Автор Каноэ Намахое
Что случилось с STEM? Я задавала себе этот вопрос, слушая панельную дискуссию на конференции по развитию рабочей силы в октябре. Спикеры — особенно из производственной отрасли — продолжали подчеркивать, что их компаниям нужны специалисты STEM, особенно для инженерных и проектных должностей. «Нам нужны люди, которые умеют считать», — сказал один из них.
Именно тогда я поняла, что давно не слышала разговоров, посвященных STEM. Раньше они доминировали на образовательных конференциях. Учителя, руководители школ и политики были сосредоточены на том, как привлечь больше студентов в области STEM.
А потом ударил COVID-19. Мир образования перевернулся с ног на голову, и STEM отошла на второй план, поскольку в центре внимания оказались другие, более насущные потребности — виртуальное обучение, психическое здоровье учащихся, восстановление после обучения.
Сейчас, спустя два года после объявления об окончании пандемии, разговоры о STEM, похоже, возрождаются. Заинтересовавшись этой тенденцией, я обратилась к некоторым экспертам, которые разрабатывают инструменты STEM-образования, чтобы узнать их мнение. Я поговорила с Дженни Нэш, доктором педагогических наук, главой отдела влияния образования в США в LEGO Education, Шоном Бартоном, директором по ценностям в области учебных программ и стратегии в STEM Sports, Джейсоном Иннесом, директором по учебным программам, обучению и управлению продуктами в KinderLab Robotics, и Тони Ораном, генеральным директором в Intelitek.
SmartBrief: Является ли STEM по-прежнему приоритетом для учащихся K-12?
Бартон: STEM, без сомнения, является приоритетом для учащихся K-12. Примерно 85% рабочих мест в области STEM, ожидаемых к 2030 году, еще не изобретены, и в течение следующих 10 с лишним лет 80% всех рабочих мест будут связаны с STEM, поэтому рабочей силе нужны все руки.
Оран: Безусловно. STEM по-прежнему является высоким приоритетом. Несмотря на прогресс в увеличении числа детей, которые выбирают STEM или технологические карьеры, мы далеки от достижения целей по устранению дефицита, который в настоящее время существует в промышленности. Если Соединенные Штаты хотят сохранить свое конкурентное преимущество в мировой экономике, необходимо сохранить фокус на STEM и даже усилить его.
Вторичная проблема, которую мы видим, заключается в том, как удержать детей в программах STEM. До сих пор инициативы STEM были в основном сосредоточены на учениках начальной и средней школы. Мы работаем над путями STEM в CTE — направляя учеников средней школы с опытом STEM на технологические программы, которые готовят их к карьере в промышленности или высшему образованию в инженерных областях.
Иннес: STEM является приоритетом для многих школьных округов K-12, но критическая важность начала обучения STEM на раннем этапе по-прежнему является посланием, которое должны услышать многие руководители округов. Учащиеся даже дошкольного возраста демонстрируют различия в интересе к STEM (из-за стереотипов об идентичности STEM) и в способностях к STEM (из-за социально-экономического положения). Эти различия только усугубляются по мере взросления детей. Чтобы обеспечить интерес к STEM, участие и успех в средней школе, старшей школе, высшем образовании и в рабочей силе, мы должны давать детям положительный опыт STEM с дошкольного возраста и далее.
Нэш: Обучение STEM и STEAM продолжает оставаться приоритетом в K-8 и становится еще более важным из-за ИИ и других новых тенденций. По своей сути STEM заключается в том, чтобы связывать предметы и делать их актуальными для реального мира. Итак, как ИИ может быть интегрирован в математику или науку? Класс должен отражать мир, где все взаимосвязано. Ученому по-прежнему нужны навыки математики и чтения, верно? Навыки, которые учащиеся развивают с помощью междисциплинарного подхода, — это те же навыки, которые им понадобятся в развивающемся мире, независимо от последних тенденций. Крайне важно, чтобы учащиеся учились задавать критические вопросы, решать проблемы и исследовать связи между предметами, тенденциями, технологиями и миром вокруг них.
