STEM-вимір: навчаємо, створюємо, досліджуємо у Сарненському ліцеї № 5

Зміст

Період впровадження
Проблема, на вирішення якої спрямована практика
Цільова аудиторія на кого розрахована практика
Виконавці практики
Партнери
Методи реалізації практики
Алгоритм впровадження практики
Якісні результати
Головні переваги та можливі ризики впровадження практики
Інформація у ЗМІ : автори, назва, посилання
Інформація про орган місцевого самоврядування: повна назва органу, повна адреса, електронна скринька, телефон, ПІП голови, сайт чи соціальні мережі
Орган управління освітою громади: повна назва, повна адреса, телефон, електронна скринька, сайт чи соціальні мережі, ПІП начальника/-ці
Особа, яка відповідальна за впровадження практики

Період впровадження

Починаючи з 2019 року в Сарненському ліцеї № 5 було розпочато впровадження STEM-освіти. Саме тоді було отримано стартовий набір «Arduino» від БФ «Фонд освітніх ініціатив», а представник фонду Антон Дзюба особисто провів воркшоп для педагогічного колективу.

Проблема, на вирішення якої спрямована практика

Впровадження STEM-освіти в освітній процес Нової української школи є одним із ключових аспектів сучасної освітньої реформи. НУШ, зі своїм акцентом на компетентнісний підхід, інтеграцію та розвиток «м’яких» навичок, створює сприятливий ґрунт для інтеграції STEM-методології.

Практика STEM-освіти Сарненського ліцею №5 реалізується через:

інтегровані знання: навчання через проєкти та проблемно-орієнтовані завдання, що об’єднують різні дисципліни;
практичні навички: акцент на експериментах, дослідженнях, конструюванні та застосуванні знань у реальних ситуаціях;
ключові компетентності XXI століття: розвиток критичного мислення, креативності, комунікації, співпраці, цифрової грамотності та здатності до вирішення проблем;
мотивацію та зацікавленість: створення привабливого та захоплюючого освітнього середовища, що стимулює до вивчення природничих, технічних та математичних наук;
підготовку до майбутньої кар’єри: формування навичок, що будуть затребувані на ринку праці та дозволять успішно адаптуватися до постійних змін.

Цільова аудиторія на кого розрахована практика

Практика орієнтована на кілька взаємопов’язаних груп учасників освітнього процесу, кожна з яких має свої особливості та потреби.

Перш за все, це учні базової середньої школи (5–9 класи), які через STEM-заходи поглиблюють знання з природничих наук (фізика, хімія, біологія), математики, інформатики. Розвиток навичок проєктування, моделювання, експериментування та критичного мислення здійснюється через інтегровані уроки, проєктну діяльність, роботу з мікроконтролерами (Arduino) та робототехнічними наборами. Акцентується увага на командній роботі та вирішенні проблем, що мають практичне значення. Учні можуть брати участь у STEM-гуртках та конкурсах.

STEM-проєкт «Гідравлічні машини»: неможливе – можливе на уроці фізики

Другу важливу групу становлять учні старшої школи (10–11 класи), які завдяки STEM-заходам поглиблюють підготовку до вибору майбутньої професії в STEM-галузях. Заняття з поглибленим вивченням окремих STEM-дисциплін, виконання науково-дослідних робіт, робота з реальним обладнанням сприяють розвитку дослідницьких навичок, проведення власних наукових проєктів, підготовки до олімпіад та наукових конкурсів.

Окремою цільовою аудиторію є «ДівчатаSTEM» – унікальна спільнота дівчат, які цікавляться STEM та навчаються і працюють в STEM напрямах. У 2024 році Сарненський ліцей № 5 підтвердив статус філіалу проєкту ДівчатаSTEM.

Не менш значущою є група педагогічних працівників, які безпосередньо здійснюють освітній процес в напрямку STEM, адже саме вони є ключовими провідниками інновацій та визначають якість впровадження цієї освітньої методології. Педагоги повинні вміти вибудовувати міжпредметні зв’язки, інтегрувати матеріали з різних дисциплін (наука, технології, інженерія, математика) та розробляти інтегровані уроки та проєкти. Це вимагає глибокого розуміння не лише свого предмету, а й основ інших STEM-дисциплін.

