"STEM-интегратор"

3.      Общее описание продукта инновационной деятельности: ключевые положения, глоссарий.

STEM-технологии хорошо известны в профессиональном образовании и широко используются в высшей школе. Технология проведения STEM-семинаров в ГБОУ гимназия № 498 Невского района Санкт-Петербурга для реализации предпрофессионального естественнонаучного образования показала их эффективность. Главная идея STEM-подхода — связать учебные дисциплины с реальными задачами и сделать обучение более практичным и применимым, что помогает ученикам лучше понять суть науки и развиваться в современном информационном обществе.

Решаемая педагогическая задача интегративной технологии организации и проведения практико-ориентированного STEM-семинара естественнонаучного направления – повышение интереса учащихся 9-х-10-х классов к изучению учебных предметов, развитие межпредметных связей, расширение кругозора, знакомство с практическим применением знаний, взаимосвязью между учебными предметами и визуализацией научных явлений.

Методологическими основаниями "STEM-интегратора" являются подходы и понятия, представленные в глоссарии.

Глоссарий

Интегративная технология в образовании (интегрированное обучение) — это подход, при котором разные предметы объединяются в единую систему. Такой формат помогает ученикам видеть общую картину, понимать, как знания из разных областей связаны между собой и как их применять на практике. 

STEM (англ. science, technology, engineering and mathematics — естественные науки, технология, инженерия и математика) — обобщающий термин, используемый для группировки этих отдельных, но тесно связанных между собой технических дисциплин в контексте описания образовательной политики учреждения либо учебной программы.

STEM-технологии в обучении — это направление, которое объединяет научные дисциплины, технологии, инженерию и математику в единую систему обучения.  Суть подхода заключается в ориентации на практическое применение получаемых знаний, выстраивании тесных связей между учебными дисциплинами и визуализации научных явлений для более глубокого понимания теории. 

STEM -семинар — это форма учебно-практических занятий, на которой учащиеся обсуждают сообщения, доклады и рефераты,  выполненные ими по результатам учебных или научных исследований в сфере естественных наук, технологии, инженерии и математики. Авторский термин.

Практико-ориентированный метод обучения — это метод обучения, предполагающий освоение и усвоение учащимися образовательной программы и формирование практических умений посредством выполнения реальных практических заданий и упражнений.

Эксклюзивность предлагаемого STEM-семинара заключается в комплексном подходе к изучению выбранного математического понятия. В ходе подготовки к семинару учащимся придется изучить не только математические свойства этого понятия, но и познакомиться с проявлениями его свойств в биологии, химии, физике, информатике и, самое главное, – изучить особенности STEM-технологии, STEM-проектов.

Тематика STEM-семинаров, проводимых в гимназии, представлена в таблице:

Тема STEM-семинара для учащихся 9-х-10-х классов определяется педагогами в зависимости от образовательных задач. Так, например, STEM-семинар «Гексагон – идеальная структура для сохранения порядка»  (посмотреть по ссылке) посвящен изучению правильного шестиугольника (гексагона) и проявлению его свойств в биологии, химии, информатике, физике.

4.      Обоснование отнесения продукта инновационной деятельности к номинации.

Представляемая технология "STEM-интегратор" относится к инновациям в области обучения,  так как направлена на повышение интереса к изучению математики в целом как практико-ориентированной науки, на понимание математической науки как сферы человеческой деятельности, на обнаружение межпредметных связей, на формирование предпрофессиональных навыков. Предлагаемая технология организации и проведения  STEM-семинара призвана ориентировать учащихся на современную систему научных представлений об основных закономерностях развития человека и природы, на применение математических знаний для решения задач в области сохранения окружающей среды, осознание глобального характера экологических проблем и путей их решения. Отметим, что в ходе подготовки и проведения мероприятия учащиеся знакомятся со спецификой организации практико-ориентированного семинара - понимание особенностей такой формы деятельности будет полезным при дальнейшем обучении в профессиональных учебных заведениях.

5.      Необходимое ресурсное обеспечение при применении инновационного образовательного продукта:

человеческие ресурсы:

-группа учащихся 9-х-10-х классов в количестве не менее 15 человек. Среди этих учащихся должны быть ученики с разными предметными интересами (математика, биология, химия, информатика, физика, и др.);

группа учителей математики, биологии, химии, информатики, физики. Учителя будут выполнять функции кураторов и консультантов.

материальные ресурсы:

-        необходимое оборудование.

