STEM-образование: технологии для дошкольников

Иллюстрация: Юлия Замжицкая

STEM-образование в школах и в вузах прочно вошло в программы. Но STEM-навыки полезно развивать еще в детском саду. Это помогает малышам тренировать критическое и креативное мышление и учит решать проблемные ситуации. 

В этой статье вместе с Максимом Турушевым, директором некоммерческой организации Лаборатория по робототехнике «Инженеры будущего», оператора Международного чемпионата по робототехнике «Сахалин 6.0» в России из Красноярска, разбираемся, как использовать STEM-технологии в работе с дошкольниками.

Что такое STEM и почему сейчас растет спрос на STEM-образование

STEM — это аббревиатура от английских слов:

• Science (наука)
• Technology (технологии)
• Engineering (инженерия) 
• Mathematics (математика)

Термин обозначает направление в образовании, которое объединяет эти четыре области. Его ввел Национальный научный фонд США в 2001 году, когда стало ясно, что пора обновлять образовательные программы. Еще в 1980–1990 информационные технологии начали проникать в бизнес и повседневность: распространились первые персональные компьютеры и интернет. Нужно было подготовить специалистов, которые смогут работать в новых реалиях. Так появился STEM. 

В основе STEM-обучения интегративный подход: биологию, физику, химию и математику изучают не изолированно, а в их взаимосвязи. Это готовит учеников к будущим задачам на работе, которые часто требуют комплексного подхода, а не рассматриваются с точки зрения одной дисциплины. Например, чтобы создать экологически чистый двигатель, надо выбрать топливо, рассчитать, сколько энергии он будет потреблять, разработать конструкцию.

В России STEM тоже стал частью образовательной стратегии. В 2014 году президент подчеркнул, что важно выводить инженерное образование на мировой уровень. Робототехнику определили как одно из приоритетных направлений науки и техники. Открыли технопарки, мастерские, а в школах — специализированные кабинеты с 3D-принтерами, лазерными резаками, станками для обработки металла и другим оборудованием, которое помогает делать роботов и заниматься инженерией.

Национальный Чемпионат по робототехнике Красноярск 5.0. Источник — Международный чемпионат по робототехнике

«Сегодня в России есть дефицит инженеров. При этом нужно больше специалистов, которые не просто выполняют свои задачи, а имеют критическое мышление и умеют решать нестандартные проблемы. Таких профессионалов подготавливает с помощью STEM».

Максим Турушев 

STEM-образование детей дошкольного возраста: польза stem-мышления

STEM-подход строится на принципах, которые отличают его от традиционного. Рассмотрим разницу. 

Стем-образование для детей дошкольного возраста развивает навыки, которые помогут в будущем в вузе и на работе:

✔️ Критическое и креативное мышление. Малыши учатся анализировать и сравнивать информацию и находить закономерности. Они начинают понимать, что каждая задача решается разными способами, рассматривают варианты и оценивают, что сработает лучше. Например, конструируют модели зданий и мостов, выбирают подходящие материалы и способы воплотить задумку.

✔️ Инженерные и технические навыки. В STEM-образовании технологии играют ключевую роль. Дети учатся программировать, работать с оборудованием, например 3D-принтерами и сенсорами. Это помогает быстрее адаптироваться к новому.

✔️ Эмоциональный интеллект и уверенность в себе. Ошибки — неизбежная часть реализации проекта, а не провал. Дети учатся не пасовать перед сложностями, а разбирать задачу на части, как в конструкторе, где нужно выяснить, какие детали соединить, чтобы получилась нужная форма. 

✔️ Навыки работы в команде. В группе приходится обсуждать варианты, защищать предложения и учитывать чужое мнение. Чтобы реализовать проект, а не застрять на стадии идеи и поругаться, важно учиться слушать других и корректно высказывать позицию.

«Развитие stem-мышления у дошкольников дает возможность решать проблемы творчески и подпитывает любознательность. STEM-занятия помогают удовлетворить их потребность исследовать мир, разобраться, как все устроено и почему. При этом у детей формируются элементарные знания из физики, математики, биологии и других наук, которые пригодятся в будущем».

Максим Турушев

Как развивать STEM-мышление в ДОУ

STEM-мышление дает детям преимущества. Они экспериментируют, ищут нестандартные подходы и могут в одном проекте использовать знания из разных дисциплин. Разберемся, как развивать STEM-мышления у дошкольников.

Создавайте условия для исследований и экспериментов.  Нужны материалы и инструменты, например лупа, весы, пипетки и микроскоп — для проектов в области биологии, и конструкторы — чтобы воплощать инженерные задумки.

Обсуждайте вопросы «почему» и «как». Когда ребенок интересуется, почему растения распускаются, откуда берется дождь или как работает двигатель автомобиля, не давайте готовые ответы, пусть попробует рассуждать сам. 

