дамуының арқасында жаңа мамандықтар пайда болуда, STEM мамандарының сұранысы барлық жерде өсуде. Мысалы, ЕО елдерінде осы саладағы жұмысқа орналастырылған мамандардың үлесі 2000 жылдан 2013 жылға дейін 12% - ға өсті. Сондай - ақ, Еуропа елдерінде STEM мамандарына сұраныс 2025 жылға қарай 8% - ға, ал басқа мамандықтарға тек 3% - ға өседі деп болжануда. 2011 жылы Финляндияда қарастырылып отырған ЭЫДҰ-ның 16 елінің ішінде STEM-мамандықтар түлектерінің ең көп саны байқалды: 20-39 жас аралығындағы 100 мың тұрғынға шаққанда 1109 түлек. Бұл көрсеткіш Канада мен Швейцариядан екі есе көп.
Финляндияда STEM дамуының институционалдық шеңбері 13 жыл бұрын құрылған. Атап айтқанда, LUMA Ұлттық ғылыми білім беру орталығы мектептер, университеттер, өнеркәсіп және бизнес арасындағы өзара әрекеттесуді үйлестіреді. Бұл орталық оқушыларға арналған іс-шараларды, мысалы, ғылыми-техникалық лагерьлерді әзірлейді, сондай-ақ жұмыстан қол үзбей мұғалімдерге арналған біліктілікті арттыру курстары мен семинарларын ұйымдастырады. Сонымен қатар, LUMA STEM саласында әртүрлі оқу-әдістемелік материалдарды ұсынатын ресурстық орталық ретінде қызмет етеді.
АҚШ-та 20-39 жас аралығындағы 100 мың тұрғынға тек 475 STEM-мамандық түлектері келді. Таланттар пулының шектеулілігі 2012-2013 жылдардағы жағдай бойынша бұл елде STEM саласында жоғары жәненемесе жоғары оқу орнынан кейінгі білімі бар түлектердің тек 23,9% - ы болғандығымен расталады. Дегенмен, АҚШ-тағы STEM білім беру мәртебесі барған сайын маңызды бола түсуде. Атап айтқанда, STEM жұмысшыларының орташа табысы сағатына шамамен 3 34,44 құрайды, бұл басқа салалардан екі есе дерлік (сағатына шамамен 1 18,68). STEM кәсіптеріндегі жұмыссыздық деңгейі 3,1% құрайды, бұл басқа кәсіптерге қарағанда 4,3% төмен. Бұдан басқа, 2014-2024 жылдары осы саладағы жұмыскерлер үлесінің 16% - ға өсуі болжануда (19% - компьютерлік ғылымдар, 12% - инженерия, 16% - жаңа өндірістік технологиялар), ал басқа салаларда-тек 11% - ға. Мамандардың пікірінше, 2020 жылға қарай STEM мамандарына сұраныс АҚШ-та 1 миллионнан астам жаңа жұмыс орнын қосады.
Параметр
Сипаттама
Аббревиатура
STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics)
Шығу тегі
1990 жылдары Р. Колуэлл ұсынған, 2000 жылдардан бастап белсенді қолданыста.
Кеңейту
STEAM (Science, Technology, Engineering, Art, Mathematics), STREM (Science, Technology, Robotics, Engineering, Mathematics)
Ағымдағы мән
Технологиялық және ғылыми дағдыларды дамытуға бағытталған әлемдік білім берудегі басты үрдістердің бірі.
Мамандықтардың өсуі
ЕО-да: 2000 жылдан 2013 жылға дейін STEM-де жұмыспен қамтудың 12% өсуі; 2025 жылға қарай сұраныстың болжамды 8% өсуі.
Финляндиядағы білім
100 мың тұрғынға шаққанда 1109 түлек; 13 жыл бұрын LUMA Ұлттық ғылыми білім беру орталығын құру.
Lumia қызметі
Ғылыми-техникалық лагерьлерді, біліктілікті арттыру курстарын, семинарларды ұйымдастыру және STEM саласында оқу материалдарын ұсыну.
АҚШ-тағы Білім
100 мың тұрғынға шаққанда 475 түлек; 2012-2013 жылдары STEM түлектерінің 23,9%.
Экономикалық мәртебесі
АҚШ-тағы STEM жұмысшыларының орташа табысы сағатына 34,44 долларды құрайды, бұл басқа салаларға қарағанда екі есе көп (сағатына 18,68 доллар).
Жұмыссыздық
STEM -- дегі жұмыссыздық деңгейі 3,1% құрайды, бұл басқа кәсіптерге қарағанда 4,3% төмен.
Өсу болжамы
АҚШ-та 2014-2024 жылдардағы STEM жұмысшыларының үлесі басқа салалардағы 11% - ға қарағанда 16% - ға өсті.
Жұмыс орындарын құру
2020 жылға қарай АҚШ-та 1 миллионнан астам жаңа STEM жұмыс орындары ашылады деп болжануда.
АҚШ-тағы STEM-білім берудің өзектілігі 2013 жылы қабылданған STEM-білім беруді дамыту жөніндегі стратегиялық жоспармен де атап өтіледі. Жоспар шеңберінде 2020 жылға қарай 100 000 жаңа тиімді STEM мұғалімдерін даярлау және қолданыстағы педагогтар контингентіне қолдау көрсету жоспарлануда. Тағы бір мақсат-орта мектепте жыл сайын STEM-ге қатысатын оқушылардың үлесін 50% - ға дейін арттыру. Сондай-ақ, STEM-мамандықтар бойынша колледждер мен ЖОО түлектерінің санын 1 миллион адамға көбейту жоспарлануда.
Әлемнің басқа елдерінде математикалық және ғылыми-техникалық білім беруді дамыту бойынша мемлекеттік бағдарламалар да қабылданды. Мысалы, Малайзияның 2013-2025 жылдарға арналған білім беруді дамыту жоспары аясында STEM-білім беру реформасы көзделген.
Осы реформаның 1 кезеңі (2013-2015 жж.) - куррикулумды жетілдіру, мұғалімдерді даярлау, оқытудың кешенді әдістерін қолдану арқылы STEM-білім беру сапасын арттыру;
2 кезең (2016-2020) - бұқаралық ақпарат құралдары мен серіктестік науқандары арқылы STEM-ге қоғамдық хабардарлық пен қызығушылықты арттыру;
3 кезең (2021-2025 жж.) - алғашқы екі кезең бастамаларының табыстылығын бағалау және жаңа бастамалар мен бағдарламалармен болашақ жол картасын әзірлеу.
Австралияда 2015 жылы мектептерде STEM-білім беруді дамытудың 2016-2026 жылдарға арналған ұлттық стратегиясы (National STEM School Education Strategy) қабылданды. Стратегияда бес негізгі міндет анықталған:
1) STEM-ге оқушылардың қабілеттерін, қатысуын және қызығушылығын арттыру;
2) мұғалімдердің әлеуетін және STEM пәндерін оқыту сапасын арттыру;
3) мектептерде STEM-білім алу мүмкіндіктерін қолдау;
4) жоғары оқу орындарымен, бизнеспен және өнеркәсіппен тиімді әріптестік қатынастарға жәрдемдесу;
5) берік мәліметтер базасын құру.
Еуропаның 10-нан астам елінде осындай ұлттық стратегиялар мен бастамалар бар (Австрия, Германия, Франция, Италия, Нидерланды, Норвегия, Ұлыбритания, Италия, Ирландия, Испания және басқалар). STEM-білім беруді дамыту саласындағы халықаралық ынтымақтастыққа келетін болсақ, ең ірі халықаралық жобалардың бірі 2011 жылдан 2014 жылға дейін созылған "in Genious" болып табылады. Оған Австрия, Бельгия, Чехия, Дания, Эстония, Финляндия, Германия және т. б. қатысты. Бұл жоба индустриялық-білім беру саласында инновациялық тәжірибелер сақталуын, озық және инновациялық тәжірибелерді таратуға және ынталандыруға бағытталған. Қатысуға 1500-ден астам мұғалім тартылды, 158 мектеп пен өнеркәсіп өкілдері арасында ынтымақтастық орнатылды, түрлі семинарлар, Жазғы мектептер, онлайн-конференциялар және т.б. ұйымдастырылды.
2013 жылы үш жылдық "MASCIL" жобасы іске қосылды, оған 11 ел қатысты: Австрия, Болгария, Кипр, Чехия, Греция, Литва, Нидерланды, Норвегия, Испания, Түркия және Ұлыбритания. Жоба өнеркәсіп саласының қолдауымен мұғалімдерге арналған оқу курстарын әзірлеуді және ұйымдастыруды қамтиды. Курстардың мазмұны мұғалімдердің жұмысы мен кәсіби дамуына арналған әртүрлі Оқу материалдары мен ресурстарды қамтиды.
"INSTEM" жобасы (2012-2015 жж.) оқытудың инновациялық әдістерін жинау және білім алушылардың ғылымға деген қызығушылығын арттыру, сондай-ақ STEM саласындағы мансап туралы жан-жақты ақпарат беру мақсатында зерттеушілік оқытуға жәрдемдесуге бағытталған. INSTEM - ге Австрия, Германия, Греция, Ирландия, Италия, Норвегия, Румыния, Түркия және Ұлыбритания қатысты. Жоба сонымен қатар STEM пәндерін оқыту материалдары мен әдістемелерінің кешенді көзі ретінде әрекет етеді.
Mind the Gap!"- зерттеуге негізделген жаратылыстану-ғылыми білім берудегі теория мен практика арасындағы алшақтықты азайту арқылы Еуропаның орта мектептерінде ғылымды оқытуды жақсартуға бағытталған жоба. Атап айтқанда, жобаның қызметі STEM-білім беруге оқушыларды тартуға бағытталған. 2008 жылдан бері жүзеге асырылып келе жатқан бұл жоба Ұлыбритания, Испания және Нидерландыдан келген бес серіктестің консорциумы болып табылады.
Әлемдік STEM жүйесіндегі жаңа тренд барлық төрт STEM компоненттерінің интеграторы бола отырып, бағдарламалау және жобалау дағдыларын дамытуға мүмкіндік беретін білім беру робототехникасы болды. Мысалы, 2015 жылы үш жылдық "EN4STEM" жобасы (Австрия, Болгария, Греция, Мальта және Ұлыбритания) іске қосылды, ол оқушылардың ғылыми-техникалық салаға деген қызығушылығын қолдау үшін білім беру робототехникасын шығармашылық және сыни пайдалануға бағытталған.