временные ресурсы:

-        от 2-х до 4-х недель. На занятиях внеурочной деятельности.  Ориентировочно 1 час в неделю по разным направлениям параллельно.

пространственные ресурсы:

-учебные кабинеты (химия, физика, математика, информатика, биология).

6.      Технология внедрения инновационного образовательного продукта (что? для чего и зачем? для кого? как?)

7.      Описание эффектов, которые получены от внедрения продукта инновационной деятельности, и их корреляции с проектами Программы развития системы образования Невского района Санкт-Петербурга, национальными целями и стратегическими задачами развития образования в Российской Федерации.

Представленный инновационный продукт "STEM-интегратор" коррелирует с целями федерального проекта «Всё лучшее детям» национального проекта «Молодежь и дети», т.к. целью федерального проекта «Всё лучшее детям» национального проекта «Молодёжь и дети» является создание благоприятных условий для развития детей, предоставление им равных возможностей независимо от социально-экономических условий их проживания.

Тематика представляемого на Конкурс инновационного образовательного продукта соответствует, прежде всего, вектору «Качество образования» развития системы образования Невского района Санкт-Петербурга на 2025-2029 годы «СТРАТЕГИЯ РАЗВИТИЯ: СОЗДАЕМ БУДУЩЕЕ». В рамках данного вектора гимназия является флагманом проекта «Формула успеха», где одной из задач обозначено выявление лидерский практик с последующей трансляцией опыта. Представляемый на Конкурс инновационный образовательный продукт направлен на решение этой задачи.

Однако необходимо отметить, что предложенный инновационный продукт способствует также достижению показателей в рамках следующих проектов:

- «Академия личностного потенциала» (цель проекта – обеспечение благоприятных условий для создания системы выявления, развития и поддержки одаренных детей в различных областях интеллектуальной и творческой деятельности).

- «Лаборатория профессионального выбора»  (цель проекта - развитие системы допрофессиональной ориентации и действенной профориентации обучающихся, способствующей формированию у подростков и молодежи способности к профессиональному самоопределению в соответствии с желаниями, способностями, индивидуальными особенностями каждой личности и с учетом социокультурной и экономической ситуации в стране, Санкт-Петербурге, Невском районе).

-                    «Академия юных исследователей и изобретателей» (цель проекта - создание дополнительных условий для реализации возможностей развития потенциала обучающихся в образовательном пространстве Невского района, повышения эффективности системы выявления, поддержки и развития способностей и талантов детей и молодёжи).

Интегративная технология организации и проведения практико-ориентированного STEM-семинара естественнонаучного направления для учащихся 9х-10х классов, разработанная авторским коллективом гимназии, апробируется с 2022-2023 учебного года. Анализ полученных результатов в ходе применения данной технологии позволяет утверждать, что технология способствует достижению предметных, метапредметных и личностных результатов согласно требованиям ФГОС, а также получить эффекты на уровне не только учащихся, но и образовательного учреждения в целом.

Практические результаты на уровне школы:

-Сценарии практико-ориентированного семинара естественнонаучного направления для учащихся как формы итоговой работы в рамках курсов внеурочной деятельности.

Предметные результаты на уровне учащихся:

-опыт проведения наблюдений, экспериментов и т.п. по химии, биологии, физике;

-создание «своего» механического оборудования по разработанным чертежам и схемам;

-приобретение знаний по темам «Растровая, векторная и трёхмерная графика»;

-анализ возможностей для достижения различных видов результатов в зависимости от выбранного языка программирования;

-глубокие теоретические  знания по выбранной математической теме;

Метапредметные результаты для учащихся. Благодаря работе на семинаре, а также во время подготовки к нему учащиеся получают возможность:

-изучить особенности STEM-технологии;

-узнать специфику  практико-ориентированного семинара;

-выявить и охарактеризовать существенные признаки математического объекта;

-выявить математические закономерности, взаимосвязи и противоречия в фактах, данных, наблюдениях и утверждениях о математическом объекте;

-провести по самостоятельно составленному плану эксперимент;

-сконструировать по готовой схеме механический объект;

-самостоятельно сформулировать обобщения и выводы по результатам проведённого наблюдения, исследования, оценить достоверность полученных результатов, выводов и обобщений;

-выбрать форму представления информации и иллюстрировать поставленные задачи схемами, диаграммами, иной графикой и их комбинациями;

-в ходе обсуждения задавать вопросы по существу обсуждаемой темы, проблемы, решаемой задачи, высказывать идеи, нацеленные на поиск решения;

-принять цель совместной деятельности, спланировать организацию совместной работы, распределять виды работ,

-обобщить мнения нескольких людей.

