Edunews.kz ақпарат агенттігі

Әлемдік бәсекеге қабілетті Экономикалық ынтымақтастық және даму ұйымының көптеген елдерінде жоғары технологиялар саласындағы маман-дарды даярлаудың негізі STEM білім беру болып табылады.

Заманауи цифрлық технологияларды дамыту және адам қызметінің барлық салаларын цифрландырудың жылдам қарқынмен өтуіне байланысты «STEM» білім беру маңызды және өзекті мәселе болып табылады.

Қазақстан Республикасында білім беруді және ғылымды дамытудың 2020-2025 жылдарға арналған мемлекеттік бағдарламасында білім беру ұйымдарының цифрлық инфрақұрылымын (сымсыз коммуникациялар, бұлтты технологиялар, микросерверлер, компьютерлер мен перифериялық жабдықтар, жергілікті желі, кеңжолақты интернетке қол жеткізу және т.б.) дамыту жұмы-сы жалғастырылады. Мектептер химия, биология, физика пәндері кабинеттері-мен, STEM-кабинеттермен жарақтандырылады – деп атап көрсетілген[1].

STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) -  ғылым, технологиялар, инженерия және математика ұғымын білдіреді. STEM негізінде бұл түсініктің жаңа нұсқалары пайда болды, солардың ішінде анағұрлым кең таралғаны STEAM (ғылым, технологиялар, инженерия, өнер және математика) және STREM (ғылым, технологиялар, робототехника, инженерия және математика) болды. Қазіргі уақытта STEM әлемдік білім берудің басты трендтерінің бірі болып табылады [2].

STEM – оқытудың біріктірілген тәсілі, оның шеңберінде академиялық ғылыми-техникалық тұжырымдамалар шынайы өмір контексінде зерттеледі. Мұндай тәсілдің мақсаты – мектеп, қоғам, жұмыс және бүкіл әлем арасында STEM-сауаттылықты дамытуға және әлемдік экономикадағы бәсекеге қабілеттілікке ықпал ететін нық байланыстарды орнату (Tsupros, 2009).

STEM жаратылыстану пәндерінің проблемалық сұрақтарын ғылыми тұрғыдан  инженерлік жобалау және математикалық сипаттау арқылы  білім алуға, сыни ойлау дағдыларын дамытуға, жаңа технологияларды игеруге байланысты болашақ кәсіптің іргетасын қалыптастыруға көмектеседі.

Зертханалық практикум физика, химия, биология т.б. және т.б. басқа пәндерді STEM оқытудың маңызды құрамдас бөлігі болып саналады. STEMзертханаларының мақсаты — теориялық материал бойынша алынған білімді тереңдету, әртүрлі шамаларды өлшеудің әдістемелерімен танысу, әртүрлі құралдардың жұмыстарын зерттеу, тәжірибелік мәліметтерді жинау және өңдеу  технологияларын үйрену, инженерлік графика және дизайн жасау дағдыларын дамыту [3].

Жаратылыстану пәндеріне қатысты  STEM технологиясын келесі бағыттарда қолданған тиімді болып саналады:

Макроәлемде өтіп жатқан табиғи құбылыстарды зерттеуге; мұнда реалды өмірдегі әртүрлі  нысандардың, құрылыстардың, құралдар мен жабдықтардың (ракета, машина, әуе, су кемелері,  зауыттар мен фабрикалар үлгілері, кез-келген өндірістің инженерлік технологиясы, физикалық, химиялық, биологиялық құбылыстар) прототиптерін жасап шығару. Оларға STEM технологияның құрылымдау (конструирование), технологиялық модельдеусынды түрлері жатады.

Нақты әлемдегі үдерістерді компьютерлік, ақпараттық-бағдарламалық тұрғыдан жасақталған, STEM технологияларының озық түрлерінің ( математи-калық модельдеу, инженерлік графика, дизайн жасау,сандық зертхана-лар) көмегімен бақылап, зерттеп, қандай-да бір өнімдер жасауға болады.

Сандық зертханалар – жаратылыстану цикліндегі сабақтарда демонстрациялық және зертханалық сабақтарды жүргізу үшін қажетті қондырғылар мен бағдарламалық қамтамасыз ету құралдары. Сандық (компьютерлік) зертхана – әрүрлі физикалық-химиялық  шамаларды тіркейтін датчиктер (құрылғылар) мен контейнерден,жеке компьютермен байланыс жасау қабілеті бар  өлшеу блогынан тұрады. Мұндай зертханаларды қолдану жұмыс барысындағы көрнекілікті арттырып қана қоймай, зертхана комплектісіне енетін жаңа, сезімтал құралдар арқылы жұмыс нәтижелерін де тез, әрі жоғары дәлдікпен  өңдеуге көмек береді, мысалы, химия-биологиядан (жарықталу, ылғалдылық, тыныс алу, оттек концентрациясы, жүрек жиырылуының жиілігі, температура, қышқылдылық және т.б. датчиктер), физика зертханасында (күш, арақашықтық, қысым, температура, ток күші, кернеу, жарықталу, дыбыс, магниттік өріс датчиктері). Сандық зертханаларжабдықтары әмбебап, әртүрлі тәжірибелік қондырғыларға жалғануы мүмкін, өлшеулерді «далалық жағдайда» жүргізуге болады, мұғалім мен оқушылардың уақытын үнемдейді, өлшеу параметрлерін өзгерту мүмкіндіктері арқылы  оқушыларды шығармашылыққа жетелейді.

