STRUCTURAL-FUNCTIONAL MODEL OF TEACHING PHYSICAL AND TECHNICAL DISCIPLINES BASED ON STEM EDUCATION: THE ASPECT OF TRANSDISCIPLINARITY

О. С. Кузьменко; В. Б. Дем’яненко; І. М. Савченко; В. М. Дем’яненко

doi:10.51707/2618-0529-2023-27-05

Автор(и)

О. С. Кузьменко д. пед. наук, професорка, учена секретарка секретаріату Вченої ради, Донецький державний університет внутрішніх справ, м. Кропивницький, Україна; провідна наукова співробітниця відділу інформаційно-дидактичного моделювання, НЦ «Мала академія наук України», м. Київ, Україна, [email protected]; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-4514-3032
В. Б. Дем’яненко канд. пед. наук, завідувачка відділення інформаційно-дидактичного моделювання, НЦ «Мала академія наук України», м. Київ, Україна, [email protected]; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-8040-5432
І. М. Савченко канд. пед. наук, старша наукова співробітниця, вчена секретарка, НЦ «Мала академія наук України», м. Київ, Україна, [email protected]; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002- 0273-9496
В. М. Дем’яненко анд. пед. наук, доцент, старший науковий співробітник, провідний науковий співробітник відділу відкритих освітньо-наукових інформаційних систем, Інститут цифровізації освіти НАПН України, м. Київ, Україна, [email protected]; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-1469-8185

DOI:

https://doi.org/10.51707/2618-0529-2023-27-05

Ключові слова:

трансдисциплінарність, STEM-освіта, фізико-технічні дисципліни, структурно-функціональна модель, освітній процес.

Анотація

Розвиток інноваційності впливає на модернізацію вищої освіти, зокрема технічної, в контексті STEM-освіти. Відзначено, що модернізація вищої освіти в Україні потребує врахування загальних тенденцій розвитку систем вищої освіти у контексті глобалізаційних та євроінтеграційних процесів. Обґрунтовано доцільність структурно-функціональної моделі навчання фізико-технічних дисциплін на засадах STEM-освіти в умовах трансдисциплінарності. Установлено, що зміна в сфері вищої освіти, зокрема технічної, з урахуванням розвитку STEM-освіти передбачає перегляд концепції підготовки спеціалістів у кожній конкретній галузі діяльності, тому модернізація змісту освіти вимагає оновлення навчально-методичної бази (цілей, змісту, методів, форм і засобів), через яку надалі буде здійснюватися реалізація сучасних інноваційних підходів. Дістала розвитку експериментальна складова вивчення фізичних явищ за рахунок збільшення кількості різних видів дослідів (кількісних і якісних) у фізичному експерименті з використанням STEM-технологій (нові фізичні комплекти, ІКТ, 3‑D моделювання та ін.). З урахуванням сучасних тенденцій та основних напрямів удосконалення освітнього процесу з метою ефективного ознайомлення студентів із основами фізики створена методика навчання фізико-технічних дисциплін, що потрібно для подальшого вивчення дисциплін професійного напряму. Ця методика повинна бути спрямована не тільки на якісне, науково й методично обґрунтоване викладання, що забезпечується навчальною діяльністю викладача, а й головним чином на активізацію самостійної навчально-пошукової діяльності студентів. Повинна розвивати й стимулювати інтерес до пізнання та розуміння фізики, до застосування цієї науки для пояснення явищ і процесів мікросвіту й навколишнього світу загалом і давати студентам дієву систему знань, умінь і навичок та формувати природничо-науковий світогляд. Результати проведеного порівняльного експерименту з виявлення ефективності запропонованої методики навчання фізико-технічних дисциплін у контексті STEM-освіти показали, що рівень сформованості фізичних знань, умінь і навичок здобувачів вищої освіти у контрольних групах є нижчим від відповідного рівня в експериментальних групах. Визначене за таблицею критичне значення для прийнятого в педагогічних дослідженнях рівня значущості становить ; , тобто та на основі критерію Колмогорова-Смирнова доводить до висновку , тобто (0,035 > 0,0003), тобто розроблена методика навчання фізико-технічних дисциплін в умовах розвитку STEM-освіти є ефективнішою, ніж існуюча.

Посилання

Delamater, A. R., & Lattal, K. M. (2014). The study of associative learning: Mapping from psychological to neural levels of analysis. Neurobiol Learn Mem, 108, 1–4. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nlm.2013.12.006. Retrieved from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4444052/.

Gostolupce, D., Lay, B. P. P., Maes, E. J. P., & Iordanova, M. D. (2022). Understanding Associative Learning Through Higher-Order Conditioning. Front. Behav. Neurosci, 16. 16:845616. DOI: https://doi.org/10.3389/fnbeh.2022.845616. Retrieved from https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnbeh.2022.845616/full.

