Методическая разработка для педагогов дополнительного образования технической направленности «Методика организации внеурочной деятельности с элементами STEM-образования»

Методическая разработка

для педагогов дополнительного образования

технической направленности
«Методика организации внеурочной деятельности с элементами

STEM-образования»

разработана методистом МБОУ ДО ДМЦ, г. Краснодар,

Федуловой Ириной Сергеевной

Краснодар, 2025

Пояснительная записка

Цель разработки: Обеспечить педагогов дополнительного образования эффективными методическими рекомендациями и практическими примерами для организации внеурочной деятельности с использованием элементов STEM-образования, способствующей развитию у обучающихся критического мышления, творческих и исследовательских навыков.

Задачи:

1.   Рассмотреть теоретические основы STEM-образования и его значение во внеурочной деятельности.

2.   Описать методические подходы к интеграции STEM-элементов в дополнительные занятия.

3.   Предложить практические примеры занятий, направленных на формирование умений и навыков в области науки, технологий, инженерии и математики.

4.   Способствовать повышению профессиональной компетентности педагогов дополнительного образования в области современных образовательных технологий.

Актуальность: В условиях стремительного технологического развития и цифровизации общества возрастает потребность в формировании у детей навыков, необходимых для успешной адаптации в будущем. STEM-образование способствует развитию междисциплинарного мышления и практических компетенций, что делает его важным компонентом внеурочной деятельности. Внедрение STEM-элементов в дополнительное образование расширяет возможности для творческого и исследовательского развития детей.

Новизна: Разработка объединяет современные педагогические подходы и технологии STEM-образования с практикой внеурочной деятельности, предлагая адаптированные методики и конкретные примеры занятий, учитывающие возрастные особенности обучающихся и специфику дополнительного образования.

Методическое пособие предназначено педагогам дополнительного образования, руководителям кружков и секций, методистам, заинтересованным в использовании STEM-технологий для повышения эффективности внеурочной деятельности.

Глава 1. STEM и его особенности

STEM – это интеграция четырёх дисциплин: науки (Science), технологии (Technology), инженерии (Engineering) и математики (Mathematics).

Цель STEM-образования – сформировать у обучающихся навыки решения комплексных задач, умение анализировать, проектировать и создавать инновационные продукты.

Особенности внеурочной деятельности с элементами STEM предоставляет гибкие условия для реализации междисциплинарных проектов, экспериментов и творческих заданий. Включение данных элементов способствует развитию познавательного интереса, самостоятельности, командной работы и критического мышления.

Методические подходы

·       Проектно-исследовательская деятельность: организация работы над реальными задачами.

·       Игровые и проблемные ситуации, стимулирующие активное мышление.

·       Использование современных цифровых и технических средств (робототехника, программирование, 3D-моделирование).

·       Междисциплинарность и интеграция знаний.

·       Рефлексия и обсуждение результатов.

Как можно интегрировать STEM в предметные области?

1.                   Связывать теорию с практикой:

Включать эксперименты и проекты, которые объединяют науку, технологии, инженерию и математику. Например, при изучении математики проводите измерения и расчёты в реальных проектах (строительство моделей, создание простых механизмов).

2.                   Использовать междисциплинарные проекты:

Создавать задания, где дети применяют знания из разных предметов одновременно — например, изучают свойства материалов (наука), рассчитывают размеры (математика), конструируют модель (технология), а затем презентуют результаты (язык и коммуникация).

3.                   Включать современные технологии:

Использовать планшеты, обучающие роботы, интерактивные программы, чтобы дети могли экспериментировать с программированием и инженерными задачами.

4.                   Развивать инженерное мышление:

Поощрять детей проектировать, тестировать и улучшать свои модели, что способствует пониманию инженерных процессов.

5.                   Связывать STEM- образование с повседневной жизнью:

Объяснять, как STEM-навыки помогают решать реальные задачи — от создания игрушек до защиты окружающей среды.

Глава 2. Примеры занятий с элементами STEM- образования

Занятие 1: «Робототехника простыми словами»

Цель: познакомить детей с основами конструирования и программирования простого робота.

Задачи:

1.   Ознакомить с базовыми деталями конструктора и принципами сборки.

2.   Научить управлять роботом с помощью простых команд.

3.   Развивать логическое мышление и навыки работы в команде.

Материалы:

1.   Конструктор LEGO WeDo или аналогичный.

2.   Планшеты или компьютеры с установленным ПО для программирования (если есть).

3.   Демонстрационный робот.

Описание: дети собирают модель робота из конструктора, изучают базовые команды для управления им, выполняют простые задания (например, провести робота по лабиринту).

Результат: развитие логического мышления, навыков работы в команде.

Ход занятия:

1.                     Вводная часть (10 мин): Приветствие детей и создание дружелюбной атмосферы.

Рассказ педагога о роботах: что такое роботы, какие бывают, где их используют в повседневной жизни (например, в производстве, медицине, дома).

Показ готового робота: педагог демонстрирует собранного робота, обращая внимание детей на его основные части — корпус, колёса, датчики, кнопки управления.