 NOVA5000 арнайы портативті компьютері

Мысалы, «Архимед» СЗ оқу-  зерттеу іс-әрекетін жүргізуге арналған  Fourier Systems  компаниясы шығарған арнайы портативті компьютер -  NOVA500 –ге негізделген, мұнда  Windows CE 5.0 платформасындағы  стандартты интерфейс, мәліметтерді тіркегіш құрылғылар және математикалық есептеу-лерге арналған құралдар бар.

Қазіргі таңда "Pasco"зертхана кешендерін пайдаланудың әдістемелік нұсқау-лары қазақ және орыс тілдеріне аударылған.

Spark SLS мәліметтер тіркегіші            Sparklink  интерфейсі

Демонстрациялық жұмыстарды жүргізу үшін қолданылатын AFS бағдарламалық-ақпараттық кешен көмегімен физика, химия және биологиядан тәжірибелік жұмыстарды жүргізіп, алынған мәліметтерді өңдеуге болады.

3.Қазіргі жаратылыстану білім беру саласында ақпараттық-ком-муникациялық технологияларды кеңінен қолдану оқу экпериментінің жаңа түрін – виртуальды эксперименттің пайда болуына әкелді. Бұл STEM технологиялардың виртуальды модельдеу түрі болып саналады.

Виртуальды зертхана – компьютерде химиялық, физикалық, биологиялық т.б. үдерістерді модельдейтін (үлгілейтін), оның шарттары мен жүргізу параметрлерін өзгертуге  мүмкіндік беретін компьютерлік бағдарла-ма. Мұндай бағдарлама интерактивті оқытуды іске асыру үшін ерекше жағдай жасайды.

Виртуальды зертханалар әртүрлі үдерістердің жүру шарттары мен белгілерін сапалы деңгейде үлгілеуге мүмкіндік береді. Мысалы, химия пәнінен виртуальды зертханалардың анимациялау бағдарламасы ретінде мыналарды атауға болады: (ИНИС-СОФТ, РБ), ChemLab, Yenka және т.б..Сонымен бірге, химиялық реакциялардың жүру заңдылықтарын сандық деңгейде бейнелейтін виртуальды зертханаларды бөліп атауға болады. Бұл жағдайда сандық өзгерістер графиктер және сандық кестелер түрінде бейнеленеді. Мұндай түрдегі виртуальды зертханаларға  HyperChem, ChemStations, ChemCAD және т.б. жатқызуға болады.Визуализация (бейнелеу) тәсілі бойынша екі өлшемді және үшөлшемді графика және анимациялар пайдаланылатын зертханаларды жіктейді. Бұл әдістер белгілі шетелдік жасалымдарда әртүрлі дәрежеде пайдаланылады. Мысалы, Carnegie Mellon University (АҚШ) жасалынған  Virtual Chemistry Laboratory білім беру бағдарламасы Интернет арқылы да, компакт-дискілерде де таратылады.

4.Микроәлемде жүріп жатқан үдерістерді зерттеу. Ол үшін Интернет жүйесіндегі MEL Science қосымшасын пайдалану қажет, ол жаратылыстану ғылымдарын виртуальды өмірде шынайы түрде көрсетіп оқытады. Мысалы, химия пәнінде кез-келген элемент атомын өз қолымен құрып, жасақтауға болады. Бұл қосымша MEL Chemistry VR app деп аталады, ол Google Daydream платформасын қолданушыларға қолжетімді.

Әдебиет:

• Қазақстан Республикасында білім беруді және ғылымды дамытудың 2020-2025 жылдарға арналған мемлекеттік бағдарламасы. Қазақстан Республикасы Үкіметінің 2019 жылғы 27 желтоқсандағы №988 қаулысы.
• Г. Ногайбаева. Развитие  STEM-образования в мире и Казахстане.
• «Білімді ел-Образованная страна», №20(57) от 25 октября 2016 г.

3. С.А.Шитыбаев, Н.А.Уакбаева, Э.Ө.Байғұт. Химия сабақтарында  STEM оқытудың тиімділігі және оны қолдану. «Өрлеу-Шымкент» Республи-калық әдістемелік-педагогикалық журналы. №2 (38), 33-37 б.б.

Шитыбаев Серикбек Алтынбекович, 

х.ғ.к., доцент

Мусабеков Маулен Омурзакович, 

п.ғ.к., доцент,

«Өрлеу»  БАҰО» АҚФ 

Түркістан облысы және Шымкент қаласы бойынша ПҚБАИ