Динамічний розвиток суспільства сьогодні гостро вимагає покращення та удосконалення освітнього процесу за рахунок перспективних інноваційних педагогічних технологій [1]. Концепція нової української школи, Національна стратегія розвитку освіти в Україні орієнтує педагогів на випускника інноваційного типу мислення та культури, інноватора, який здатний змінювати навколишній світ. Все це разом вимагає ґрунтовного вивчення та  використання інноваційних педагогічних технологій, творчого пошуку нових або вдосконалених принципів, підходів до освіти, суттєвих змін у змісті, формах і методах навчання.

Новими актуальними напрями інноваційного розвитку природничо-математичної освіти є - STEM, STEAM, STREAM освіта (STREAM - Science, Technology, Reading + Writing, Engineering, Art sand Mathematics - акронім слів - природничі науки, технологія, читання + письмо, інжинірінг, мистецтво, математика) [2]. Сутність цих напрямів виявляється у поєднанні міждисциплінарних практико орієнтованих підходів до вивчення природничо-математичних дисциплін, а також  мають на меті комплексно формувати ключові фахові, соціальні й особистісні компетенції молоді, які визначають конкурентну спроможність на ринку праці: здатність і готовність до розв’язання комплексних задач (проблем), критичного мислення, творчості, когнітивної гнучкості, співпраці, управління, здійснення інноваційної діяльності та ін. [3].

Інноваційні елементи STEM-навчання надають природничо-математичній освіті певного розвитку, а STЕM-освіта в сучасному закладі освіти стає безальтернативним засобом успішної підготовки учнів, здатних до навчання впродовж життя і бути конкурентоспроможними.

Для успішного освоєння знань природничих наук на сьогоднішній день мало просто описувати явища і процеси, потрібно вміти оперувати великою кількістю різноманітних даних, володіти сучасними технологіями і знати, як застосувати свої здібності в умовах реального життя. Біологічний компонент в рамках STЕM - підходу до викладання забезпечує засвоєння учнями знань про закономірності функціонування живих систем, їх розвиток і взаємодію, оволодіння основними методами пізнання живої природи, розуміння біологічної картини світу,  усвідомлення біосферної етики, застосування знань з біології у  повсякденному житті та майбутній професійній діяльності, оцінювання їх ролі для суспільного розвитку, перспектив розвитку біології як науки та її значення у забезпеченні існування біосфери й людства [4].

В методичних рекоментаціях щодо розвитку STЕM - освіти наголошується про посилення її ролі з метою підвищення мотивації учнівської молоді до вивчення предметів природничо-математичного циклу й, водночас, високим запитом виробничої сфери на працівників, що володіють компетентностями для постановки і виконання завдань у сферах: інженерії, медицини, екології, IT, фармацевтики, нанотехнологіях, авіабудуванні та інших.  Отже, організація освітніх заходів повинна бути спрямована на популяризацію STEM-навчання та профорієнтаційну роботу серед молоді. [5] Реалізація STEM-напрямку на моїх уроках біології та в позаурочний час відбуваєть через ряд ініціатив (рис.1)

Рисунок 1. STEM-ініціативи

Інтегровані уроки. Інтегровані уроки спрямовані на встановлення міжпредметних зв’язків і сприяють формуванню в учнів цілісного, системного світогляду, актуалізації особистісного ставлення до питань, що розглядаються на уроці. Так, на уроці в 10 класі на тему «Спадкові захворювання» група «медичних генетиків» надали поради майбутнім батькам; «педагоги» розповіли про інклюзивну освіту; «митці» дослідили генетичні захворювання серед композиторів, співаків, а «історики» серед політичних постатей. Учні шукали додаткову інформацію, аналізували, критично оцінювали та розробляли форму її подання так, щоб інформація була зрозуміла для інших.

Застосування дослідницького методу навчання дозволяє більш ефективно формувати в учнів не тільки предметні, а й ключові компетентності, надавати метапредметні знання, сприяти розвитку навичок ХХІ століття [6].

