Интеграция различных дисциплин и навыков в образовательной среде сегодня способствует интенсификации процесса обучения в вузе и расширению квалификационных характеристик будущего специалиста. Инвестиции в междисциплинарные инициативы в образовании возросли, но мероприятия часто не планируются должным образом, не хватает инструментов для организации интегрированной подготовки специалистов в получении доступа к содержанию обучения с более широких, междисциплинарных точек зрения. Необходима реализация удовлетворения потребности в междисциплинарной учебной деятельности и приобретении навыков XXI века, а именно путем внедрения STEAM- образования, стимулирующего учебную деятельность, в которой наука, техника, инженерия и математика (основные компоненты STEAM-образования) связаны с искусством (Arts) в более широком смысле. В статье рассмотрен вопрос развития потенциала инновационной подготовки специалистов технического профиля посредством методологии STEAM-образования. Настоящее исследование осуществлено в ходе реализации проекта «Развитие потенциала инновационной подготовки инженеров через STEAM-образование», утверждённого по приоритету «Исследования в области образования и науки» на 2021–2023 гг., при финансовой поддержке Комитета науки Министерства образования и науки Республики Казахстан (грант № АР09260338). Авторами предложено определение понятия «STEAM-образование» в условиях подготовки технических кадров, представлены цель, научные методы и потенциал проекта, рассмотрены основные направления развития данного процесса в рамках личного и зарубежного опыта исследований по построению программ обучения с применением STEAM-подхода.
Введение
Зарубежные специалисты образования в последнее время прибегают к практике STEAM- образования, в основе которого лежат междисциплинарность и интеграция пяти научных областей (Science — наука, Technology — технология, Engineering — инженерия, Art — искусство и Mathematics — наука) в единую систему обучения для решения конкретных задач, взятых из реальной жизни. Тема интеграции научно-технической сферы и искусства является одной из актуальных для профессионально-технического общества сегодня, а креативные индустрии, основанные на творчестве и интеллектуальном капитале, добавили к обсуждению новые акценты. Очевидный акцент на креативное направление инновационной экономики сегодня проявляется, в частности, в том, что в STEАM- образование активно включаются творческие, художественные дисциплины, объединенные общим термином Art. Необходимость единства научно-технического и Art-направления в образовании рассматривается в проекте как возможность повышения качества подготовки специалистов технического профиля за счет развития потенциала инновационности и креативности программ подготовки технических специалистов.
Настоящее исследование проводится в рамках проекта «Развитие потенциала инновационной подготовки инженеров через STEAM-образование». В проекте исследуются процессы подготовки студентов технического профиля, технологии обучения STEAM, учебно-методические документы и результаты обучения, влияющие на показатели академической успеваемости и качества обучения с учетом формирования специалиста, обладающего инновационным мышлением, навыками коммуникативного сотрудничества, а также способного принимать творческие решения в профессиональной деятельности.
Основной целью проекта являются разработка и внедрение модели подготовки специалистов технического профиля посредством STEAM-технологий для реализации устойчивых программ обучения межкультурной коммуникации, креативной индустрии и креативного сотрудничества, основанных на творчестве и интеллектуальном капитале. А также оценка потребностей потенциала STEAM-образования, разработка и осуществление мер по развитию потенциала программ подготовки по техническим специальностям на основе развития специализированных компетенций, позволяющих усилить квалификации и способности студентов и преподавателей на международном уровне.
Методы и материалы
Проблема межкультурной коммуникации, способности к коллаборации, в том числе международной, критического мышления и творческого подхода к решению профессиональных задач, остается актуальной в системе подготовки технических кадров, что подтверждается наличием педагогических исследований и результатами обучения инженеров в рамках принципа креативности. Результатом участия в международном проекте «Researcher Connect» партнерской программы «Ньютон—Аль- Фараби» в качестве тренера Британского совета, руководителем проекта стал международный опыт обучающих тренингов ученых любых областей знаний Казахстана по вопросам академической и научной коммуникации с учетом кросс-культурных особенностей и специфики диалога сотрудничества, представляющие собой элементы STEAM-образования. Данный аспект очевидным образом явился проблемой для большинства ученых, задействованных в проекте, в связи с чем были проведены тренинговые модули программы «Researcher Connect» в пяти городах Казахстана, что, несомненно, выступает одним из краткосрочных мероприятий, нацеленных на определенную категорию ученых, и не отражает долгосрочную и перспективную стратегию подготовки будущих и действующих ученых технического профиля для развития креативных индустрий. Данный опыт стал отправной точкой в исследовании проблем коммуникаций, сотрудничества и креативного подхода для специалистов технического профиля.
В современном мире при подготовке будущих специалистов для профессионального общества стоят непростые задачи, которые требуют развития социальных навыков, таких как способность работать с другими, правильно общаться, мыслить творчески и критически, активно слушать и обучаться. В основе STEM-образования лежат развитие умений в получении, переработка и практическое использование полученной информации. STEAM-образование — это новое направление в науке, связанное с внедрением перспективных инновационных образовательных технологий и методов [1].
Ярким примером реализации STEAM-образования стал Китай, где студентам посредством примеров разработки учебных программ и практического обучения предоставляется возможность решать производственные задачи, применять свои инновационные способности, инженерное проектирование и проблемно-ориентированные ситуации, чтобы активно участвовать в реальной практике производства. Однако не всегда было так, в процессе устойчивого развития Китай столкнулся с рядом ключевых проблем, таких как нехватка специалистов высокого уровня, давление экономических преобразований и сложность реформы образования. Соответственно стране были необходимы специалисты с высоким уровнем профессиональных знаний и навыков [2]. Хотя в последние годы страна активно продвигала реформу образования и стремилась создать благоприятную среду для развития STEAM- образования, где сочетаются технологии, инженерное образование и художественно-гуманитарного образование, направленное на продвижение инноваций в обучении на основе технологий, данная реформа идет медленно в связи с нехваткой преподавателей с новаторскими, инновационными образовательными навыками и затрудняет внедрение STEAM в образовательный процесс [3].
Если говорить об использовании опыта STEAM-образования в США, то еще в начале XXI века, одним из университетов было проведено психологическое исследование, в котором говорилось, что художественное образование развивает навыки памяти и внимания на занятиях, улучшает когнитивные навыки студентов, а также увеличивает социальные и академические навыки и развивает дивергентное мышление. Кроме того, исследователи обнаружили, что занятия, требующие творческого мышления, приводят к усилению саморефлексии, развитию навыков мышления и совместной работы. Руководитель ищет сотрудников, которые «знают, как сотрудничать в команде, выражать свои мысли последовательно, увлекательно и убедительно, понимают, как принимать и применять конструктивный критицизм» [4]. В ряде штатов США было принято решение применять «индекс креативности», который определял бы уровень креативности студентов наравне с выполнением стандартных тестов. При принятии на работу компании предпочитают претендентов, способных принимать участие в разнообразных мозговых штурмах, решать актуальные проблемы, креативно сотрудничать, вносить и одновременно генерировать и передавать новые идеи. Специалисты, занимающиеся решением как технологических, так и креативных задач, утверждают, что необходимость в таких работниках растет с каждым днем.
Поднятая проблема важна не только для США, но и для российского образования, где STEAM- подход практически не используется. В России этой модели образования только сейчас начинают уделять приоритетное внимание. Педагоги высшей школы все чаще прибегают к практике STEAM- образования, в основе которого лежат междисциплинарность и интеграция пяти научных областей в единую систему обучения для решения конкретных задач, взятых из реальной жизни. По мнению работодателей, будущие выпускники высших учебных заведений считают, что «STEAM — это синергия теории и практики. Сильную теоретическую базу нельзя считать гарантом успешной карьеры, ведь работодателю важно не просто наличие знаний в предметной области, но и умение правильно применить их. Люди, получившие образование по STEAM-методологии, более самостоятельны и имеют более высокий потенциал в карьере, что также сказывается и на уровне дохода» [5].
Для Южной Кореи интегрированное STEAM-образование — это подход к подготовке качественной рабочей силы и грамотных граждан для высокотехнологичного общества. Правительство Южной Кореи выделило значительный бюджет на образование для продвижения STEAM по различным направлениям. В рамках обзора литературы изучались образовательная инициатива STEAM в Южной Корее и ее влияние на обучение и преподавание. Исследования в Южной Корее показали, что курсы повышения квалификации преподавателей способствовали увеличению уверенности в преподавании STEAM. Также ими был введен термин «конвергентное образование», что означает создание новых идей или продуктов, сформированных на основе междисциплинарного мышления.
Корейский фонд содействия развитию науки и творчества (Korea Foundation for the Advancement of Science and Creativity), основанный в 1957 г., основной миссией которого является продвижение научной культуры и воспитание творческих талантов, и Министерство образования, науки и техники Южной Кореи сошлись во мнении, что интегративный подход к дисциплинам STEAM является основополагающим элементом для реструктуризации образования. Более того, было отмечено, что внедрение STEAM-образования в Южной Корее может способствовать развитию науки, техники, инженерного дела, искусства и математики [6].
Поскольку южнокорейское STEAM-образование основывается на инициативах STEAM в других странах и согласуется с ними, обзор STEAM-образования в международной литературе обеспечит контекст для понимания образования STEAM в Южной Корее. Учитывая ограниченность исследований, учебный дизайн для интегрированных STEAM может быть основан на литературе по проблемному обучению (PBL). PBL — это хорошо изученный и широко признанный учебный подход, ориентированный на студентов, при котором им предоставляется плохо структурированная реальная проблема для поиска жизнеспособных решений путем применения знаний и навыков из различных источников. PBL помогает студентам развивать знания, связанные с решением проблем, и когнитивные навыки, такие как критическое и аналитическое мышление [7, 8]. Дополнительные характеристики PBL — как работа в совместных группах и участие в самостоятельном обучении — приводят к таким результатам обучения, как коммуникативная компетентность и мотивация к обучению. На них также влияет художественное образование, которое касается процессов проектирования, отражающих практики архитекторов, графических дизайнеров, промышленных дизайнеров, ландшафтных архитекторов [9]. Многие интегрированные программы STEАM включают задачи, требующие проектирования, в которых студенты создают прототип или модель в качестве решения данной проблемы. В этих программах студентам предлагается набор практик дизайна. Этот обзор продемонстрировал, что интегрированная инициатива STEAM в Южной Корее в некоторой степени достигла своих целей, при этом выявив недостатки как в исследованиях, так и на практике. Поскольку STEAM использовал PBL, положительные результаты соответствовали ожидаемым от PBL [10, 11].
В Казахстане в последние годы активно развивается STEАM-образование на уровне школьного обучения, при активном участии казахстанской молодежи в ежегодных Республиканских олимпиадах по робототехнике среди учащихся общеобразовательных и Назарбаев Интеллектуальных школ, которые проводятся с 2014 г., а также участие во Всемирной олимпиаде по робототехнике (WRO). С 2015 г. в г. Караганде проводится Международный фестиваль RoboLand. Согласно информационным данным фестиваля, количество участвующих команд растет с каждым годом, что еще раз подтверждает повышенный интерес казахстанских школьников к данному направлению [12]. Наличие многочисленных научных работ по вопросам развития и внедрения STEАM-обучения, а также создание центров робототехники и компьютерного дизайна, в том числе с участием зарубежных педагогов, примером которых является Maker Space. Однако в научной и учебно-методической литературе отсутствуют работы по вопросам STEAM-обучения, особенно на уровне высшего образования, прослеживаются только работы по развитию креативного мышления в процессе обучения разным дисциплинам, несмотря на высокую актуальность развития креативных индустрий.
Результаты и их обсуждение
Результаты нашего исследования будут способствовать развитию социально-образовательного и научно-технического прогресса. Так, в разработке модели развития потенциала инновационной подготовки технических кадров, четко виден потенциал для построения устойчивой и перспективной учебной программы подготовки технических кадров на основе стимулирования и развития креативной культуры инженеров.
В рамках проекта будут созданы условия для формирования базиса научных знаний и практических навыков у целевой аудитории посредством технологии инновационной подготовки, а также для развития потенциала инновационности и креативности программ подготовки технических специалистов. Применение методологии STEAM-образования в технологии подготовки будет способствовать развитию ключевых компетенций креативной индустрии, а именно это креативность, сотрудничество, творческое общение и критическое мышление.
Данное проектное исследование имеет междисциплинарный характер, а основой исследования является система высшего образования, ее повышение эффективности осуществляется посредством интеграции научно-технического и Art-направлений в образовательных программах за счет творческого компонента в области поддержания креативности и инновационных навыков.
В ходе данного исследования используются следующие методы: методы классификации, сравнительного анализа, причинного анализа (casual analysis), интеллектуального анализа данных (educational data mining), методы проектирования, SWOT-анализ, технология моделирования и методы мониторинга.
Формирование базы исследования, а именно анализ развития потенциала STEAM-подхода как нового направления в образовательной науке проведен посредством модели причинного анализа, интеллектуального анализа данных (educational data mining), в том числе с проведением SWOT-анализа потребностей.
Модель причинного анализа (или структурная причинная модель) представляет собой концептуальную модель, которая описывает причинные механизмы в системе. Причинно-следственные модели могут улучшить дизайн исследования, предоставляя четкие правила для принятия решения о том, какие независимые переменные необходимо включить / контролировать. Цель применения данного анализа заключается в выявлении методов успешной реализации STEAM-подхода в высшем образовании с выявлением «педагогических инструментов реализации», позволяющие добиваться высокой эффективности в предоставлении качественного обучения и развития инновационного и креативного мышления за счет сочетания науки и искусства.
На втором этапе исследования — оценка учебных программ подготовки и результатов обучения, определение мер по развитию потенциала инновационной подготовки специалистов технического профиля посредством Art-компонента в STEАM будет осуществляться посредством использования методов классификации и сравнительного анализа с целью определения способов интеграции теории и практики искусства в другие науки.
Разработка модели и технологии будут реализованы посредством теории моделирования, методов индивидуального и типового проектирования, использования методов и приемов поиска концептуальных решений, вариантного поиска идей, применяемых в архитектурно-дизайнерском проектировании для решения технических задач, в том числе с учетом международного стандарта Quality Matters (QM).
Заключение
Для повышения качества образовательных программ по техническому образованию необходимо уметь вносить коррективы и дополнения в программу курсов с целью адаптации образовательной программы в соответствии с изменяющейся экономической средой и производством. Интеграция Art- компонента в образовательную деятельность STEАM вуза является инновационным решением повышения качества технического высшего образования.
Разработка и мониторинг внедрения модели развития потенциала инновационной подготовки специалистов технического профиля и педагогической технологии согласно STEAM-методологии будут осуществляться посредством современных методов мониторинга, таких как метод сравнительных оценок, метод экспертов, сбор и анализ статистических данных. Важным фактором модели по эффективному STEAM-образованию является налаживание и сохранение связей так называемой сети человеческих ресурсов для внедрения Art-компонента в рамках коллаборативной коммуникации по реализации принципов креативной индустрии.
Одной из критических точек для реализации данного проекта является сложность во внедрении педагогической технологии из-за устойчивых установок мышления и технической ориентированности педагогов-специалистов технического профиля. Альтернативным путем реализации проекта в данном случае должна стать интенсивная программа курса тренингов с участием зарубежных специалистов в области интеграции теории искусства с другими науками.
Результаты научного исследования могут быть использованы в практике технических вузов Казахстана как методические рекомендации по развитию потенциала подготовки инженеров, развития STEAM-образования как ключевого фактора креативной индустрии.
- Journal site «Infosys» (2016). Amplifying human potential: Education and skills for the fourth industrial revolution. Retrived from http://www.experienceinfosys.com/humanpotential.
- Li Yan. Research on the countermeasures of talent cultivation in colleges and universities in China under the background of new industrialization / Yan Li // Nanchang University, 2007, 2, 25–37
- Сунь Цзяншань, Инновации в обучении 3 D-печати: Maker Space, Innovation Lab и STEAM / Сунь Цзяншань, У. Юнхэ, Жэнь Юцюнь // Современные исследования дистанционного образования. — 2015. — № 4. — С. 96–103.
- Oner A.T. From STEM to STEAM: Students’ beliefs about the use of their creativity / A.T. Oner, S.N. Nite, R.M. Capraro, M.M. Capraro // The STEAM Journal, 2016, 2(2). https://doi.org/10.5642/steam.20160202.06
- Сайт журнала «Интерфакс. Образование» (2018). Пять в одном: как перспективная модель обучения профессионалов изменит рынок будущего [Электронный ресурс]. https://academia.interfax.ru/ru/press_release/articles/1711/.
- Korea Foundation for the Advancement of Science and Creativity // Retrived from: https://www.kofac.re.kr/? page_id=1775.
- Hmelo-Silver C.E. (2004) Problem-based learning: What and how do students learn? / C.E. Hmelo-Silver // Educational Psychology Review, 2004, 16(3), 235–266. https://doi.org/10.1023/B: EDPR.0000034022.16470.f3.
- Yakman G. Exploring the Exemplary STEAM Education in the U.S. as a Practical Educational Framework for Korea / G. Yakman, H. Lee. Korea Assoc. Sci. Edu, 2012, 6, 1072–1086.
- Savery J.R. Overview of PBL: Definitions and distinctions / J.R. Savery // Interdisciplinary Journal of Problem-Based Learning, 2006, 1(1), 9–20. https://doi.org/10.7771/1541–5015.1002.
- Davis M. Making a case for design-based learning / M. Davis // Arts Education Policy Review, 1998, 100 (2), 7–15. https://doi.org/10.1080/1 0632919809599450.
- Sanders M.E. Integrative stem education as best practice / M.E. Sanders. Queensland: Griffith Institute for Educational Research, 2012, 2, 103–117.
- Национальная академия образования им. И. Алтынсарина. — Астана, 2017. — С. 190, 191 // [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://nao.kz/.