Виконавці практики

Директор ліцею, заступник директора, соціальний педагог, вчителі-предметники, керівник гуртка «Робототехніка», координаторка проєкту ДівчатаSTEM.

Партнери

Сарненська міська рада, управління освіти Сарненської міської ради, батьківська спільнота, Сарненськитй центр професійного розвитку педагогічних працівників, підприємці.

Методи реалізації практики

Ефективна реалізація практики STEM-освіти в Сарненському ліцеї № 5 вимагає використання різноманітних методичних підходів та інструментів, що забезпечують інтеграцію знань, розвиток ключових компетентностей та високу мотивацію учнів. Основні методи:

Проєктно-орієнтоване навчання – центральний метод STEM-освіти, що передбачає роботу учнів над реальними, комплексними проблемами або викликами. Замість вивчення окремих тем, учні занурюються у проєкт, що вимагає застосування знань з різних STEM-дисциплін.

Реалізація:

визначення проблеми: учні (самостійно або з допомогою вчителя) ідентифікують проблему, яка їх цікавить або є актуальною для громади;
планування: розробка плану дій, розподіл ролей у команді, визначення необхідних ресурсів;
дослідження та розробка: збір інформації, проведення експериментів, створення моделей, прототипів, програмного забезпечення;
тестування та вдосконалення: перевірка рішення, аналіз результатів, внесення коректив;
презентація: представлення результатів проєкту аудиторії (однокласникам, батькам, громаді).

Проблемно-орієнтоване навчання – робота з відкритою, складною проблемою, яка не має єдиного «правильного» рішення. Мета – розвинути навички аналізу, критичного мислення та пошуку креативних шляхів вирішення.

Реалізація:

представлення проблеми: вчитель пропонує реальну або гіпотетичну проблему;
аналіз та гіпотези: учні аналізують проблему, висувають гіпотези щодо її причин та можливих рішень;
самостійне дослідження: пошук інформації, проведення експериментів для перевірки гіпотез;
обговорення та висновки: командне обговорення знайдених рішень, оцінка їх ефективності.

Дослідницький метод, де учні виступають у ролі дослідників, самостійно проводячи експерименти та спостереження, аналізуючи дані та формулюючи висновки.

Реалізація:

формулювання гіпотези: на основі спостережень або вже наявних знань;
планування експерименту: визначення змінних, контрольованих умов, необхідного обладнання;
проведення експерименту: збір даних;
аналіз даних та висновки: інтерпретація отриманих результатів.

Інтегровані уроки – об’єднання тем або концепцій з різних STEM-дисциплін в одному уроці або курсі, щоб показати учням взаємозв’язок знань.

Реалізація:

тематичні блоки: розробка навчальних блоків, які охоплюють матеріал з фізики, математики, біології та технологій;
бінарні уроки: проведення спільних уроків вчителями різних предметів (наприклад, фізики та інформатики, хімії та біології);
міжпредметні тижні/дні: організація спеціальних заходів, присвячених певній STEM-тематиці, із залученням різних вчителів та учнів.

Використання сучасних технологій (технологічна інтеграція) – активне залучення цифрових інструментів, обладнання та ресурсів для поглиблення навчання та практичної реалізації ідей.

Реалізація:

робототехніка: конструювання та програмування роботів (набори LEGO Foundation.);
3D-моделювання та 3D-друк: створення та друк власних моделей для проєктів, вивчення принципів дизайну та інженерії;
програмування: вивчення мов програмування (Scratch, Python) для розробки ігор, додатків, управління роботами та мікроконтролерами;
мікроконтролери: використання Arduino для створення «розумних» пристроїв;
віртуальні лабораторії та симуляції: використання програмних засобів для проведення віртуальних експериментів, які неможливо або небезпечно провести в реальності.

Гейміфікація та змагання – включення ігрових елементів в освітній процес, організація змагань для підвищення мотивації та залученості учнів.