"EN4STEM" мақсаты-балаларға білім беру робототехникасы мен STEAM түрлі бағыттарын үйренуге, сондай-ақ күрделілігі жоғары практикалық міндеттерді шешуге мүмкіндік беретін ашық және тұжырымдамалық шеңбер әзірлеу. Жоба аясында 4000-нан астам балаға арналған бес елде білім беру робототехникасы бойынша семинарлар өткізу көзделген. Жылына бір рет білім беру робототехникасы бойынша Еуропалық конференция өтеді (2016 ж. - Австрия, 2017 ж. - Болгария, 2018 ж. - Мальта). Жобаның қорытындысы мұғалімдерге арналған "EN4STEM" ауқымды репозиторийін әзірлеу болады.
Елімізде білім беру робототехникасын дамытуға ерекше көңіл бөлінеді. 2014 жылдан бастап жалпы білім беретін және Назарбаев Зияткерлік мектептерінің оқушылары арасында робототехника бойынша жыл сайынғы республикалық олимпиада өткізіледі. Республикалық жарыстардың жеңімпаздары робототехника бойынша Дүниежүзілік олимпиадаға (WRO) қатыса алады. Сонымен қатар, 2015 жылдан бастап Қарағанды қаласында жыл сайынғы Халықаралық "RoboLand" робототехника фестивалі өтуде, оған басқа елдердің (Сербия, Ресей және т.б.) өкілдері де қатысады.
2016 жылы робототехника бойынша оқу зертханалары алғаш рет ашыла бастады, олардың біріншісі Алматы қаласындағы №159 гимназияда пайда болды. Жақын арада еліміздің басқа мектептерінде тағы 90 зертхана ашу жоспарлануда. Сондай-ақ, педагог кадрларды даярлау жүргізілуде: қазіргі уақытта "Робототехника" элективті курсы бойынша 64 жаттықтырушы даярланды.
STEM-білім беру саласында халықаралық ынтымақтастықтың оң тәжірибесі бар. Мысалы, 2014 жылдан бастап жалпы бюджеті 20 млн фунт стерлингті құрайтын Ұлыбритания Мен Қазақстанның "Ньютон - әл-Фараби" бес жылдық Серіктестік бағдарламасы іске асырылуда. Бағдарламаның мақсаты-екі елдің ғылыми және инновациялық әлеуетті нығайтудағы, кадрлармен алмасудағы және бірлескен зерттеу орталықтарын құрудағы өзара іс-қимылы.
Осылайша, біздің еліміз дамыған елдермен бірдей бағытта қозғалады. STEM білімі-бұл оқу мен мансапты байланыстыратын көпір. Оның тұжырымдамасы балаларды технологиялық дамыған әлемге дайындайды. Болашақ мамандары жаратылыстану, инженерия, технология және математиканың әртүрлі білім беру салаларынан жан-жақты дайындық пен білімді қажет етеді.
Қазақстанда STEM-білім берудің белсенді дамуы басталды. Бұған 2016-2019 жылдарға арналған білім беру мен ғылымды дамытудың мемлекеттік бағдарламасы шеңберінде STEM контекстінде мектеп білімінің жаңартылған мазмұнына белгіленген көшу дәлел болып табылады. Жаңа білім беру саясатын іске асыру үшін жаңа технологияларды, ғылыми инновацияларды, математикалық модельдеуді дамытуға бағытталған STEM-элементтерді оқу бағдарламаларына енгізу жоспарлануда.
Оқушыларға зерттеу және ғылыми-технологиялық әлеуетті күшейтуге, сыни, инновациялық және шығармашылық ойлау, проблемаларды шешу, коммуникация және командалық жұмыс дағдыларын дамытуға мүмкіндік беретін оқытуға жаңа пәнаралық және жобалық тәсіл енгізілетін болады. ЖМН пәндері арасындағы "өтпелі тақырыптар" саны артады. 2015-2016 жылдар аралығында әрбір бірінші сынып оқушысы жоғары сыныптарда жаратылыстану ғылымдарын оқуға негіз болатын "Жаратылыстану" пәнін оқиды. Бұдан басқа, 2016-2017 оқу жылынан бастап барлық акт мектептерін цифрлық білім беру ресурстарымен, интернет желісіне қолжетімділікпен жарақтандыруды бастау жоспарлануда. Сондай-ақ, 2019 жылы жоғары сыныптарда жаратылыстану-математикалық бағыттағы пәндер ағылшын тілінде оқытылатын болады, бұл бастапқы тілде жаңа білім алуға және әлемдік ғылыми қоғамдастыққа кіруге ықпал етеді.
Елімізде білім беру робототехникасын дамытуға ерекше көңіл бөлінеді. 2014 жылдан бастап жалпы білім беретін және Назарбаев Зияткерлік мектептерінің оқушылары арасында робототехника бойынша жыл сайынғы республикалық олимпиада өткізіледі. Республикалық жарыстардың жеңімпаздары робототехника бойынша Дүниежүзілік олимпиадаға (WRO) қатыса алады. Сонымен қатар, 2015 жылдан бастап Қарағанды қаласында жыл сайынғы Халықаралық "RoboLand" робототехника фестивалі өтуде, оған басқа елдердің (Сербия, Ресей және т.б.) өкілдері де қатысады.
Ел президенті Қ.К.Тоқаев Жаңа жағдайдағы Қазақстан: іс-қимыл кезеңі" атты жолдауында цифрландыру барлық реформаның басты элементі екеніне маңыз берді. Осыған орай Қазақстанда STEM-білім беруді дамыту және танымал ету қарқын алуда, бұл бірқатар ауқымды іс-шаралар мен бастамалармен расталады. Осындай маңызды оқиғалардың бірі 2019 жылғы 1-2 қарашада Назарбаев Университетінде Білім берудегі STEM - инновациялар ұранымен өткен алғашқы республикалық STEM олимпиадасын атап өткен жөн. Бұл іс-шара мектеп оқушылары арасында инженерлік, бағдарламалау, робототехника және 3D модельдеуге деген қызығушылықты арттыруға, сондай-ақ дарынды балаларды анықтауға және қолдауға бағытталған.
Қазақстанда STEM технологияларының дамуы осы тәсілдің елдің білім беру жүйесіне интеграциялануына ықпал еткен бірқатар маңызды оқиғалардың бірі білім беруді ақпараттандыру және білім беру технологиялары мәселелері жөніндегі халықаралық ғылыми зертхана негізінде ұйымдастырған 2018 жылғы 17 наурызда Абай атындағы Қазақ Ұлттық Педагогикалық университетінде Педагогикалық STEM парк Халықаралық семинары. Іс-шара барысында оқу зертханалары мен STEM-парктерді құру тәжірибесі мен перспективалары ұсынылды, бұл Қазақстандағы білім беру жүйесі мен бизнес-сектор арасындағы өзара іс-қимылдың жаңа форматын көрсетеді.
Кез - келген мұғалім кез - келген технологияны, әдіс - тәсілді пайдаланғанда бала үшін тиімдісін іздейді. Оқушы жаратылыстану, физика, география т. б сабақтардан білімін жетілдіру үшін теорияны оқиды. Біреу жақсы түсінсе, біреу өз шамасына қарай түсінеді. Бірақ, осы білімді қалай? қайда? қолданамын деген сұрақ туындайды.. Оқушы алған білімін, теорияны, формуланы, ережені есінде қанша уақыт сақтай алады. STEM ерекшелігі - бұл пәнаралық байланыс принципі, яғни бірнеше пәнді біріктіре отырып, бірнеше пәндерден алған білімді қоса отырып, жаңа бір қолданбалы зат жасап шығарады.
Қазіргі таңда білім беру жүйесінің кеңістігін жетілдіру негізінде биологиялық білім берудің маңыздылығы - STEM технологияларын қолданған жағдайда мүмкін болады. Зерттеу мәселесі негізінде әдебиеттерді теориялық талдау, зерттеу, сауалнама, салыстыру, анализ, индукция, синтез, бақылау әдістері қолданылды.
Биологиялық білім беруде STEM технологияларын қолданудың теориялық тұрғыдан зерттеу үшін көптеген философиялық, психологиялық, педагогикалық әдебиеттерге шолу жасап, STEM білім беру ұғымына төмендегі кестеде талдау жасадық.
Кесте 2. STEM технологиясы ұғымына ғалымдар және сөздіктерде мынадай анықтама береді.
1
Америкалық бактериолог Р.Колвэлл
STEM ұғымын ең алғаш 1990 жылы ұсынған.
2
Қазақ энциклопедиясы
STEM (science, technology, engineering and mathematics) - жаратылыстану, технология, инженерия және математика. STEM оқу пәндерін біріктіру үшін қолданылатын кең термин.
3
Педагогика
STEM бұл тек оқыту бағдарламасы емес, бұл әр оқушының ерте жастан алған білімін өз қолына алатын және қай салаға дайын екендіктерін анықтайтын бағдарлама
4
Психология
STEM әлемдік жүйесінің жаңа тренді білім беру робототехникасы болды, ол бағдарламалау және құрастыру дағдыларын дамытуға мүмкіндік береді
5
Философия
STEM-білім берудің кілттік мақсаты - оқушылардың білу және істей алу қабілеттерін өнертапқыш шешімдер, зерттеушілік қызметтер және тәжірибелік форматтарда көрсету.
STEM аббревиатурасы ағылшын тіліндегі science, technology, engineering, mathematics деген сөздерден алынған. Яғни, бұл бағыт бір мезгілде ғылым, технология, инженерия және математиканы біріктіре отырып, академиялық бағытта дамыту дегенді білдіреді.
Білім мазмұнын жаңарту шеңберіндегі жаратылыстану негіздеріндегі ерте білім беру және ақпараттық сауаттылықты енгізу қарастырылды. "STEM" аббревиатурасын шетелдік зерттеушілерден 1990ж алғаш Р.Колвэл ұсынды[1]. Орыс ғалымдары В.Н.Чемеков, Д.А.Крылов "Робот техникасын меңгеру STEM-білім берудің халықаралық парадигмасы атты еңбегін жазды[2]. Ал қазақстандық ғалымдардан Г.Ахметова, А.Мурзалиновасынды ғалымдар "STEM-білім берудің кілттік мақсаты - оқушылардың білу және істей алу қабілеттерін өнертапқыш шешімдер, зерттеушілік қызметтер және тәжірибелік форматтарда көрсету" деп тұжырымдаған болатын [3].
Бүгінде тек АҚШ ғана емес, әлем әлдерінде цифрлық технология мен цифрландыру қарқынды дамып келеді. Алыс-жақын болашақта әлемде ІТ-мамандарға, бағдарламашыларға, инженерлерге, жоғары технологиялық өндірістерде жұмыс істейтін білікті мамандарға, био- және нано-технологияларға сұраныс жоғары болады. Сондықтан, STEM-білім беру бағытын уақыттың өзі қажет етіп отырғаны айқын. Мақсаты - сабақта алған білімін өмірде қолдана алу. Бірақ бір бағыт бойынша жүреді. Мысалы: математика пәні бойынша математикалық сауаттылық, сауат ашу пәні бойынша оқу сауаттылығы дамиды. Мақсаты - сабақта алған білімін өмірде қолдана алу. Бірақ алған білімін басқа пәндермен байланыстырып, бірнеше бағыт бойынша жүреді. Олар: ғылым, технология, инженерия және математиканың бірлескен түрі [4].
