Ураховуючи, що сучасні школи перебудовуються відповідно до виклику часу, то повинні готувати випускників до існування в інформаційно-технологічному суспільстві. Абревіатура STEM розшифровується як Science  (Наука), Technology (Технології), Engineering (Інженерія) та Mathematics (Математика). Саме ці напрями лежать в основі сучасної методики освіти. При цьому дані дисципліни вивчаються не окремо, як ми звикли, а в комплексі. Велике значення відіграє практичне застосування отриманих знань. Дитина не просто знайомиться з новими напрямами розвитку точних наук та інженерії, а вчиться реалізовувати вивчене на практиці. [4, с. 1] Учні отримують практичні навички,  що можуть зробити наше життя простішим, наприклад створення «розумного дому», побудови три D-принтера та інше.

У цьому аспекті поєднання зусиль вчителів фізики та трудового навчання допомагає формувати предметну компетентність – необхідні знання, уміння, цінності та здатність застосовувати їх у процесі пізнання і в практичній діяльності. Важливим складником такого процесу є навчальний експеримент та практична робота учнів як органічна складова методичної системи навчання, що забезпечує формування у здобувачів освіти необхідних практичних умінь, дослідницьких навичок та особистісного досвіду експериментальної діяльності, завдяки яким вони стають спроможними у межах набутих знань розв’язувати пізнавальні завдання засобами фізичного експерименту.

Як показує досвід, формування такого узагальненого експериментального вміння — це процес довготривалий, який вимагає систематичної та зосередженої роботи вчителів та здобувачів освіти упродовж усього навчального часу. Сучасні програми дозволяють окремі роботи виконувати вдома як учнівські навчальні проекти, використовуючи при цьому знання та уміння, отримані під час уроків  трудового навчання.

Вчитель праці має можливість обирати певний проект на певний термін, при цьому його матеріал можна пов’язати з певними темами, що вивчаються на уроках фізики. Наприклад, вивчення різних металів та їх властивостей у  модулі з технологій обробки металів та дроту 6 клас та модулю з  вивчення електротехнічних приладів з трудового навчання дозволяє ефективно опрацювати матеріал, пов'язаний з властивостями провідності у 8 та 10 класі з фізики  або механічними властивостями твердих величин (модуль Юнга в 10 класі). Вивчення на уроках технологій «Основ автоматики та робототехніки» в 10 класі дозволяє ефективніше розглянути матеріал з фізики, пов'язаний з роботою напівпровідникових приладів, поширенням електромагнітних хвиль тощо. 

Навчальний проект є ефективним засобом формування предметної й ключових компетентностей здобувачів освіти у процесі навчання фізики та трудового навчання. Реалізація цих компетентностей сприяє розвитку пізнавальних навичок здобувачів освіти, формування вміння самостійно орієнтуватися в інформаційному просторі, висловлювати власні судження. У
проектній діяльності важливо зацікавити здобувачів освіти досліджувати об’єкти навколишнього світу чи фізичні явища із реального життя, для розв’язання яких учням потрібно застосовувати здобутті знання.  І найкращий  результат отримується при максимальному використанні міжпредметних зав’язків  між фізикою та трудовим навчанням.

При використанні СТЕМ-технологій  змінюється звична для нас форма викладання, коли урок побудований навколо вчителя. За STEM-методикою в центрі уваги знаходиться практичне завдання чи проблема. Учні вчаться знаходити шляхи вирішення не в теорії, а прямо зараз шляхом спроб та помилок.

Дитина отримує набагато більше автономності. На процес навчання
набагато менше впливають стосунки, що склалися між учнем та вчителем. За
рахунок такої автономності дитина вчиться бути самостійною, приймати власні рішення та брати за них відповідальність [2, с. 1].

Важливо підкреслити, що виконання навчальних проектів як з фізики, так і трудового навчання  передбачає інтегровану дослідницьку, творчу діяльність учнів, спрямовану на отримання самостійних результатів за консультативної допомоги вчителя.

Міжпредметні зв’язки при цьому дозволяють підвищити науковий  рівень викладання будь-якого навчального предмета та підвищити ефективність всього процесу навчання.

Опираючись на досвід роботи можна сказати, що взаємозв’язок трудового навчання та фізики найкраще здійснюється у таких формах:

1. Використання на уроках трудового навчання знань, умінь, навичок, набутих учнями на уроках фізики і навпаки.
2. Використання наочності, інструменту та обладнання кабінетів фізики на уроках трудового навчання.
3. Проведення деяких занять з трудового навчання у фізичному кабінеті.
4. Виготовлення саморобних приладів з комплекту домашньої фізичної лабораторії.
5. Комплексне використання знань, умінь і навичок учнів у навчальних майстернях, на позакласних заняттях з технічної творчості [5, с. 3].

Ці напрямки дають можливість розвивати в наших дітях обдарованість.