Реалізація:

STEM-квести, хакатони, олімпіади: організація змагань, де учні вирішують завдання в обмежений час, працюючи в командах;
ігрові елементи на уроках: застосування балів, рівнів, нагород за досягнення у STEM-діяльності.

Екскурсії та взаємодія з громадою – виведення навчання за межі класу, знайомство учнів з реальними STEM-професіями та застосуванням знань у виробництві та повсякденному житті.

Реалізація:

відвідування підприємств: екскурсії на місцеві заводи, наукові лабораторії;
зустрічі з фахівцями: запрошення інженерів, вчених, програмістів, лікарів для проведення лекцій та бесід.

Комбінація цих методів дозволяє створити динамічне, цікаве та ефективне освітнє середовище, яке відповідає принципам Нової української школи та готує учнів до викликів і можливостей майбутнього.

Алгоритм впровадження практики

Впровадження STEM-освіти включає в себе декілька ключових етапів: визначення мети та завдань, формування міждисциплінарних тем, вибір методів та інструментів, вдосконалення професійних компетентностей вчителів, підготовка матеріалів, а також оцінювання результатів.

Будь-яка STEM-діяльність у Сарненському ліцеї № 5 розпочинається з етапу визначення мети та завдань на якому встановлюється, що саме потрібно досягти за допомогою STEM-освіти, наприклад, розвиток критичного мислення, інноваційних навичок, або підготовка до певних професій, визначаються чіткі цілі для кожного рівня навчання, враховуючи вікові особливості учнів.

Наступним етапом є формування міждисциплінарних тем, тобто вибір теми, яка інтегрує науку (Science), технології (Technology), інженерію (Engineering) та математику (Mathematics), розглядається можливість розширення STEM до STEAM, додаючи мистецтво (Art) для розвитку креативності.

Після цього настає етап вибору методів (проєктна діяльність, дослідницька робота, проблемне навчання) та інструментів (цифрові інструменти, набори для робототехніки, підручні матеріали).

Важливим етапом є вдосконалення професійних компетентностей вчителів – можливість пройти навчання та підвищення кваліфікації з STEM-освіти, забезпечення адміністрацією закладу підтримки та методичними матеріалами для вчителів.

Не менш важливим є етап підготовки матеріалів – створення або адаптування навчальних матеріалів, які відповідають обраним темам та методам, забезпечення доступу до необхідного обладнання та ресурсів.

Крайнім етапом є етап оцінювання результатів (рефлексія) – розроблення системи оцінювання, яка враховує як знання, так і практичні навички учнів, а також проведення систематичного моніторингу та аналізу результатів впровадження STEM-освіти.

Впровадження STEM-освіти – це безперервний процес, що потребує гнучкості, постійного вдосконалення та адаптації до потреб учнів та сучасних викликів.

Якісні результати

Впровадження STEM-освіти в Сарненському ліцеї № 5 призводить до досягнення низки якісних результатів, які стосуються як учнів, так і самого освітнього процесу, та виходять за рамки простого засвоєння предметних знань. Ці результати свідчать про трансформацію підходів до навчання та розвиток ключових компетентностей.

Перш за все спостерігається розвиток критичного мислення та навичок розв’язання проблем. Учні не просто запам’ятовують інформацію, а вчаться аналізувати, оцінювати та застосовувати знання для вирішення реальних, комплексних проблем, бачать проблему з різних сторін, формулюють дослідницькі питання та знаходять шляхи їх вирішення – виробляється вміння мислити «поза рамками», шукати нестандартні та креативні рішення.

Під час виконання STEM-діяльності посилюється мотивація та зацікавленість до навчання, адже навчання стає більш практичним, інтерактивним та орієнтованим на реальний світ, що значно підвищує зацікавленість учнів. Діти бачать сенс у вивченні науки, технологій, інженерії та математики, оскільки розуміють, як ці знання можуть бути застосовані в житті. Таким чином підвищується інтерес до технічних та наукових дисциплін, що може вплинути на вибір майбутньої професії.