1-сурет. Қазақстанда STEM технологиясы бойынша
оқытатын мектептер тізімі
1990 жылдары Америкада жоғары технологиялық компанияларда осы инновациялық технологияның тілін білетін жоғары білікті кадрларға тапшылық байқалды. Сондықтан білім беру саласында жаратылыстану және нақты ғылымды бір бүтін етіп қарастыратын STEM-тәсіл деген пайда болды. Бүгінде өзінің ғылыми-техникалық элитасын дамытуға бағыт алған елдерде STEM-тәсілі мемлекеттік деңгейде енгізіліп жатыр.
Сондай-ақ зерттеу барысында Қазақстанда STEM технологиясы бойынша оқытатын топ-5 мектепті анықтадық:
STEM технологиясының негізгі ұғымдары
"STEM-білім беру" ұғымының бастауы ХХ ғасырдың аяғында Америка Құрама Штаттарында, елдің жоғары технологиялық компаниялары белгілі бір ғылыми салаларда жоғары білікті мамандарға шұғыл қажеттілік туындаған кезде пайда болды. Технологияның қарқынды дамуы қоғамнан кадрлар тапшылығы мәселесінің тиімді шешімдерін іздеуді талап етті, бұл 90-шы жылдары АҚШ Ұлттық ғылыми қорының отырысында STEM-білім беру тұжырымдамасының қалыптасуына әкелді. "STEM" аббревиатурасы жаратылыстану ғылымдары (Science), технологиялар (Technology), инженерлік (Engineering) және математика (Math) сияқты пәндерді қамтып, бірыңғай білім беру моделіне біріктіреді.
Science - жаратылыстану ғылымдары (табиғи тарих, жаратылыстану ғылымдары) - адамның сыртқы әлеміне қатысты табиғат, құбылыстар және заңдар туралы ғылымдардың жиынтығы; бұл шын мәнінде бар немесе мүмкін ғаламдағы барлық нәрсе туралы нақты білім. Әр түрлі тарихи кезеңдерде белгілі бір жаратылыстану ғылымдары бірінші орынға шықты және жаратылыстану ғылымдарының өзін де, білімнің басқа салаларын да дамытуға әсер етті.
Technology - технология-адамның болжамды қажеттіліктері мен тілектерін қанағаттандыру үшін табиғи ортаны инновациялау, өзгерту немесе өзгерту. Тарих бойында адамдар өздерінің қажеттіліктері мен қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін технология жасады. Қазіргі технологияның көп бөлігі жаратылыстану ғылымдары мен техникасының өнімі болып табылады және технологиялық құралдар екі салада да қолданылады.
Engineering - бұл әлемді жүйе ретінде көру, оның элементтерін жобалау және басқару қабілеті; адамның қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін объектілерді, процестерді және жүйелерді жобалауға жүйелі және жиі қайталанатын тәсіл. Инженерия - бұл адам өнімдерін жобалау және құру туралы білімнің жиынтығы, проблемаларды шешу процесі. Бұл процесс шектеулер жағдайында дизайн ретінде сипатталады. Инженерлік дизайндағы шектеулердің бірі-табиғат заңдары. Инженерия дизайнның негізі ретінде жаратылыстану және математика білімдерін, сондай-ақ технологиялық құралдарды, өнерді пайдаланады.
Math - бұл нақты әлемнің сандық қатынастары мен кеңістіктік формалары туралы ғылым. Жаратылыстану ғылымдары сияқты, математикадағы білім де өсе береді, бірақ біріншісінен айырмашылығы, егер іргелі болжамдар өзгермесе, математикадағы білім жойылмайды. Математика жаратылыстану ғылымдарында, инженерияда, технологияда және өнерде қолданылады.
Art - коммуникацияның барлық түрлерін қолдану және түсіндіру тәсілі: музыка, физикалық өнер және т.б.; адамның әлемді игеруінің ерекше формасы, онда оның қоршаған әлемді және өзін шығармашылықпен өзгерту қабілеті қалыптасады және дамиды.
STEAM пәндері объективті әлемді адамзаттың материалдық және рухани қажеттіліктері мен қажеттіліктерін қанағаттандыру объектісі ретінде зерттейді. STEAM білімі табиғи процестерді олардың барлық байланыстарында интегративті зерттеуге және технологияның адамның жан-жақты қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін қоршаған әлемді қалай өзгертетінін зерттеуге бағытталған. STEAM-білім беру философиясы: STEAM = жаратылыстану ғылымдары + математикалық элементтерге негізделген және өнер мен инженерлік практика арқылы түсіндірілетін технологиялар.
STEM тақырыбындағы вариациялардың пайда болуы, соның ішінде өнер компоненті (Art) қосылған STEAM және робототехниканы (Robotics) қамтитын STREM - әртүрлі білім салаларын одан да кеңірек біріктіруге ұмтылуды көрсетеді. Өнерді қосу заманауи инновациялық технологиялардағы шығармашылық пен шығармашылықтың рөлін көрсетеді, ал робототехниканы қосу дизайн мен модельдеудің маңыздылығына баса назар аударады.
STEM-білім беру тұжырымдамасының дамуы АҚШ-та мемлекеттік деңгейде қолдау тапты, бұл 2009 жылы осы саладағы іс-қимылдарды үйлестіру туралы Заңның қабылдануымен расталады. Бұл бүкіл ел бойынша STEM білімін ілгерілету және дамыту үшін жұмыс істейтін мемлекеттік және жеке ұйымдардың кең желісін құруға әкелді. Сонымен қатар, STEM пәндерін оқығысы келетін оқушыларды тартуға бағытталған АҚШ-тың иммиграциялық саясаты оқушылардың едәуір бөлігін оқу үшін дәл осы бағыттарды таңдауға ықпал етті. STEM білімі қазіргі әлемде қажетті дағдылар мен құзыреттерді дамытуға бағытталған оқытудың кешенді тәсілі болып табылады. Ол ғылым мен техника саласында терең білімді қалыптастыруға ықпал етеді, зерттеу дағдыларын дамытады және инновациялар мен технологиялық прогреске қызығушылықты ынталандырады. STEM-білім беруді қолдау және дамыту уақыт талабына жауап бере алатын және қоғамның технологиялық дамуына ықпал ететін жоғары білікті мамандарды даярлаудың негізгі факторы болып табылады.
Америка Құрама Штаттарында пайда болған STEM білім беру идеясы мен бастамасы әлемнің көптеген елдерінде жоғары технологиялық өндірісті белсенді дамытуда резонанс тудырды және қолдау тапты. Бұл жаһандық қоғамдастықтың экономика мен қоғамның инновациялық дамуына ықпал ете алатын кадрларды даярлаудың маңыздылығын түсінуімен түсіндіріледі. Сын-қатерлерге жауап ретінде Финляндия, Ұлыбритания, Қазақстан сияқты елдер оқытудың барлық деңгейлерінде STEM-білім беруді қолдау мен дамытуға бағытталған білім беру стратегияларын әзірледі және енгізді. Мектепке дейінгі білім беруді 12-сыныпқа дейін қамтитын K-12 STEM бағдарламасына ерекше назар аударылады, бұл білім беру процесінің әртүрлі кезеңдерінде STEM білім беру принциптерін жүзеге асыруға мүмкіндік береді.
Алайда, STEM білімін халықаралық деңгейде белсенді түрде насихаттауға және қолдауға қарамастан, бірқатар қайшылықтар мен қиындықтар бар. Кейбір зерттеушілер STEM білімінің мәні туралы нақты және біртұтас түсініктің жоқтығын көрсетеді, тек оның артықшылықтарын сипаттаумен немесе үстірт түсіндірумен шектеледі. Бұл жағдай болашақ ғылыми-инженерлік кадрларды сапалы оқытуды және оқушыларды STEM саласындағы мамандықтарды игеруге ынталандыруды қиындатады, сондай-ақ әртүрлі елдердің білім беру практикасына берілген тәсілді енгізуді тежейді.
Мәселе жекелеген елдерде, соның ішінде Ресейде STEM-білім беру мәселелері бойынша теориялық әзірленген базаның нақты болмауымен күрделене түседі. Бұл отандық мұғалімдердің STEM-білім беру идеяларын түсінудегі қиындықтарға алып келеді және оны білім беру жүйелеріне біріктіру процесін баяулатады. Сонымен бірге, тақырып бойынша Американдық ғалымдар мен мамандардың ғылыми жұмыстары мен зерттеулерін талдау STEM-білім беруді әрі қарай зерттеу мен теориялық дамуды қажет ететін педагогика ғылымындағы жаңа тәсіл деп санауға мүмкіндік береді.
Халықаралық деңгейде STEM-білім берудің айтарлықтай қызығушылығы мен қолдауына қарамастан, тәсілді әртүрлі елдердің білім беру жүйелеріне тиімді біріктіруге көмектесетін нақты теориялық негіздер мен әдістемелерді әзірлеуге назар аудару қажет. Бұл жоғары технологиялар саласындағы мамандарды даярлау сапасын арттырып қана қоймай, оқушылардың STEM-пәндерді оқуға деген терең түсінігі мен уәждемесін қамтамасыз етуге мүмкіндік береді.
STEM білімін әлемнің білім беру жүйелеріне үздіксіз дамыту және интеграциялау контекстінде оның негізгі ұғымдары мен принциптерін түсіну негізгі аспект болып табылады. Физика, математика, информатика, биология, химия, астрономия және геология сияқты ғылымдардың синтезі болып табылатын STEM пәндердің бірігуі ретінде ғана емес, қазіргі заманның нақты мәселелері мен мәселелерін шешуге бағытталған пәнаралық тәсіл ретінде әрекет етеді.
Кесте 3. STEM компоненттері
STEM компоненті
Биологияда қолдану
Ғылым (S)
Фотосинтез, жасушалық тыныс алу, тұқым қуалаушылық, эволюция сияқты биологиялық процестер мен құбылыстарды зерттеу. Тірі организмдерді бақылау негізінде зерттеу сұрақтары мен гипотезаларын тұжырымдау.
Технология (T)
Биологиялық объектілер туралы деректерді жинау, талдау және визуализациялау үшін ақпараттық технологияларды қолдану. Биологиялық процестер мен экожүйелерді модельдеуге арналған бағдарламаларды әзірлеу.
Инженерлік (E)
Биологиялық жүйелер мен құрылымдардың модельдерін жасау және құру, мысалы, жасуша, ДНҚ, экожүйе модельдері. Гипотезаларды сынау және биологиялық есептерді шешу үшін эксперименттерді жобалау.