Для многих школ проблема заключается в том, как сделать изучение этих предметов более доступным и интересным для всех учащихся. Возьмем, к примеру, науку. Наше новое исследование показывает, что среди студентов, которые назвали науку своим наименее любимым предметом, 45% описывают ее как «слишком сложную», а 37% сказали, что они «плохо с ней справляются». Нам нужно изменить повествование, чтобы ученики могли увидеть себя в предмете — и, в конечном счете, в связанных с ним профессиях.
SmartBrief: Какие пробелы в навыках STEM наиболее очевидны между тем, что необходимо сегодняшним работникам, и тем, чему учат в школах? Какие навыки STEM вы считаете наиболее востребованными (или будут востребованы)?
Бартон: В прогрессивном обществе технологии будут по-прежнему пользоваться большим спросом. Соответственно, разрыв в технологических навыках и грамотности сократился в наших школах из-за достижений во множестве требуемых профессий и наборов навыков, таких как кибербезопасность, ресурсы, генерируемые ИИ, и машинное обучение, биотехнологии, наука о данных и аналитика, а также разработка и программирование программного обеспечения.
Оран: Мы сосредоточены на производстве и промышленности, и мы видим, что наибольшая потребность — в техниках. Индустрия 4.0 — это модное слово, но под этим названием скрывается потребность в техниках, которые могут создавать, эксплуатировать и обслуживать эти сложные автоматизированные системы. Лидеры отрасли говорят нам, что у них недостаточно технических работников с базовыми знаниями и навыками для устранения неполадок и ремонта систем. Мы должны подходить к этому систематически и обучать фундаментальным знаниям, которые необходимы техническим работникам, а затем связывать это с навыками, специфичными для автоматизированного производства и автоматизированных процессов. Мы должны сосредоточиться на коммуникации, устранении неполадок, решении проблем, сборе данных и базовом программировании систем. С этими компетенциями учащиеся способными понимать, как работают системы, и смогут получить работу во множестве отраслей, таких как логистика, цепочка поставок, производство, промышленная автоматизация и т. д.
Иннес: STEM — это больше, чем просто наука, технология, инженерия и математика. STEM — это набор практик для обучения и решения проблем. Технические знания важны, но также важны любопытство, креативность, настойчивость и сотрудничество. Эти социальные навыки и исполнительные функциональные возможности являются аспектами STEM, наиболее необходимыми для рабочей силы. Когда я говорю о раннем начале обучения STEM, я имею в виду обучение детей тому, как задавать вопросы, предлагать решения, тестировать и улучшать свои творения и делиться своей работой.
Нэш: Наш недавний опрос показал, что более половины учителей естественных наук считают, что наибольшая ценность естественнонаучного образования — это его способность развивать любопытство, критическое мышление и креативность. Эти навыки также входят в число самых важных в таких отчетах, как отчет WEF Future of Jobs.
Поскольку более 20% специалистов США сейчас работают на должностях, которых не было в 2000 году, школы должны готовить учеников к критическому мышлению, решению проблем и обучению на протяжении всей жизни. Лучший способ стимулировать сотрудничество, адаптивность и инновации — это практическое обучение на основе исследований.
SmartBrief: Исходя из разговоров, которые вы ведете со школами, как вы видите развитие STEM в K-12? Что педагоги просят в продуктах? Каковы их приоритеты?
Бартон: Грамотность STEM станет правилом, а не исключением в какой-то момент в образовании K-12. Педагоги ищут академические ресурсы, которые соответствуют их основной учебной программе и соответствуют академическим стандартам, определенным округом. Время учителя всегда было и остается чрезвычайно ценным как для планирования, так и для учебных целей, поэтому внедрение интуитивно понятных, соответствующих стандартам практических занятий имеет первостепенное значение для вовлечения учащихся и удержания предмета.
Оран: Самая большая проблема для школ — найти квалифицированных преподавателей для преподавания тем STEM. Инструменты должны предлагать все материалы, необходимые для преподавания предметов STEM, даже если у них нет опыта в области науки, технологий, инженерии или математики.
