РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТИВНОГО КОМПЛЕКСА ПО ВНЕДРЕНИЮ ЭЛЕМЕНТОВ STEM-ОБУЧЕНИЯ НА УРОКАХ ФИЗИКИ В СТАРШИХ КЛАССАХ
|
ВВЕДЕНИЕ 3
1 ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ В РАЗРАБОТКЕ ЭЛЕМЕНТОВ STEAM-ОБРАЗОВАНИЯ 7
1.1 Научно-технический прогресс и основные тенденции в изменении содержания, средств и методов обучения в современной школе 7
1.2 Современные концепции зарубежных исследователей в области STEM-образования 112
1.3 Подход отечественных исследователей к разработке STEM-
образования 17
2 СОЗДАНИЕ ЭЛЕКТИВНОГО КОМПЛЕКСА ПО ФИЗИКЕ ДЛЯ СТАРШИХ КЛАССОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ARDUINO В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ 222
2.1 Опыт применения ARDUINO в учебном процессе 222
2.2 Разработка элективного комплекса по физике с применением ARDUINO в учебном процессе 266
2.3 Обзор проектов элективного курса по физике с применением ARDUINO 332
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 46
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 48
ПРИЛОЖЕНИЕ А Рабочая программа элективного курса «Школа инженерной культуры» учебного предмета физика 51
1 ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ В РАЗРАБОТКЕ ЭЛЕМЕНТОВ STEAM-ОБРАЗОВАНИЯ 7
1.1 Научно-технический прогресс и основные тенденции в изменении содержания, средств и методов обучения в современной школе 7
1.2 Современные концепции зарубежных исследователей в области STEM-образования 112
1.3 Подход отечественных исследователей к разработке STEM-
образования 17
2 СОЗДАНИЕ ЭЛЕКТИВНОГО КОМПЛЕКСА ПО ФИЗИКЕ ДЛЯ СТАРШИХ КЛАССОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ARDUINO В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ 222
2.1 Опыт применения ARDUINO в учебном процессе 222
2.2 Разработка элективного комплекса по физике с применением ARDUINO в учебном процессе 266
2.3 Обзор проектов элективного курса по физике с применением ARDUINO 332
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 46
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 48
ПРИЛОЖЕНИЕ А Рабочая программа элективного курса «Школа инженерной культуры» учебного предмета физика 51
Сегодняшний мир не похож на вчерашний, а завтрашний - не будет похож на сегодняшний! Динамично развивающиеся технологии внедряются во все сферы жизнедеятельности человека.
65% современных детей вырастут, осваивая профессии, которые еще не существуют сегодня. Будущим специалистам понадобятся всесторонняя подготовка и знания в самых разных областях техники, науки и техники.
STEAM вдохновляет наших детей - будущее поколение изобретателей, новаторов и лидеров проводить исследования в качестве ученых, моделировать в качестве технологов, проектировать в качестве инженеров, создавать в качестве художников, мыслить аналитически как математики и играть в роли детей.
Сегодня STEAM - образование развивается как одна из основных мировых тенденций и основывается на применении междисциплинарного и прикладного подхода, а также на интеграции всех пяти областей в единую схему обучения. Необходимыми условиями такого обучения являются его преемственность и способность детей взаимодействовать в рабочих группах, где они могут накапливать идеи и обмениваться мыслями. Вот почему модули для развития абстрактного и логического мышления, такие как: Lego - технология, детская экспериментальная - экспериментальная деятельность и детская исследовательская деятельность - включены в нашу основную образовательную программу.
Благодаря STEM-подходу дети могут вникать в логику происходящих явлений, понимать их взаимосвязь, систематически изучать мир и тем самым развивать любопытство, стиль инженерного мышления, способность выходить из критических ситуаций, развивать навыки командной работы и овладевать основами управление и самопрезентация, которые, в свою очередь, обеспечивают принципиально новый уровень развития ребенка.
STEAM - это аббревиатура, которая состоит из слов наука, технология, инженерия, математика, искусство (наука, технология, инженерия, искусство, математика). Эти дисциплины связаны друг с другом и развиваются синхронно и в быстром темпе. Скоро появятся профессии, которые вы и я вряд ли сможете себе представить, но все они так или иначе будут связаны с технологиями в контексте естественных наук.
STEAM является одной из тенденций в мировом образовании, которая подразумевает смешанную среду обучения и показывает ребенку, как применять науку и искусство вместе в повседневной жизни.
На сегодняшний день развитию технического направления уделяется приоритетное внимание. По всей России развивается сеть технопарков, создан новый российский формат дополнительного образования для детей в этой области, обеспечивающий объединение усилий науки, бизнеса и государства по формированию системы ускоренного развития технических способностей детей с целью воспитание инженеров и ученых нового типа. Но творчество и изобретательность всегда занимали центральное место в российской истории прогресса, а творчество является ведущей компетенцией XXI века, поэтому вектор развития дошкольного образования совпадает с пределами и возможностями STEAM-образования.