«Чтобы в детском саду организовать помещение, добавить туда методические материалы, плакаты, детали для сборки конструкторов, важно, чтобы администрация поддержала воспитателя.

Сейчас бизнес помогает образовательным учреждениям растить новые поколения талантливых ребят. Например, в Нижнем Новгороде «Группа ГАЗ» создала Центр детского и юношеского технического творчества «Юный автомобилист».

Максим Турушев

Кабинет для занятий в центре «Юный автомобилист». Источник — «Юный автомобилист»

Стимулируйте творчество и изобретательность. Чтобы у ребенка развивалось креативное мышление, пусть он пробует новое. Не спешите давать готовые решения, а разрешите самостоятельно прийти к цели.

С проектом можно поучаствовать в конкурсе. Обычно его защищают перед членами жюри. Если дети придумают и сделают все сами, они будут чувствовать себя увереннее. Источник — Международный чемпионат по робототехнике

Развивайте навыки командной работы. В STEM с детства учат работать в команде. Большие проекты не создают в одиночку, поэтому важно уметь распределять роли, эффективно общаться с членами группы и отвечать за личный вклад.

«Чтобы взрослому было проще руководить проектной деятельностью, лучше разделить группы по 4–5 человек. Так у каждого будут задачи и легко можно проследить, как их выполняют. 

В детском саду воспитатель может помочь детям распределить роли. Например, проект посвящен теме сельского хозяйства. Один изучает, как выращивать яблоки, другой придумывает схему дрона, чтобы собирать яблоки, третий — конструирует.

Иногда стоит подключить психолога. Так, если в команде есть ребенок с особенностями, например гиперактивностью, он может мешать остальным. Специалист поможет подобрать задачи для такого малыша и посоветует, как с ним работать, чтобы не страдал процесс».

Максим Турушев

Формируйте упорство и адекватное отношение к ошибкам. Важно, чтобы дети поняли, что неудачи на занятиях — это не повод все бросить и разочароваться. Если у проектной группы что-то не получается, помогите разобраться и спросите, почему результат такой и что стоит сделать по-другому, чтобы исправить.

Расскажите об ученых, изобретателях и инженерах, которые ошибались, но продолжили работать и достигли цели. Главное — придумать полезный и интересный проект, чтобы мотивация завершить его оставалась до конца.

«Чтобы привлечь дошкольников к STEM-занятиями, обычно немного нужно. В этом возрасте они готовы экспериментировать и с радостью подключаются к любому увлекательному делу.

Руководство и родителей можно замотивировать так: рассказать про конкурсы и соревнования, например по робототехнике, в которых полезно поучаствовать малышам».

Максим Турушев

В чем разница между steam- и stem-образованием? 

STEAM отличает от STEM буквой A, которая в аббревиатуре означает Art — искусство. Оно готовит специалистов для развивающихся направлений — дизайна, рекламы, анимации, виртуальной реальности, где помимо технических навыков важны творческие. 

STEAM навыки формируются по тем же принципам, что и STEM. Особенность в том, что знания из технических и гуманитарных сфер осваивают одновременно и в равной мере. Язык, литература, дизайн, музыка важны так же, как математика, биология, физика и инженерия. 

Мало создать проект, важно уметь его презентовать. Поэтому STEAM-технологии в доу стирают границы между привычным разделением на технический и гуманитарный склад ума. Источник — Международный чемпионат по робототехнике

Перспективы stem-образования

В STEM-сфере есть три тренда. Рассмотрим их.

Персонализация образования. Индивидуальный подход уже применяют. Например, в некоторых вузах студенты могут самостоятельно выбирать учебные дисциплины. Это помогает построить собственный образовательный маршрут, который раскрывает потенциал человека.

Проектное мышление и командная работа. Современным компаниям нужны разносторонние инженеры, которые выполняют технические задачи и при этом работают в коллективе, руководят командой и создают креативные решения. Поэтому STEM-образование сегодня развивает еще и софт скилы, например лидерство, коммуникацию и совместную работу.

Смешанные форматы обучения. Гибридный формат привлекает в образовательные учреждения высококвалифицированных преподавателей, которые не могут работать очно, а учащимся дает возможность составить гибкое расписание.

Научное мышление, умение решать задачи, понимать причинно-следственные связи, работать в команде — это ключевые STEM-навыки, которые помогают учиться и работать. В дошкольном возрасте детям их легче освоить через практические задания и игры. Так они понимают, что наука и технологии — это увлекательно.

Материалы по теме:

• Что учителю нужно знать о проектной деятельности
• 10 игр на развитие математических навыков у дошкольников
• Математическая тревожность и дискалькулия: как распознать и помочь ребенку