Сегодняшние преподаватели понимают, что в ближайшие годы их учеников ждут отличные рабочие места. Многие программы CTE имеют 100%-ный уровень трудоустройства после окончания обучения, поэтому руководители K12 хотят обучать наиболее важным промышленным навыкам. Интересно, что это всего в нескольких шагах от классов STEM. Клубы робототехники STEM переходят в промышленную робототехнику; кодирование переходит в программирование ПЛК (Программируемых логических контроллеров); а научные классы переходят в мехатронику и интеллектуальные датчики для промышленности; а математика переходит в приборостроение. Школы просто хотят соответствовать тому, что действительно происходит на рабочем месте, и поддерживать компании, которые их окружают.
Иннес: Одна вещь, о которой мы слышим все чаще, — это идея K-12 CTE — профессионально-технического образования, которое начинается в детском саду и продолжается в старшей школе. Администраторы CTE ежедневно сталкиваются с проблемой, что к старшей школе половина или более учащихся уже самостоятельно отсеивают всякий интерес к работе в сфере STEM. CTE необходимо начинать рано. Это означает, что STEM-образование должно начинаться с K-5, позиционируясь как подготовительные программы CTE. Цель состоит не в том, чтобы превратить каждого ребенка в профессионала STEM, а в том, чтобы обеспечить каждому ребенку такой выбор.
Нэш: Каждая школа хочет, чтобы ее ученики были успешными и готовыми к будущему. Тем не менее, результаты опроса LEGO Education показали, что 77% учителей естественных наук по всему миру считают, что ученики испытывают трудности со сложными концепциями и учебными планами, и они жаждут эффективных ресурсов, которые поддерживают успех каждого ученика.
Вот почему практическое обучение ценно: оно уравнивает возможности. Каждый ученик может добиться успеха, когда он получает возможность практически изучить концепцию или создать решение проблемы. Это естественным образом позволяет ученикам исследовать и повторять.
Преподаватели хотят предоставлять увлекательные учебные материалы. Проблема в том, что у них не всегда есть инструменты, время, обучение или ресурсы для этого. Им нужны решения, которые являются интуитивно понятными, гибкими и эффективными, не добавляя их к уже переполненным тарелкам.
SmartBrief: Насколько важен вклад педагога в разработку решений STEM?
Бартон: Это обязательно. Педагоги предоставляют перспективу через призму своих учеников. Если ученики не заинтересованы в изучении, уточнении и расширении того, что они узнали, нам нужно найти ресурсы и решения, которые помогут педагогам охватить всех учащихся, не только в том, что касается STEM, но и всех предметов.
Оран: Это невероятно важно, как и вклад от отраслевых партнеров. Лучшие педагоги находятся в контакте со своими местными отраслями и стремятся предвидеть, что им нужно. Существует множество отраслевых каналов связи. Мы должны внимательно выслушивать их проблемы и беспокойства, а затем работать над выявлением и решением текущих и будущих возможностей.
Иннес: Вклад педагога является движущей силой всех успешных образовательных инструментов и учебных программ, будь то в STEM или любой другой области. Прочная основа исследований и практики гарантирует соответствие продукта ученикам, которым он служит. Все практические, увлекательные решения STEM должны разрабатываться в общении с работающими учителями.
Нэш: Образовательный продукт может быть успешным, только если он работает как для учителей, так и для учеников, что означает, что и те, и другие должны участвовать в тестировании и обратной связи. Разработка решения, которое способствует вовлеченности, сотрудничеству и творчеству, требует строгости и тестирования. И разговоров с учениками — мы должны думать как они.
Разработка лучшего решения для учителей начинается с понимания того, что не работает. Разговор с педагогами о проблемах, с которыми они сталкиваются при преподавании науки, выявит общие темы. Эти идеи должны сформировать структуру эффективности, направить процесс проектирования и обеспечить подотчетность. Это гарантирует, что все будет разработано так, чтобы быть интересным, доступным и эффективным как для учителей, так и для учеников.