Вся история экономического развития состоит из взаимного влияния различных областей науки, на первый взгляд, очень далеко друг от друга. В XXI веке. Именно на стыках различных наук часто делаются самые важные открытия и создаются новые прорывные технологии. Интеграция любых частей объекта, объекта, процесса (свойства которых часто изучаются в разных предметных областях), пополнение некогда нарушенного единства и целостности в восприятии окружающего мира - это интеграция, которая является текущим направлением обновление содержания в системе общего и дополнительного образования детей дошкольного возраста и взрослых и реальное поле для реализации проектных мероприятий.
Внедрение STEAM - образовательной модели является важной составляющей многих проектов, реализуемых сегодня, во многом зависит от создания новой предметно-пространственной среды системы образования в целом, обновления контента, программно-методического обеспечения, материалов и техническая база, развитие кадрового потенциала системы образования в частности. Более того, все эти изменения уже были сделаны практически в нашем дошкольном учреждении за довольно короткое время и при оптимальном использовании бюджетных средств, выделенных на их реализацию.
Теоретическая и практическая значимость поставленной проблемы обусловили выбор темы диссертационной работы: «Разработка элективного комплекса по внедрению элементов STEAM-образования на уроках физики в старших классах».
Цель выпускной квалификационной работы - разработать, обосновать и экспериментально проверить возможности элективного комплекса STEAM-образования на уроках физики в старших классах».
Объект исследования - STEAM-образование.
Предмет исследования - разработка элективного комплекса по внедрению элементов STEAM-образования на уроках физики в старших классах как педагогического средства.
Гипотеза исследования: внедрение элементов STEAM-образования повышает качество образования учащихся старших классов по физике.
В соответствии с целью и выдвинутой гипотезой нами были определены следующие задачи исследования:
1. Проанализировать основные направления в разработке элементов STEAM-образования.
2. Рассмотреть современные концепции зарубежных
исследователей элементов STEAM-образования.
3. Изучить подход советских исследователей к разработке вопросов теории и методики элементов STEAM-образования.
4. Разработать и апробировать на практике элективный комплекс обеспечение изучаемого процесса.
Теоретико-методологической базой исследования выступают основные положения теории познания, положения системного, деятельностного, информационного и технологического подходов (Г. А. Атанов, В. Г. Афанасьев, В. П. Беспалько, В. А. Беликов, Т. А. Ильина, А. Н. Леонтьев, Л. Н. Лында, В. А. Новиков, Н. Ф. Талызина и др.); теории и концепции организации самостоятельной работы обучающихся (С. И. Архангельский, Е. А. Голант, В В. Гузеев, С. И. Змеев, Б. П. Есипов, Т. А. Ильина, Р. М. Микельсон, П. И. Пидкасистый, М. Н. Скаткин и др.); теории высшего профессионального образования (С. И. Архангельский,
Научная новизна исследования заключается в том, STEAM- образование позволит систематизировать работ на уроках и поднять ее на более высокий качественный уровень, что приведет к появлению системных нововведений через совершенствование основ образовательного пространства.
Структура выпускной квалификационной работы. Выпускная квалификационная работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы, приложения.
65% современных детей вырастут, осваивая профессии, которые еще не существуют сегодня. Будущим специалистам понадобятся всесторонняя подготовка и знания в самых разных областях техники, науки и техники.
STEAM вдохновляет наших детей - будущее поколение изобретателей, новаторов и лидеров проводить исследования в качестве ученых, моделировать в качестве технологов, проектировать в качестве инженеров, создавать в качестве художников, мыслить аналитически как математики и играть в роли детей.
Сегодня STEAM - образование развивается как одна из основных мировых тенденций и основывается на применении междисциплинарного и прикладного подхода, а также на интеграции всех пяти областей в единую схему обучения. Необходимыми условиями такого обучения являются его преемственность и способность детей взаимодействовать в рабочих группах, где они могут накапливать идеи и обмениваться мыслями. Вот почему модули для развития абстрактного и логического мышления, такие как: Lego - технология, детская экспериментальная - экспериментальная деятельность и детская исследовательская деятельность - включены в нашу основную образовательную программу.
Благодаря STEM-подходу дети могут вникать в логику происходящих явлений, понимать их взаимосвязь, систематически изучать мир и тем самым развивать любопытство, стиль инженерного мышления, способность выходить из критических ситуаций, развивать навыки командной работы и овладевать основами управление и самопрезентация, которые, в свою очередь, обеспечивают принципиально новый уровень развития ребенка.
