Что такое STEM-образование и где его получить

STEM-образование (Science, Technology, Engineering, Mathematics) — это комплексная модель изучения естественных наук и инженерных дисциплин. Её ключевая особенность — интегративный подход: студенты учатся видеть взаимосвязи между биологией, химией, физикой и математикой, что позволяет эффективнее решать разные технологические задачи. Об особенностях STEM-образования и университетах, которые его предлагают, расскажем в этой статье.

• Особенности STEM-образования в современном мире
• Ценность STEM-образования для студентов и общества
• История и развитие STEM-образования
• Почему сейчас растёт спрос на STEM-образование?
• Основные элементы STEM
• Преимущества STEM-образования для школьников
• STEM-образование в подготовке к профессиям будущего
• Примеры успешных STEM-проектов в школах и университетах
• Как мотивировать студентов к изучению STEM-дисциплин?
• Как выбрать подходящие курсы и программы по STEM?
• Перспективы развития STEM-образования в будущем
• Где учиться STEM: лучшие университеты и курсы 

Особенности STEM-образования в современном мире

• Практическая направленность. Все учебные задачи — прикладные, а результаты могут быть использованы для решения реальных проблем. Студенты программируют робота для сортировки мусора, анализируют данные о погоде, проводят эксперименты с растениями и т.д.

• Проектная форма. Студенты объединяются в группы и сообща выполняют определённую задачу. Это помогает развить навыки коммуникации и командной работы, что полезно для дальнейшей профессиональной жизни.

• Фокус на критическом мышлении. Студенты учатся самостоятельно собирать и анализировать информацию, задавать вопросы и критически оценивать полученные данные, опираясь на современные научные источники.

Ценность STEM-образования для студентов и общества

STEM-образование поощряет развитие креативного и инновационного мышления: учащиеся постоянно находятся в поиске новых идей и способов решения существующих задач. Кроме того, междисциплинарный подход помогает посмотреть на проблему с разных сторон, не ограничиваясь одной предметной областью. Такие специалисты востребованы на рынке труда и могут работать в самых разных областях: энергетике, биохимии, IT, экологии, машиностроении и др.

Квалифицированные STEM-специалисты способствуют развитию новых технологий и помогают улучшать качество жизни людей, предлагая инновационные решения в области медицины и инженерии.

Преимущества STEM-образования

• Практическая ориентированность

• Интегрированное обучение вместо отдельных предметов

• Проектный подход

• Развитие критического мышление и навыков работы в команде

• Получение полезных для будущей карьеры навыков

• Развитие креативности

• Ранняя профессиональная ориентация

История и развитие STEM-образования

История развития STEM началась задолго до появления самого термина, в 1950-х годах. Тогда в результате космической гонки между США и СССР правительство Соединённых Штатов решило выделить большой объём средств для развития образования и науки в стране. Одарённые студенты получали стипендии для изучения физики и математики, педагогов обучали преподавать естественнонаучные дисциплины в современном формате, а учебные программы модернизировались.

В 2001 году Национальный научный фонд США предложил аббревиатуру STEM. Впоследствии в 2000-х годах были введены различные инициативы, призванные улучшить качество образования в области информатики, математики и естественных наук. Позже модель STEM стали часто применять учебные заведения в других странах, особенно во Франции, Великобритании, Австралии, Израиле, Китае, Сингапуре.

Почему сейчас растёт спрос на STEM-образование?

Основная причина популярности STEM-образования — технологический прогресс. Для работы по новым направлениям (например, искусственному интеллекту и машинному обучению) требуются квалифицированные специалисты с отличными техническими навыками, развитым аналитическим и критическим мышлением.

Открывается много рабочих мест, предлагаемые должности отличаются высокой заработной платой, а карьерный рост в STEM-индустриях более стремительный, чем в любых других. Это привлекает амбициозных студентов ещё со школьной скамьи.

Основные элементы STEM

Наука (Science)

Эта часть модели включает в себя изучение природных явлений и законов, которые их регулируют. Сюда входят такие предметы, как биология, химия и физика.

Технологии (Technology)

Элемент подразумевает применение научных знаний для создания инструментов, которые решают практические проблемы. Программирование, анализ данных, автоматизация процессов — далеко не полный список областей, которые входят в Technology в системе STEM.

Инженерия (Engineering)

Студенты обязательно изучают процесс проектирования и создания новых систем или объектов, включая электротехнику, машиностроение, строительство, химическую инженерию и многое другое.

Математика (Mathematics)

Студенты изучают алгебру, геометрию, статистику и теорию вероятностей. Математика — основа для других элементов STEM, на занятиях учащиеся развивают логику и алгоритмическое мышление.

Преимущества STEM-образования для школьников

Помимо уже перечисленных плюсов STEM-подхода, можно выделить следующие:

• Интерес к учебным предметам. Большинство школьников испытывают скуку, изучая большие объёмы теории на уроках и не зная, как применить знания в жизни: «Зачем мне знать котангенсы?!». STEM-подход помогает увидеть практическую пользу от занятий, поэтому интерес к обучению возрастает.

• Развитие аналитического мышления. Для решения задач приходится собирать информацию, экспериментировать, обсуждать варианты решения с товарищами. Всё это позволяет развивать логику и аналитическое мышление, необходимые для успешной карьеры.

• Возможность видеть результат. STEM-подход демонстрирует ученикам, как их действия могут принести конкретный измеримый результат и пользу обществу. Например, во многих зарубежных учебных заведениях дети выращивают овощи в школьном саду, изучая основы сельского хозяйства и органического земледелия. 

• Развитие критического мышления. В рамках STEM-подхода студенты учатся формулировать гипотезы и анализировать информацию, чтобы найти оптимальное решение проблемы. Они узнают, как отличать достоверные источники, отделять мнение от факта, определять причины и следствия различных процессов. Всё это помогает гармонично развивать критическое мышление уже с младших классов.

STEM-образование в подготовке к профессиям будущего

Многие профессии будущего связывают именно со STEM-направлением.

Например, по версии «РБК Трендов», к таким профессиям относятся:

• Биоэтик

• Разработчик киберпротезов и имплантатов

• Специалист по биохакингу

• Молекулярный диетолог

• Консультант по здоровой старости

• Наномедицинский инженер

• Инженер «зелёного» транспорта

• Специалист по переработке

• Специалист по IT- и ИИ-этике

Эти и другие профессии будущего потребуют гибкости и способности адаптироваться к новым условиям.

Примеры успешных STEM-проектов в школах и университетах

В школах ученики работают над разнообразными проектами в области биологии, химии, экологии, компьютерных наук, например:

• Создание мобильного приложения с помощью MIT App Inventor

• Написание веб-сайта на HTML и CSS

• Разработка игры с помощью GameMaker или Unity

• Создание ветряных мини-турбин

• Наблюдение за ростом растений

• Выращивание кристаллов

Студенты университетов участвуют в исследовательских проектах в лабораториях. Например, учащиеся британского UWE Bristol работают над следующими проектами:

• Использование 3D-асимметрии лица для улучшения диагностики и лечения плагиоцефалии

• Распознавание лиц с помощью фотометрической стереосистемы

• Автоматическая визуализация и анализ сорняков

• Оценка биоразнообразия в городских районах

Как мотивировать студентов к изучению STEM-дисциплин?

Заинтересовать учащихся помогают нестандартные форматы обучения. Например, ребята с удовольствием посещают мастер-классы, гостевые лекции и встречи с представителями индустрии, которые делятся своим профессиональным опытом.

Хорошо вовлекает в образовательный процесс геймификация и различные активности, в том числе с использованием цифровых инструментов, например, викторины Kahoot.

Участие и победы в конкурсах ещё больше мотивируют студентов изучать профильные дисциплины. Соревнования по STEM проводятся на школьном, городском и национальном уровне. Ученики решают задачки или готовят исследовательские проекты.

Лучшая практика и методики преподавания STEM-дисциплин

• Эксперименты. Многие занятия проводятся в школьных лабораториях, где учитель наглядно демонстрирует химические и физические процессы.

• Исследовательское обучение. Учащиеся проводят собственные исследования, формулируют гипотезы и собирают данные. Такой способ обучения помогает лучше усвоить материал и развить критическое мышление.

• «Перевернутый» класс. Студенты изучают новый материал дома (например, с помощью видеолекции), а в школе выполняют практические задания и участвуют в дискуссиях. Это позволяет в своём комфортном темпе усвоить теорию, а на уроках успеть задать больше вопросов учителю.

Роль родителей в поддержке STEM-образования детей

Родителям рекомендуется поощрять природное любопытство ребёнка ещё до школы: вместе наблюдать за природными явлениями, ставить безопасные домашние эксперименты, читать книги и смотреть фильмы о технологиях, искать информацию по интересующим вопросам в интернете.

В школе родители могут выбрать класс с естественнонаучным или математическим профилем, предложить ребёнку записаться в кружок робототехники или программирования, в старших классах — на онлайн-курс. Вместе с детьми родители могут посещать разные технологические выставки, музеи и мастер-классы. Очень важна и собственная вовлечённость взрослых в STEM-направление, ведь своими увлечениями и достижениями они могут вдохновлять детей.

Как выбрать подходящие курсы и программы по STEM?

При выборе образовательной программы необходимо обратить внимание на несколько критериев:

Содержание

Учебный план должен соответствовать задачам и интересам студента, а также содержать много практических и лабораторных занятий.

Формат

Курсы STEM проводятся онлайн и офлайн. Первый формат позволяет проходить программу из любой точки мира и присоединяться к лучшим образовательным учреждениям. Второй дает возможность получить больше ценного практического опыта.

Преподаватели

Стоит изучить отзывы других студентах об учителях, получить информацию об их квалификации и профессиональном опыте — не только в преподавании, но и о работе в STEM-направлениях. 

Перспективы развития STEM-образования в будущем

Во многих странах STEM-образование только начинает полноценно развиваться. Ожидается, что в обучение будут активно внедряться технологии AR и VR, чтобы сделать учебный процесс более интерактивным и вовлекающим. Также преподаватели будут стремиться адаптировать программы под индивидуальные потребности студентов.

В США и Великобритании к STEM привлекают всё больше женщин, так как ранее традиционно в науке были больше представлены мужчины. Для этих целей выделяют гранты на обучение, проводят различные конкурсы, летние лагеря, конференции, разрабатывают программы наставничества. Ожидается, что эта тенденция сохранится и продолжит развиваться во многих других странах.

Где учиться STEM: лучшие университеты и курсы 

В университете студенты могут учиться на программах бакалавриата, магистратуры и PhD по следующим STEM-направлениям:

• Аэрокосмическая инженерия

• Астрономия

• Биохимия

• Биология

• Химическая инженерия

• Химия

• Гражданское строительство

• Информатика

• Электротехника

• Математика

• Машиностроение

• Физика

• Статистика

Лучшие вузы мира по STEM

В любой из этих вузов можно поступить с Allterra Education. Чтобы выбрать перспективную специальность, самую подходящую программу и университет, обратитесь в Allterra Education.