Математика (M)
Биологиялық деректерді талдау және ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Абай атындағы Қазақ ұлттық педагогикалық университеті КеАҚ
Қорғауға жіберілді
_______________
(Кафедра атауы)
___________________________
(Кафедра меңгерушісінің аты-жөні)
ДИПЛОМДЫҚ ЖОБА
Тақырыбы: Биология сабақтарында STEM технологиясын қолдану
Білім беру бағдарламасының коды - Білім беру бағдарламасының атауы
Орындағандар: студенттің аты-жөні
студенттің аты-жөні
студенттің аты-жөні
Ғылыми жетекші: оқытушының аты-жөні
Алматы, 2024
Жобаны орындаудың күнтізбелік жоспары
№
Жұмыс түрлері
Уақыты
Орындалуы туралы белгі
1
Зерттеу бағдарламасын құру
қыркүйек
2
Тақырыпты аналитикалық шолу
қазан
3
Бастапқы эмпирикалық деректерді жинау
қараша
4
Алынған ақпаратты өңдеу және талдау
қараша
5
жобалау- есептік жұмыстарды орындау
желтоқсан
6
Дипломдық жобаның мәтіндік бөлімін дайындау және безендіру
қаңтар
7
Көрнекілік (графикалық) материалдарды дайындау және рәсімдеу
ақпан
8
наурыз
9
мамыр
Тапсырма берілді __ _______ 20___ ж.
Ғылыми жетекші: __________________________
(аты-жөні)
Студент: ___________________________________ __
(аты-жөні)
Студент: ___________________________________ __
(аты-жөні)
Студент: ___________________________________ __
(аты-жөні)
Мазмұны
Кіріспе 4
1 Биология сабақтарында STEM технологиясын қолданудың теориялық негіздері 6
1.1 Қазақстандағы STEM технологиясының даму тарихы 6
1.2 STEM технологиясының негізгі ұғымдары 16
2 Биология сабақтарында STEM технологиясын қолданудың практикалық ерекшеліктері 24
2.1 STEM технологиясының биология сабақтарындағы пайдалану тәжірибесі 24
2.2 Тәжірибелік-эксперименттік жұмыс 29
Қорытынды 49
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі 50
Қосымша 52
Кіріспе
Ғылыми-техникалық прогрестің қарқынды дамуымен және ақпараттық қанықтылықтың артуымен сипатталатын қазіргі қоғамда мектептерде оқытудың дәстүрлі тәсілдерін қайта қарау мәселесі өзекті болып келуде. Білім беру процесінің басты бағыты - бұл оқушыларды динамикалық өзгеретін әлемдегі өмірге және табысты іс-әрекетке дайындауға қабілетті өзекті және тиімді әдістерді біріктіру қажеттілігі. Бұл сұраққа жауаптардың бірі ғылымды, технологияны, инженерияны және математиканы біртұтас білім беру процесіне біріктіретін STEM технологиясы.
STEM білімі (ғылым, технология, инженерия, математика) мектеп пәндерінің дәстүрлі шекараларын бұзатын перспективалық модель ретінде әрекет етеді. Ол қазіргі әлемнің өзекті мәселелерін тиімді шеше алатын адамның ойлауы мен мінез-құлқын қалыптастыратын құзыреттер жиынтығын ұсынады. STEM білімі негізгі ғылыми пәндерді біріктіре отырып, қоршаған шындықты терең түсінуді дамытуға, зерттеу дағдылары мен сыни ойлауды жақсартуға негіз жасайды. Технология оқушыларды жоғары технологиялық инновацияларға толы әлемде өмір сүруге дайындайды, ал инженерлік және математика мәселелерді шешу және аналитикалық ойлау дағдыларын нығайтады.
STEM-білім беру принциптері оқу процесін шығармашылыққа, инновациялық ойлауға және проблемаларды шешудің бірегей тәсілдерін дамытуға ықпал ететін нақты міндеттер мен жағдайларға барынша жақындатуға бағытталған. Білім беру процесі икемді және интерактивті болып, оқушыларды белсенді қатысуға және ынтымақтастыққа ынталандырады, бұл қазіргі көп салалы және жаһанданған әлемде табысты жұмыс істеудің негізгі аспектісі болып табылады.
Биологияны оқыту контекстінде STEM технологияларын енгізу ерекше өзектілікке ие болып, оқушыларға білімді тереңдетуге және жүйелеуге ғана емес, сонымен қатар күрделі пәнаралық мәселелерді түсіну және шешу үшін қажетті құзыреттерді алуға мүмкіндік береді.
Зерттеу болжамы: STEM-технологияларды білім беру процесіне интеграциялау оқушылардың биологияны оқуға деген қызығушылығын арттыруға, олардың ғылыми құбылыстар мен процестерге жан-жақты көзқарасын қалыптастыруға, сондай-ақ сыни ойлау мен нақты мәселелерді шешу дағдыларын дамытуға ықпал етеді. Бұл тәсілді білім беру практикасына енгізу оқушылардың ХХІ ғасырдың құзыреттілігін қалыптастыру жолындағы маңызды қадам болып табылады, бұл өз кезегінде олардың қазіргі әлемдегі бәсекеге қабілеттілігі мен бейімделуін арттырады.
Зерттеудің мақсаты биология сабақтарында STEM-технологияларды қолдану әдістемесін әзірлеу және сынақтан өткізу болып табылады.
Зерттеу міндетті төмендегілерді қамтиды:
- білім беруде STEM-технологияларды қолданудың теориялық негіздерін талдау;
- Қазақстандағы білім беру процесіне осы технологияларды енгізудің даму тарихы мен ерекшеліктерін зерделеу;
- биология сабақтарында STEM шеңберінде пәндерді интеграциялаудың әдістері мен тәсілдерін айқындау;
- әзірленген әдістемені практикада қолдану тиімділігін бағалау.
Зерттеу материалдары мен әдістемесі ғылыми әдебиеттерді теориялық талдауды, шетелде және Қазақстан Республикасында білім беруде STEM-технологияларды қолдану тәжірибесін, STEM-технологияларды пайдалана отырып, биологияны оқытудың эксперименттік бағдарламасын әзірлеуді және сынақтан өткізуді қамтитын кешенді тәсілге негізделеді. STEM-білім беруді дамытудың тарихи аспектісіне, сондай-ақ осы технологияны оқу процесіне сәтті енгізудің нақты мысалдарын талдауға ерекше назар аударылады.
Зерттеу құрылымы екі негізгі бөлікке бөлуді қамтиды: теориялық және практикалық. Бірінші бөлімде биология сабақтарында STEM технологиясын қолданудың теориялық негіздері, Қазақстандағы STEM-технологиялардың даму тарихы және білім берудің осы бағытына байланысты негізгі ұғымдар қарастырылады. Екінші бөлім STEM-ді биология сабақтарында қолданудың практикалық аспектілеріне, соның ішінде халықаралық тәжірибені талдауға және эксперименттік зерттеу нәтижелерін ұсынуға бағытталған.
Кілт сөздер: STEM-білім беру, пәнаралық оқыту, сыни тұрғыдан ойлау, проблемаларды шешу дағдылары, білім беру инновациялары, биологияны оқыту әдістері,
1 Биология сабақтарында STEM технологиясын қолданудың теориялық негіздері
Қазақстандағы STEM технологиясының даму тарихы
Қазіргі уақытта жалпы орта білім беру мекемелерінде білім беру процесін жүзеге асыру кезінде пәндік-центрлік тәсіл іске асырылады. Оның мәні - оқу пәндері белгілі бір дәрежеде "оқшаулану"арқылы оқытылады. Алайда, бұл тәсіл қазіргі білім беру талаптарына толық сәйкес келмейді. Көбінесе оқушылардың білімі нақты өмірден алшақтайды, білім мен дағдыларды, іс-әрекет тәсілдерін, яғни динамикалық өзгеретін жағдайларда өмір сүру үшін қажетті құзыреттерді қалыптастыру мен дамытуда бірлік жоқ. Бүкіл әлем мұғалімдері қазіргі өскелең ұрпаққа қажетті құзыреттерді қалыптастыру үшін жаңа және тиімді әдістер мен технологияларды іздейді - ХХІ ғасырдың құзыреттері. Зерттеу нысаны STEAM-білім беру тұжырымдамасын, оның ішінде тарихи аспектіде де маңызды талдау болып табылады. "STEM білім беру" термині педагогика ғылымында 1990 жылдары АҚШ-та салыстырмалы түрде жақында пайда болды. STEAM-білім беру бес пәндік саланы (S - Science - ғылым, T - Technology - технология, E - Engineering - инженерия, A - Art - өнер, M - Math - математика) интеграциялау және оларды қоршаған әлемнің нақты мәселелеріне негізделген тұтас оқыту парадигмасына біріктіру негізінде оқушыларды оқыту идеясына негізделген. Бүгінгі таңда STEM білім беру тұжырымдамасы көптеген елдердің білім беру бағдарламаларында кеңінен қолданылады, STEM орталықтары құрылады, халықаралық конференциялар өткізіледі, осы бағытта жұмыс істейтін мұғалімдердің желілік қауымдастықтары құрылады және т. б. Бүгінгі таңда көптеген тәрбиешілер steam-білім аббревиатурасын қолданады, бұл оқу процесінде өнер (A-art) арқылы біріктірілген STEM тәсілінің барлық артықшылықтары қолданылатынын атап көрсетеді. Қоғам дамуының әртүрлі кезеңдерінде ойшылдар мен педагогтар, білім беру теоретиктері мен практиктері интегративті педагогикалық технологиялардың элементтеріне жүгінді.