STEAM - это аббревиатура, которая состоит из слов наука, технология, инженерия, математика, искусство (наука, технология, инженерия, искусство, математика). Эти дисциплины связаны друг с другом и развиваются синхронно и в быстром темпе. Скоро появятся профессии, которые вы и я вряд ли сможете себе представить, но все они так или иначе будут связаны с технологиями в контексте естественных наук.
STEAM является одной из тенденций в мировом образовании, которая подразумевает смешанную среду обучения и показывает ребенку, как применять науку и искусство вместе в повседневной жизни.
На сегодняшний день развитию технического направления уделяется приоритетное внимание. По всей России развивается сеть технопарков, создан новый российский формат дополнительного образования для детей в этой области, обеспечивающий объединение усилий науки, бизнеса и государства по формированию системы ускоренного развития технических способностей детей с целью воспитание инженеров и ученых нового типа. Но творчество и изобретательность всегда занимали центральное место в российской истории прогресса, а творчество является ведущей компетенцией XXI века, поэтому вектор развития дошкольного образования совпадает с пределами и возможностями STEAM-образования.
Вся история экономического развития состоит из взаимного влияния различных областей науки, на первый взгляд, очень далеко друг от друга. В XXI веке. Именно на стыках различных наук часто делаются самые важные открытия и создаются новые прорывные технологии. Интеграция любых частей объекта, объекта, процесса (свойства которых часто изучаются в разных предметных областях), пополнение некогда нарушенного единства и целостности в восприятии окружающего мира - это интеграция, которая является текущим направлением обновление содержания в системе общего и дополнительного образования детей дошкольного возраста и взрослых и реальное поле для реализации проектных мероприятий.
Внедрение STEAM - образовательной модели является важной составляющей многих проектов, реализуемых сегодня, во многом зависит от создания новой предметно-пространственной среды системы образования в целом, обновления контента, программно-методического обеспечения, материалов и техническая база, развитие кадрового потенциала системы образования в частности. Более того, все эти изменения уже были сделаны практически в нашем дошкольном учреждении за довольно короткое время и при оптимальном использовании бюджетных средств, выделенных на их реализацию.
Теоретическая и практическая значимость поставленной проблемы обусловили выбор темы диссертационной работы: «Разработка элективного комплекса по внедрению элементов STEAM-образования на уроках физики в старших классах».
Цель выпускной квалификационной работы - разработать, обосновать и экспериментально проверить возможности элективного комплекса STEAM-образования на уроках физики в старших классах».
Объект исследования - STEAM-образование.
Предмет исследования - разработка элективного комплекса по внедрению элементов STEAM-образования на уроках физики в старших классах как педагогического средства.
Гипотеза исследования: внедрение элементов STEAM-образования повышает качество образования учащихся старших классов по физике.
В соответствии с целью и выдвинутой гипотезой нами были определены следующие задачи исследования:
1. Проанализировать основные направления в разработке элементов STEAM-образования.
2. Рассмотреть современные концепции зарубежных
исследователей элементов STEAM-образования.
3. Изучить подход советских исследователей к разработке вопросов теории и методики элементов STEAM-образования.
4. Разработать и апробировать на практике элективный комплекс обеспечение изучаемого процесса.
Теоретико-методологической базой исследования выступают основные положения теории познания, положения системного, деятельностного, информационного и технологического подходов (Г. А. Атанов, В. Г. Афанасьев, В. П. Беспалько, В. А. Беликов, Т. А. Ильина, А. Н. Леонтьев, Л. Н. Лында, В. А. Новиков, Н. Ф. Талызина и др.); теории и концепции организации самостоятельной работы обучающихся (С. И. Архангельский, Е. А. Голант, В В. Гузеев, С. И. Змеев, Б. П. Есипов, Т. А. Ильина, Р. М. Микельсон, П. И. Пидкасистый, М. Н. Скаткин и др.); теории высшего профессионального образования (С. И. Архангельский,
Научная новизна исследования заключается в том, STEAM- образование позволит систематизировать работ на уроках и поднять ее на более высокий качественный уровень, что приведет к появлению системных нововведений через совершенствование основ образовательного пространства.
Структура выпускной квалификационной работы. Выпускная квалификационная работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы, приложения.
Разработка конкретных планов по изучению и использованию STEAM - азиатского опыта с выделением основных путей повышения конкурентоспособности США в сфере образования может стать практическим шагом к национальному STEAM - образованию.
Наиболее приемлемый план включения искусств в образовательный процесс - это включение искусств в уже существующую программу STEM. STEM-образование уже получило поддержку на всех уровнях власти и бизнеса; Вам нужно только добавить ARTS к этой программе. Опыт STEM показал, что как только установлена четкая связь между потребностями в образовании для будущего экономики, возникает растущее желание обсудить вопросы финансирования таких программ.
