До 13 червня Міністерство освіти і науки приймає заявки від місцевих держадміністрацій на облаштування природничих кабінетів та вперше STEM-лабораторій. «Освіторія» намагалася з’ясувати, що ж таке STEM-лабораторія і яке обладнання для неї краще закупити, враховуючи новий типовий перелік, затверджений Міністерством. З’ясувала, що на практиці STEM-лабораторія може бути мобільною, стаціонарною або ж розкиданою по різних приміщеннях. Ось вам три різні досвіди організації STEM-простору українських шкіл.
STEM — напрям в освіті, що охоплює природничі науки (Science), технології (Technology), технічну творчість (Engineering) та математику (Mathematics). Іноді говорять про STEAM та навіть STREAM, включаючи в нього арт та релігію.
Стаціонарна STEM-лабораторія
Якщо обирати обладнання для STEM-лабораторії, то потрібно починати з комп’ютерної техніки, адже під час роботи над STEM-проєктами використовується дуже багато ресурсомістких програм. Наприклад, для створення відео у форматі 360 для окулярів віртуальної реальності. Тож комп’ютер повинен відповідати всім потребам. Можна звернути увагу на комп’ютер Intel NUC i7-8705G. Він невеликий за розмірами, але настільки потужний, що його вистачить щонайменше на 10 років.
Під час уроку інформатики кожен учень повинен сидіти за окремим комп’ютером. Я думаю, що в STEM-лабораторії цей принцип мусить зберігатися. У проєктній діяльності більш ніж з 10 дітьми одночасно вчителю займатися буде складно. Тому повинно бути 10 стаціонарних комп’ютерів і 5 мобільних, але також потужних пристроїв (ноутбуків чи планшетів), щоб діти могли працювати за межами приміщення, брати їх на змагання. Це дуже зручно, я так собі зробив у кабінеті. І вже з часом перевірив, що це дійсно працює.
Існує така проблема, що купуючи комп’ютерну техніку, забувають про програмне забезпечення. Його можна замінити безкоштовними програмами, але і функціонал у них обмежений. Тому до звичного переліку програмного забезпечення необхідно додати професійні ліцензійні програми для роботи з графікою, відео, 3D-моделюванням, окулярами віртуальної реальності.
Різні люди по різному бачать, якою має бути STEM-лабораторія. Одне зрозуміло, що вона повинна об’єднувати різні предмети. Робототехніка також вимагає знань з багатьох предметів, тому вона обов’язково повинна бути присутня. На мій погляд, найкращий і найуніверсальніший варіант — це робототехніка на базі LEGO Mindstorm EV3. Ми вже давно працюємо з нею. У цих роботів настільки багато можливостей, що творчість і фантазія дітей вмикаються на повну.
Деякі школи йдуть іншим шляхом і купують доступніші роботи, наприклад, mBot. А взагалі, варіантів дуже багато, тому кожен вчитель має обирати під себе.
Знаю такі приклади, коли в школу купили одного чи двох роботів, і директори вимагають від учителя і проводити навчання, і брати участь у змаганнях. Це нереально, і так це не працює.
З одним роботом можуть одночасно працювати два учні: один збирає, інший подає деталі, а потім вони міняються. Так розвиваються навички командної роботи. Якщо на занятті 10 дітей, то можна купити 5 комплектів робототехніки. Але якщо ми хочемо брати участь у змаганнях з робототехніки, то потрібно мати принаймні ще 5 комплектів.
Із набуттям знань з фізики у дітей з’являється інтерес до електроніки. І STEM-лабораторія повинна бути оснащена наборами з мікроконтролерами, за допомогою яких вони зможуть будувати свої розумні пристрої. Перевага мікроелектроніки в тому, що вона недорога.
