Конкурс инновационных продуктов

Заявка на участие в конкурсе инновационных продуктов

1. Наименование инновационного образовательного продукта2. Авторский коллектив3. Общее описание инновационного продукта4. Необходимое ресурсное обеспечение при применении инновационного образовательного продукта5. Технология внедрения инновационного образовательного продукта6. Описание эффектов, достигаемых при использовании продукта7. Возможные сложности при использовании инновационного образовательного продукта и пути их преодоления8. Аналоговый анализ9. Презентация инновационного образовательного продукта.

Электронный учебно-методический комплекс
«
STEM-школа»

 

stem_логотип

Информация об образовательной организации

Полное наименование образовательной организации Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение лицей № 344 Невского района Санкт-Петербурга
ФИО руководителя образовательной организации Шелюховская Майя Николаевна
Телефон/факс образовательной организации Телефакс: (812) 417-21-67, телефон: (812) 417-21-67

 

Адрес электронной почты образовательной организации licey344@obr.gov.spb.ru
Адрес сайта ОУ в Интернете (с указанием страницы, на которой размещена презентация инновационного продукта) http://licey344spb.ru/metodicheskaya-rabota/sobstvennye-metodicheskie-razrabotki/

Авторский коллектив

  • Шелюховская Майя Николаевна, директор,
  • Юганова Наталья Алексеевна, заместитель директора по УВР,
  • Козлов Александр Алексеевич, заместитель директора по УВР,
  • Кирьянова Алевтина Борисовна, заместитель директора по УВР,
  • Буракова Анна Валерьевна, учитель математики,
  • Серко Светлана Борисовна, учитель биологии,
  • Максимова Ольга Борисовна, учитель технологии,
  • Тихонова Наталья Анатольевна, учитель начальных классов,
  • Иванов Алексей Анатольевич, учитель физики.

Ключевые положения

Наряду с универсальными компетенциями, на современном этапе развития образования стоит задача формирования новой грамотности школьников. Много лет, реализуя программы углубленного изучения физики и математики, мы видим, что при изучении отдельно физики, математики, биологии, химии, информатики, технологии у ребенка не формируется целостная картина мира, так как одно и то же явление, изучаемое на разных предметах, ребенок изучает как разные. Международные исследования качества образования (PISA, TIMSS и др.) выявляют проблемы с естественнонаучной грамотностью, под которой понимают способность применять полученные знания в реальных жизненных ситуациях.

Это явилось ключевым моментом появления в лицее инновационной образовательной программы «Инвестиции в будущее», реализованной в 2018-2021 гг. Программа предполагает модернизацию естественнонаучного образования в лицее на основе STEM-технологии обучения, осуществляет связь естественнонаучных предметов с математикой, технологией и инженерией. Суть подхода заключается в том, что практика так же важна, как и теория. От изучения отдельных предметов переходим к комплексному изучению явлений, от получения абстрактных знаний к решению реальных жизненных проблем. STEM-подход позволяет создавать условия для воспитания инженерных кадров будущего.

Анализ зарубежного и отечественного опыта использования STEM-технологий для интеграции различных научных областей и учебных предметов показал достаточную распространённость и востребованность этого метода обучения. Однако в настоящее время не существует общепринятых методик реализации такого похода на уровне школы. Поэтому актуальным становится обновление содержания общего образования и принципов его организации в направлении внедрения STEM-подхода.

В ходе реализации инновационной образовательной программы был создан и апробирован учебно-методический комплекс «STEM-школа».

Основная идея УМК «STEM-школа»

заключалась в объединении естественнонаучных и инженерно-математических предметов с целью обеспечения непрерывности и нового качества школьного естественнонаучного и математического образования.

Стратегическая цель:

повышение естественнонаучной грамотности школьников.

Структура УМК «STEM-школа»

Структура УМК_STEM

Методические рекомендации

по внедрению STEM-подхода в учебный процесс знакомят с основами технологии, освещают вопросы интеграции STEM в школьный образовательный процесс. Предлагаются виртуальные решения для STEM-обучения. Описан конструктор виртуального STEM-урока.

Сборник рабочих программ

включает в себя 3 программы внеурочной деятельности «STEM-школа» на 3 уровня обучения, модернизированные программы образовательной области «Технология» и вновь открытые программы отделения дополнительного образования, поддерживающие STEM-направление: «Основы программирования», «Умные цифровые лаборатории», «Робототехника и конструирование», «Основы инженерного 3D-моделирования и прототипирования», «Основы конструирования и программирования цифровой электроники на базе Arduino».