Объяснение функций каждой части простыми словами, чтобы дети поняли, как робот движется и реагирует на команды.

Ответы на вопросы детей, стимулирование интереса к теме.

2.                     Основная часть (15 мин):

Разделение детей на группы по 3-4 человека для совместной работы. Раздача набора деталей и инструкции по сборке простого робота.

Педагог объясняет и показывает этапы сборки, помогает детям при необходимости. После сборки педагог знакомит детей с основными командами управления роботом: движение вперёд, поворот направо и налево. Демонстрация, как вводить команды (например, нажатием кнопок или с помощью простой программы). Совместное программирование робота на выполнение простых действий: дети по очереди дают команды, наблюдают за результатом. Педагог объясняет, как последовательность команд влияет на движение робота.

3.                     Практическая часть (10 мин):

Организация мини-соревнований: например, провести робота по простому лабиринту или выполнить задание (объехать препятствия, достичь цели). Каждая группа по очереди управляет своим роботом, применяя изученные команды.

Обсуждение результатов: что получилось хорошо, что было сложно, как можно улучшить управление. Обмен впечатлениями между группами.

4.                     Заключение (5 мин):

Подведение итогов занятия: повторение основных моментов — что такое робот, как его собрать и управлять им.

Ответы на вопросы детей, поддержка их интереса к робототехнике.

Краткий рассказ о возможных направлениях дальнейшего развития: участие в кружках робототехники, изучение программирования, создание более сложных роботов.

Благодарность детям за активное участие.

Занятие 2: «Химические эксперименты – что это?»

Цель: познакомить с основами научного эксперимента и химическими реакциями.

Задачи:

1.   Научить наблюдать и фиксировать изменения.

2.   Развивать умение формулировать простые гипотезы.

3.   Воспитывать интерес к естественным наукам.

Материалы:

1.   Прозрачные пластиковые стаканчики.

2.   Пищевая сода, уксус, лимонный сок, вода.

3.   Красители пищевые.

4.   Ложки, пипетки, салфетки.

Описание: проведение безопасных опытов с изменением цвета, образованием газа или осадка, обсуждение наблюдений и выводов.

Результат: развитие наблюдательности, умения формулировать гипотезы.

Ход занятия:

1.   Вводная часть (10 мин):

Приветствие детей, создание дружелюбной атмосферы.

Краткий рассказ о химии: объяснить, что химия — это наука о веществах и их превращениях, которые можно наблюдать в повседневной жизни.

Объяснить, что эксперименты помогают понять, как и почему происходят эти превращения.

Рассказать и показать основные правила безопасности при работе с веществами: не пробовать на вкус, не трогать руками без разрешения, аккуратно обращаться с жидкостями, работать только под контролем взрослого.

Провести опрос, чтобы убедиться, что они поняли правила.

2.   Основная часть (25 мин):

·       Подготовить необходимые материалы для каждого опыта: уксус, сода, лимонный сок, пищевой краситель, вода, прозрачные стаканчики, ложки.

·       Опыт а) Добавление уксуса к соде:

o            Показать детям соду и уксус, спросить, что они ожидают увидеть.

o            Добавить уксус в соду в стаканчике и наблюдать выделение пузырьков газа.

o            Объяснить, что происходит химическая реакция с выделением газа (углекислого).

·       Опыт б) Смешивание лимонного сока с пищевым красителем:

o            Добавить несколько капель красителя в лимонный сок.

o            Наблюдать изменение цвета, обсудить, почему цвет меняется (кислотность лимонного сока влияет на краситель).

·       Опыт в) Разведение красителя в воде:

o            В другой стаканчик налить воду и добавить краситель.

o            Наблюдать, как краситель растворяется и равномерно распределяется.

·       После каждого опыта записывать или рисовать наблюдения вместе с детьми.

·       Обсудить с детьми, что они видят, что удивляет, какие предположения можно сделать.

3.   Заключение (5 мин):

Обсудить, что понравилось больше всего, что было неожиданным.

Помочь детям сформулировать простые выводы: например, что при смешивании веществ могут происходить изменения, которые видны невооружённым глазом.

Подчеркнуть важность безопасности и аккуратности в экспериментах.

Ответить на вопросы, поблагодарить детей за участие.

Занятие 3: «Математика вокруг нас»

Цель: показать применение математических знаний в повседневной жизни.

Задачи:

1.   Познакомить с понятиями длины, площади и объёма.

2.   Развивать навыки измерения и вычисления.

3.   Воспитывать интерес к математике через практические задания.

Материалы:

1.   Линейки, сантиметровые ленты.

2.   Квадратные и прямоугольные картонные заготовки.

3.   Карандаши, цветные фломастеры.

4.   Бумага для поделок.

Описание: задачи на измерение, расчет площади и объема, использование геометрических фигур для создания поделок.

Результат: формирование практических математических навыков.

Ход занятия:

1.   Вводная часть (10 мин):

·       Приветствие детей, создание позитивной атмосферы для обучения.

·       Объяснение понятий:

Длина — это как измерить, насколько что-то длинное или короткое; можно представить, например, линейку или нитку.