Whitehead, A., Schen, M., & Morrison, J. (2023). The company you keep: Effect of close social subgroup influence on STEM degree persistence at a small liberal arts college. Journal for STEM Educ. Res. DOI: https://doi.org/10.1007/s41979–023–00102‑z. Retrieved from https://link.springer.com/article/10.1007/s41979–023–00102‑z.

Lane, W. B., Galanti, T. M., & Rozas, X. L. (2023). Teacher Re-novicing on the Path to Integrating Computational Thinking in High School Physics Instruction. Journal for STEM Educ Res, 6, 302–325. DOI: https://doi.org/10.1007/s41979–023–00100–1. Retrieved from https://link.springer.com/article/10.1007/s41979–023–00100–1.

Chang, C. N., Lin, S., Kwok, O. M., & Guan Kung Saw. (2023). Predicting STEM Major Choice: a Machine Learning Classification and Regression Tree Approach. Journal for STEM Educ Res, 6, 358–374. DOI: https://doi.org/10.1007/s41979–023–00099–5. Retrieved from https://link.springer.com/article/10.1007/s41979–023–00099–5.

Rozporiadzhennia Kabinetu Ministriv Ukrainy Pro skhvalennia Stratehii rozvytku vyshchoi osvity v Ukraini na 2022–2032 roku vid 23 liut. 2022 roku № 286‑р [Decree of the Cabinet of Ministers of Ukraine on Strategy for the development of higher education in Ukraine for 2022–2032 from February 23 2022, № 286‑р]. Retrieved from https://www.kmu.gov.ua/npas/pro-shvalennya-strategiyi-rozvitku-vishchoyi-osviti-v‑ukrayini-na‑20222032‑roki‑286- [in Ukrainian].

Slipukhina, I. A., & Chernetskyi, I. S. (2015). Doslidnytska diialnist studentiv u konteksti vykorystannia naukovoho y inzhenernoho metodiv [Research activity of students in the context of using scientific and engineering methods]. Vyshcha osvita Ukrainy. Dodatok 1: Intehratsiia vyshchoi osvity i nauky — Higher education of Ukraine. Appendix 1: Integration of higher education and science, 3, 216–225 [in Ukrainian].

Kuzmenko, O. S. (2017). Vykorystannia poniattia symetrii dlia formuvannia naukovoho svitohliadu studentiv u protsesi navchannia fizyky v umovakh rozvytku STEM-osvity [Using the concept of symmetry to form the scientific outlook of students in the process of teaching physics in the context of the development of STEM education]. Naukovyi visnyk Lotnoi akademii. Seriia: Pedahohichni nauky — Scientific Bulletin of the Flight Academy. Series: Pedagogical science, 2, 173–179 [in Ukrainian].

Patrykeieva, O., & Chernomorets, V. (2017). Suchasni zasoby formuvannia STEM-hramotnosti [Modern means of forming STEM literacy]. Naukovi zapysky Maloi akademii nauk Ukrainy. Seriia: Pedahohichni nauky — Scientific notes of Junior Academy of Sciences of Ukraine. Series: Pedagogical science, 10, 8–16 [in Ukrainian].

Stryzhak, O. Ye., Slipukhina, I. A., Polikhun, N. I., & Chernetskyi, I. S. (2017). STEM-osvita: osnovni definitsiі [STEM education: basic definitions]. Informatsiini tekhnolohii i zasoby navchannia — Information technologies and teaching aids. Kyiv : IITZN NAPN Ukrainy, 62, 6, 16–33. Retrieved from https://journal.iitta.gov.ua/index.php/itlt/article/view/1753/1276WebofScience [in Ukrainian].

Stryzhak, O. Ye. (2016). Transdystsyplinarnist navchalno-informatsiinoho seredovyshcha [Transdisciplinarity of the educational and information nauk Ukrainy. Seriia: Pedahohichni nauky — Scientific notes of Junior Academy of Sciences of Ukraine. Series: Pedagogical science, 8, 13–28 [in Ukrainian].

Honcharenko, S. U. (2004). Pryntsyp fundamentalizatsii osvity [The principle of fundamentalization of education]. Naukovi zapysky. Seriia: Pedahohichni nauky — Proceedings. Series: Pedagogical sciences, 55, 3–8 [in Ukrainian].

Demianenko, V. M. (2020). Model adaptyvnoi navchalnoi systemy informatsiinoho prostoru vidkrytoi osvity [Model of the adaptive educational system of the information space of open education]. Informatsiini tekhnolohii ta zasoby navchannia — Information technologies and teaching aids, 77, 3, 27–38. URL: https://journal.iitta.gov.ua/index.php/itlt/article/view/3603 [in Ukrainian].

Kuzmenko, O., Dembitska, S., Miastkovska, M., Savchenko, I., & Demianenko, V. (2023). Onto-oriented Information Systems for Teaching Physics and Technical Disciplines by STEM-environment. International Journal of Engineering Pedagogy (iJEP), 13 (2), 139–146. DOI: https://doi.org/10.3991/ijep.v13i2.36245.