Циклограмма «STEM-школы»

Циклограмма_STEM

Таким образом, компоненты STEM интегрируются в образовательное пространство лицея в урочную и внеурочную деятельность, дополнительное образование. И служат не только целям естественнонаучного образования, но и вносят свой вклад в развитие проектно-исследовательской деятельности школьников, кружкового движения НТИ, Worldskills, проектов образовательного центра «Сириус» («Уроки настоящего», «Билет в будущее», «Большие вызовы» и др.), взаимодействие с Университетом НТИ 2035, направленные на подготовку кадров будущего.

 

Матрица STEM в образовательном пространстве лицея

Матрица_STEM

Конструктор виртуального STEM-урока «От теории к практике»

реализует авторский подход к STEM-проектированию урока. Это безопасная он-лайн среда, позволяющая:

– моделировать очные или дистанционные STEM-уроки с использованием виртуальных инструментов и мультимедийного учебного контента;

– организовывать совместную сетевую учебную среду как для педагогов, так и для учеников и родителей;

– реализовывать авторские виртуальные сценарии обучения (так называемые пространства обучения по запросу).

Конструктор создан в сервисе «Google Sites» и доступен по ссылке https://sites.google.com/site/stemskola/ . Ресурс предназначен для работы на компьютере. Полный функционал доступен при входе в google-аккаунт.

Конструктор_STEM

Комплект конспектов STEM-уроков включает в себя 36 занятий, по шести разделам программы: «Человек», «Земля», «Вода», «Воздух», «Энергия», «Космос».

Блоки_STEMРазработки интересны тем, что основаны на авторском подходе к построению STEM-урока. В основе лежит проблемный метод обучения, направленный на формирование проектно-исследовательских компетенций и инженерных знаний.

Сначала перед учащимися ставится реальная жизненная проблема, которую предлагается решить. Цель – это мотивация потребности к интегрированному поиску информации. Затем изучение поставленной проблемы сразу с нескольких ракурсов, с позиций разных наук, технологий, а иногда и искусства. Обязательным является освоение школьниками практики и методов исследования. И как итог – освоение инженерного дела. В ходе проектно-технологической деятельности школьник учится находить решение конкретных проблем, создавать прототипы технических устройств. В результате у учащихся формируются прикладные умения, необходимые для жизни в высокотехнологичном мире.

 

Перечень уроков представлен в таблице 1.

Табл. 1. Перечень занятий УМК «STEM-школа»

Название занятия Краткое описание
3-4 класс

Ссылка на размещение уроков http://licey344spb.ru/innovacionno-obrazovatelnaya-programma_stem/uchebno-metodicheskij-kompleks/stem-uroki-3-4-klass/

Почему рыбы плавают? На занятии ученики узнают, как плавают рыбы. Познакомятся с секретом быстрой езды и простейшими механическими передачами. Сконструируют плавающую рыбку.
В описках утраченных сокровищ На занятии ученики узнают о значимости кислорода для живых организмов на Земле. Ребята проведут опыты с воздухом, познакомятся с подводными аппаратами. Изготовят простейший акваланг
Внимание, электричество! На занятии ученики узнают, что такое электричество, откуда оно берется. Познакомятся с его значением. Изучат правила техники безопасности. Создадут свою электрическую цепь.
Покорители космоса На занятии ученики узнают, как человек осваивает космос. Познакомятся с космическими устройствами. Применят свои знания в конструировании летательного аппарата из пробирки и воздушного шарика.
Как летают птицы? На занятии ученики узнают об особенностях строения птиц. Познакомятся с секретами полёта. Применят свои знания в конструировании планера.
Огород на подоконнике На занятии ученики узнают, как вырастить из семян растение. Зачем для этого нужны свет и вода? Познакомятся со свойствами плодородия и видами почв. Вырастят свой огород на подоконнике.
Ветер, ветер, ты могуч! На занятии ученики узнают, какие виды ветра бывают. Каково значение ветра? Применят свои знания в создании вертушки из картона.
Где живет энергия? Что такое энергия? Почему энергия – это жизнь? Ребята познакомятся с различными видами энергии. Узнают где прячется энергия. Сделают необычный моторчик из батарейки с танцующими фигурками.
Смена дня и ночи На занятии дети разберутся, почему происходит смена дня и ночи. Изучат модель Солнечной системы и сделают макет часов.
Кругом вода На занятии ученики узнают о значении воды и ее свойствах. Рассчитают объем капли воды. Создадут макет круговорота воды в природе.
Автополив На занятии ученики узнают о значении воды для растений. Создадут свою систему автополива. Применят свои знания в сити-фермерстве.
Земля-кормилица На занятии ученики узнают, из чего состоит почва. Что такое плодородие? Применят свои знания в создании макета «Состав почвы».
5-6 класс

Ссылка на размещение уроков http://licey344spb.ru/innovacionno-obrazovatelnaya-programma_stem/uchebno-metodicheskij-kompleks/stem-uroki-5-6-klass/