Личностные результаты для учащихся. Учащиеся:

-повышают уровень своей компетентности через практическую деятельность, в том числе через умение учиться у других людей;

-приобретают в совместной деятельности новые знания, навыки и компетенции из опыта других;

-учатся формулировать идеи, понятия, гипотезы об объектах и явлениях, в том числе ранее не известных, осознавать дефициты собственных знаний и компетентностей, планировать своё развитие.

В ходе проекта задействованы учителя разных предметов, то дополнительным результатом для школы может стать организация научного сообщества учителей «Время науки», сплочение педагогического коллектива за счёт совместной интеллектуальной деятельности.

Также применение интегративной технологии организации и проведения практико-ориентированного STEM-семинара естественнонаучного направления для учащихся 9х-10х классов позволяет использовать разнообразные виды деятельности учащихся:

-объединение в команду

-обсуждение идеи, цели и конечного мероприятия

-распределение обязанностей в команде

-работа с различными источниками информации

-изучение STEM-технологии

-изучение математического понятия и его свойств

-наблюдение за химическими процессами

-наблюдение за биологическими объектами

-разработка программ на разных языках и в разных средах программирования

-создание графических изображений и трёхмерных объектов

-анализ результатов деятельности.

8. Возможные риски при использовании инновационного образовательного продукта в других образовательных организациях и пути их преодоления.

(потенциальные проблемы, которые могут препятствовать реализации мероприятия, и предлагаемые механизмы их решения)

9. Обоснование инновационного характера предлагаемого продукта, включая аналоговый анализ, содержащий перечень материалов (продуктов), аналогичных представляемому продукту (например, по названию, смыслу, ключевым словам, содержанию и т.п.), сопоставление найденных аналогов с предлагаемым продуктом, выводы (с указанием отличий продукта от аналогов).

Аналитический обзор источников, представленных по ссылке, позволяет сделать следующие выводы:

- подробного описания интегративной технологии организации и проведения практико-ориентированного STEM-семинара естественнонаучного направления для учащихся 9х-10х классов нет;

- в логике STEM-подхода разработаны урок, квест, игра. Предложенный формат мероприятий, а именно STEM-семинар, является авторским.

- для учащихся предпрофессиональных естественнонаучных классов мероприятия в логике STEM-подхода проводятся, но при этом математической составляющей особого внимания не уделяется;

- однако имеется большое количество мероприятий схожей тематики, которые рассматривают только теоретические аспекты темы с точки зрения математики, не применяя при этом STEM-подход. Комплексного мероприятия, посвященного изучению конкретного математического понятия, найти не удалось.

Тиражирование опыта:

1. Методическая разработка «Гексагон – идеальная структура для сохранения порядка» (автор В.В.Поликарпова). Диплом финалиста конкурса школьных проектов «STEM-образование – путь к прогрессу»  (2021) 

2. 2022 год  Всероссийский фестивале-конкурсе STEM-творчества «ProSTEM».  Победитель в номинации «STEM-педагог». https://www.licey344spb.ru/userfls/ufiles/ProStem-2022-results.pdf

3. 2023 год опыт работы учителей математики гимназии представлен в работе городской научно-практической on-line конференции «Обновленные ФГОС: проблемы и перспективы». (Ссылка на видеозапись: https://rutube.ru/video/d66b7e4dd44ced8cda2ea4e3cd912883/?playlist=339144

4. 2025 год. Конкурс методических разработок на лучшую практику реализации предпрофессионального образования (инженерные и естественнонаучные классы) 2025 Номинация "Организация и проведение практико-ориентированных мероприятий в профильных предпрофессиональных классах". Победитель

5. 2025 год. Научная статья. В.В. Поликарпова  STEM-семинар для учащихся старших классов естественнонаучного направления. / В.В. Поликарпова, О.В. Плуталова // Академический вестник.— 2025.— № 3 (69). - С. 102-107. 

6. 2025 – 2026 учебный год. Районный конкурс «Лучшая профориентационная практика». Номинация «Урочная деятельность». Победитель

7. Февраль 2026 года. Районное мероприятие «Практико-ориентированный STEM-семинар для учащихся 10-х классов естественнонаучного и технологического профилей «Роль математики в естественных науках».