Формуваня наукового мислення студентів під час розв’язування задач професійно зорієнтованого спрямування з фізики на засадах STEM-освіти

Abstract

Інноваційна освітня діяльність є визначальною характеристикою будь-яких сучасних навчальних процесів, зокрема науково-технічних, виробничих, соціально-економічних, суспільних. Перехід до інноваційного типу розвитку закладів вищої освіти (ЗВО) має величезне соціально-економічне та гуманістичне значення, оскільки нині головна увага приділяється процесам перетворення людини з агента науково-технічного та соціального прогресу у його дійсний суб’єкт, розгортанню творчого потенціалу людини і його реалізації згідно з тенденціями розвитку Індустрії 4.0. У статті окреслено головні етапи формування наукового мислення, що є фундаментом для розкриття тенденцій розвитку STEM-освіти в освітньому процесі технічного ЗВО. Завдяки фундаментальності сучасних фізичних знань у суб’єктів навчання формуються STEM-skills XXI століття. Метою роботи є розкриття основних видів фізичних задач для ефективного проведення практичних занять із фізики, що мають професійно зорієнтований підхід на засадах STEM-освіти та стимулюватимуть студентів ЗВО до розвитку наукового мислення і самостійної пізнавально-пошукової діяльності. Аналіз результатів, здобутих під час цього педагогічного експерименту, мав на меті перевірку якості та ефективності запропонованої методики навчання фізики за використання сучасних засобів навчання та з урахуванням STEM-освіти і порівнянням здобутків студентів експериментальних і контрольних груп. У кожній групі, що брала участь в експерименті, були проведені контрольні роботи, внаслідок чого перевірено рівень знань, умінь і навичок під час запропонованої методики навчання фізики на основі STEM-технологій і здійснено порівняння зі студентами, що навчалися за традиційною методикою. Під час відбору питань до контрольних робіт перевага віддавалася оптимальному обсягу різнорівневих завдань і запитанням, відповіді на які вимагали знання і розуміння суті спостережуваних явищ під час вивчення фізики та основних закономірностей їх перебігу: вміння пояснити експериментальний факт, обґрунтувати необхідні умови, за яких можливим є перебіг того чи іншого фізичного явища; пояснити методи і способи керування основними закономірностями перебігу явищ і процесів, можливості їх практичного використання.

The innovative educational activity is a defining characteristic of any modern educational processes, namely: scientific and technical, industrial, socio-economic, social. The transition to an innovative type of development of higher education institutions (HEI) is of great socio-economic and humanistic importance because today the main focus is on the transformation of man from an agent of scientific, technological and social progress into its true subject, the development of human creativity and its implementation according to the development trends of Industry 4.0. The article outlines the main stages of the formation of scientific thinking, which is the foundation for the disclosure of trends in the development of STEM-education in the educational process of technical free economic education. Due to the fundamentality of modern physical knowledge, STEM-skills of the XXI century is formed in the subjects of study. The article aims to reveal the main types of physical problems for effective practical classes in physics, which has a professionally-oriented approach, based on STEM-education and will stimulate students to develop scientific thinking and independent cognitive research. The analysis of the results obtained during this pedagogical experiment was aimed at testing the quality and effectiveness of the proposed method of teaching physics using modern teaching aids, taking into account STEM-education and comparing the achievements of students of experimental and control groups. In each group that participated in the experiment, tests were conducted, which tested the level of knowledge, skills and abilities during the proposed method of teaching physics based on STEM-technologies, and made comparisons with students who studied the traditional method. When selecting questions for tests, preference was given to the optimal amount of multilevel tasks, questions, answers to which required knowledge and understanding of the observed phenomena in the study of physics and the basic laws of their course: the ability to explain the experimental fact and justify the necessary conditions under which of a physics phenomenon; explain the methods and ways of managing its basic patterns of phenomena and processes, the possibility of their practical use.