Это совсем не про это На занятии ученики узнают, чем отличаются биологические и небиологические отходы. Зачем нужно сортировать мусор? Познакомятся с секретом экосистемы и создадут свою разработку.
Велосипедная наука На занятии ученики узнают, как взаимодействуют человек и велосипед. Зачем нужны педали? Познакомятся с секретом быстрой езды и простейшими механическими передачами. Соберут устройства, в составе которых есть цепная передача.
Не пей, козленочком станешь! На занятии ученики узнают, чем отличается минеральная, сладкая газированная, соленая и пресная вода. Какая вода полезная и может утолить жажду? Соберут установку для опреснения воды из подручных средств.
Живое электричество На занятии ученики узнают, что такое электризация, какие бывают электрические явления, кто из животных вырабатывает электричество. Соберут источник тока из лимона и других овощей и фруктов.
Не верь глазам своим… На занятии ученики узнают, что такое оптические иллюзии – оптический обман мозга. Почему так происходит? Создадут оптическую иллюзию.
Тайный агент На занятии ученики узнают, что такое вода, как вещество, понятие симметрии загадочной снежинки. Познакомятся с секретом строения молекулы воды и изготовят макеты разных молекул.
Планеты Солнечной системы На занятие ученики узнают и сравнят основные данные о планетах Солнечной системы, создадут её макет, совершат виртуальный полет к планетам солнечной системы и сделают ее модель.
Есть ли жизнь на Марсе? На занятии ученики узнают об атмосфере, о составе атмосфер Марса, Венеры, Земли. Выяснят, как связан состав атмосферы с возможностью существования жизни на планете.
Выше радуги На занятии ученики узнают, что такое цвет и свет, как образуется радуга. Узнают секрет огненной радуги. Выяснят физико–химические свойства красителей и их применение. Изготовят вертушки Ньютона
Тик-так На занятии ученики узнают о существовании различных видов часов. Создадут цветочные часы, солнечные часы, а применяя знания по физике – макет механических часов.
Энергия воды На занятии ученики узнают, как человек научился использовать энергию воды, познакомятся с устройством паровой машины. Применят свои знания в конструировании домашнего фонтана.
Сила магнетизма На занятии ученики узнают, сильно ли изменится жизнь человека без магнитов. Зачем нужны магниты? Познакомятся с различными сферами применения магнитов и магнетизма. Создадут компас из подручных материалов
7-8 класс

Ссылка на размещение уроков http://licey344spb.ru/innovacionno-obrazovatelnaya-programma_stem/uchebno-metodicheskij-kompleks/stem-uroki-7-8-klass/

Невидимые миры На занятии учащиеся узнают о многообразии микроорганизмов, населяющих нашу планету и их роли для человека и природы. Попробуют себя в роли биолога-лаборанта. Соберут микроскоп своими руками.
Углекислый газ и мы На занятии учащиеся узнают, как можно получить углекислый газ в лабораторных и домашних условиях. Познакомятся с его физическими свойствами. Изготовят простейший огнетушитель.
Эта удивительная вода На занятии учащиеся узнают о важности для человека самого распространенного вещества на нашей планете. Познакомятся с некоторыми физическими свойствами воды. Изготовят макет водяной мельницы.
Терра инкогнита На занятии учащиеся узнают, что такое почва. Попробуют себя в роли лаборанта, исследующего состав почвы и ее обитателей, а также возможности использования почвы в качества фильтра для воды.
Покорители воздуха На занятии учащиеся узнают, как покорял человек воздушное пространство. Попробуют себя в роли создателя небольшого летающего устройства, исследуют его летные качества.
Самое большое богатство На занятии учащиеся узнают, как можно получить чистую воду в природных условиях из подручных средств. Познакомятся с методами изготовления фильтров для очистки воды и определят их эффективность.
Я вижу! На занятии ученики узнают, что такое свет, строение глаза, заболевания связанные с глазами. Применят свои знания в LEGO-конструировании различных машин и устройств.
Я – робот! На занятии ученики узнают, можно ли представить строение человека как механизм. Какие механизмы похожи на внутренние органы. Применят свои знания в LEGO-конструировании.
Я слышу! На занятии ученики узнают, что такое звуковая волна и неньютоновская жидкость. Применят свои знания в LEGO-конструировании различных машин и устройств.
Разная или одинаковая? На занятии ученики узнают о законе сохранения энергии, какие виды энергии бывают, и как один вид энергии переходит в другой; сконструируют электродвигатель.
Есть, чтобы жить На занятии учащиеся узнают, как связаны между собой солнечная энергия, пища и жизнедеятельность человека. Попробуют себя в роли врача и лаборанта.
Вперед, на орбиту! На занятии ученики поучаствую в игре по проектированию искусственного спутника Земли, смогут почувствовать себя инженерами, презентуют свой спутник.

