Šest charakteristik skvělé hodiny STEM

STEM je více než jen seskupení předmětů. Je to hnutí, jehož cílem je rozvíjet hluboké matematické a vědecké základy, které žáci potřebují, aby byli konkurenceschopní na trhu práce v 21. století.

Toto hnutí však zdaleka přesahuje přípravu žáků na konkrétní povolání. STEM rozvíjí soubor myšlení, uvažování, týmové práce, badatelských a tvůrčích dovedností, které mohou žáci využít ve všech oblastech svého života. STEM není samostatná třída – je to způsob, jak cíleně začlenit různé předměty napříč stávajícími učebními osnovami.

Tady je stručný přehled zkratky STEM:

Věda:

Technologie: Technologie: Jedno překvapení – definice STEM zahrnuje jakýkoli výrobek vyrobený člověkem k uspokojení přání nebo potřeby. (Tolik k tomu, že všechny technologie jsou digitální.) Židle je technologie; stejně tak tužka. Jakýkoli výrobek, který děti vytvoří, aby vyřešily nějaký problém, lze považovat za technologii.

Inženýrství:

Matematika: Proces navrhování, který děti používají k řešení problémů:

Výuka STEM se často zdá být podobná výuce přírodních věd a experimentům a v některých ohledech tomu tak i je. Koneckonců, skutečné přírodovědné zkušenosti jsou praktické a založené na zkoumání. Pokud se však podíváte na základy „ideální“ lekce STEM, uvidíte některé podstatné rozdíly.

Tady je šest charakteristik skvělé lekce STEM. Doufám, že tyto pokyny využijete při spolupráci s ostatními učiteli a budete vytvářet lekce, které využívají technologie k tomu, co se žáci učí v přírodních vědách a matematice (a také v jiných předmětech).

1. Učebnice STEM. Hodiny STEM se zaměřují na otázky a problémy reálného světa. V hodinách STEM se žáci zabývají skutečnými sociálními, ekonomickými a environmentálními problémy a hledají jejich řešení. Můj největší „aha“ moment v oblasti STEM nastal, když jsem se přestěhoval na nové místo a čelil třídě studentů přírodovědných oborů, kteří rezignovali na školu. Nechal jsem třídu identifikovat reálný problém přímo v areálu školy a najednou jsme se ocitli po hlavě v projektu STEM – ještě předtím, než se známá zkratka dostala na scénu. Některé návrhy projektů, na které by se studenti mohli zaměřit, najdete v části Problémy reálného světa STEM.

2. Hodiny STEM se řídí procesem inženýrského navrhování. EDP poskytuje flexibilní proces, který vede studenty od identifikace problému – nebo konstrukční výzvy – k vytvoření a vývoji řešení. Pokud si na internetu vyhledáte „obrázky procesu inženýrského navrhování“, najdete mnoho tabulek, které vám pomohou, ale většina z nich má stejné základní kroky. V tomto procesu studenti definují problémy, provádějí základní výzkum, rozvíjejí několik nápadů na řešení, vyvíjejí a vytvářejí prototyp a poté je testují, vyhodnocují a přepracovávají. Zní to trochu jako vědecká metoda – ale během EDP týmy studentů zkoušejí své vlastní nápady založené na výzkumu, používají různé přístupy, dělají chyby, přijímají je a učí se z nich a zkoušejí to znovu. Zaměřují se na vývoj řešení.

3. Hodiny STEM ponoří studenty do praktického bádání a otevřeného zkoumání. V hodinách STEM je cesta k učení otevřená, v rámci omezení. (Omezení se obvykle týkají například dostupných materiálů.) Práce žáků je praktická a společná a rozhodnutí o řešeních jsou vytvářena žáky. Studenti spolu komunikují, aby se podělili o své nápady a podle potřeby přepracovali své prototypy. Řídí své vlastní nápady a navrhují svá vlastní šetření.

