Формування STEM-компетентностей студентів закладів фахової передвищої освіти у навчанні математики

Abstract

Актуальність теми дослідження зумовлена стрімким розвитком STEM-освіти, зміною економічної діяльності, її технічної бази й організаційних форм, умов й вимог, які вона висуває до рівня знань і кваліфікації людини. Впровадження STEM-освіти допоможе підготувати професіонала, озброєного інноваційними технологіями навчання, практичним досвідом особистості, що задовольнить соціальне замовлення суспільства. Формування STEM-компетентностей сприяє розвитку потрібних на сьогодні навичок, зокрема критичного мислення, навичок аналізу, уміння працювати в команді, творчого підходу до розв’язання проблем, які стають все більш актуальними в сучасному суспільстві. В умовах інтеграції та мобільності освітня парадигма вимагає нових підходів до навчання математики, пошуку інноваційних методик, що сприятиме формуванню особистості здатної до розв'язування комплексних завдань. У дисертації здійснений теоретичний аналіз та запропоновано нове вирішення наукового завдання, яке полягає у теоретичному обґрунтуванні педагогічних умов, розробці методики для реалізації структурно-функціональної моделі у навчанні математики відповідно до педагогічних умов та експериментальній перевірці ефективності впровадженої структурно-функціональної моделі формування STEM-компетентностей студентів закладів фахової передвищої освіти у навчанні математики. Проведено аналіз стану впровадження STEM-освіти у науково-педагогічній літературі та освітній практиці, а також стан проблеми організації STEM-освіти у закладах фахової передвищої освіти. Конкретизовано змістове наповнення STEM-компетентностей студентів. STEM-компетентності студентів визначено як інтегроване особистісне утворення, що проявляється у сформованості його складових: математичної компетентності; інформаційнокомунікаційної компетентності; базових компетентностей в галузях природознавства і техніки; проєктно-технологічної компетентності; м’яких навичок, зокрема критичного мислення. З’ясовано, що вирішення суперечностей можливо через створення певних педагогічних умов, зокрема мотивування та стимулювання здобувачів освіти до навчальнопізнавальної та дослідницької діяльності у навчанні математики через залучення до співпраці та використання індивідуального й групового коучингу; упровадження STEM-проєктів у навчанні математики; застосування ІКТ для забезпечення наочності та дослідницької спрямованості навчання математики. У дисертації теоретично обґрунтовано структурно-функціональну модель формування STEM-компетентностей студентів закладів фахової передвищої освіти у навчанні математики, яка ґрунтується на наукових уявленнях щодо цілей, завдань, змісту, на проєктному, дослідницькому, компетентнісному, діяльнісному, особистісно-орієнтованому, когнітивному, синергетичному, диференційованому та системному підходах, а також принципах науковості та доступності, розвитку, інтеграції, пізнавальної активності, індивідуальності, дослідницької та практичної спрямованості, взаємозв’язків теорії та практики, самостійності та активності, інтерактивності, усвідомленості. Встановлено три групи зовнішніх чинників, які справляють вплив на актуалізацію STEM-освіти: соціальне замовлення на підготовку висококваліфікованих STEM-фахівців; розвиток інформаційно-комунікаційних та STEM-технологій, включаючи розробку спеціальних та адаптованих засобів навчання, у тому числі для вивчення математики; методологічний блок, який включає принципи навчання та основні підходи організації навчання, модернізацію технологій та методик навчання. Структурно-функціональна модель формування STEM-компетентностей студентів закладів фахової передвищої освіти у навчанні математики складається з цільового, змістового, діяльнісного та діагностичного блоків. Цільовий блок визначає мету – формування STEM-компетентностей студентів закладів фахової передвищої освіти у навчанні математики. Змістовий та діяльнісний блоки віддзеркалюють змістове наповнення процесу формування STEM-компетентностей студентів у навчанні математики (зміст поняття STEM-компетентностей студентів, педагогічні умови, засоби, методи й форми). Діагностичний блок презентує засоби діагностики, що здійснюються на основі розроблених критеріїв (ціннісно-мотиваційного, креативно-діяльнісного, когнітивного і рефлексивно-оцінного) та показників сформованості STEM-компетентностей студентів відповідно до чотирирівневої градації – високий, достатній, середній і початковий. Висвітлено зміст педагогічного експерименту з перевірки ефективності структурнофункціональної моделі формування STEM-компетентностей студентів закладів фахової передвищої освіти у навчанні математики та педагогічних умов, що підсилюють її ефективність, а також методику діагностики результативності запропонованих засобів. Висвітлено досвід мотивування та стимулювання студентів до навчально-пізнавальної та дослідницької діяльності у навчанні математики. Детально описано використання навчальних проєктів як основи впровадження STEM-освіти у навчанні математики студентів фахових коледжів. Обґрунтовано, що застосування інформаційно-комунікаційних технологій для забезпечення наочності та дослідницької спрямованості навчання математики сприяє формуванню STEM-компетентностей студентів закладів фахової передвищої освіти у навчанні математики. Спираючись на аналіз теоретичних напрацювань, причин і труднощів, а також концептуальних ідеях моделі, було апробовано структурно-функціональну модель формування STEM-компетентностей студентів закладів фахової передвищої освіти у навчанні математики. За результатами апробації до змісту навчання математичних дисциплін закладів фахової передвищої освіти було запроваджено: засоби урізноманітнення форм навчання, ІКТ, STEM-проєкти, STEM-квести, веб-конференції, блоги, сайти і тематичні групи у соціальних мережах; пакет методичних матеріалів, система прикладних завдань, ігрових і професійно зорієнтованих ситуацій; засоби моніторингу формування STEM-компетентностей студентів у навчанні математики. Після завершення дослідно-експериментальної роботи було проведено статистичний аналіз, який показав наявність тенденції до позитивних змін відповідно до визначених критеріїв формування STEM-компетентностей студентів; вдалося досягти переваги достатнього та високого рівнів сформованості STEM-компетентностей студентів у навчанні математики. Реалізація структурно-функціональної моделі формування STEM-компетентностей студентів закладів фахової передвищої освіти, а також використання педагогічних умов, що підсилюють її ефективність, призвела до підвищення рівнів критичного мислення, інформаційно-комунікаційної компетентності, проєктно-технологічної, ключової математичної компетентності, базових компетентностей в галузях природознавства і техніки