МЕТОДИЧНІ ОСОБЛИВОСТІ КОНСТРУЮВАННЯ ФІЗИЧНИХ STEM-ЗАДАЧ У ПРОЦЕСІ НАВЧАННЯ МАЙБУТНІХ МОРЯКІВ

Abstract

Концепцією розвитку природничо-математичної освіти (STEM-освіти) визначено, що STEM-освіта є пріоритетним напрямком реформування освіти в Україні на всіх її рівнях - дошкільної, загальної середньої, позашкільної, професійно-технічної та вищої освіти. Нагальність даної концепції зумовлена тим, що державі вкрай потрібні висококваліфіковані фахівці інженерного напрямку, але на жаль, в останні десятиріччя в освітньому просторі спостерігається зворотна тенденція - перенасичення ринку праці спеціалістами гуманітарного профілю на шкоду інженерних професій. Актуальність даної статті зумовлена необхідністю визначення підходів до формування STEM-компетентностей майбутніх моряків та розробки методичного забезпечення до організації STEM-навчання загальної фізики. Формулювання проблеми. Метою статті є визначення вимог до конструювання змісту STEM-задач з фізики у процесі навчання майбутніх моряків на основі застосування праксеологічного, контекстного й особистісно орієнтованого підходів. Матеріали й методи. В роботі використані теоретичні й емпіричні методи дослідження, такі як аналіз літературних джерел, синтез, порівняння умов задач, спостереження за освітнім процесом, систематизація й узагальнення результатів дослідження. Результати. У роботі наведено конкретну STEM-задачу з механіки та обґрунтовано механізм її конструювання на основі сформульованих вимог. Досвід застосування рівневих STEM-задач у процесі навчання фізики показав їх доцільність та ефективність для формування STEM-компетентностей майбутніх моряків. Системне застосування STEM-задач посприяло розвитку когнітивних та дослідницьких навичок, креативного мислення, уміння експериментувати, аналізувати отриманий результат та робити висновки, що позитивно вплинуло на якість навчальних досягнень курсантів в освітньому процесі з фізики. Висновки. Доведено, що STEM-задачі з фізики мають відповідати таким вимогам: умова задачі має відображати реальну життєву або професійну ситуацію та створювати ефект «присутності»; у процесі презентації умови або розв`язання задачі мають бути задіяні реальний або віртуальний фізичний експеримент, комп`ютерні технології, математичне обґрунтування результату; запитання до задачі мають бути сформульовані так, щоб її розв`язування передбачало використання елементів наукового пізнання, дослідження «навпаки»; для системного формування STEM-компетентностей у курсантів, які мають різні рівні пізнавальних здібностей, доцільно створити диференційовані завдання евристичного, дослідницького та творчого рівнів. The concept of development of natural and mathematical education (STEM-education) defines that STEMeducation is a priority area of education reform in Ukraine at all its levels - preschool, general secondary, extracurricular, vocational and higher education. The urgency of this concept is due to the fact that the state desperately needs highly qualified engineering specialists, but unfortunately, in recent decades in the educational space there is a reverse trend - oversaturation of the labor market with humanitarian specialists to the detriment of engineering professions. The relevance of this article is due to the need to determine approaches to the formation of STEM-competencies of future sailors and the development of methodical support for the organization of STEM-training of general physics. Formulation of the problem. The aim of the article is to determine the requirements for constructing the content of STEM-tasks in physics in the process of training future sailors based on the use of praxeological, contextual and personalityoriented approaches. Materials and methods. Theoretical and empirical research methods are used in the work, such as analysis of literature sources, synthesis, comparison of conditions of tasks, observation of educational process, systematization and generalization of research results. Results. The paper presents a specific STEM-task in mechanics and substantiates the mechanism of its construction on the basis of the formulated requirements. The experience of using level STEM-tasks in the process of teaching physics has shown their feasibility and effectiveness for the formation of STEM-competencies of future sailors. Systematic application of STEMtasks contributed to the development of cognitive and research skills, creative thinking, ability to experiment, analyze the result and draw conclusions, which positively affected the quality of educational achievements of cadets in the educational process in physics. Conclusions. It is proved that STEM-problems in physics must meet the following requirements: the condition of the problem must reflect a real life or professional situation and create the effect of "presence"; in the process of presentation of the condition or solution of the problem a real or virtual physical experiment, computer technologies, mathematical substantiation of the result should be involved; questions to the problem should be formulated so that its solution involves the use of elements of scientific knowledge, research "on the contrary"; for the systematic formation of STEM-competencies in cadets who have different levels of cognitive abilities, it is advisable to create differentiated tasks of heuristic, research and creative levels.