4. Hodiny STEM zapojují studenty do produktivní týmové práce. Pomáhat studentům spolupracovat v produktivním týmu není nikdy snadná práce. Je to exponenciálně snazší, pokud všichni učitelé STEM na škole spolupracují při zavádění týmové práce a používají stejný jazyk, postupy a očekávání od studentů. Pokud chcete začít s budováním konkrétních dovedností pro týmovou práci studentů, kontaktujte mě a já vám pošlu návrh dokumentu o týmové práci studentů.

5. V případě, že chcete začít s budováním konkrétních dovedností pro týmovou práci studentů, kontaktujte mě a já vám pošlu návrh dokumentu o týmové práci studentů. Lekce STEM aplikují přísný matematický a přírodovědný obsah, který se vaši studenti učí. V hodinách STEM byste měli cíleně propojovat a integrovat obsah matematických a přírodovědných předmětů. Naplánujte si spolupráci s dalšími učiteli matematiky a/nebo přírodních věd, abyste získali přehled o tom, jak lze cíle předmětů v dané hodině propojit. Žáci pak mohou začít chápat, že přírodní vědy a matematika nejsou izolované předměty, ale že při řešení problémů spolupracují. To dodá jejich výuce matematiky a přírodních věd na významu. V rámci STEM studenti také vhodným způsobem využívají technologie a navrhují vlastní výrobky (také technologie).

Nejlepší scénář: Zapojte také učitele výtvarné výchovy. Umění hraje při navrhování výrobků zásadní roli. Týmy budou chtít, aby jejich výrobky byly atraktivní, přitažlivé a prodejné. Po přidání umění se ze zkratky STEM stane STEAM.

6. Hodiny STEM umožňují více správných odpovědí a přetvářejí neúspěch jako nezbytnou součást učení. Někdy jsem své vědecké laboratoře koncipoval tak, aby všechny týmy zopakovaly stejné výsledky nebo ověřily či vyvrátily hypotézu. Studenti se učili konkrétní přírodovědný obsah a celá myšlenka spočívala v tom, aby pomocí manipulace s proměnnými získali vhled do příčin a následků.

Výuka STEM naopak vždy poskytuje příležitost pro více správných odpovědí a přístupů. Prostředí STEM nabízí bohaté možnosti tvůrčích řešení. Při navrhování a testování prototypů mohou týmy tápat a problém nevyřešit. To je v pořádku. Očekává se, že se poučí z toho, co se nepovedlo, a zkusí to znovu. Neúspěch je považován za pozitivní krok na cestě k objevování a navrhování řešení.

Tvorba lekcí STEM

Kde tedy najdete kvalitní lekce STEM? Internetové vyhledávání „lekcí STEM“ přinese spoustu výsledků. Je však třeba dát pozor: Ne vše, co o sobě tvrdí, že je STEM, je skutečně STEM. Pokud to nesplňuje výše popsaná kritéria, možná budete chtít přejít jinam.

Při plánování lekcí STEM obvykle začínám následujícími stránkami, které mi pomohou začít přemýšlet: Design Squad Nation, lekce STEM NASA, National Geographic Education, STEMWorks, TeachEngineering a The Air Force Collaboratory. (Do komentářů prosím přidejte své vlastní oblíbené stránky.)

Nenašli jste žádnou lekci, která by se vám líbila? Podívejte se na cíle svého kurzu, vymyslete úkol z reálného světa a napište vlastní lekci. Podívejte se na mé blogové příspěvky Dokonalé lekce STEM a 12 kroků ke skvělým lekcím STEM, kde najdete několik nápadů „jak na to“. Můžete také získat bezplatnou „startovací lekci“, která vaše studenty seznámí s procesem inženýrského navrhování, když kontaktujete Melissu Deanovou. (Do předmětu napište „Free Launcher Request“.)

Pro dokonalý zdroj informací vás všechny – ať už jste, nebo nejste učiteli STEM – zvu, abyste se připojili ke Collaboratory Centra pro kvalitu výuky, profesionální a bezpečné virtuální síti, kde můžete zveřejňovat své nápady a otázky týkající se STEM (a dalších zajímavých témat). Rádi se s vámi podělíme o své znalosti a zkušenosti.

Těm z vás, kteří jste v zákopech, přejeme příjemnou zábavu při tvorbě hodin – a děkujeme vám, že jste učiteli STEM.