На уроках в 7 класі використовую робочий зошит створений в рамках проєкту «Я дослідник». Посібник уміщує оригінальні завдання для самостійної роботи учнів за темами, передбаченими чинною навчальною програмою. Кожен розділ містить завдання, які потребують роботи із графіками, схемами, таблицями, тому що вміння аналізувати інформацію, подану в графічній і числовій формі, дуже важливе для сучасної людини. Більшість пропонованих завдань мають проблемно-пошуковий характер, успішне їх виконання сприяє свідомому та самостійному здобуванню знань учнями, опануванню ними елементів дослідницької діяльності. В ході пошукової, творчої діяльності учні досліджують різні об'єкти з дотриманням процедур і етапів, близьких до наукового дослідження, але адаптованих до рівня пізнавальних можливостей учнів.

Біомоделювання. Формування інженерного мислення та творчої ініциативи сприяє такий метод як моделювання біологічних явищ та об’єктів. Моделювання - це наочно-практичний метод навчання. Наочність є необхідним і закономірним засобом освітнього процесу на всіх етапах вивчення біології  так само як і практичний метод. Реальні об'єкти і процеси бувають настільки багатогранні й складні, що кращим способом їх вивчення часто є побудова моделі, що відображає якусь межу реальності.

При вивчені теми в 6 класі «Одноклітинні організми» учні з пластилину ліпили тварин та рослин, які складаються з однієї клітини, вказавши основні структури та органели. Ці моделі в подальшому використовували для проведення опитування. Наприклад: зберіться біля вікна «організми», які здатні до фотосинтезу, а біля акваріуму «організми», які живуть у прісних водоймах та інше.

Вивчаючи клітину, учні 8 класу,  створювали моделі клітин з ниток, природного матеріалу  тощо. На уроці з теми «Опора» моделювали кістку. Усі необхідні структурні елементи кістки були замінені на аналоги:  картон згорнутий у трубку; червона тканина; жовта тканина; губка для миття посуду; нитки червоного, синього та жовтого кольору; харчова плівка.

Наскрізна змістовна лінія «Екологічна безпека та сталий розвиток» знайшли своє втілення через  «сміттєве біомоделювання». Коли річ нам більше не потрібна, ми називаєм її словом «сміття» та, зазвичай, викидаємо, але не ми. Ми конструюємо моделі. При вивчені черевоногих молюсків,  за допомогою стрічки паперу (відрізаного від аркуша А-4) моделювали равлика; гумові перчатки та нитки допомогли змоделювати як виноградний слимак втягує ріжки; із пластикових пляшок та повітряної кульки зробили модель плавального міхура риб тощо.

Моделі можна створювати і за допомогою  LEGO конструктора (рівні організації білка; процеси асиміляції та дисиміляції, правило комплементарності).

Мейкерство. Інноваційним підходом впровадження STEM-освіти  є мейкерство. Мейкер - це людина, яка щось створює. Мейкерські здібності - щось робити своїми руками - є практично у всіх. Просто в одних їх треба розвивати, а в інших - підтримувати. Ефективний освітній метод, який дозволяє розвивати мейкерські здібності, різносторонню творчу особистість  є лепбукінг (з анг. lap - коліно, book - книга). [7]

Розпочинати роботу по створенню лепбуку починаємо з вибору теми. Тема книги може буди  як загальною (тема розділу), так і вузькою (тема одного уроку). Наступним кроком є планування, тобто що саме має бути у лепбуці. Адже це не просто книжка з малюнками. Її зміст повинен творчо розкривати тему. Зміст майбутнього лепбуку має бути читко розкладений по полицях, тому далі необхідно створити макет. Після чого учні готують складові саморобки (чим більше - тим цікавіший лепбук). Закінчуємо роботу над книгою поєднанням основних складових та презентацією роботи.

STEM – тижні. Організація та поведення STEM – тижня має на меті посилити інтерес учнів до природничо-математичних наук, поглибити прагнення до пізнання, саморозвитку. Заходи, що проводяться в рамках таких тижнів спрямовані на популяризацію STEM-навчання та профорієнтаційну роботу серед учнів:

• екскурсія на виробництво;
• виховні години «Професії майбутнього»;
• Дні науки;
• олімпіади, конкурси;
• майстри-класи з мейкерства;
• фестиваль інженерних винаходів;
• день соціальних активностей тощо.