Площадь — это сколько места занимает поверхность предмета, например, как много места занимает лист бумаги на столе.

Объём — это сколько места занимает предмет в трёх измерениях, например, сколько воды поместится в коробку.

·       Показать детям разные измерительные инструменты: линейку, сантиметровую ленту, возможно, мерный стаканчик.

·       Рассказать, как пользоваться линейкой: как считать сантиметры, где начинается отсчёт.

·       Ответить на вопросы, убедиться, что дети поняли основные понятия.

2.   Основная часть (25 мин):

·       Раздать детям картонные заготовки разных размеров, линейки и карандаши.

·       Показать на примере, как измерять длину и ширину заготовки с помощью линейки:

Объяснить, что длина — это длинная сторона, ширина — короткая.

Помочь детям аккуратно измерить обе стороны, записать результаты.

·       Объяснить, что площадь — это длина, умноженная на ширину.

На примере посчитать площадь одной из заготовок вместе с детьми.

Использовать наглядные примеры: например, представить, что заготовка — это поле с квадратными клетками, и посчитать, сколько клеток занимает.

·       Раздать детям заготовки и предложить использовать полученные знания для создания поделок:

Например, сделать простую открытку, учитывая размеры деталей.

Помочь детям планировать, какие кусочки какого размера нужны, чтобы поделка получилась аккуратной.

·       Во время работы поддерживать детей, отвечать на вопросы, помогать с измерениями.

3.   Заключение (5 мин):

·       Собрать детей вместе, обсудить, что они сделали и чему научились.

·       Поговорить о том, где ещё в жизни можно использовать знания о длине, площади и объёме:

- При покупке мебели, одежды, упаковке подарков.

- В строительстве, приготовлении пищи.

·       Ответить на вопросы детей, поддержать их интерес к теме.

·       Подчеркнуть, что умение измерять и считать помогает во многих делах.

·       Поблагодарить детей за активное участие и пожелать применять знания в жизни.

Заключение

Организация внеурочной деятельности с элементами STEM-образования способствует комплексному развитию обучающихся, формированию ключевых компетенций XXI века. Методическая разработка предлагает педагогам инструменты для эффективной реализации таких занятий, что повышает качество дополнительного образования и мотивацию детей к обучению.

Интеграция STEM имеет влияние на  развитие критического мышления, а  это создает условий, где дети учатся применять знания на практике, анализировать, оценивать и улучшать свои действия. Важно, чтобы обучение было интерактивным, содержательным и ориентированным на исследование.

Список источников

1.   Абушкин ДБ. Педагогический STEM-парк МГПУ // Информатика и образование. ИНФО. - 2017. - № 10. - С. 8-10

2.   Вальдман И.А. Проект «Стемфорд» STEM-образование в цифровом формате // Образовательная политика. 2020. № S5. С. 40-48.

3.   Григорьев С.Г. Проведение занятий по робототехнике: учеб.-метод. пособие - Москва: МГПУ, 2020. - 70 с.

4.   Григорьев С.Г., Курносенко М.В., Григорьев А.М. Учебное STEM-проектирование виртуальных и реальных устройств на платформе Arduino // Информатика и образование. ИНФО. - 2020. - № 10. - С. 17-27.

5.   Дудышева Е.В., Ремизова В.Е. Сотрудничество школьных педагогов в организации междисциплинарных steam проектов / Информация и образование: границы коммуникаций. 2021. № 13 (21). С. 219-221.

6.   Курносенко М.В., Григорьев С.Г. Электронные технологические ресурсы и STEM-образование // Информатизация непрерывного образования - 2018. - М., 2018. - Т. 1. - С. 466-477.

7.   Костюк А.М. Особенности подготовки школьников к робототехническим соревнованиям VEX IQ Challenge // Информатика в школе. - 2020. - № 3. - С. 16-23.

8.   Костюк А.М. Развитие алгоритмического мышления у учащихся основной школы на занятиях по программированию и робототехнике // Вестник Московского городского педагогического университета. Серия: «Информатика и информатизация образования». - 2020. - № 2 (52) 2020. - С. 16-27.

9.   Обухов, А.С., Ловягин С.А. Задания для практики STEM-образования: от суммы частных задач и учебных дисциплин к целостному деятельностному междисциплинарному подходу // Исследователь. - 2020. - № 2. - С. 63-82.

10.                      Ощепков А. А. Результаты исследования опыта применения STEM-технологии для развития творческих способностей обучающихся 7-9 классов на основе разработанной педагогической программы // Образование личности. - 2021. - № 1/2. - С. 40-46.

11.                      Фаенко А.В. Применение технологий stem-образования в процессе изучения информатики / Актуальные проблемы педагогических исследований. Материалы XVI Аспирантских чтений. Редколлегия: И.А. Царик [и др.], Н.В. Самусева (отв. ред.). 2020. С. 181-185.

12.                      Шалашова М.М. STEM-педагог: учитель будущего / М.М. Шалашов // Образовательная политика. - 2020. - спец. проект. - С. 34-38.