Використання цифрових лабораторій для впровадження STEM-освіти в навчальних закладах

Яким має бути вчитель та школа XXI століття? Сучасний успішний вчитель, на думку учнів та їхніх батьків, – це цілеспрямована людина, яка постійно вчиться, поважає та цінує учнів, слідкує за інноваціями, володіє сучасними педагогічними технологіями, методами, методиками та прийомами. А ще це людина, яка на «ти» з інформаційними технологіями: веде свій блог та спілкується в онлайні з батьками, учнями та колегами; використовує ІКТ при поясненні нового матеріалу, проведенні опитувань тощо; вчиться дистанційно.   Використання ІКТ на уроках, в свою чергу, сприяє формуванню в учнів навичок XXI століття: вони вчаться працювати в команді, гнучко мислити, ефективно використовувати інформаційні технології, адаптуватись, бути лідерами тощо [2].

Разом з тим, сьогодні одними із найбільших викликів освіти є зниження зацікавленості учнів до дисциплін природничо-математичного циклу з одного боку, та відсутністю фахівців високотехнологічних галузей, з іншого.

Що робити, аби вмотивувати учнів до вивчення вищезгаданих дисциплін та одночасно бути сучасним, успішним та доцільно використовувати інформаційно-комунікаційні технології?

Одним із способів вирішення поставлених задач є інтеграція навчальних предметів та впровадження STEM-освіти. Як відомо, акронім STEM (від англ. Science – природничі науки, Technology – технології, Engineering – інженерія, проектування, дизайн, Mathematics – математика) визначає характерні риси відповідної дидактики, сутність якої виявляється у поєднанні міждисциплінарних практикоорієнтованих підходів до вивчення природничо-математичних дисциплін [1].

Впроваджувати STEM можна наступними шляхами:

• Дидактичні ігри.
• Інтегровані уроки.
• Дослідницькі проекти.
• Факультативи.
• Гуртки.
• Залучення до наукових конкурсів.

Очевидно, що в XXI столітті неможливо впроваджувати STEM-навчання без використання інформаційно-комунікаційних технологій – комп’ютерів чи планшетів (смартфонів) із встановленими на них програмами для проведення досліджень та обробки їх результатів; Інтернет-ресурсів; датчиків та цифрових лабораторій. Саме цифрові лабораторії допомагають учням виконувати навчальні та наукові дослідження з фізики, біології, хімії чи природознавства, а також проводити математичну обробку їх результатів. Використання цифрових лабораторій має ряд переваг:

• дозволяє представити результати експерименту у вигляді графіків, діаграм, таблиць та проаналізувати їх;
• результати експерименту можна зберігати та в майбутньому співставляти дані різних експериментів;
• дає можливість спостерігати за динамікою досліджуваного явища та вивчати швидкоплинні процеси;
• можна проводити дослідження в польових умовах;
• дозволяє багаторазово повторювати експеримент;
• учні вчаться працювати в команді та отримують додаткову мотивацію до вивчення предмету.

Розглянемо найбільш популярні цифрові лабораторії, доступні на українському ринку.

Pasco – виробник датчиків й цифрових лабораторій та розробник програмного забезпечення для проведення експериментів з біології, фізики, хімії, екології. Можна придбати як окремі датчики (які підключаються до комп’ютера, планшета чи смартфона, а також бездротові), так і цифрові лабораторії з предметів. Адреса сайту https://www.pasco.com/, контакти представника в Україні – mkotlyar@pasco.com. Експерименти з використанням цифрових лабораторій Pasco можна побачити за посиланням http://edcommunity.ru/pages/2015/pasco-vid1/.

Цифрові лабораторії Einstein™ (виробник – Ізраїльська компанія Фур’є) – цифрові бездротові лабораторії, які дозволяють здійснювати експерименти з природничих наук (біології, хімії, фізики). Адреса сайту http://einsteinworld.com/home/, представництво в Україні https://goo.gl/PKbnRv. Посібники з методики проведення експериментів http://e-pidruchnyky.net/catalog/fizyka/1086/ та https://e-pidruchnyky.net/catalog/biologiya/11268/.

Цифрові лабораторії AFS («All For School») є продуктом американського виробника Vernier і допомагають учням та вчителям організовувати експериментальну діяльність на уроках природничо-математичного циклу. Адреса сайту https://www.vernier.com, контакти представника в Україні vyp@b-pro.com.ua, info@b-pro.com.ua.  Приклади використання лабораторії https://www.youtube.com/watch?v=8CESkmwuRO4 та на сайті розробника https://www.vernier.com/experiments/.

Німецька компанія PHYWE розробляє цифрові лабораторії для шкільної навчальної програми (зокрема, системи для комп’ютеризованого експерименту для старшокласників та студентів вищих навчальних закладів «COBRA З» і «COBRA 4», для основної школи – системи TESS, а також демонстраційне обладнання Demo для педагогів). Адреса сайту розробника  http://www.phywe-systeme.com/, придбати обладнання можна за адресою http://www.ukrdidac.com.ua/ru/katalog/sec/22, обладнання для організації STEM-навчання на сайті розробника https://www.phywe.com/en/stem/, приклад використання цифрової лабораторії http://www.kspu.kr.ua/images/download-files/conf-2015-10-06/s2a6.pdf та https://www.youtube.com/watch?v=snfAcPVjldQ.

Отже, використання цифрових лабораторій в процесі впровадження STEM-освіти дозволяє економити час на проведенні дослідження, додатково вмотивовувати учнів, спонукати до більш глибокого вивчення предмета, та, врешті-решт, перетворити навчання на цікаве та захоплююче заняття. Звісно, що представлений список далеко не повний, до того ж, існує безліч альтернатив: звичайні учнівські смартфони з вбудованими та знімними датчиками, мікроконтролерні плати (наприклад, Arduino) та багато інших, використання яких буде висвітлено в наступних публікаціях.

А яке обладнання використовуєте ви для впровадження STEM-навчання?

Список використаних джерел:

1. Методичні рекомендації щодо впровадження STEM-освіти у загальноосвітніх та позашкільних навчальних закладах України на 2017/2018 навчальний рік [Електронний ресурс] – Режим доступу:  https://drive.google.com/file/d/0B3m2TqBM0APKekwtZFdhWXJuODg/view.
2. Скрипка Г. В. Формування в учнів навичок XXI століття засобами інформаційно-комунікаційних технологій / Г. В. Скрипка // Інформаційні технології і засоби навчання : електронне наукове фахове видання. – Київ. – 2016. – Том 54, №4. http://journal.iitta.gov.ua/index.php/itlt/article/view/1410.