Під час «Днів науки» проводиться наукова конференція де учні захищають STEM – проєкти.  Працюючи над проєктами учні розвивають творчу активність, логічне мислення, технічну грамотність, вчаться вирішувати конкретні проблеми, самостійно шукати нестандартні рішення, стають новаторами і винахідниками. Застосування дослідницького підходу в освітньому процесі формує відповідну комптенетність, прищеплює інтерес дітей до розв’язання конкретних проблем; мотивує їх до самостійного пошуку і здобуття нових, поглиблених знань з різних дисциплін; орієнтує на подальше професійне самовизначення учнівської молоді (мотивує до вступу на STEM-спеціальності) [8].

Щороку окрім предметної олімпіади з біології, учні активно приймають участь у природознавчій грі «Геліантус», інтерактивному природничому конкурсі «Колосок», інтерактивному конкурсі «МАН-Юніор Дослідник».

Цифрофі технології. Із впровадженням комп’ютерних технологій у освітній процес відкриваються широкі можливості, що дозволяють створити умови для розвитку пізнавального інтересу до предмету, формувати інформаційно-комунікаціну компетентність учнів через інтеграцію цифрових технології в  освітній процес. А саме, створення презентацій, карт - розуму, використання Google-карт,  он-лайн вікторин (LearningApps), складання он-лайн тестів (Online Test Pad). Використання мобільних додатків (Plickers, Mentimeter), науково-популярного каналу на Youtube «Цікава наука», технологій доповненої реальності (My Cardiac Coach, Quiver - 3D Coloring App) дають можливість глибше вивчати предмет, урізноманітнюють навчальну діяльність та створюють позитивну мотивацію до навчання, сприяють спілкуванню та співпраці, підвищують рівень обізнаності в інформаційно-комунікаційних технологіях, стимулюють розвиток критичного мислення.

Отже, сьогодні систематичне та різнобічне впровадження STEM, STEAM, STREAM забезпечує інноваційний поступ природничо-математичної освіти, зокрема біології. STEM-підходи сприяють більш якісній підготовці молоді до подальшої освіти та успішного працевлаштування.

Використання педагогічних інновацій не самоціль. Це лише засіб досягнення навчальної мети. Перед кожним із нас два шляхи: жити минулими, хоча і великими заслугами, заплющивши очі на кардинальні зміни у світі, або пробувати щось змінити у своєму ставленні до новітніх освітніх технологій.

Література

1. Інновації як основа змін освітньої практики. Інформаційно-методичний збірник. [Еектронний ресурс]. – Режим доступу: http://poippo.pl.ua/file/book/innovac%20surotenko%201.pdf
2. Крутій К. STREAM+освіта дошкіль+ нят: виховуємо культуру інженерного мислення // Дошкільне виховання. – 2016. – №1. – С. 3-7.
3. Анотований каталог «STEM-освіта: проблеми та перспективи». Інститут модернізації змісту освіти. [Еектронний ресурс]. – Режим доступу:https://drive.google.com/file/d/15T0Gb0fY8xkRtyARU0ueYq8NRXZ3N_87/view
4. PISA 2003 Assessment Framework: Mathematics, Reading, Science and Problem Solving Knowledge and Skills – Publications 2003. [Електронний ресурс]. – Режим доступу до джерела інформації: http://www.oecd.org/edu/school/programmeforinternationalstudentassessmentpisa/pis a2003].
5. Методичні рекомендації щодо розвитку STEM-освіти в закладах загальної середньої та позашкільної освіти у 2019/2020 навчальному році. [Еектронний ресурс]. – Режим доступу до джерела інформації: https://osvita.ua/legislation/Ser_osv/65463/
6. Коршунова О. Всеукраїнський інноваційний освітній проект «Я-дослідник». Методичні рекомендації (в запитаннях та відповідях). [Еектронний ресурс]. – Режим доступу до джерела інформації: http://yakistosviti.com.ua/userfiles/file/jak-doluchytys-do-proektu/metodychni-rekomendacii-ja-doslidnyk-obgovorennja.pdf.
7. Мейкерство як інноваційний підхід впровадження STEM-освіти. Інститут модернізації змісту освіти. [Еектронний ресурс]. – Режим доступу: https://imzo.gov.ua/2017/04/27/mejkerstvo-yak-innovatsijnyj-pidhid-vprovadzhennya-stem-osvity/
8. STEM-специалисты – за ними будущее. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: https://www.liga.net/society/opinion/chto-takoe-stem-i-pochemu-on-vajen-v-sovremennom-obrazovanii