STEAM - подход также является наиболее экономически эффективным способом создания новой образовательной системы США, которая не требует значительных дополнительных инвестиций. Например, ряд программ в области искусства (особенно изобразительного искусства, графического дизайна и т.д.) Может быть добавлен в учебную программу на основе использования уже существующих компьютерных и других ИТ-ресурсов. Поэтому большинство школ и университетов уже обладают материальной базой для искусств - дисциплин. Кроме того, спрос на выпускников со степенью в области графического дизайна очень высок на рынке труда.
Для творчества не требуется строительство дополнительных лабораторий и другие дорогостоящие технические условия. Доступные учебные ресурсы могут быть достаточными для многих программ искусств. Однако STEAM потребует увеличения преподавательского состава. Однако эту проблему можно решить, вернув уволенных учителей, которые в настоящее время зарегистрированы на бирже труда.
В заключение следует еще раз подчеркнуть, что:
1. Искусство - образование - ключ к творчеству;
2. креативность - важнейшая составляющая инноваций, ее катализатор;
3. инновации необходимы для создания новых отраслей в будущем;
4. Новые отрасли, создающие рабочие места, являются основой будущего экономического благосостояния Соединенных Штатов;
5. без поддержки программ STEAM экономическое будущее
Соединенных Штатов может быть значительно «затуманено».
Чтобы поддержать модификацию STEM в STEAM, все заинтересованные стороны (лидеры бизнеса, профессионалы в области искусства, представители образовательной системы и т. Д.) Должны объединиться, объяснив правительствам разных уровней, средствам массовой информации и широкой общественности о необходимости включения искусство в национальной учебной программе.
Поднятый вопрос важен не только для Соединенных Штатов. STEM - Образование развивается во всем мире. Вопросы соотношения технических и креативных направлений в образовании, роли креативности в новой экономике, подготовки новых кадров в этой области актуальны для всех стран, выбравших путь инновационной экономики. Россия здесь не исключение.
Хотя в России современные образовательные программы не называются STEM, в настоящее время приоритет отдается научно-техническому образованию. Это означает, что проблемы перехода от STEM к STEAM связаны с нашим образованием, как бы они ни назывались. Учитывая опыт США и мировые тенденции в развитии образования, не рационально откладывать решение творческих вопросов.
Наиболее приемлемый план включения искусств в образовательный процесс - это включение искусств в уже существующую программу STEM. STEM-образование уже получило поддержку на всех уровнях власти и бизнеса; Вам нужно только добавить ARTS к этой программе. Опыт STEM показал, что как только установлена четкая связь между потребностями в образовании для будущего экономики, возникает растущее желание обсудить вопросы финансирования таких программ.
STEAM - подход также является наиболее экономически эффективным способом создания новой образовательной системы США, которая не требует значительных дополнительных инвестиций. Например, ряд программ в области искусства (особенно изобразительного искусства, графического дизайна и т.д.) Может быть добавлен в учебную программу на основе использования уже существующих компьютерных и других ИТ-ресурсов. Поэтому большинство школ и университетов уже обладают материальной базой для искусств - дисциплин. Кроме того, спрос на выпускников со степенью в области графического дизайна очень высок на рынке труда.
Для творчества не требуется строительство дополнительных лабораторий и другие дорогостоящие технические условия. Доступные учебные ресурсы могут быть достаточными для многих программ искусств. Однако STEAM потребует увеличения преподавательского состава. Однако эту проблему можно решить, вернув уволенных учителей, которые в настоящее время зарегистрированы на бирже труда.
В заключение следует еще раз подчеркнуть, что:
1. Искусство - образование - ключ к творчеству;
2. креативность - важнейшая составляющая инноваций, ее катализатор;
3. инновации необходимы для создания новых отраслей в будущем;
4. Новые отрасли, создающие рабочие места, являются основой будущего экономического благосостояния Соединенных Штатов;
5. без поддержки программ STEAM экономическое будущее
Соединенных Штатов может быть значительно «затуманено».
Чтобы поддержать модификацию STEM в STEAM, все заинтересованные стороны (лидеры бизнеса, профессионалы в области искусства, представители образовательной системы и т. Д.) Должны объединиться, объяснив правительствам разных уровней, средствам массовой информации и широкой общественности о необходимости включения искусство в национальной учебной программе.
Поднятый вопрос важен не только для Соединенных Штатов. STEM - Образование развивается во всем мире. Вопросы соотношения технических и креативных направлений в образовании, роли креативности в новой экономике, подготовки новых кадров в этой области актуальны для всех стран, выбравших путь инновационной экономики. Россия здесь не исключение.
Хотя в России современные образовательные программы не называются STEM, в настоящее время приоритет отдается научно-техническому образованию. Это означает, что проблемы перехода от STEM к STEAM связаны с нашим образованием, как бы они ни назывались. Учитывая опыт США и мировые тенденции в развитии образования, не рационально откладывать решение творческих вопросов.