Слід відмітити,  що найважливішою проблемою нашого суспільства є збереження й розвиток обдарованості дитини. Перед учителями будь-якого предмета, а особливо трудового навчання та фізики,  постає основне завдання – сприяти розвитку кожної дитини. Тому важливо встановити рівень здібностей та їх різноманітність, але не менш важливо вміти правильно здійснювати їхній розвиток.

В обдарованої дитини чітко зазвичай є потреба в дослідницькій і пошуковій активності, адже це одна з умов, що дозволяє здобувачу освіти зану­ритися у творчий процес навчання і виховує в ньому жагу до знань, прагнення до відкриттів, активної розумової праці та самопізнання. У навчальному процесі розвиток обдарованої дитини слід розглядати як розвиток її внутрішнього діяльнісного потенціалу, здатності бути автором, активним творцем свого життя, уміти ставити мету, шукати способи її досягнення, бути здатним вільно робити вибір і відповідати за нього, максимально використовувати свої здібності [1, с. 40].

На уроках через перевантаження шкільної програми залишається мало часу для роботи із зацікавленими, обдарованими здобувачами освіти, тому вчителю необхідно проводити певні додаткові заняття або шукати інші шляхи роботи з обдарованою молоддю.

Тому при роботі із обдарованими та зацікавленими здобувачами освіти необхідно створювати відповідні проблемні ситуації, які розвивають логічне мислення учнів, винахідливість, кмітливість. Намагатись якомога більше розв’язувати технічних задач і перевіряти правильність отриманих результатів, привчаючи учнів до самоконтролю. Здобувачі освіти мають навчитися розв’язувати задачі різними способами, шукати найбільш раціональні способи, доводити свій спосіб до правильної відповіді.

Такі знання часто прищеплюють своїм вихованцям  на уроках вчителі, які люблять свій предмет. Але шкільна програма настільки насичена, що не завжди вистачає часу для розгляду творчих та поглиблених завдань, тому для роботи з обдарованими учнями в позаурочний час добре працювати за окремою програмою створеною на базі програми рекомендованою науково-методичною радою Національного центру «Мала академія наук України»(протокол № 4 від 29.11.2016 р.) [3, с. 95].

Позитивна установка на заняттях формується у результаті розумно визначеної мети і чіткої мотивації. Тому мета і завдання повинні бути сформульовані чітко і стисло, мотивуючи навчання, потрібно показати учням самоцінність даного матеріалу.

Наприклад, вивчаючи тему «Відбір устаткування і матеріалів для проведення експерименту з …» під час виконання практичної роботи перед здобувачами освіти ставиться задача проаналізувати, яке устаткування необхідне для вирішення поставленої задачі, чи потрібно його виготовляти і з яких матеріалів краще.

Також можна навести, як приклад, кілька технічно-фізичних питань:

1. Яке призначення насічок на губках лещат і плоскогубців?

Відповідь. Щоб створювати великий тиск при малих діях сил.

2. Які фізичні явища і закони використовуються при заточенні інструмента на жорні в навчальній майстерні?

Відповідь. Тиск; тертя між твердими тілами.

3. Працюючи в навчальній майстерні, вам доводилося закріплювати гвинт, підкладаючи під нього шайбу? Яке призначення шайби?

Відповідь. Для збільшення площі опори, що забезпечує краще закріплення гвинта.

4. Які прості механізми використовуються в підйомному крані?

 Відповідь: Важіль, блок, ворот і ін .; їх поєднання.

5. Навіщо використовують противагу в підйомних кранах? Як це пояснити з точки зору фізики? Відповідь. Щоб при підйомі важких вантажів підйомний кран не перекинувся. Це можна пояснити умовою рівноваги важеля.6. Які види механічної енергії використовуються при роботі вітродвигуна? Відповідь. Кінетична енергія вітру

Для контролю знань школярів використовуються традиційні форми: а) тестування та проведення захисту творчих робіт учнів (учні захищають виготовлені власними руками вироби за планом: доцільність обраного матеріалу, час виготовлення, оздоблення, охайність, собівартість, вміння  описати експонат); б) повторення за допомогою презентацій в PowerPоint; в) взаємоперевірка письмових робіт; г) самоперевірка.

Нерідко при поясненні нового матеріалу, рішенні  винахідницьких задач або на іншому етапі уроку  умисне робиться  «помилка» з таким розрахунком, щоб учні її помітили. Майже завжди це викликає у них живий інтерес (протягом уроку таких помилок може бути декілька). Після того, як учні виявили помилку, вона виправляється під диктування учнів чи пропонується виправити кому-небудь з учнів, або ж вчитель захищає свою помилку і пропонує довести, що не має рації.

Під час проведення практичних робіт є доречним використання прийому «Швидка допомога». Сенс цього прийому полягає в тому, що учень, який виконав своє завдання, йде на допомогу товаришеві. У виховному аспекті прийом корисний: розвиває у сильних почуття відповідальності, взаємодопомоги, а у слабких учнів – впевненість у тому, що вони не одні  і їм в будь-яку хвилину однокласники допоможуть.