Кесте 1. STEM мен STEAM
Салыстырылатын белгілер
STEM
STEAM
Қолдану мысалдары
Мақсаты
Жаратылыстану, технология, инженерия және математиканы меңгерудегі басымдық
Өнермен байланысты жаратылыстану ғылымдарын игеру
- STEM: робототехника клубтары, математикалық лигалар
- STEAM: интеграцияланған өнер және ғылыми жобалар
- STREM: робототехника бойынша семинарлар
Мәні
Жаратылыстану ғылымдары, Математика, инженерия және технологияларды біріктіру
Жаратылыстану, математика, инженерия, технология және өнер интеграциясы
- STEM: инженерлік пәндер бойынша жарыстар
- STEAM: өнерге арналған ғылыми жәрмеңкелер
- STREM: Роботтар қатысатын жарыстар
Білім беру қызметінің бағыты
Проблемалық оқыту процесінде сыни ойлау дағдыларын дамыту
Тәжірибеге бағытталған оқыту процесінде шығармашылық ойлауды дамыту
- STEM: дәстүрлі зертханалар мен тәжірибелер
- STEAM: өнер мен ғылымды біріктіретін жобалық оқыту
- STREM: роботтарды оқу орталарында қолдану
ТМД елдерінде білім берудің STEM тұжырымдамасын білім беру стандарттарына енгізуге әлі жүйелі көзқарас жоқ. Ресейде бұл үрдісті федералды мемлекеттік білім беру стандарттарына енгізу ерекше жүзеге асырылуда. 2014 жылдан бастап Ресей инженерлік білімге басымдық берілді. 2019 жылы STEM тәсілінің талаптарын ескере отырып, "Технология" пәндік саласының жаңа тұжырымдамасы әзірленді. Қазақстанда STEM білім беру идеяларын іске асыруға бірыңғай көзқарас жоқ. Кейбір озық мектептерде (НЗМ, БИНОМ және т.б.) негізінен "робототехниканың" бастапқы негіздерін зерделеумен, АКТ-ны пайдалана отырып зертханалық жұмыстарды жүргізумен және оқу процесінде жобалау-зерттеу әдістерін қолданумен сипатталатын STEM тәсілінің элементтері енгізіледі. Соңғы жылдары бұл мәселе бойынша шетелде және ТМД елдерінде көптеген ғылыми зерттеулер пайда болды. STEM-білім берудің жалпы педагогикалық негіздерін зерттеуге арналған жұмыстар. STEM-білім беру пәндерін оқытудың ғылыми-әдістемелік мәселелері зерттеулерде қарастырылған. Алайда, жоғарыда келтірілген және басқаларды талдау қазіргі уақытта мыналарды тұтас қарастыратын жұмыстар жоқ екенін көрсетеді:
1) STEM-тәсіл тұжырымдамасын қолдана отырып, білім беру жүйесін трансформациялаудың психологиялық-педагогикалық негіздері;
2) STEM-талаптар негізінде оқыту теориясы мен білім беру мазмұны теориясын жаңғырту;
3) дидактикалық мәні және ғылыми негізделген STEM білімінің негізгі компоненттерінің сипаттамалары. Сондай-ақ, қазіргі заманғы АКТ және робототехниканың педагогикалық мүмкіндіктері инженерлік-технологиялық дағдыларды қалыптастырудағы жеке-белсенділік және функционалдық-құзыреттілік тәсілдерді іске асырудың түбегейлі жаңа құралы ретінде ашылмаған.
Жаратылыстану-математикалық цикл, технология, робототехника, информатика пәндерінің білім беру мазмұнын STEM-тәсіл талаптары контекстінде интеграциялаудың ғылыми негіздері зерттелмеген.
Қазақстанда STEM технологияларының дамуы осы тәсілдің елдің білім беру жүйесіне интеграциялануына ықпал еткен бірқатар маңызды оқиғалармен атап өтіледі. Осы жолдағы маңызды қадамдардың бірі 2018 жылғы 17 наурызда Абай атындағы Қазақ ұлттық педагогикалық университетінде "педагогикалық STEM парк" Халықаралық семинарын өткізу болды. Білім беруді ақпараттандыру және білім беру технологиялары мәселелері жөніндегі халықаралық ғылыми зертхана негізінде ұйымдастырылған бұл семинар Мәскеу мемлекеттік педагогикалық университеті және басқалары сияқты жетекші білім беру және ғылыми мекемелердің қатысушыларын жинады. Іс-шара барысында оқу зертханалары мен STEM-парктерді құру тәжірибесі мен перспективалары ұсынылды, бұл Қазақстандағы білім беру жүйесі мен бизнес-сектор арасындағы өзара іс-қимылдың жаңа форматын көрсетеді.
Жұмыстың маңызды бағыты үш мамандандырылған зертхананы: робототехника зертханасын, өлшеу жүйелері зертханасын және мехатроника зертханасын қамтитын ҚазҰПУ жанындағы STEM оқу орталығын құру болды. Бұл орталық робототехника және мехатроника саласында оқушыларды оқытудың әдістемелік тәсілдерін әзірлеуге арналған алаңға айналды, бұл қазақстандық білімнің заманауи технологияларды оқу процесіне интеграциялауға деген ұмтылысын көрсетеді.
Сурет 1. STEM зертханасы
2020 жылғы 28 ақпанда Астана қаласында "STEM-білім берудегі инновациялар" республикалық STEM білім беру форумы өтті, оның мақсаты республиканың білім беру мекемелері арасында STEM идеяларын кеңінен тарату болды. 100-ден астам мұғалімдер мен оқушылардың қатысуы, мастер-класстар өткізу және оқушы жобалар көрмесі STEM-білімге деген қызығушылықтың артып келе жатқандығын және оның инновациялық қызметке және күрделі пәнаралық міндеттерді шешуге қабілетті кадрларды даярлаудағы маңыздылығын айғақтады.
Сонымен қатар, 2019 жылдың қараша айында Тараз қаласында бастауыш сынып мұғалімдеріне арналған Жаңартылған білім беру бағдарламасы аясында қысқа мерзімді жоспарлау дағдыларын қалыптастыруға және STEM-білім беруді енгізуге бағытталған әдістемелік семинар ұйымдастырылды. Бұл іс-шара, сондай-ақ 2018 жылғы 14 ақпанда "Өрлеу" Біліктілікті Арттыру Ұлттық орталығының филиалында өткізілген өңірлік оқыту семинары білім беру практикасына STEM-тәсілдерді интеграциялау процесінде педагогтерді әдістемелік қолдауға назар аударады. Ақтөбе қаласының мектептерінде білімді іс жүзінде қолдануға және оқушылардың ғылыми-зерттеу жұмысына қызығушылығын оятуға бағытталған STEM-зертханалар ашу жөніндегі бастамалар қазақстандық білім берудің инновациялық тәсілдер мен технологияларды белсенді дамытуға және енгізуге ұмтылысын айғақтайды, бұл халықаралық деңгейде елдің дамуына үлес қосуға қабілетті жоғары білікті мамандарды даярлаудың кілті болып табылады.
Қазақстанда STEM-білім беруді дамыту және танымал ету қарқын алуда, бұл бірқатар ауқымды іс-шаралар мен бастамалармен расталады. Осындай маңызды оқиғалардың ішінде 2019 жылғы 1-2 қарашада Назарбаев Университетінде "білім берудегі STEM - инновациялар" ұранымен өткен алғашқы республикалық STEM олимпиадасын атап өткен жөн. Бұл іс-шара мектеп оқушылары арасында инженерлік, бағдарламалау, робототехника және 3D модельдеуге деген қызығушылықты арттыруға, сондай-ақ дарынды балаларды анықтауға және қолдауға бағытталған. Олимпиадаға еліміздің түкпір-түкпірінен келген оқушылар қатысты, бұл қазақстандық жастардың техникалық пәндерге деген жоғары қызығушылығын көрсетеді.
Назарбаев Университеті мен "STEM Academia" ЖШС, сондай-ақ "Астана Дарын" дарындылықты дамыту және психологиялық қолдау орталығы мен басқа да ұйымдарды қоса алғанда, жетекші білім беру және ғылыми институттар тарапынан осындай іс-шараларды қолдау Қазақстанның болашағы үшін STEM-білім берудің маңыздылығын атап көрсетеді. Олимпиада STEM пәндерін танымал етуге ғана емес, сонымен қатар қатысушылар, сарапшылар мен спикерлер арасында тәжірибе алмасуға, елдегі STEM білім беруді дамыту және танымал ету перспективаларын талқылауға ықпал етті.
STEM - білім беру саласындағы маңызды бастама инженерия, бағдарламалау, робототехника және 3D модельдеу оқытылатын 5 пен 15 жас аралығындағы балаларға арналған STEM Center - мектеп құру болды. Мұндай мектепті құру идеясы американдық білім беру тәжірибесінен шабыт алып, Қазақстанда озық білім беру тәжірибелерін енгізуге бағытталған. Мектептің құрылтайшылары АҚШ-тың Пенсильвания мемлекеттік университетінде оқыған "Болашақ" бағдарламасының оқушылары болды, бұл жас қазақстандықтардың Отанда білім беруді дамытуға өз үлестерін қосуға деген ұмтылысын көрсетеді.
Астанада штаб-пәтері және Қазақстанның 16 өңірінде филиалдары бар STEM Center STEM саласындағы білімнің алғашқы экспорттаушысы болды, тіпті елден тыс жерлерде де өзінің қатысуын кеңейтті. Бұл бастаманың жаһандық маңыздылығын және оның техникалық білім беруді дамытуға, инновациялар мен технологиялық прогреске қабілетті кадрларды даярлауға қосқан үлесін көрсетеді. Олимпиадалар өткізу, мамандандырылған білім беру орталықтарын құру және білім беру секторы мен бизнес-құрылымдар арасындағы белсенді ынтымақтастық арқылы Қазақстан STEM-білім беруді белсенді дамытады және танымал етеді, осылайша елдің технологиялық және инновациялық болашағының негізін қалады.
Қазіргі уақытта әлемде төртінші технологиялық революция жүріп жатыр: ақпараттың жылдам ағындары, жоғары технологиялық инновациялар мен әзірлемелер біздің өміріміздің барлық салаларын өзгертуде. Қоғамның сұраныстары, жеке тұлғаның мүдделері де өзгереді.
Егер бұрын қыздар еңбек сабағында алжапқыш тігіп, ұлдар ағашпен немесе металмен жұмыс істесе, қазіргі уақытта бұл жеткіліксіз. Робототехника, дизайн, бағдарламалау, модельдеу, 3D жобалау және тағы басқалар-қазір бүкіл әлемдегі заманауи мектеп оқушыларын қызықтырады. Бұл мүдделерді жүзеге асыру үшін күрделі дағдылар мен құзыреттер қажет. Білу және білу ғана емес, сонымен қатар зерттеу және ойлап табу маңызды. Ғылым, математика, технология және инженерия сияқты негізгі академиялық салаларда бір уақытта даму қажет, оларды бір сөзбен біріктіруге болады - STEM (science, technology, engineering and mathematics).
STEM - бұл академиялық ғылыми-техникалық тұжырымдамалар нақты өмір контекстінде зерттелетін оқытудың интеграцияланған тәсілі. Бұл тәсілдің мақсаты-әлемдік экономикада STEM-сауаттылық пен бәсекеге қабілеттілікті дамытуға ықпал ететін мектеп, қоғам, жұмыс және бүкіл әлем арасында тұрақты байланыстар құру.