 

Метапредметная STEM-олимпиада

представляет собой итоговое занятие в конце учебного года по каждой программе. Она состоит из теоретических и практических заданий на естественнонаучную грамотность.

 

Инновационный продукт опубликован на сайте

лицея по адресу: http://licey344spb.ru/innovacionno-obrazovatelnaya-programma_stem/uchebno-metodicheskij-kompleks/

Глоссарий

STEM-технология обучения – образовательная технология, сочетающая в себе несколько предметных областей (Science, Technology, Engineering and Mathematics) — науку, технологии, инженерию и математику, как инструмент развития критического мышления, исследовательских компетенций и навыков работы в группе.

Учебно-методический комплекс (УМК) – стандартное название для совокупности учебно-методической документации, средств обучения и контроля, разрабатываемых для учебного предмета, курса, объединения.

  • Интеллектуальное – необходимый уровень профессиональной квалификации педагогов, задействованных на программе соответствует стандартным требованиям.
  • Материальное – стандартное оборудование учебных кабинетов технологии, физики, химии, биологии, информатики.
  • Финансовое – не требуется.
  • Организационные – необходимые меры и управленческие решения по внедрению программы в учебный процесс образовательной организации в частичном или полном объеме.

Инновационный образовательный продукт «Учебно-методический комплекс «STEM-школа»» представляет собой комплексный, прошедший апробацию, электронный ресурс по внедрению STEM-подхода в учебный процесс общеобразовательных школ.

Предназначен для учителей и учеников 3-8 классов, изучающих естественные науки и технологию в соответствии с Федеральными государственными образовательными стандартами. Сервис ориентирован на внедрение дистанционных технологий обучения в общеобразовательных школах.

Инновационный продукт доступен в свободном доступе по ссылке http://licey344spb.ru/innovacionno-obrazovatelnaya-programma_stem/uchebno-metodicheskij-kompleks/

Данный продукт при условии внедрения в учебный процесс общеобразовательной школы, способствует личностному развитию каждого ученика; повышает уровень естественнонаучной грамотности; развивает метапредметные навыки за счет повышения проектно-исследовательских компетенций и SoftSkills; создаёт условия для формирования функциональной грамотности и навыков XXI века.

Электронный УМК «STEM-школа» содержит всё необходимое для педагогов, чтобы внедрить STEM-подход в свое образовательное учреждение. Главным аспектом ресурса является наличие готовых конспектов занятий. Для реализации авторских сценариев урока можно воспользоваться конструктором STEM-урока «От теории к практики».

Виды рисков Как могут проявиться при внедрении продукта? Возможные способы решения возникающих проблем
Недостаточность квалификации педагогического состава для ведения образовательного процесса с использованием STEM-технологий обучения. Нежелание педагогов менять привычные формы работы. Обучающие вебинары от разработчиков.

 

Отсутствие необходимого оборудования для проведения STEM-уроков по УМК Педагоги не пользуются ресурсом. Структура STEM-урока носит блочно-модульный характер. Каждый блок может быть скорректирован под возможности конкретного образовательного учреждения без потери целостности занятия

В основу аналогового анализа положен широкий круг материалов, которые аккумулируют позитивный опыт работы с использованием STEM-технологий. Сравнительный анализ представлен в табл. 2.

Табл. 2. Сравнительный анализ ресурсов STEM-образования

Название ресурса и ссылка Характеристики STEM-подхода
Компо-ненты STEM Проектно-исследова-тельская деятельность Естествен-нонаучная грамотность Инже-нерное образование
1 National STEM Center (UK)

пройти по ссылке

+ +
2 TeachEngineering

пройти по ссылке

+ + +
3. STEM-центры Всероссийского фестиваля науки

пройти по ссылке

+ +
4. NASAWAVELENGTH

пройти по ссылке

+ +
5. Международная образовательная платформа GoLab

пройти по ссылке

+
6. Глобальная школьная лаборатория

пройти по ссылке

+
7. УМК «STEM-школа»

пройти по ссылке

+ + + +

Аналоговый анализ показал, что STEM-подход трактуется очень по-разному, и нет единых представлений о методике его реализации. Чаще всего под STEM понимают отдельные занятия математикой, робототехникой, IT или просто техническим творчеством. Как правило, STEM-подход реализуется в рамках дополнительного образования. Комплексных разработок для общего образования нами не выявлено.

Таким образом, новизна продукта определяется авторским подходом к методике проведения занятий и внедрению STEM-технологии обучения в систему деятельности общеобразовательной школы.