Для того, щоб створити у школярів прагнення до творчості, використовуються різні методи навчання, наприклад, метод проектів; метод самостійної роботи з підручником, в Інтернеті; наочний метод (робота з різним дидактичним матеріалом); методи  проблемного навчання (проблемний виклад, частково-пошуковий, дослідницький методи); метод фантазування; метод мозкового штурму; метод ажурної пилки, метод аналогії, тощо. Проектна діяльність допомагає формуванню пізнавальної самостійності, розвитку індивідуального та творчого мислення учнів. Під час навчальних занять  сприяє  активізації мислення дітей, допомагає осягнути самих себе, відчути радість від отриманих результатів власної діяльності.

Наприклад, вивчаючи на уроках трудового навчання тему „Методи проектування: метод фокальних об'єктів. Моделі-аналоги. (вибір об'єкта, перенесення його у незвичайні умови, уявлення фантастичного образу і відтворення його на папері)” (7 клас), учні розробляють етапи розвитку створення стільця, фантазують, який стілець буде через 25, 50, 100 років і за методом фокальних об`єктів визначають певний елемент. Проводять відповідні розрахунки за розмірами, формою,  тиском, який спричиняє об’єкт та інше. І взявши за основу свої пропозиції, створюють цілком новий об`єкт. Потім звітують перед всім класом на уроці – виставці, представляючи свої презентації у вигляді малюнків та плакатів.

Добре використовувати, наприклад, метод аналогії в темі «Технологія виготовлення виробів з деревини» (7 клас) на початку уроку, коли обговорюється, з яких матеріалів і якої форми може набути модель автомобіля.

Особливу значущість має метод проектів, який дозволяє школярам в системі творчо оволодіти організацією практичної діяльності по всьому проектно-технологічному ланцюжку від ідеї до її реалізації в моделі, виробі (продукті праці). Цей метод вдало був використаний у шкільному проекті - конкурсі «Різдвяний подарунок», учні виготовили «Вертеп» (творча робота учнів була оцінена не тільки на обласному рівні, але й на Всеукраїнській виставці в Києві) та у шкільному проекті - конкурсі «Колорит української писанки», розрахований на два навчальні роки, кінцевим результатом якого є карта України з писанками, виготовленими руками учнів. Карта виготовлялася для шкільного музею народознавства «Сповідь давнини».

Постійно проводяться здобувачами освіти уроки-огляди виставок саморобних власних робіт та уроки-винахідництва. Наприклад, під час вивчення теми «Конструювання виробів з шиповими з'єднаннями прямокутної форми» (7 клас)  учні розробляли годівничку для синичок.

У шкільних умовах взаємозв’язок фізики та трудового навчання з іншими предметами природничо-наукового циклу найбільше сприяє успішній реалізації всіх аспектів міжпредметних зв’язків і особливо політехнічного, профорієнтаційного, психологічного, тобто якраз ті питання, які ставить перед нами використання СТЕМ-освіти

Учні активніше беруть участь у різних турнірах, конкурсах та змаганнях.

Кожен вчитель може залучити дітей до дослідницької діяльності, вибрати найкращий варіант для досягнення високих результатів. Головне – бути динамічним, багато працювати самому й заохочувати до такої праці учнів. Важливо підходити до процесу  творчо:

1. Виявляти здібності учня з п’ятого класу та формувати їх у процесі безпосередньої діяльності.
2. Залучати учнів до роботи в МАН,  до участі в міжнародних конкурсах Intel-Еко, «Водний приз»;  Всеукраїнських конкурсах «Юний дослідник», «Конкурс юних раціоналізаторів та винахідників  "Природа - людина - виробництво - екологія" тощо, всіляко підтримувати та допомагати їм.
3. Об’єднувати дітей у групи за спільними бажаннями, вивчати глибше ту чи іншу тему, запропоновану здобувачами освіти.

Література

1. Володарська М. О. Робота з обдарованими дітьми / М. О. Володарська, А. І. Настенко, О. М. Пілаєва, С. М. Полуніна, В. М. Сисоєва. –: Вид. група «Основа», 2010. – 190, [2] с. – (Б-ка журн. «Початкове навчання та виховання»; Вип. 1 (73)) ISBN 978-617-00-0432-1.
2. Лопатка Ганна Федорівна. Stem-освіта: шкільні і позашкільні можливості її запровадження : режим доступу до джерела http://elar.ippo.edu.te.ua:8080/bitstream/123456789/4570/1/04_Lopatka.pdf
3. Збірник «Навчальні програми з позашкільної освіти. Дослідницько-експериментальний напрям. «Фізика і астрономія» (О. О. Артем’єва, С. Ю. Білоус, М. В. Кичижиєва, Л. В. Козак, Л. І. Кулій, С. О. Лихота, О. В. Лісовий, А. О. Шарабура, Н. В. Шац, І. В. Хован, З. І. Черній). «Рекомендовано Міністерством освіти України» (лист МОН України від 14.07.2017 № 1/11-7046) – К., 2017. – Вип. 7. – 206 с.
4. Проект концепції STEM-освіти в Україні URL: режим доступу http://mk-kor.at.ua/STEM/STEM_2017.pdf