"STEM" аббревиатурасын алғаш рет американдық бактериолог Р.Колвелл 1990 жылдары ұсынған, бірақ 2000 жылдардан бастап белсенді қолданыла бастады. STEM негізінде осы тұжырымдаманың жаңа нұсқалары пайда болды, олардың ең көп тарағандары STEAM (ғылым, технология, инженерия, өнер және математика) және STREM (ғылым, технология, робототехника, инженерия және математика). Қазіргі уақытта STEM әлемдік білім берудегі басты трендтердің бірі болып табылады. Технологиялардың қарқынды дамуының арқасында жаңа мамандықтар пайда болуда, STEM мамандарының сұранысы барлық жерде өсуде. Мысалы, ЕО елдерінде осы саладағы жұмысқа орналастырылған мамандардың үлесі 2000 жылдан 2013 жылға дейін 12% - ға өсті. Сондай - ақ, Еуропа елдерінде STEM мамандарына сұраныс 2025 жылға қарай 8% - ға, ал басқа мамандықтарға тек 3% - ға өседі деп болжануда. 2011 жылы Финляндияда қарастырылып отырған ЭЫДҰ-ның 16 елінің ішінде STEM-мамандықтар түлектерінің ең көп саны байқалды: 20-39 жас аралығындағы 100 мың тұрғынға шаққанда 1109 түлек. Бұл көрсеткіш Канада мен Швейцариядан екі есе көп.
Финляндияда STEM дамуының институционалдық шеңбері 13 жыл бұрын құрылған. Атап айтқанда, LUMA Ұлттық ғылыми білім беру орталығы мектептер, университеттер, өнеркәсіп және бизнес арасындағы өзара әрекеттесуді үйлестіреді. Бұл орталық оқушыларға арналған іс-шараларды, мысалы, ғылыми-техникалық лагерьлерді әзірлейді, сондай-ақ жұмыстан қол үзбей мұғалімдерге арналған біліктілікті арттыру курстары мен семинарларын ұйымдастырады. Сонымен қатар, LUMA STEM саласында әртүрлі оқу-әдістемелік материалдарды ұсынатын ресурстық орталық ретінде қызмет етеді.
АҚШ-та 20-39 жас аралығындағы 100 мың тұрғынға тек 475 STEM-мамандық түлектері келді. Таланттар пулының шектеулілігі 2012-2013 жылдардағы жағдай бойынша бұл елде STEM саласында жоғары жәненемесе жоғары оқу орнынан кейінгі білімі бар түлектердің тек 23,9% - ы болғандығымен расталады. Дегенмен, АҚШ-тағы STEM білім беру мәртебесі барған сайын маңызды бола түсуде. Атап айтқанда, STEM жұмысшыларының орташа табысы сағатына шамамен 3 34,44 құрайды, бұл басқа салалардан екі есе дерлік (сағатына шамамен 1 18,68). STEM кәсіптеріндегі жұмыссыздық деңгейі 3,1% құрайды, бұл басқа кәсіптерге қарағанда 4,3% төмен. Бұдан басқа, 2014-2024 жылдары осы саладағы жұмыскерлер үлесінің 16% - ға өсуі болжануда (19% - компьютерлік ғылымдар, 12% - инженерия, 16% - жаңа өндірістік технологиялар), ал басқа салаларда-тек 11% - ға. Мамандардың пікірінше, 2020 жылға қарай STEM мамандарына сұраныс АҚШ-та 1 миллионнан астам жаңа жұмыс орнын қосады.
Параметр
Сипаттама
Аббревиатура
STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics)
Шығу тегі
1990 жылдары Р. Колуэлл ұсынған, 2000 жылдардан бастап белсенді қолданыста.
Кеңейту
STEAM (Science, Technology, Engineering, Art, Mathematics), STREM (Science, Technology, Robotics, Engineering, Mathematics)
Ағымдағы мән
Технологиялық және ғылыми дағдыларды дамытуға бағытталған әлемдік білім берудегі басты үрдістердің бірі.
Мамандықтардың өсуі
ЕО-да: 2000 жылдан 2013 жылға дейін STEM-де жұмыспен қамтудың 12% өсуі; 2025 жылға қарай сұраныстың болжамды 8% өсуі.
Финляндиядағы білім
100 мың тұрғынға шаққанда 1109 түлек; 13 жыл бұрын LUMA Ұлттық ғылыми білім беру орталығын құру.
Lumia қызметі
Ғылыми-техникалық лагерьлерді, біліктілікті арттыру курстарын, семинарларды ұйымдастыру және STEM саласында оқу материалдарын ұсыну.
АҚШ-тағы Білім
100 мың тұрғынға шаққанда 475 түлек; 2012-2013 жылдары STEM түлектерінің 23,9%.
Экономикалық мәртебесі
АҚШ-тағы STEM жұмысшыларының орташа табысы сағатына 34,44 долларды құрайды, бұл басқа салаларға қарағанда екі есе көп (сағатына 18,68 доллар).
Жұмыссыздық
STEM -- дегі жұмыссыздық деңгейі 3,1% құрайды, бұл басқа кәсіптерге қарағанда 4,3% төмен.
Өсу болжамы
АҚШ-та 2014-2024 жылдардағы STEM жұмысшыларының үлесі басқа салалардағы 11% - ға қарағанда 16% - ға өсті.
Жұмыс орындарын құру
2020 жылға қарай АҚШ-та 1 миллионнан астам жаңа STEM жұмыс орындары ашылады деп болжануда.
АҚШ-тағы STEM-білім берудің өзектілігі 2013 жылы қабылданған STEM-білім беруді дамыту жөніндегі стратегиялық жоспармен де атап өтіледі. Жоспар шеңберінде 2020 жылға қарай 100 000 жаңа тиімді STEM мұғалімдерін даярлау және қолданыстағы педагогтар контингентіне қолдау көрсету жоспарлануда. Тағы бір мақсат-орта мектепте жыл сайын STEM-ге қатысатын оқушылардың үлесін 50% - ға дейін арттыру. Сондай-ақ, STEM-мамандықтар бойынша колледждер мен ЖОО түлектерінің санын 1 миллион адамға көбейту жоспарлануда.
Әлемнің басқа елдерінде математикалық және ғылыми-техникалық білім беруді дамыту бойынша мемлекеттік бағдарламалар да қабылданды. Мысалы, Малайзияның 2013-2025 жылдарға арналған білім беруді дамыту жоспары аясында STEM-білім беру реформасы көзделген.
Осы реформаның 1 кезеңі (2013-2015 жж.) - куррикулумды жетілдіру, мұғалімдерді даярлау, оқытудың кешенді әдістерін қолдану арқылы STEM-білім беру сапасын арттыру;
2 кезең (2016-2020) - бұқаралық ақпарат құралдары мен серіктестік науқандары арқылы STEM-ге қоғамдық хабардарлық пен қызығушылықты арттыру;
3 кезең (2021-2025 жж.) - алғашқы екі кезең бастамаларының табыстылығын бағалау және жаңа бастамалар мен бағдарламалармен болашақ жол картасын әзірлеу.
Австралияда 2015 жылы мектептерде STEM-білім беруді дамытудың 2016-2026 жылдарға арналған ұлттық стратегиясы (National STEM School Education Strategy) қабылданды. Стратегияда бес негізгі міндет анықталған:
1) STEM-ге оқушылардың қабілеттерін, қатысуын және қызығушылығын арттыру;
2) мұғалімдердің әлеуетін және STEM пәндерін оқыту сапасын арттыру;
3) мектептерде STEM-білім алу мүмкіндіктерін қолдау;
4) жоғары оқу орындарымен, бизнеспен және өнеркәсіппен тиімді әріптестік қатынастарға жәрдемдесу;
5) берік мәліметтер базасын құру.
Еуропаның 10-нан астам елінде осындай ұлттық стратегиялар мен бастамалар бар (Австрия, Германия, Франция, Италия, Нидерланды, Норвегия, Ұлыбритания, Италия, Ирландия, Испания және басқалар). STEM-білім беруді дамыту саласындағы халықаралық ынтымақтастыққа келетін болсақ, ең ірі халықаралық жобалардың бірі 2011 жылдан 2014 жылға дейін созылған "in Genious" болып табылады. Оған Австрия, Бельгия, Чехия, Дания, Эстония, Финляндия, Германия және т. б. қатысты. Бұл жоба индустриялық-білім беру саласында инновациялық тәжірибелер сақталуын, озық және инновациялық тәжірибелерді таратуға және ынталандыруға бағытталған. Қатысуға 1500-ден астам мұғалім тартылды, 158 мектеп пен өнеркәсіп өкілдері арасында ынтымақтастық орнатылды, түрлі семинарлар, Жазғы мектептер, онлайн-конференциялар және т.б. ұйымдастырылды.
2013 жылы үш жылдық "MASCIL" жобасы іске қосылды, оған 11 ел қатысты: Австрия, Болгария, Кипр, Чехия, Греция, Литва, Нидерланды, Норвегия, Испания, Түркия және Ұлыбритания. Жоба өнеркәсіп саласының қолдауымен мұғалімдерге арналған оқу курстарын әзірлеуді және ұйымдастыруды қамтиды. Курстардың мазмұны мұғалімдердің жұмысы мен кәсіби дамуына арналған әртүрлі Оқу материалдары мен ресурстарды қамтиды.
"INSTEM" жобасы (2012-2015 жж.) оқытудың инновациялық әдістерін жинау және білім алушылардың ғылымға деген қызығушылығын арттыру, сондай-ақ STEM саласындағы мансап туралы жан-жақты ақпарат беру мақсатында зерттеушілік оқытуға жәрдемдесуге бағытталған. INSTEM - ге Австрия, Германия, Греция, Ирландия, Италия, Норвегия, Румыния, Түркия және Ұлыбритания қатысты. Жоба сонымен қатар STEM пәндерін оқыту материалдары мен әдістемелерінің кешенді көзі ретінде әрекет етеді.
Mind the Gap!"- зерттеуге негізделген жаратылыстану-ғылыми білім берудегі теория мен практика арасындағы алшақтықты азайту арқылы Еуропаның орта мектептерінде ғылымды оқытуды жақсартуға бағытталған жоба. Атап айтқанда, жобаның қызметі STEM-білім беруге оқушыларды тартуға бағытталған. 2008 жылдан бері жүзеге асырылып келе жатқан бұл жоба Ұлыбритания, Испания және Нидерландыдан келген бес серіктестің консорциумы болып табылады.
Әлемдік STEM жүйесіндегі жаңа тренд барлық төрт STEM компоненттерінің интеграторы бола отырып, бағдарламалау және жобалау дағдыларын дамытуға мүмкіндік беретін білім беру робототехникасы болды. Мысалы, 2015 жылы үш жылдық "EN4STEM" жобасы (Австрия, Болгария, Греция, Мальта және Ұлыбритания) іске қосылды, ол оқушылардың ғылыми-техникалық салаға деген қызығушылығын қолдау үшін білім беру робототехникасын шығармашылық және сыни пайдалануға бағытталған.
