STEAM-образование (S — science, T — technology, E — engineering, A — art, M — mathematics) — современный подход к обучению, сочетающий естественные науки, технологии, инженерию, искусство и математику. Как же применить этот междисциплинарный подход в школе и воплотить в конкретных проектах? Своими идеями поделились отечественные разработчики из компании IT.Integrator — руководитель направления работы со сферой образования Игорь Старенький и автор методического подхода Антон Дзюба.
Справка
Будет уместно, если процессом реализации проектов будет руководить либо учитель информатики, либо учитель трудового обучения. Однако следует помнить, что в команде все учителя важны. И без учителя биологии или химии удачного проекта не будет.
Также стоит отметить, что для выполнения STEAM-проектов и обустройства лабораторий в школах необходимо профессиональное оборудование, которое могут предоставить ИT-компании. Это 4 дидактических комплекта: 1) микроконтроллеры, электронные компоненты и программируемые электронные модули для моделирования, опытов и робототехники; 2) 3D-принтер для моделирования и графики; 3) цифровой фрезерный станок для моделирования, конструирования и фрезерования; 4) голографический экран с видеокамерой, фоном и проектором для создания голографических учебных видео.
«Умная теплица»
Для кого: ученики 5-9-х классов.
Количество детей в группах: 4.
Какие дисциплины объединяет: информатика, инженерия, математика, физика, химия, биология, трудовое обучение.
Цель: создание модели стопроцентно автоматизированной теплицы.
Срок выполнения: 1 год.
Объедините учеников в группы и предложите каждой из них выбрать, какие растения они хотят вырастить в своих теплицах.
На уроках биологии дети узнают все о выбранном растении: какого режима освещения и полива требует, на какую высоту вырастает, которую урожайность имеет.
Затем предложите ученикам подумать, как обеспечить систему полива для каждого конкретного растения. Схема такова: полив должен поступать, когда земля сухая. Но нужно знать — именно для этого растения земля уже сухая или еще мокрая?
После уточнения, какой именно уровень влажности должен быть в почве, дети устанавливают в теплице датчик влажности. Он измеряет сопротивление земли, которое меняется в зависимости от влажности. А значит, датчик обязательно потребует калибровки. Поэтому на уроке физики датчик калибруют в соответствии с потребностями растения.
На уроках химии ученики изучают различные составы почвы и изменения сопротивления в зависимости от изменения состава почвы. Датчик, в свою очередь, нужно настроить так, чтобы эрозия почвы не была критической.
После сбора всех исходных данных ученики прорабатывают их на уроках информатики: программируют работу датчиков и печатают мелкие детали теплицы на 3D-принтере.
На других уроках дети изучают принцип действия датчиков влажности воздуха и CO2, принцип действия искусственного освещения.
Для сбора урожая ученики овладевают принципами действия робота-манипулятора, который с помощью датчика цвета определяет, созрел ли урожай.
«Автоматическая метеостанция»
Для кого: ученики 5-9-х классов.
Количество детей в группах: 3-4.
Какие дисциплины объединяет: география, информатика, физика, химия, трудовое обучение, математика
Цель: создание метеостанции, которая сможет определять влажность и температуру воздуха, количество углекислого газа, атмосферное давление. К ней может подключаться датчик скорости ветра. Подниматься в воздух метеостанция будет на воздушных шариках.
Срок выполнения: 10 уроков по каждому из задействованных предметов.
Работу над проектом ученики начинают на уроке трудового обучения, где вместе с учителем обсуждают задачи и функционал метеостанции. Объедините учеников в группы по 3-4 участника. Каждая из них должна разработать собственное инженерное видение метеостанции.
Подбор необходимой электроники, разработка и изготовление корпуса, сбор всех составляющих в единое устройство и анализ эргономичности также происходят на уроке трудового обучения.
На уроке математики ученики осуществляют вычисления относительно формы и размеров корпуса. А на уроках физики и химии проводят опыты для правильной калибровки всех датчиков.
На занятиях по информатике школьники занимаются настройкой работы метеостанции и программного обеспечения для дистанционной передачи и сохранения показателей на ученических девайсах.
Собственно как метеостанция устройство работает на уроках географии, которые необходимо проводить на школьном дворе. А уже полученные показатели о влажности и температуре воздуха, количестве углекислого газа, атмосферном давлении в сочетании с данными о высоте над землей анализируются на уроке математики.
«Умный дом»
Для кого: ученики 5-11-х классов.
Количество детей в группах: 4.
Какие дисциплины объединяет: информатика, инженерия, математика, физика, химия, архитектурный дизайн, трудовое обучение
Цель: создание модели дома будущего, питание которого осуществляется с использованием возобновляемых источников.
Срок выполнения: 6-9 месяцев.
Объедините учеников в группы, каждая из которых обдумывает свое видение возможностей «Умного дома»: обеспечение питания модели дома с помощью солнечных батарей, настройка датчиков движения, датчиков СО2, влажности и температуры воздуха, автоматического закрытия и открытия дверей и окон, автоматического освещения и сигнализации.
На уроках трудового обучения каждая группа самостоятельно разрабатывает проект дома будущего: дизайн, количество этажей, наличие террасы, вспомогательных зданий.
Опыты с датчиками для их правильной настройки проводят на уроках физики и химии. А точность архитектурных расчетов проверяют на уроках математики.
Программирование «Умного дома» происходит, конечно, на уроках информатики. К модели можно подключить и «Автоматическую метеостанцию», и «Умную теплицу».