Під час реалізації STEM-проєктів формується інженерне та алгоритмічне мислення, тому що учні опановують процес проєктування: від ідеї та планування до реалізації, тестування та вдосконалення. Це сприяє розвитку системного підходу до вирішення завдань, розуміння причинно-наслідкових зав’язків, здатності розбивати складні завдання на простіші етапи та створювати покрокові інструкції (алгоритми).

Проєктна діяльність у STEM-освіті часто передбачає командну роботу, де учні вчаться ефективно взаємодіяти, розподіляти ролі, слухати один одного та висловлювати свої ідеї. Це сприяє розвитку навичок співпраці та комунікації – покращення навичок презентації своїх ідей та результатів роботи, аргументованого захисту своєї позиції.

STEM-освіта заохочує учнів брати на себе ініціативу та досліджувати нові ідеї. Самостійне розв’язання проблем, реалізація проєктів та досягнення результатів дають учням можливість додати впевненості у власних силах та сформувати ініціативність.

На STEM-уроках учні не лише вивчають окремі факти, а й розуміють, як працюють наукові принципи та технології у реальному житті, застосовують наукові знання для пояснення повсякденних явищ та прийняття обґрунтованих рішень. Все це сприяє збільшенню наукової грамотності та розуміння світу.

Одним із вагомих досягнень є гнучкість мислення та адаптивність – вміння швидко адаптуватися до нових ситуацій, технологій та інформації, що є вкрай важливим у сучасному світі, що швидко змінюється.

Створення унікальних проєктів, розробка оригінальних рішень, пошук нових підходів до проблем, заохочення до експериментів сприяє розвитку креативності та інноваційності.

Важливо відмітити підготовку до майбутніх професій та конкурентоспроможності на ринку праці, адже STEM-освіта формує навички, які є надзвичайно затребуваними на сучасному ринку праці, особливо в галузях, що стрімко розвиваються. Учні отримують цінні практичні знання та досвід, які є фундаментом для подальшої освіти та успішної кар’єри.

Особливим результатом є зменшення гендерних стереотипів, оскільки STEM-освіта сприяє залученню дівчат до технічних та наукових сфер, руйнуючи стереотипи щодо «чоловічих» та «жіночих» професій.

Таким чином, якісні результати впровадження STEM-освіти проявляються у формуванні всебічно розвиненої особистості, здатної критично мислити, вирішувати проблеми, працювати в команді та створювати інновації.

Кількісні результати

Впровадження практики супроводжується чіткою фіксацією кількісних показників, що свідчать про системну роботу та відчутні досягнення.

На сьогодні, починаючи з 2022 року, у закладі реалізується проєкт ДівчатаSTEM, які постійно беруть участь у різноманітних міжнародних та Всеукраїнських конкурсах.

Відповідно до наказу Державної наукової установи «Інститут модернізації змісту освіти» від 23.10.2023 № 32 «Про проведення Всеукраїнського заходу «Ми розвиваємо STEM» за системний підхід у розвитку STEM-освіти, вагомі досягнення в інноваційній педагогічній, науковій діяльності Сарненський ліцей № 5 нагороджено відзнакою «Ми розвиваємо STEM»

На базі ліцею функціонує гурток «Робототехніки», який надає учням унікальну можливість поринути у світ інженерії, програмування та конструювання.

60% педагогів ліцею підвищили кваліфікацію за напрямом STEM-освіта.

Окремо варто відзначити досягнення учнів у різних STEM-проєктах та конкурсах, зокрема, у 2023–2024 н.р.:

команда учнів 9 класу взяла участь у National STEM-day – STEM-конкурс з маршмелоу;
команда учнів 9–10 класів спробували себе у Всеукраїнському інтернет-турнірі з природничих дисциплін;
STEM-дівчата виконували завдання PiA Physics in Advent;
команда учнів 6 класу, використовуючи освітню платформу Explore Learning Gizmos взяли участь у міжнародному конкурсі Gizmos Europe STEM competition;
виготовлено 26 активностей протягом Інженерного тижня;
команда хлопців 9-го класу взяли участь у Всеукраїнському конкурсі «Запроси фізику до себе…» у межах проєкту «STEM/STEAM навчання на уроках фізики»;
Яковець Анастасія, Веремська Анна, Мельник Ангеліна, учениці 11-го класу здобули ІІІ місце у відкритому конкурсі творчих робіт «Всесвіт в об’єктиві» в номінації «Фоторобота «Наука навколо нас» в рамках Всеукраїнського фестивалю «STEM-весна-2024»;
Бородавка Назар, Кокора Кирил, Шепеть Уляна, Леончики Тимофій та Вероніка, учні 6-го класу, здобули ІІ місце у відкритому конкурсі творчих робіт «Всесвіт в об’єктиві» в номінації «Відео майстер-клас «Досліджуємо та експериментуємо» в рамках Всеукраїнського фестивалю «STEM-весна-2024»;

Проведено STEM-тиждень у рамках Всеукраїнського фестивалю «STEM-весна-2024», а також представлено досвід впровадження STEM-освіти на STEAM-Lab «Від теорії до практики», організованого управлінням освіти Сарненської міської ради.

У межах закладу організовано та проведено STEM-проєкти: «Екомодна геометрія», Екоіграшка «Травничок», «Вишивана Україна», «Сарненська Шевченкіана», «Верба – символ і оберіг українського народу». Учні 10-х класів здійснили екскурсію на підприємство «ПрагмаФактор» м. Сарни.

2024–2025 навчальний рік:

команда ДівчатаSTEM взяла участь у National STEM-day – STEM-конкурс з маршмелоу;
STEM-дівчата виконували завдання PiA Physics in Advent;
Селезень Дарина та Кулеша Єлизавета, учениці 9-го класу здобули ІІІ місце у Всеукраїнському конкурсі «Хімічний калейдоскоп»;
Круглик Вероніка, учениця 11-го класу здобула ІІІ місце у VI міжнародному конкурсі «Врятуймо планету разом»;
Виготовлено 20 активностей в рамках проведення Інженерного тижня;
Учні 7-го класу доєднались до виховного заходу «Всеукраїнський STEM-день», що відбувся в межах Всеукраїнського фестивалю «STEM-весна – 2025»;

Проведено STEM-тиждень в межах Всеукраїнського фестивалю «STEM-весна – 2025».

Заступник директора з НВР поділилась досвідом впровадження STEM-освіти у Сарненському ліцеї № 5 під час Марафону «На крилах STEM» від Лідерів у межах Всеукраїнського STEM-дня.

Учні 11-х класів відвідали Національний університет водного господарства та природокористування м. Рівне, а учні 9-го класу з метою профорієнтації відвідали спортивно-оздоровчий комплекс «Дельфін» м. Сарни.

Головні переваги та можливі ризики впровадження практики

Головні переваги впровадження практики

Розвиток критичного мислення та вміння розв’язувати проблеми. STEM-освіта не просто передає знання, а вчить учнів аналізувати складні ситуації, висувати гіпотези, тестувати їх та знаходити ефективні рішення. Це формує аналітичний склад розуму та здатність мислити нестандартно, що є запорукою успіху в будь-якій сфері життя.
Підвищення інтересу до природничих наук та математики. Традиційні методи викладання іноді роблять ці предмети сухими та нецікавими. STEM-освіта, завдяки інтерактивним проєктам, експериментам та практичним завданням, перетворює навчання на захоплюючий процес. Це допомагає учням побачити, як наука та математика застосовуються в реальному житті, і може сформувати їхні професійні інтереси в цих сферах.
Підготовка до професій майбутнього. Світовий ринок праці активно трансформується, і попит на фахівців у галузі технологій, інженерії та науки постійно зростає. Впровадження STEM у ліцеї дає учням Сарненського ліцею № 5 міцну основу та необхідні навички для успішної кар’єри в цих галузях, відкриваючи їм ширші можливості для самореалізації. Щороку понад 20% випускників ліцею вибирають професії пов’язані з будівництвом та архітектурою, графічним дизайном, біотехнологіями.
Формування креативності та інноваційного мислення. STEM-підхід заохочує учнів не лише засвоювати інформацію, а й генерувати нові ідеї, створювати власні проєкти та шукати оригінальні рішення проблем. Це розвиває інноваційний потенціал та вміння бачити можливості там, де інші бачать лише виклики.
Розвиток навичок співпраці та командної роботи. Багато STEM-проєктів передбачають групову роботу, що вчить учнів ефективно спілкуватися, розподіляти обов’язки, слухати думки інших та досягати спільних цілей. Це незамінні навички для успіху в сучасному колективі.
Активне використання сучасних технологій. Впровадження STEM-освіти неможливе без інтеграції новітніх технологій в освітній процес. Це включає використання комп’ютерів, програмування, робототехніки та інших інструментів, що робить навчання більш актуальним, ефективним та цікавим. Учні гуртка «Робототехніка» не просто вивчають теорію, а й отримують практичний досвід роботи з сучасним обладнанням.

Можливі ризики впровадження практики

Недостатнє фінансування. Одним із найбільших ризиків є брак належного фінансування. Закупівля сучасного обладнання (лабораторного, комп’ютерного, робототехнічного тощо), ліцензійного програмного забезпечення та якісних навчальних матеріалів потребує значних коштів. Без достатнього фінансового забезпечення впровадження STEM буде поверхневим і не зможе розкрити весь свій потенціал.
Брак кваліфікованих вчителів. Для ефективного викладання STEM-предметів потрібні не просто вчителі-предметники, а фахівці, які володіють інтегрованими знаннями, вміють працювати з новими технологіями та застосовувати інноваційні методики навчання (проєктна діяльність, проблемно-орієнтоване навчання). Перекваліфікація існуючих кадрів або залучення нових спеціалістів може стати серйозним викликом.
Опір змінам. Впровадження будь-яких нових підходів до навчання може зіткнутися з опором з боку частини педагогічного колективу, яка звикла до традиційних методів викладання. Також може виникнути нерозуміння або навіть скептицизм з боку батьків, які не завжди усвідомлюють усі переваги STEM-освіти.
Нерівномірний доступ до ресурсів. Важливо забезпечити рівний доступ до STEM-ресурсів та можливостей для всіх учнів, незалежно від їхніх попередніх знань, соціального статусу чи рівня підготовки. Існує ризик поглиблення розриву між учнями, які мають легший доступ до технологій вдома, та тими, хто такого доступу не має.
Перевантаження навчальної програми. Необхідно ретельно спланувати інтеграцію STEM-елементів у існуючу навчальну програму. Існує ризик, що надмірне впровадження нових компонентів призведе до перевантаження учнів або до зниження якості викладання інших важливих предметів.
Потреба в постійному оновленні. Сфера STEM розвивається надзвичайно швидко. Це означає, що навчальні програми, обладнання та методики викладання потребуватимуть постійного моніторингу та оновлення, що є додатковим фінансовим та організаційним навантаженням на ліцей.
Проблеми з інфраструктурою. Для реалізації STEM-програм можуть знадобитися спеціалізовані лабораторії, майстерні, адекватне електропостачання, швидкий та стабільний інтернет. Якщо існуюча інфраструктура ліцею не відповідатиме цим вимогам, це може значно ускладнити подальше впровадження.

Інформація у ЗМІ : автори, назва, посилання

Сергійчук І.А., Щебликіна О.М. STREAM – маленькими кроками до впізнання великого. Проєкт «Книга Пам’яті» [Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції «STEАM-освіта: від теорії до практики» 12, 13, 14 червня 2024 року] – Режим доступу: https://iod.gov.ua/content/events/62/mizhnarodna-naukovo-praktichna-konferenciya–steam-osvita–vid-teoriyi-do-praktiki_publications.pdf?1720600679.7915#page=390

Сергійчук І.А. Дефіле «Екомода» – зліт фантазії, творчості. креативності» [Марафон «На крилах STEM» від Лідерів у межах Всеукраїнського STEM-дня] – Режим доступу: https://youtu.be/IkWeEW78dMI?t=6409

Велич РАЕС вражає: екскурсія для учнів Сарненського ліцею» [Радіо «Полісся»] – Режим доступу: https://www.facebook.com/watch/?v=694685016270197&rdid=3WPS1FA8XwBV9AGu