"EN4STEM" мақсаты-балаларға білім беру робототехникасы мен STEAM түрлі бағыттарын үйренуге, сондай-ақ күрделілігі жоғары практикалық міндеттерді шешуге мүмкіндік беретін ашық және тұжырымдамалық шеңбер әзірлеу. Жоба аясында 4000-нан астам балаға арналған бес елде білім беру робототехникасы бойынша семинарлар өткізу көзделген. Жылына бір рет білім беру робототехникасы бойынша Еуропалық конференция өтеді (2016 ж. - Австрия, 2017 ж. - Болгария, 2018 ж. - Мальта). Жобаның қорытындысы мұғалімдерге арналған "EN4STEM" ауқымды репозиторийін әзірлеу болады.
Елімізде білім беру робототехникасын дамытуға ерекше көңіл бөлінеді. 2014 жылдан бастап жалпы білім беретін және Назарбаев Зияткерлік мектептерінің оқушылары арасында робототехника бойынша жыл сайынғы республикалық олимпиада өткізіледі. Республикалық жарыстардың жеңімпаздары робототехника бойынша Дүниежүзілік олимпиадаға (WRO) қатыса алады. Сонымен қатар, 2015 жылдан бастап Қарағанды қаласында жыл сайынғы Халықаралық "RoboLand" робототехника фестивалі өтуде, оған басқа елдердің (Сербия, Ресей және т.б.) өкілдері де қатысады.
2016 жылы робототехника бойынша оқу зертханалары алғаш рет ашыла бастады, олардың біріншісі Алматы қаласындағы №159 гимназияда пайда болды. Жақын арада еліміздің басқа мектептерінде тағы 90 зертхана ашу жоспарлануда. Сондай-ақ, педагог кадрларды даярлау жүргізілуде: қазіргі уақытта "Робототехника" элективті курсы бойынша 64 жаттықтырушы даярланды.
STEM-білім беру саласында халықаралық ынтымақтастықтың оң тәжірибесі бар. Мысалы, 2014 жылдан бастап жалпы бюджеті 20 млн фунт стерлингті құрайтын Ұлыбритания Мен Қазақстанның "Ньютон - әл-Фараби" бес жылдық Серіктестік бағдарламасы іске асырылуда. Бағдарламаның мақсаты-екі елдің ғылыми және инновациялық әлеуетті нығайтудағы, кадрлармен алмасудағы және бірлескен зерттеу орталықтарын құрудағы өзара іс-қимылы.
Осылайша, біздің еліміз дамыған елдермен бірдей бағытта қозғалады. STEM білімі-бұл оқу мен мансапты байланыстыратын көпір. Оның тұжырымдамасы балаларды технологиялық дамыған әлемге дайындайды. Болашақ мамандары жаратылыстану, инженерия, технология және математиканың әртүрлі білім беру салаларынан жан-жақты дайындық пен білімді қажет етеді.
Қазақстанда STEM-білім берудің белсенді дамуы басталды. Бұған 2016-2019 жылдарға арналған білім беру мен ғылымды дамытудың мемлекеттік бағдарламасы шеңберінде STEM контекстінде мектеп білімінің жаңартылған мазмұнына белгіленген көшу дәлел болып табылады. Жаңа білім беру саясатын іске асыру үшін жаңа технологияларды, ғылыми инновацияларды, математикалық модельдеуді дамытуға бағытталған STEM-элементтерді оқу бағдарламаларына енгізу жоспарлануда.
Оқушыларға зерттеу және ғылыми-технологиялық әлеуетті күшейтуге, сыни, инновациялық және шығармашылық ойлау, проблемаларды шешу, коммуникация және командалық жұмыс дағдыларын дамытуға мүмкіндік беретін оқытуға жаңа пәнаралық және жобалық тәсіл енгізілетін болады. ЖМН пәндері арасындағы "өтпелі тақырыптар" саны артады. 2015-2016 жылдар аралығында әрбір бірінші сынып оқушысы жоғары сыныптарда жаратылыстану ғылымдарын оқуға негіз болатын "Жаратылыстану" пәнін оқиды. Бұдан басқа, 2016-2017 оқу жылынан бастап барлық акт мектептерін цифрлық білім беру ресурстарымен, интернет желісіне қолжетімділікпен жарақтандыруды бастау жоспарлануда. Сондай-ақ, 2019 жылы жоғары сыныптарда жаратылыстану-математикалық бағыттағы пәндер ағылшын тілінде оқытылатын болады, бұл бастапқы тілде жаңа білім алуға және әлемдік ғылыми қоғамдастыққа кіруге ықпал етеді.
Елімізде білім беру робототехникасын дамытуға ерекше көңіл бөлінеді. 2014 жылдан бастап жалпы білім беретін және Назарбаев Зияткерлік мектептерінің оқушылары арасында робототехника бойынша жыл сайынғы республикалық олимпиада өткізіледі. Республикалық жарыстардың жеңімпаздары робототехника бойынша Дүниежүзілік олимпиадаға (WRO) қатыса алады. Сонымен қатар, 2015 жылдан бастап Қарағанды қаласында жыл сайынғы Халықаралық "RoboLand" робототехника фестивалі өтуде, оған басқа елдердің (Сербия, Ресей және т.б.) өкілдері де қатысады.
Ел президенті Қ.К.Тоқаев Жаңа жағдайдағы Қазақстан: іс-қимыл кезеңі" атты жолдауында цифрландыру барлық реформаның басты элементі екеніне маңыз берді. Осыған орай Қазақстанда STEM-білім беруді дамыту және танымал ету қарқын алуда, бұл бірқатар ауқымды іс-шаралар мен бастамалармен расталады. Осындай маңызды оқиғалардың бірі 2019 жылғы 1-2 қарашада Назарбаев Университетінде Білім берудегі STEM - инновациялар ұранымен өткен алғашқы республикалық STEM олимпиадасын атап өткен жөн. Бұл іс-шара мектеп оқушылары арасында инженерлік, бағдарламалау, робототехника және 3D модельдеуге деген қызығушылықты арттыруға, сондай-ақ дарынды балаларды анықтауға және қолдауға бағытталған.
Қазақстанда STEM технологияларының дамуы осы тәсілдің елдің білім беру жүйесіне интеграциялануына ықпал еткен бірқатар маңызды оқиғалардың бірі білім беруді ақпараттандыру және білім беру технологиялары мәселелері жөніндегі халықаралық ғылыми зертхана негізінде ұйымдастырған 2018 жылғы 17 наурызда Абай атындағы Қазақ Ұлттық Педагогикалық университетінде Педагогикалық STEM парк Халықаралық семинары. Іс-шара барысында оқу зертханалары мен STEM-парктерді құру тәжірибесі мен перспективалары ұсынылды, бұл Қазақстандағы білім беру жүйесі мен бизнес-сектор арасындағы өзара іс-қимылдың жаңа форматын көрсетеді.
Кез - келген мұғалім кез - келген технологияны, әдіс - тәсілді пайдаланғанда бала үшін тиімдісін іздейді. Оқушы жаратылыстану, физика, география т. б сабақтардан білімін жетілдіру үшін теорияны оқиды. Біреу жақсы түсінсе, біреу өз шамасына қарай түсінеді. Бірақ, осы білімді қалай? қайда? қолданамын деген сұрақ туындайды.. Оқушы алған білімін, теорияны, формуланы, ережені есінде қанша уақыт сақтай алады. STEM ерекшелігі - бұл пәнаралық байланыс принципі, яғни бірнеше пәнді біріктіре отырып, бірнеше пәндерден алған білімді қоса отырып, жаңа бір қолданбалы зат жасап шығарады.
Қазіргі таңда білім беру жүйесінің кеңістігін жетілдіру негізінде биологиялық білім берудің маңыздылығы - STEM технологияларын қолданған жағдайда мүмкін болады. Зерттеу мәселесі негізінде әдебиеттерді теориялық талдау, зерттеу, сауалнама, салыстыру, анализ, индукция, синтез, бақылау әдістері қолданылды.
Биологиялық білім беруде STEM технологияларын қолданудың теориялық тұрғыдан зерттеу үшін көптеген философиялық, психологиялық, педагогикалық әдебиеттерге шолу жасап, STEM білім беру ұғымына төмендегі кестеде талдау жасадық.
Кесте 2. STEM технологиясы ұғымына ғалымдар және сөздіктерде мынадай анықтама береді.
1
Америкалық бактериолог Р.Колвэлл
STEM ұғымын ең алғаш 1990 жылы ұсынған.
2
Қазақ энциклопедиясы
STEM (science, technology, engineering and mathematics) - жаратылыстану, технология, инженерия және математика. STEM оқу пәндерін біріктіру үшін қолданылатын кең термин.
3
Педагогика
STEM бұл тек оқыту бағдарламасы емес, бұл әр оқушының ерте жастан алған білімін өз қолына алатын және қай салаға дайын екендіктерін анықтайтын бағдарлама
4
Психология
STEM әлемдік жүйесінің жаңа тренді білім беру робототехникасы болды, ол бағдарламалау және құрастыру дағдыларын дамытуға мүмкіндік береді
5
Философия
STEM-білім берудің кілттік мақсаты - оқушылардың білу және істей алу қабілеттерін өнертапқыш шешімдер, зерттеушілік қызметтер және тәжірибелік форматтарда көрсету.
STEM аббревиатурасы ағылшын тіліндегі science, technology, engineering, mathematics деген сөздерден алынған. Яғни, бұл бағыт бір мезгілде ғылым, технология, инженерия және математиканы біріктіре отырып, академиялық бағытта дамыту дегенді білдіреді.
Білім мазмұнын жаңарту шеңберіндегі жаратылыстану негіздеріндегі ерте білім беру және ақпараттық сауаттылықты енгізу қарастырылды. "STEM" аббревиатурасын шетелдік зерттеушілерден 1990ж алғаш Р.Колвэл ұсынды[1]. Орыс ғалымдары В.Н.Чемеков, Д.А.Крылов "Робот техникасын меңгеру STEM-білім берудің халықаралық парадигмасы атты еңбегін жазды[2]. Ал қазақстандық ғалымдардан Г.Ахметова, А.Мурзалиновасынды ғалымдар "STEM-білім берудің кілттік мақсаты - оқушылардың білу және істей алу қабілеттерін өнертапқыш шешімдер, зерттеушілік қызметтер және тәжірибелік форматтарда көрсету" деп тұжырымдаған болатын [3].
Бүгінде тек АҚШ ғана емес, әлем әлдерінде цифрлық технология мен цифрландыру қарқынды дамып келеді. Алыс-жақын болашақта әлемде ІТ-мамандарға, бағдарламашыларға, инженерлерге, жоғары технологиялық өндірістерде жұмыс істейтін білікті мамандарға, био- және нано-технологияларға сұраныс жоғары болады. Сондықтан, STEM-білім беру бағытын уақыттың өзі қажет етіп отырғаны айқын. Мақсаты - сабақта алған білімін өмірде қолдана алу. Бірақ бір бағыт бойынша жүреді. Мысалы: математика пәні бойынша математикалық сауаттылық, сауат ашу пәні бойынша оқу сауаттылығы дамиды. Мақсаты - сабақта алған білімін өмірде қолдана алу. Бірақ алған білімін басқа пәндермен байланыстырып, бірнеше бағыт бойынша жүреді. Олар: ғылым, технология, инженерия және математиканың бірлескен түрі [4].
