STEAM-освіта (S — science, T — technology, E — engineering, A — art, M — mathematics) — сучасний підхід до навчання, що поєднує природничі науки, технології, інженерію, мистецтво та математику. Як же застосувати цей міждисциплінарний підхід у школі та втілити в конкретних проектах? Своїми ідеями поділилися вітчизняні розробники з компанії IT.Integrator — керівник напрямку роботи зі сферою освіти Ігор Старенький та автор методичного підходу Антон Дзюба.
Довідка
Буде доречно, якщо процесом реалізації проектів керуватиме або вчитель інформатики, або вчитель трудового навчання. Однак треба пам’ятати, що в команді всі вчителі важливі. І без вчителя біології чи хімії вдалого проекту не буде.
Також треба зауважити, що для виконання STEAM-проектів та облаштування лабораторій у школах необхідне професійне обладнання, яке можуть надати IT-компанії. Це 4 дидактичних комплекти: 1) мікроконтролери, електронні компоненти та програмовані електронні модулі для моделювання, дослідів і робототехніки; 2) 3D-принтер для моделювання та графіки; 3) цифровий фрезерувальний верстат для моделювання, конструювання та фрезерування; 4) голографічний екран з відеокамерою, фоном та проектором для створення голографічних навчальних відео.
«Розумна теплиця»
Для кого: учні 5-9-х класів.
Кількість дітей у групах: 4.
Які дисципліни поєднує: інформатика, інженерія, математика, фізика, хімія, біологія, трудове навчання.
Мета: створення моделі стовідсотково автоматизованої теплиці.
Термін виконання: 1 рік.
Об’єднайте учнів у групи та запропонуйте кожній з них обрати, які рослини вони хочуть виростити у своїх теплицях.
На уроках біології діти дізнаються все про обрану рослину: якого режиму освітлення і поливу потребує, на яку висоту виростає, яку урожайність має.
Далі запропонуйте учням поміркувати, як забезпечити систему поливу для кожної конкретної рослини. Схема така: полив має надходити, коли земля суха. Але треба знати — конкретно для цієї рослини земля ще суха чи мокра?
Після уточнення, який саме рівень вологості має бути в ґрунті, діти встановлюють у теплиці датчик вологості. Він вимірює опір землі, який змінюється залежно від вологості. А значить, датчик обов’язково потребуватиме відкалібровки. Отож на уроці фізики датчик калібрують відповідно до потреб рослини.
На уроках хімії учні вивчають різні склади ґрунту та зміну опору залежно від зміни складу ґрунту. Датчик, у свою чергу, треба налаштувати так, щоб ерозія ґрунту не була критичною.
Після збору всіх вихідних даних учні опрацьовують їх на уроках інформатики: програмують роботу датчиків і друкують дрібні деталі для теплиці на 3D-принтері.
На інших уроках діти вивчають принцип дії датчиків вологості повітря та CO2, принцип дії штучного освітлення.
Для збору урожаю учні опановують принципи дії робота-маніпулятора, який за допомогою датчика кольору визначає, чи доспів урожай.
«Автоматична метеостанція»
Для кого: учні 5-9-х класів.
Кількість дітей у групах: 3-4.
Які дисципліни поєднує: географія, інформатика, фізика, хімія, трудове навчання, математика.
Мета: створення метеостанції, яка зможе визначати вологість і температуру повітря, кількість вуглекислого газу, атмосферний тиск. До неї може підключатися датчик швидкості вітру. Підніматися в повітря метеостанція буде на повітряних кульках.
Термін виконання: 10 уроків з кожного задіяного предмета.
Роботу над проектом учні розпочинають на уроці трудового навчання, де разом з учителем обговорюють завдання та функціонал метеостанції. Об’єднайте учнів у групи по 3-4 учасники. Кожна з них має розробити власне інженерне бачення метеостанції.
Підбір необхідної електроніки, розробка і виготовлення корпусу, збирання всіх складових у єдиний пристрій і аналіз ергономічності відбуваються також на уроці трудового навчання.
На уроці математики учні здійснюють обчислення щодо форми і розмірів корпусу. А на уроках фізики і хімії проводять досліди для правильного калібрування всіх датчиків.
На заняттях з інформатики школярі займаються налаштуванням роботи метеостанції та програмного забезпечення для дистанційної передачі та збереження показників на учнівських девайсах.
Власне як метеостанція пристрій працює на уроках географії, які необхідно проводити на шкільному подвір’ї. А вже отримані показники про вологість і температуру повітря, кількість вуглекислого газу, атмосферний тиск у поєднанні з даними про висоту над землею аналізуються на уроці математики.
«Розумний будинок»
Для кого: учні 5-11-х класів.
Кількість дітей у групах: 4.
Які дисципліни поєднує: інформатика, інженерія, математика, фізика, хімія, архітектурний дизайн, трудове навчання.
Мета: створення моделі дому майбутнього, живлення якого відбувається з використанням відновлювальних джерел.
Термін виконання: 6-9 місяців.
Об’єднайте учнів у групи, кожна з яких обмірковує своє бачення можливостей «Розумного будинку»: забезпечення живлення моделі будинку за допомогою сонячних батарей, налаштування датчиків руху, датчиків СО2, вологості і температури повітря, автоматичного закриття та відкриття дверей і вікон, автоматичного освітлення та сигналізації.
На уроках трудового навчання кожна група самостійно розробляє проект будинку майбутнього: дизайн, кількість поверхів, наявність тераси, допоміжних будівель.
Досліди з датчиками для їх правильного налаштування проводять на уроках фізики та хімії. А точність архітектурних розрахунків перевіряють на уроках математики.
Програмування «Розумного будинку» відбувається, звісно, на уроках інформатики. До моделі можна також під’єднати і «Автоматичну метеостанцію», і «Розумну теплицю».
