Edukacja STEM w szkole: pomysły na angażujące lekcje i rozwijanie kompetencji jutra
Zajęcia i projekty STEM promujące naukę w tym nurcie
Dzieci i młodzież dorastają dziś w świecie charakteryzującym się szybkim postępem technologicznym i pędzącą cyfryzacją. Aby przygotować je na te wyzwania, oprócz rozwijania kompetencji cyfrowych bardzo ważne jest promowanie umiejętności STEM w młodym wieku. Poprzez odpowiednie wsparcie, dzieci i młodzież uczą się myśleć krytycznie i analitycznie, rozwijają swoje umiejętności rozwiązywania problemów i oczywiście zdobywają podstawowe zrozumienie wielu procesów naukowych i technicznych. W tym artykule przyjrzymy się, jak praktycznie organizować lekcje STEM. Podajemy przykłady możliwych projektów STEM, które można wdrożyć na lekcjach lub jako dłuższe prace projektowe i podpowiadamy, gdzie szukać scenariuszy zajęć STEM.
Angażująca edukacja STEM w szkole
Jednym z największych wyzwań w organizowaniu lekcji STEM jest przekazanie abstrakcyjnych teorii i złożonych koncepcji w namacalny i zrozumiały sposób. Dlatego ważne jest, aby lekcje były na tyle angażujące, aby pokonać tę podstawową przeszkodę. Warto skoncentrować się podczas planowania tego typu lekcji na następujących sprawdzonych sugestiach:
Eksperymenty w klasie: doświadczenia są jedną z najskuteczniejszych metod zastosowania wiedzy teoretycznej w praktyce. Na lekcjach fizyki i chemii proste oraz bardziej złożone eksperymenty zawsze były popularną metodą zwiększania interakcyjności nauki. Dzięki aktywnemu uczestniczeniu w lekcji (np. podczas obserwacji reakcji chemicznej lub tworzenia prostego obwodu elektrycznego), to czego się nauczyliśmy, jest szybciej zapamiętywane, a uczniowie mogą lepiej zrozumieć omawiany temat.
Wizualizacja abstrakcyjnych pojęć: grafika, modele 3D lub symulacje komputerowe to kolejne ważne narzędzia do ilustrowania skomplikowanych i abstrakcyjnych pojęć. Ruchome modele 3D umożliwiają niemal namacalną wizualizację pewnych struktur (np. komórek roślin, zwierząt), zwiększając tym samym ich zrozumienie. Z kolei symulacje komputerowe są pomocne, aby pokazać zjawiska, których nie uda się przedstawić w formie eksperymentów (np. działanie dużych sił fizycznych lub zjawisk astrofizycznych).
Nauczanie interdyscyplinarne: w przedmiotach STEM nauczanie interdyscyplinarne jest doskonałym sposobem na podkreślenie powiązań między różnymi dziedzinami nauki. Pomagają one uczniom łatwiej zrozumieć złożone treści, rozpoznać zależności między różnymi przedmiotami oraz holistyczne spojrzeć na wiele zjawisk.
Nauka z wykorzystaniem mediów cyfrowych: wsparcie multimedialne pomaga uczynić lekcje STEM bardziej interaktywnymi i ciekawymi. Oprócz filmów edukacyjnych i symulacji komputerowych, które służą jako ilustracje, istnieją również możliwości korzystania z gier lub quizów w celu zdobycia wiedzy i utrwalenia wcześniej nabytych umiejętności. Zwłaszcza gry edukacyjne z wartościową treścią są pomocne w przekazywaniu trudnych teoretycznych treści w prosty i bardziej namacalny sposób.
Praca w grupach STEM: eksperymenty i prace projektowe wykonywane wspólnie, przyczyniają się do rozwoju kompetencji społecznych. Nauka w grupach zachęca młode osoby do wymiany pomysłów i rozwiązywania zadań STEM. Podczas wspólnej pracy uczniowie dzielą się swoją wiedzą, omawiają i wspólnie opracowują kreatywne rozwiązania. Takie podejście nie tylko wspiera naukę wiedzy technicznej, ale także rozwija ważne umiejętności społeczne, takie jak praca zespołowa i komunikacja. Wspólne działanie i wymiana pomysłów może również zwiększyć motywację, ponieważ wszyscy członkowie grupy muszą aktywnie uczestniczyć w pracy i wziąć na siebie odpowiedzialność za wynik.