Ми використовуємо мікроконтролери Arduino з датчиками китайських виробників. Для себе ми купили 10 комплектів. З одним набором можуть одночасно працювати двоє дітей. Ми дозволяємо дітям експериментувати, часто буває, що датчики, діоди, резистори «горять». Це нормальний процес. Тому варто враховувати, що в електроніці потрібно багато запасних деталей.
Окрім наборів на базі Arduino, є такі контролери, як BrainPad, Micro:bit, на які теж можна звернути увагу. Для дітей з 5-го по 9-й клас вони дуже добре підходять, щоб зрозуміти, що таке програмування. З ними можна швидко за пів уроку побудувати схему і продемонструвати якийсь процес. Arduino — це наступний рівень для учнів.
Щоб виготовити корпус для власного пристрою чи створити унікальну деталь, знадобиться 3D-принтер. Оскільки він друкує досить довго, їх бажано мати хоча б два з різним функціоналом. Наприклад, для одного з наших проєктів ми створювали меблі для моделі розумного будинку, то це затяглося на місяць.
У STEM-лабораторії, як аксіома, має бути фотоапарат, який і відео може зняти, щоб діти могли фіксувати свою роботу та презентувати проєкти. У нас мрія мати в кабінеті iPhone, адже за його допомогою можна робити якісні фото, відео та навіть керувати роботом чи квадрокоптером.
Якби у STEM-лабораторії було передбачено місце та обладнання для ручної праці, то це було б дуже гарно. Паяльник чи навіть паяльна станція, «третя рука», щоб можна було зафіксувати деталі, лобзик, пилка, плоскогубці — без цього ніяк.
Ми дуже з хлопцями мріємо, що в нас з’явиться колись програмований фрезерувальний верстат. З ним ми могли б створювати деталі для пристроїв також із дерева чи металу, адже на нашому 3D-принтері можна друкувати лише з пластику.
Для STEM-лабораторії необхідно мати локальну мережу та швидкий інтернет, гарно мати свій файловий сервер. А також кондиціонер, якісне освітлення, у тому числі точкове. Важлива протипожежна сигналізація та охорона приміщення.
Ми планували собі STEM-лабораторію нашої мрії. Її бюджет лише на техніку з ліцензійним програмним забезпеченням, інструментами для ручної праці та програмованими станками вийшов за межі 5 мільйонів гривень.
Будь-який кабінет потрібно створювати під учителя. Хто буде працювати в STEM-лабораторії, то для нього й треба підбирати техніку. Якщо в ньому буде проводити уроки вчитель фізики, хімії, біології, то відповідно варто доукомплектувати кабінет за цими напрямками.
З досвіду знаю, що в будь-якого кабінету завжди повинен бути господар. Інакше в певний момент приміщення прийде в занепад. Потрібно призначити окремого відповідального, який слідкуватиме за станом техніки, витратними матеріалами та контролюватиме роботу інших вчителів у ньому. Якщо ми хочемо, щоб кабінет реально працював і приносив користь, варто подбати про всі оці тонкощі.
Мобільна STEM-лабораторія
Наша мобільна STEM-лабораторія була створена 2018 року і входить у європейську мережу Future Classroom Lab. Обладнання вдалося закупити завдяки участі в хакатоні EduHack та збору 37 тисяч гривень на краудфандинговій платформі GoFundEd.
Спочатку лабораторія задумувалася як стаціонарна, але з часом стало зрозуміло, що доступ до устаткування не варто обмежувати учнями лише однієї школи.
Під час створення STEM-лабораторії, як би сильно не хотілося мені отримати клас із сучасними мобільними меблями (як у лабораторії у Брюсселі), я зробила акцент насамперед на робототехніці, VR-технологіях та інтерактивних панелях з прогресивним програмним забезпеченням. Це й забезпечило їй врешті-решт гарну мобільність.
У нашій лабораторії учні навчаються програмування, використовуючи набори робототехніки. Маємо і конструктори Lego WeDo 2.0, і MBot Makeblock, а також набори Arduino. Робототехніка — це потужний інструмент для STEM-освіти, який дає змогу цікаво та доступно вивчати і досліджувати складні речі. Учні працюють у команді та мають можливість відчути себе юними винахідниками.