1-сурет. Қазақстанда STEM технологиясы бойынша
оқытатын мектептер тізімі
1990 жылдары Америкада жоғары технологиялық компанияларда осы инновациялық технологияның тілін білетін жоғары білікті кадрларға тапшылық байқалды. Сондықтан білім беру саласында жаратылыстану және нақты ғылымды бір бүтін етіп қарастыратын STEM-тәсіл деген пайда болды. Бүгінде өзінің ғылыми-техникалық элитасын дамытуға бағыт алған елдерде STEM-тәсілі мемлекеттік деңгейде енгізіліп жатыр.
Сондай-ақ зерттеу барысында Қазақстанда STEM технологиясы бойынша оқытатын топ-5 мектепті анықтадық:
STEM технологиясының негізгі ұғымдары
"STEM-білім беру" ұғымының бастауы ХХ ғасырдың аяғында Америка Құрама Штаттарында, елдің жоғары технологиялық компаниялары белгілі бір ғылыми салаларда жоғары білікті мамандарға шұғыл қажеттілік туындаған кезде пайда болды. Технологияның қарқынды дамуы қоғамнан кадрлар тапшылығы мәселесінің тиімді шешімдерін іздеуді талап етті, бұл 90-шы жылдары АҚШ Ұлттық ғылыми қорының отырысында STEM-білім беру тұжырымдамасының қалыптасуына әкелді. "STEM" аббревиатурасы жаратылыстану ғылымдары (Science), технологиялар (Technology), инженерлік (Engineering) және математика (Math) сияқты пәндерді қамтып, бірыңғай білім беру моделіне біріктіреді.
Science - жаратылыстану ғылымдары (табиғи тарих, жаратылыстану ғылымдары) - адамның сыртқы әлеміне қатысты табиғат, құбылыстар және заңдар туралы ғылымдардың жиынтығы; бұл шын мәнінде бар немесе мүмкін ғаламдағы барлық нәрсе туралы нақты білім. Әр түрлі тарихи кезеңдерде белгілі бір жаратылыстану ғылымдары бірінші орынға шықты және жаратылыстану ғылымдарының өзін де, білімнің басқа салаларын да дамытуға әсер етті.
Technology - технология-адамның болжамды қажеттіліктері мен тілектерін қанағаттандыру үшін табиғи ортаны инновациялау, өзгерту немесе өзгерту. Тарих бойында адамдар өздерінің қажеттіліктері мен қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін технология жасады. Қазіргі технологияның көп бөлігі жаратылыстану ғылымдары мен техникасының өнімі болып табылады және технологиялық құралдар екі салада да қолданылады.
Engineering - бұл әлемді жүйе ретінде көру, оның элементтерін жобалау және басқару қабілеті; адамның қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін объектілерді, процестерді және жүйелерді жобалауға жүйелі және жиі қайталанатын тәсіл. Инженерия - бұл адам өнімдерін жобалау және құру туралы білімнің жиынтығы, проблемаларды шешу процесі. Бұл процесс шектеулер жағдайында дизайн ретінде сипатталады. Инженерлік дизайндағы шектеулердің бірі-табиғат заңдары. Инженерия дизайнның негізі ретінде жаратылыстану және математика білімдерін, сондай-ақ технологиялық құралдарды, өнерді пайдаланады.
Math - бұл нақты әлемнің сандық қатынастары мен кеңістіктік формалары туралы ғылым. Жаратылыстану ғылымдары сияқты, математикадағы білім де өсе береді, бірақ біріншісінен айырмашылығы, егер іргелі болжамдар өзгермесе, математикадағы білім жойылмайды. Математика жаратылыстану ғылымдарында, инженерияда, технологияда және өнерде қолданылады.
Art - коммуникацияның барлық түрлерін қолдану және түсіндіру тәсілі: музыка, физикалық өнер және т.б.; адамның әлемді игеруінің ерекше формасы, онда оның қоршаған әлемді және өзін шығармашылықпен өзгерту қабілеті қалыптасады және дамиды.
STEAM пәндері объективті әлемді адамзаттың материалдық және рухани қажеттіліктері мен қажеттіліктерін қанағаттандыру объектісі ретінде зерттейді. STEAM білімі табиғи процестерді олардың барлық байланыстарында интегративті зерттеуге және технологияның адамның жан-жақты қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін қоршаған әлемді қалай өзгертетінін зерттеуге бағытталған. STEAM-білім беру философиясы: STEAM = жаратылыстану ғылымдары + математикалық элементтерге негізделген және өнер мен инженерлік практика арқылы түсіндірілетін технологиялар.
STEM тақырыбындағы вариациялардың пайда болуы, соның ішінде өнер компоненті (Art) қосылған STEAM және робототехниканы (Robotics) қамтитын STREM - әртүрлі білім салаларын одан да кеңірек біріктіруге ұмтылуды көрсетеді. Өнерді қосу заманауи инновациялық технологиялардағы шығармашылық пен шығармашылықтың рөлін көрсетеді, ал робототехниканы қосу дизайн мен модельдеудің маңыздылығына баса назар аударады.
STEM-білім беру тұжырымдамасының дамуы АҚШ-та мемлекеттік деңгейде қолдау тапты, бұл 2009 жылы осы саладағы іс-қимылдарды үйлестіру туралы Заңның қабылдануымен расталады. Бұл бүкіл ел бойынша STEM білімін ілгерілету және дамыту үшін жұмыс істейтін мемлекеттік және жеке ұйымдардың кең желісін құруға әкелді. Сонымен қатар, STEM пәндерін оқығысы келетін оқушыларды тартуға бағытталған АҚШ-тың иммиграциялық саясаты оқушылардың едәуір бөлігін оқу үшін дәл осы бағыттарды таңдауға ықпал етті. STEM білімі қазіргі әлемде қажетті дағдылар мен құзыреттерді дамытуға бағытталған оқытудың кешенді тәсілі болып табылады. Ол ғылым мен техника саласында терең білімді қалыптастыруға ықпал етеді, зерттеу дағдыларын дамытады және инновациялар мен технологиялық прогреске қызығушылықты ынталандырады. STEM-білім беруді қолдау және дамыту уақыт талабына жауап бере алатын және қоғамның технологиялық дамуына ықпал ететін жоғары білікті мамандарды даярлаудың негізгі факторы болып табылады.
Америка Құрама Штаттарында пайда болған STEM білім беру идеясы мен бастамасы әлемнің көптеген елдерінде жоғары технологиялық өндірісті белсенді дамытуда резонанс тудырды және қолдау тапты. Бұл жаһандық қоғамдастықтың экономика мен қоғамның инновациялық дамуына ықпал ете алатын кадрларды даярлаудың маңыздылығын түсінуімен түсіндіріледі. Сын-қатерлерге жауап ретінде Финляндия, Ұлыбритания, Қазақстан сияқты елдер оқытудың барлық деңгейлерінде STEM-білім беруді қолдау мен дамытуға бағытталған білім беру стратегияларын әзірледі және енгізді. Мектепке дейінгі білім беруді 12-сыныпқа дейін қамтитын K-12 STEM бағдарламасына ерекше назар аударылады, бұл білім беру процесінің әртүрлі кезеңдерінде STEM білім беру принциптерін жүзеге асыруға мүмкіндік береді.
Алайда, STEM білімін халықаралық деңгейде белсенді түрде насихаттауға және қолдауға қарамастан, бірқатар қайшылықтар мен қиындықтар бар. Кейбір зерттеушілер STEM білімінің мәні туралы нақты және біртұтас түсініктің жоқтығын көрсетеді, тек оның артықшылықтарын сипаттаумен немесе үстірт түсіндірумен шектеледі. Бұл жағдай болашақ ғылыми-инженерлік кадрларды сапалы оқытуды және оқушыларды STEM саласындағы мамандықтарды игеруге ынталандыруды қиындатады, сондай-ақ әртүрлі елдердің білім беру практикасына берілген тәсілді енгізуді тежейді.
Мәселе жекелеген елдерде, соның ішінде Ресейде STEM-білім беру мәселелері бойынша теориялық әзірленген базаның нақты болмауымен күрделене түседі. Бұл отандық мұғалімдердің STEM-білім беру идеяларын түсінудегі қиындықтарға алып келеді және оны білім беру жүйелеріне біріктіру процесін баяулатады. Сонымен бірге, тақырып бойынша Американдық ғалымдар мен мамандардың ғылыми жұмыстары мен зерттеулерін талдау STEM-білім беруді әрі қарай зерттеу мен теориялық дамуды қажет ететін педагогика ғылымындағы жаңа тәсіл деп санауға мүмкіндік береді.
Халықаралық деңгейде STEM-білім берудің айтарлықтай қызығушылығы мен қолдауына қарамастан, тәсілді әртүрлі елдердің білім беру жүйелеріне тиімді біріктіруге көмектесетін нақты теориялық негіздер мен әдістемелерді әзірлеуге назар аудару қажет. Бұл жоғары технологиялар саласындағы мамандарды даярлау сапасын арттырып қана қоймай, оқушылардың STEM-пәндерді оқуға деген терең түсінігі мен уәждемесін қамтамасыз етуге мүмкіндік береді.
STEM білімін әлемнің білім беру жүйелеріне үздіксіз дамыту және интеграциялау контекстінде оның негізгі ұғымдары мен принциптерін түсіну негізгі аспект болып табылады. Физика, математика, информатика, биология, химия, астрономия және геология сияқты ғылымдардың синтезі болып табылатын STEM пәндердің бірігуі ретінде ғана емес, қазіргі заманның нақты мәселелері мен мәселелерін шешуге бағытталған пәнаралық тәсіл ретінде әрекет етеді.
Кесте 3. STEM компоненттері
STEM компоненті
Биологияда қолдану
Ғылым (S)
Фотосинтез, жасушалық тыныс алу, тұқым қуалаушылық, эволюция сияқты биологиялық процестер мен құбылыстарды зерттеу. Тірі организмдерді бақылау негізінде зерттеу сұрақтары мен гипотезаларын тұжырымдау.
Технология (T)
Биологиялық объектілер туралы деректерді жинау, талдау және визуализациялау үшін ақпараттық технологияларды қолдану. Биологиялық процестер мен экожүйелерді модельдеуге арналған бағдарламаларды әзірлеу.
Инженерлік (E)
Биологиялық жүйелер мен құрылымдардың модельдерін жасау және құру, мысалы, жасуша, ДНҚ, экожүйе модельдері. Гипотезаларды сынау және биологиялық есептерді шешу үшін эксперименттерді жобалау.
Математика (M)
Биологиялық деректерді талдау және ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz