Цифрова лабораторія vs традиційні досліди: що каже вчитель

Вибір між цифровою лабораторією та традиційними дослідами — це не питання «або-або», а питання доцільності, вважають сучасні вчителі. Переважна більшість педагогів позитивно оцінюють використання інтерактивних та віртуальних дослідів.

Будь який освітній процес складається з добре відомих і відпрацьованих етапів. Спочатку учні знайомляться з новим матеріалом, потім повторюють вивчене та проходять тестування або пишуть контрольну. В підсумку отримують оцінку, яка показує ступінь засвоєння матеріалу. Після цього, в залежності від мотивації учня та рівня інтересу до конкретної навчальної дисципліни, отримані знання «потрапляють» в довгострокову або короткотермінову пам’ять.

Але поступово звичайна передача інформації як форма навчання впевнено втрачає сенс. Адже зараз будь-хто за секунду може знайти в інтернеті будь-яку інформацію. Широке розповсюдження штучного інтелекту ще більше спрощує пошук. Саме тому здатність використовувати знайдену інформацію та вміння застосовувати її на практиці виходять на перший план і стають ознаками ефективності освітнього процесу. Зрештою, це визначає пристосованість учнів до сучасного ринку праці, і як наслідок їх успішність в дорослому житті.

Зараз українська школа активно впроваджує в навчання так звані STEM-лабораторії. Це спеціально обладнані освітні простори, що інтегрують природничі науки, технології, інженерію та математику (Science, Technology, Engineering, Mathematics) для практичного навчання.

Одним із рішень в сфері цифрових освітніх технологій є продукт вітчизняної компанії Eddy Group – Dr. STEM.

«Сучасні діти активно цікавляться багатьма аспектами життя, виявляють свою громадянську позицію, беруть участь у хакатонах, просувають свої ідеї. Їм важливо не тільки пізнавати світ, а й створювати щось нове. Ми живемо в грізний час великих викликів, і потрібно бути готовими до них. STEM-підхід допомагає у цьому», - описує своїх учнів Олена Сироїд, біотехнологиня, науковиця та викладачка.

Від «теорії на дошці» до віртуальної реальності

Ринок праці формулює нові вимоги до знань та навичок випускників. Це обумовлює і зміни підходу до навчання. У дитячих садках, школах та вищих навчальних закладах провідні місця починають займати проєктування, робототехніка, моделювання та конструювання.

STEM-обладнання дозволяє «пов’язати» теорію з практикою і наочно продемонструвати, як певний досліджуваний науковий метод може застосовуватися в повсякденному житті. Діти на власні очі бачать використання знань точних дисциплін.

«З будь-чого можна зробити експеримент. І коли ми на практиці опрацьовуємо якесь явище, це стає більш наочним. Наприклад, всі знають, що рослини в процесі життєдіяльності випаровують воду. Це теорія. STEM-лабораторія допомагає наочно продемонструвати цей процес та перевести у кількісні показники. Або під час вивчення теми про властивості речовин, вивчаємо, які розчини є лужними або кислими. Проводимо експеримент і досліджуємо рідини, що використовуємо в повсякденному житті: миючі засоби, побутову хімію. Якщо дитина бачить, що звичайний засіб для прочистки труб має високі агресивні показники, вона вже ніколи не візьме його до рук без рукавичок», – пояснює вчителька Олена Сироїд.

Фактично, STEM-лабораторія – це цифровий простір, де реальні досліди поєднуються з віртуальними інструментами. Вчитель ставить перед учнями демонстраційні досліди у віртуальних лабораторіях, а учні виконують лабораторні й практичні роботи на екранах комп’ютерів, використовуючи віртуальні прилади, інструменти й матеріали.

Відтепер не треба повторювати один і той самий експеримент десяток разів, заносити дані в таблицю, вираховувати середні значення та звірятися із табличними значеннями. Все відбувається автоматично за допомогою спеціальних датчиків, які «знімають» інформацію, передають її у комп’ютер де вона обробляється і представляється у зручній формі.

Швидке налаштування експерименту, наочність даних, зручні інструменти аналізу дозволяють за обмежений час проводити більше експериментів і перевіряти більше гіпотез. До того ж, застосування віртуального простору дозволяє безпечно моделювати небезпечні експерименти. Наприклад, провести небезпечний хімічний дослід або дослідити високу напругу без ризику. Застосування віртуальної та доповненої реальності в рамках STEM – лабораторії дозволяє «побачити» мікропроцеси або прискорені процеси, які неможливо помітити неозброєним оком.

STEM-ефект

Дослідження інтерактивних уроків, що було проведено в 2023 році Ганною Дефорж та Вікторією Дудник, підтвердило вищу ефективність використання інтерактивних методів навчання. Так, рівень залучення підвищився на 30%, оскільки інтерактивні методи мотивували учнів активно взаємодіяти з матеріалом. А результати тестів і контрольних робіт у групах, де використовувалися інтерактивні методи, покращилися на 20% порівняно з традиційним навчанням.

Учні не просто слухають вчителя, а мають можливість в режимі «тут і зараз» перевірити теоретичні викладки через експеримент. Це спонукає «включатися» в процес навчання, швидше та краще засвоювати матеріал.

«STEM – це підхід, час якого настав. Діти повністю готові до застосування технологій у навчанні. Це покоління, яке «народилося» зі смартфоном у руках. При цьому будь-яка технологія – це відповідальність. І важливо не потрапити в «пастку» надочікувань», – відзначає педагогиня.

Інтерактивні уроки вимагають більшої підготовки від вчителя. Необхідно мати певні цифрові навички для успішного використання STEM – лабораторій. Наприклад, потрібен час, щоб навчитися працювати з обладнанням. Також є технічні моменти: налаштування та калібрування датчиків, що «знімають» інформацію.

Саме тому важливого значення для вчителя набуває методична підтримка та супровід, що надається розробниками цифрових лабораторій. Наприклад, вчителі, які працюють із цифровою лабораторією Dr. STEM, відзначають, що вбудовані модулі методичної підтримки та готові сценарії лабораторних робіт і проєктів значно спрощують підготовку до уроків і заощаджують час.    

Освітяни змінюють правила гри, використовуючи платформу для автоматизації рутини та звільнення часу для справжнього викладання. Так, більшість вчителів більше не витрачають години на підготовку експериментів – вони просто відкривають інтерактивну лабораторію. Більшість вчителів обирають готові навчальні плани, залишаючи собі більше часу для творчості в класі. Багато хто вже не створюють тести вручну – онлайн-платформа автоматизує цей процес.

І поки хтось запитує: «Чи готова освіта до цифрової трансформації?», ми бачимо відповідь у діях вчителів: вони вже зробили цей вибір. Це нова реальність української школи, де технології працюють на вчителя, а не навпаки.

«Необхідно правильно користуватися технологіями. Важливо дотримуватися балансу і органічно включати інноваційні методи в навчальний процес. Не повинно бути так, що на хімії діти працювали у віртуальному середовищі, а на наступному уроці їм доводиться конспектувати 10 сторінок тексту», – застерігає Олена Сироїд.

Вчителі, які використовують цифрові технології, відзначають, що навчання стає більш динамічним, доступним і захоплюючим.

Важливий момент в тому, що завдяки STEM-обладнанню діти можуть розвиватися одночасно в декількох предметних областях: фізиці, технологіях, інженерії, математиці та інформатиці. Теорія перестає бути нудними формулами на дошці, а набуває прикладний характер.

STEM-лабораторія – це осередок для учнівської творчості. Саме тут діти можуть вивчати інформатику та техніку, проєктувати власні пристрої та програмувати моделі, створювати робочі зразки та 3D-вироби.

Використання новітніх технологій допомагає сформувати у дітей певний тип мислення, розширює кругозір. Це підготує їх до дорослого життя, зробить конкурентними в сучасному світі. Адже STEM-технології дають можливість познайомитися з різними спеціальностями. «Чим далі, тим менше стає моноспеціальностей. Виникають нові професії та компетенції на стику декількох галузей знань. Можливо, сьогоднішній учень вже за декілька років буде займатися біодизайном або чимось ще», – зауважує Олена Сироїд.

Що далі

Українська школа поки що тільки починає свій шлях в напрямку впровадження цифрових технологій в навчання. Далеко не кожний освітній заклад може похвалитися наявністю обладнаного кабінету. Але процес рушив з місця, і стрімко набирає обертів.

У 2025 році субвенція на STEM-обладнання для українських шкіл склала майже 500 мільйонів гривень (499,4 млн грн). В рамках цієї суми було обладнано 578 кабінетів, закуплено 196 лабораторій для 137 закладів освіти.

У 2026 році на ці цілі в бюджеті передбачено вже 1 мільярд 200 мільйонів гривень. Гроші підуть на закупівлю засобів навчання та обладнання, комп’ютерного, мультимедійного обладнання та меблів для навчальних кабінетів математичної, природничої, інформатичної освітніх галузей і міжгалузевих інтегрованих курсів (STEM, робототехніка), зокрема фізичних, біологічних, хімічних і STEM-лабораторій.

За прогнозами футурологів, в найближчому майбутньому в світі різко зросте попит на інженерів та фахівців високотехнологічних виробництв. Більшість професій будуть пов’язані з новими технологіями, такими як штучний інтелект та нанотехнології.

Будуть затребувані люди, які всебічно підготовлені, володіють знаннями і навичками на стику технології, інженерії та природничих наук. Саме тому повинні змінюватися і підходи до підготовки таких фахівців.

Нова українська школа поступово стає освітнім середовищем, де діти не лише можуть отримати необхідні знання, а й відпрацювати наукові методи на практиці. Попит на цифрові лабораторії в школах стабільно зростає. Це стає новим освітнім стандартом. STEM, наче своєрідний міст, починає з’єднувати навчальний процес, кар’єру і подальше професійне зростання.