Наші учні проводять дослідження, використовуючи технології віртуальної та доповненої реальності (VR та AR) (стають у пригоді окуляри віртуальної реальності та додатки Google Експедиції). Ці технології можна використовувати на уроках як природничого напрямку, так і гуманітарного. Є багато безкоштовних додатків доповненої реальності, які можна завантажити на смартфон із Play Market чи AppStore, до прикладу: Quiver, AR Solar System, Futurio.
Проводити цікаві STEM-уроки допомагають й інтерактивні панелі EdPro з програмним забезпеченням Mozabook. Інтерактивні панелі має кожна львівська школа, а також 3D-принтери для вивчення моделювання та 3D-друку. Окремо хочеться сказати про програмне забезпечення Mozabook, в якому є готові інтерактивні підручники. До кожної теми уроку можна завантажити 3D-модель чи відео, створити тести, навчальні ігри. Вчитель значно менше часу витрачає на підготовку до заняття, і все, що йому по суті треба, — з гарним настроєм прийти на урок.
У своїй STEM-лабораторії, як учителька інформатики, я орієнтувалась на робототехніку, VR та AR технології, 3D-моделювання і 3D-друк, та не відкидаю, що важливою її складовою є і набори для дослідів на уроках хімії та фізики, які можна поєднувати з онлайн-лабораторіями.
STEM-лабораторія як концепція
Для мене як для вчителя-практика саме поняття STEM-лабораторії трохи дивне. Адже STEM — це не предмет, як, наприклад, фізика, для занять з якої існує кабінет фізики. STEM — це перш за все концепція, методика, за якою працює освіта. Ми можемо викладати будь-які предмети в STEM-концепції, яка передбачає прив’язку до реального світу та інтеграцію дисциплін. Тому доречно говорити про STEM-лабораторію не як про приміщення, а як про певний набір обладнання.
У Новопечерській школі ми давно маємо багато різноманітного обладнання в кабінетах фізики, біології, хімії, технологій, яке використовуємо під час вивчення предметів STEM-циклу. Також ми придбали комплексне рішення — STEM-лабораторію з повною методологічною підтримкою від українського виробника Accord Group.
Вона містить кілька модулів, але це не означає, що ми взяли і поставили все в одне приміщення. Частина обладнання в нас пішла в кабінет трудового навчання. Там стоїть 3D-принтер, і діти, майструючи щось на трудовому навчанні, можуть щось друкувати. Частина обладнання розмістилася в кабінеті фізики. Наприклад, голографічний екран, де діти можуть проєктувати свої навчальні ролики і паралельно вивчати, як це зображення утворилося. Дуже потужний блок обладнання для STEM-лабораторії — це так звані програмовані модулі Arduino з набором датчиків. Вони в нас «живуть» у кабінеті інформатики. А відеостудія для зйомки і монтажу відео взагалі розташована в лекторії. За потреби ми можемо її винести, куди потрібно.
Коли обладнання стоїть у різних приміщеннях, більше дітей можуть користуватися ним одночасно. Та й питання окремого та ще й великого за розмірами кабінету для STEM-лабораторії може бути проблемою для школи.
Ми маємо інтерактивні панелі та програмне забезпечення для навчання від українського виробника EdPro. А тепер поглядаємо на їхній потужний універсальний конструктор Amperia, за допомогою якого можна робити до 100 різних дослідів з фізики. У них також є технології для трудового навчання: 3D-принтер, випалювач і фрезерний верстат.
Під час вибору обладнання важливо відштовхуватися від потреб конкретної школи. Бо який сенс, наприклад, купувати набори програмованих плат типу Arduino, якщо в школі немає вчителя інформатики або фізики, який готовий з ним працювати? Це стосується і всіх інших технічних засобів.
