STEM-освіта для біологів

Світові тенденції у сфері виробництва вимагають нових методів та способів підготовки фахівців. Наявні методики такої підготовки не завжди можуть повноцінно задовольнити потреби як самого студента, так і трудовий ринок. Сьогодні одним з ефективних напрямів є STEM-освіта.

Вона з’явилася у освітній системі Великої Британії та Америки ще у 1950-х роках. Кажуть,  сам президент США Джон Кеннеді був ініціатором появи цього напрямку, видавши розпорядження про підвищення рівня вищих інженерних шкіл країни. У той час таку потребу пов’язували з «космічними змаганнями» між СРСР та США. У 1957 році відбувся запуск  першого радянського супутника, що, м’яко кажучи, не сподобалося американському уряду. Але радянської держави вже немає, а STEM-освіта залишилася та активно впроваджується в американську та британську підготовку фахівців.

Що ж вона собою являє? Якщо зайти на сайт Інституту модернізації змісту освіти МОН України, то тут можна побачити таке визначення: «STEM (S - science, T - technology – Е-engineering – М-mathematics) освіта - це низка чи послідовність курсів або програм навчання, яка готує учнів до успішного працевлаштування, до освіти після школи або для того й іншого, вимагає різних і складніших навичок, зокрема із застосування математичних знань і наукових понять». 

Доволі специфічне визначення, з якого зрозуміло, що такий напрям був створений та монополізований математиками і технарями. Але не все так однозначно. STEM-освіта відрізняється від  підготовки фахівців засобами наукової діяльності або «навчання крізь дослідження». Її результатом повинен обов’язково бути конкретний результат: винахід, прилад, інформаційна технологія, оригінальна методика тощо, який має безпосереднє практичне значення.

STEM-освіта не тільки для математиків

У Херсонському державному університеті вже понад 20 років існує лабораторія активних форм навчання біології та екології під керівництвом доктора педагогічних наук, професора Марини Михайлівни Сидорович. Використовуючи методики аналізу дії різноманітних чинників довкілля за допомогою рослин, вона готує не просто фахівців з біології, а забезпечує формування у здобувачів індивідуальної дослідницької траєкторії такої підготовки. Ця  траєкторія містить навички критичного мислення, комунікації та командної роботи, вміння застосовувати знання в реальному житті, формування креативних проєктних ідей тощо. Тобто все те, що вкрай необхідно сучасній особистості у житті і професійній діяльності. Чому з’явилася така ідея у дослідниці? Якось вона брала участь у науковій конференції, що була присвячена STEM-освіті. Ця конференція відбувалася на фізматі ХДУ. Почувши виступи  методистів - математиків і фізиків, вона зрозуміла, що таку ж методику підготовки здобувачів можна застосовувати і для фахівців у галузі біології.

Ряскою по брудній воді

У лабораторії постійно діє наукова студентська група майбутніх біологів і вчителів біології, до якої входять студенти з 1 по 6 курси. Марина Михайлівна наголошує: дуже важливо, коли студент самостійно визначає, яким науковим пошуком і коли він буде займатися у STEM-лабораторії. У результаті такої роботи він розробляє свою оригінальну методику визначення дії певного чинника довкілля, наприклад води, різного походження, за допомогою рослин. Серед таких рослин  - пшениця, ячмінь, рапс, просо, льон. Їх пророщують у чашках Петрі*. Потім вимірюють  ростові та інші показники таких рослин. А саме, розмір кореня, стебла тощо. Найцікавіше, на думку професора, використовувати ряску**, бо вона досить чутлива рослина до токсичного впливу середовища. Її поміщають у воду і відстежують ріст та розмноження. Якщо вода низької якості, то ряска буде повільно рости, набувати білого кольору, знижувати вміст хлорофілу тощо. Для проведення досліджень і отримання результатів у лабораторії використовують мікроскопи, термостат, бінокуляр***, фотонасадку, спеціальний холодильник, освітлювальний прилад «Флора», спеціальне обладнання для виготовлення препаратів для мікроскопічної роботи, різноманітні засоби комп’ютерної підтримки. У рамках діяльності цієї лабораторії та студентської наукової групи визначають якість водопровідної води, води з пунктів продажу, річкової і бутильованої води нашого міста. За цим напрямком особливо плідно працюють члени наукової групи останні 5 років. Уже проведено десятки експериментів,  опубліковано декілька десятків наукових статей.  Щорічно здобувачі беруть участь у 6-8 конференціях різного рівня, де презентують результати своїх досліджень. Але визначення безпечності води – це тільки один з напрямків роботи групи STEM-освіти. Серед них – визначення екологічної безпеки і біологічних властивостей різних хімічних речовин, їх захисних властивостей від дії чинників довкілля, надійності різноманітних способів і приладів очищення водопровідної води.       

Підготовка не тільки вчителя біології

На думку Марини Михайлівни, використання методів STEM-освіти дозволяє формувати фахівця-біолога як дослідника, а не тільки як учителя. Сучасні освітяни повинні не тільки давати теоретичні знання, але й уміти проводити і керувати учнівською дослідницькою діяльністю. Це необхідно їм для організації виконання учнями наукових робіт Малої академії наук України, здійснення наукового пошуку під час уроків і позаурочний час.  Тому командна робота є важливою складовою STEM-освіти майбутніх біологів. У лабораторії існує формат діяльності студентів «допоможи молодшому». Здобувачі старших курсів «навчають» методикам біотестування, контролюють перші наукові кроки молодших членів групи, надають їм консультації з виконання дослідження. Таким чином, студент не тільки отримує навички дослідника, а й вчиться навчати інших.

Ще однією складовою освітньої методики науковиці є розвиток довіри та самоорганізації під час роботи здобувачів у групі. Кожен студент має вільний доступ до приміщення, де проводяться дослідження. У цьому випадку він самостійно формує графік роботи. Зазвичай такі дослідження проводяться у позааудиторний час.  Інтенсивність своєї діяльності в групі (кількість проведених досліджень і час на їх виконання) –  також визначає сам член групи.

Закон є закон

Сьогодні законодавчо такий напрям підготовки фахівців оформлений лише у «Концепції розвитку STEM-освіти до 2027 року», яка охоплює лише підготовку фахівців у галузях фізики і математики. Марина Михайлівна впевнена, що предметна область цього напрямку з успіхом може бути розширена на біологічну і педагогічну галузі знань. І хто знає, може з часом бути прописана у законі України “Про вищу освіту”.

На жаль, інтенсивність і рівень досліджень наукової групи STEM-освіти суттєво залежить від фінансової підтримки, яка не забезпечується ані університетським, ані державним бюджетом, а тримається лише на ентузіазмі її наукової керівниці.

Можливо, це колись відбудеться, зважаючи на постійні зміни з Міністерством освіти та науки України…

*чашка Петрі – неглибока посудина циліндричної форми, зроблена з пластмаси або скла. Широко використовується для дослідів у біологів.

**Ряска – рід дрібних квіткових багаторічних або занурених у воду рослин з родини ароїдних.

***Бінокуляр – лабораторний оптичний пристрій з двома наборами лінз, який дозволяє дивитися на об’єкт одночасно двома очима.