Sprzęt techniczny: zaawansowany technologicznie sprzęt nie jest absolutnie konieczny do prowadzenia angażujących lekcji STEM, często wystarczy, iż sale są wyposażone w podstawowe narzędzia potrzebne do pracy na lekcji bądź przy projekcie. Jeśli w szkole dostępne są urządzenia cyfrowe, takie jak tablety, laptopy lub tablice interaktywne, można je oczywiście wspaniale wykorzystać do interaktywnych lekcji w obszarze STEM.
„Laboratoria Przyszłości” to projekt Ministerstwa Edukacji Narodowej, który jest realizowany w wielu polskich szkołach. Dzięki dofinansowaniu przeznaczonemu na ten cel placówki zostały wyposażone w nowoczesne narzędzia (np. drukarki 3D, mikrokontrolery, roboty, sprzęt do nagrań itp.) do wspierania odkrywania kompetencji przyszłości i nauki właśnie w obszarze STEM.
Projekty STEM w szkole, czyli jak zachęcić dzieci i młodzież do nauki przedmiotów ścisłych
Jeśli uczennice i uczniowie mają wpływ na przebieg lekcji, bardziej angażują się w to, czego się uczą. Interaktywne projekty STEM mogą zatem doskonale rozwijać motywację i zaangażowanie. Możliwe są następujące formy aktywizacji dzieci i młodzieży podczas zajęć STEM:
Eksperymenty i doświadczenia w ramach lekcji STEM
Nauczyciele planując proste, ale angażujące dzieci i młodzież projekty STEM zyskują na zwiększeniu atrakcyjności swoich lekcji. Wiele eksperymentów można łatwo wdrożyć na jednej lub dwóch lekcjach i mogą one wyraźnie zilustrować różne procesy biologiczne, fizyczne lub chemiczne. Popularnymi eksperymentami są na przykład:
Badanie konwersji energii chemicznej w elektryczną za pomocą baterii cytrynowej.
Doświadczenie z wulkanem z sody oczyszczonej, który służy do demonstracji reakcji chemicznej, gdzie uwalniany jest dwutlenek węgla przez zmieszanie sody oczyszczonej i kwasu octowego.
Samodzielnie wykonany zegar słoneczny pokazujący starożytne metody pomiaru czasu i obrotu Ziemi.
Eksperyment z cieczami o różnej gęstości, które w szklance tworzą oddzielne warstwy.
Budowanie prostego filtra wody z kamieni, węgla drzewnego i piasku, dzięki czemu łatwo jest zobrazować znaczenie warstw gleby i wód gruntowych.
Starsza młodzież może oczywiście przeprowadzać bardziej złożone eksperymenty pod kierunkiem nauczyciela.
Długoterminowe prace projektowe a kółka zainteresowań i zajęcia pozalekcyjne w szkole
Nie zawsze 45-minutowe lekcje są wystarczające, aby zagłębić się w niektóre tematy i przeprowadzić odpowiednie eksperymenty. To właśnie w ramach kółek zainteresowań czy zajęć pozalekcyjnych w szkole realizowane mogą być prace projektowe wymagające dłuższego zaangażowania czasowego. Wówczas uczennice i uczniowie pracują nad bardziej rozbudowanymi zadaniami w ramach STEM. Przykładem takich projektów są przedsięwzięcia związane np. z ochroną środowiska i przyrody, których rezultaty można łatwo zaobserwować, choć wymaga to czasu. Do tego typu projektów zaliczymy np.:
prowadzenie i analiza dziennika pogodowego
analiza próbek gleby lub wody.
Wdrażanie uczenia się opartego na badaniach zachęca uczniów do samodzielnego formułowania hipotez dotyczących konkretnych pytań naukowych, przeprowadzania eksperymentów, zbierania i analizowania danych. Nauczanie oparte na dociekaniu wzmacnia samodzielną pracę, krytyczne myślenie i umiejętność rozwiązywania złożonych problemów. Uczennice i uczniowie nie tylko zdobywają nową wiedzę, ale także bezpośrednio doświadczają, na czym polegają badania naukowe.
Entuzjazm uczniów dla przedmiotów STEM można oczywiście również zwiększyć poprzez organizowane dodatkowo kółka zainteresowań i zajęcia pozalekcyjne. Daje to możliwość wykorzystania zasobów szkolnych do pracy nad długoterminowymi projektami STEM. To jaka w danej szkole jest oferta zajęć pozalekcyjnych i kółek zainteresowań zależy od dostępności sprzętu, nauczycieli i charakteru szkoły. Przykładowe rodzaje zajęć tego typu to np.:
Kursy programowania oferowane na przykład w ramach wyspecjalizowanych. Ich celem jest m.in. nauka podstaw języków programowania i użycie tej wiedzy do stworzenia prostych gier komputerowych lub przydatnych aplikacji.
Podczas zajęć pozalekcyjnych z robotyki konstruowane i programowane są działające roboty. Uczestniczki i uczestnicy tego typu zajęć mogą być również motywowani w tym obszarze pracy poprzez udział w konkursach regionalnych lub krajowych.
Szkolne zajęcia ogrodnicze koncentrują się na rozwoju i utrzymaniu szkolnego ogródka – od siewu do zbiorów. Zazwyczaj prowadzone przez osobę ucząca biologii mogą być również połączone z innymi kółkami np. ekologicznymi, które zajmują się ochroną środowiska i zrównoważonym rozwojem.
W kołach dziennikarskich uczennice i uczniowie ćwiczą swoje umiejętności medialne i poszerzają swoją wiedzę na temat wyszukiwania informacji w Internecie, tworzą gazetkę szkolną lub prowadzą radiowęzeł.
W szczególności uczniowie szkół średnich mogą być zachęcani do intensywnego angażowania się w bieżące i często krytyczne kwestie w sektorze STEM poprzez grupy dyskusyjne. Tematy takie jak zmiany klimatyczne, inżynieria genetyczna czy sztuczna inteligencja oferują uczniom możliwość intensywnego zaangażowania się w kontrowersyjne kwestie. Mając odpowiedni czas na przygotowanie, mogą oni badać, przedstawiać i bronić argumentów – lub pracować nad osiągnięciem konsensusu z innymi uczniami. Metoda ta nie tylko promuje zrozumienie złożoności różnych tematów STEM, ale także umiejętności komunikacyjne i umiejętność logicznego argumentowania.
Udział w konkursach i olimpiadach przedmiotowych opartych o wiedzę STEM
Podczas zajęć pozalekcyjnych lub biorąc udział w kołach zainteresowań uczennice i uczniowie mają szansę rozwijać swoje zainteresowania. Często tego typu zajęcia to również okazja, aby utalentowana młodzież mogła poszerzać swoją wiedzę i umiejętności. Kolejnym krokiem dla tych osób może być udział w konkursach i olimpiadach przedmiotowych, które pomagają sprawdzić swoją wiedzę i motywują do dalszego jej pogłębiania. Oto niektóre ogólnokrajowe olimpiady przedmiotowe w obszarze STEM:
Olimpiada Matematyczna: https://om.sem.edu.pl/
Olimpiada Matematyczna Juniorów: https://omj.edu.pl/
Olimpiada Informatyczna: https://oi.edu.pl/
Olimpiada Informatyczna Juniorów: https://oij.edu.pl/
Olimpiada Astronomiczna: https://www.planetarium.edu.pl/olimpiada-astronomiczna.html
Olimpiada Astronomiczna Juniorów: https://oaj.edu.pl/
Olimpiada Fizyczna: https://www.kgof.edu.pl/
Olimpiada Chemiczna: https://www.olchem.edu.pl/
Olimpiada Biologiczna: https://www.olimpbiol.pl/
Olimpiada Wiedzy Ekologicznej: www.ekoolimpiada.net.pl
Praktyczne lekcje STEM: strony internetowe i inicjatywy promujące STEM
Nauczyciele, którzy chcą uczynić swoje lekcje STEM bardziej atrakcyjnymi mogą skorzystać z różnych zasobów. Wiele inicjatyw edukacyjnych zapewnia materiały dydaktyczne do bezpłatnego pobrania, zaprasza na wydarzenia lub oferuje dalsze szkolenia na temat propagowania STEM.
Poniżej prezentujemy przegląd niektórych z największych inicjatyw i programów wsparcia w dziedzinie STEM:
Zintegrowana Platforma Edukacyjna
Inicjatywa zrealizowana pod nadzorem Ministerstwa Edukacji Narodowej.
Na platformie znajdują się pomysły na lekcje z różnych przedmiotów STEM, które można realizować w szkole i w domu.
https://zpe.gov.pl/
Laboratoria Przyszłości
Projekt wdrożony przez Ministerstwo Edukacji Narodowej.
Przykładowe scenariusze zajęć STEM dostępne na ZPE.
https://zpe.gov.pl/laboratoria-scenariusze
Koduj
Inicjatywa powstała na zlecenie Ministerstwa Edukacji Narodowej.
Platforma oferuje bezpłatne kursy, scenariusze zajęć dla nauczycieli, webinary, gry i zabawy oraz aplikacje online.
https://www.koduj.gov.pl/
Klub Młodego Programisty
Inicjatywa realizowana przez Kancelarię Prezesa Rady Ministrów (Cyfryzacja KPRM) w partnerstwie z Państwowym Instytutem Badawczym NASK.
W ramach projektu oferowane są szkolenia stacjonarne, gotowe materiały do pobrania (scenariusze zajęć, materiały video).
https://www.klubmlodegoprogramisty.pl/
OSE IT Szkoła
Projekt powstał w ramach połączenia portalu IT Szkoła z zasobami Ogólnopolskiej Sieci Edukacyjnej.
Platforma zapewnia dostęp do bezpłatnych materiałów i kursów e‑learningowych dla uczniów oraz nauczycieli.
https://it-szkola.edu.pl/
Podsumowanie: atrakcyjna i dostosowana do potrzeb dzieci i młodzieży edukacja STEM w szkole zwiększa motywację i sukces w nauce
Urozmaicone lekcje STEM w szkole rozbudzają zainteresowanie i entuzjazm uczniów przedmiotami ścisłymi i technicznymi. Dzięki interdyscyplinarnemu podejściu, innowacyjnym koncepcjom nauczania i praktycznym projektom, dzieci i młodzież zdobywają pozytywne doświadczenia w przedmiotach STEM już od najmłodszych lat. Może to również przełamać pewne zahamowania w stosunku do wysoce teoretycznych przedmiotów i wspierać sukcesy na polu nauki w obszarze STEM.
______________________________________________
Źródła
https://streamedukacja.pl/2022/06/09/stemowe-lekcje/
(4.10.2024)
https://edurada.pl/zajecia-pozalekcyjne-co-trzeba-o-nich-wiedziec-5/
(4.10.2024)
https://opinieouczelniach.pl/artykul/olimpiady-przedmiotowe-przepustka-na-studia-czyli-kto-nie-musi-zdawac-matury/
(4.10.2024)
https://edukacjawzasiegureki.pl/zintegrowana-platforma-edukacyjna/
(4.10.2024)
https://www.gov.pl/web/laboratoria
(4.10.2024)
Źródła zdjęć w kolejności chronologicznej w tekście
Zdjęcie tytułowe: Rido – stock.adobe.com
1. zdjęcie w tekście: Xavier Lorenzo – stock.adobe.com
2. zdjęcie w tekście: Halfpoint – stock.adobe.com
3. zdjęcie w tekście: Artem Zakharov – stock.adobe.com
