Käesolev uuring on läbiviidud Kataloonia FCR (Catalan Foundation for Research and Innovation) poolt ja valminud Erasmus+ projekti sySTEAM raames eesmärgiga selgitada välja, kuidas erinevad tehnoloogilised võimalused parandavad STEAM tehnoloogiate rakendamist koolis.
Programmeerimine, robootika, virtuaalsed laborid, hariduslikud videomängud, 3D printimine, fotoonika, nanotehnoloogia … Uued tehnoloogiad on juba kooli jõudnud ja pakuvad võimaluse STEAM ainete (teadus, tehnoloogia, inseneeria, kunst ja matemaatika) õpetamiseks. sySTEAM projekti eesmärgiks on toetada STEAM tehnoloogiate laiemat kasutamist klassiruumis.
FCR uuris projekti jooksul erinevate tehnoloogiate eeliseid ja rakendusvõimalusi koolis. Mõned nendest on juba rohkem tuttavad, mõned alles päris uued. Kõikidel uuritud tehnoloogiatel on sarnane kasu õppimisele ja õpetamisele: need võimaldavad rakendada koolis haridusmudelit, mis baseerub interdistsiplinaarsetel projektidel, uurimisküsimuse püstitamisel ja probleemide lahendamisel.
FCR raport keskendus kaheksale kõige olulisemale STEAM tehnoloogiale, mis võiks olla osa ülikoolieelsest kooliharidusest: erinevad programmeerimiskeeled, robootika, virtuaalsed laborid, hariduslikud videomängud, eksperimendid, 3D printimine, optika/fotoonika ja nanotehnoloogia.
Sajandivahetus tõi kaasa majandusliku kasvu, mis omakorda tõi programmeerimise õpetamise tagasi kooli. Madalamad tarkvara hinnad ja hea graafika populariseeris Scratch´i (arendatud 2015 aastal ja osaliselt inspireeritud Logo´st) kui standardiseeritud visuaalset programmeerimiskeelt, mis baseerub interaktiivsete “klotsidega” manipuleerimisel, mitte enam koodiridade kirjutamisel. See paradigma on toonud kaasa ka teiste programmeerimiskeelte tuleku, mis üritavad olla paremad seal, kus Scratch seda veel pole suutnud. Täna on programmeerimine üks oluline osa koolide formaalsest õppekavast ja arvutiõppest enamuses Euroopa Liidu riikides ja programmeerimist peetakse üheks oluliseks tulevikuoskuseks.
Programmeerimise õppimine alg- ja põhikoolis aitab lastes arendada olulisi distsipliinideüleseid oskuseid nagu kriitiline ja loogiline mõtlemine, probleemilahendamise oskus, strateegiate rakendamine, algoritmide analüüs ja hindamine, meeskonnatöö. Kõige üldisemalt öeldes loov lähenemine reaalsele elule.
Lisaks sellele aitab robootika õppimine meil tegeleda aspektidega, mida pelgalt teoreetilise lähenemisega oleks keeruline saavutada. Formaalsete kontseptsioonide tõlkimine reaalseteks asjadeks on õppijate jaoks suur väljakutse, sest robotite suhtlus maailmaga sunnib programmeerijat töötama ebatäpsete andmetega, muutuvate stiimulitega ja ebatäiuslike elementidega. Teised kasutegurid robootika õppimisel on üldisemad. Nagu õppijate motivatsioon, sest nad tajuvad praktilist ja ekperimentaalset lähenemist õppimisele kui mängu. Robotid, kes simuleerivad inimese väljendusviise ja täpsusmängud on praktilised näited, kuidas robootikat klassiruumis kasutada.
Virtuaalsed laborid (näiteks Go-Lab projekt, ChemCollective, 3D laborid UPM, Labster, VISIR jne) pakuvad suurepärase võimaluse samaaegselt töötada mitmete formaalse õppekava teemadega ja üldoskustega. Sageli võimaldavad nendes süsteemides kasutatavad ressursid õppijal mentaalselt visualiseerida protsesse, mida muul juhul oleks keeruline ülekanda.
STEAM videomängud (viktoriinid ja erinevad rakendused) aktiviseerivad õppijates erinevaid sotsiaalseid aspekte nagu probleemilahendamise oskus, empaatia ja meeskonnatöö. Selline lähenemine on kooskõlas “õppimine läbi tegevuse” (learning by doing) kontseptsiooniga, samas suhtlus õpetajaga on endiselt olulisel kohal.
Teaduse populariseerimise eesmärgiks on olnud erinevate teaduslike eksperimentide arendamine, mis sobiks koolide õppekavadesse. Eksperimendid, mis baseeruvad taaskasutatud materjalidel (nt tühjad plastpudelid või kasutatud kõrred). Selline lähenemine pakub võimaluse tuua kokku kontseptsioonid erinevatest ainetest (keemia, füüsika, bioloogia) ja kujundada õppimine seeläbi õppija jaoks dünaamiliseks ja motiveerivaks.
3D printimine ja optika, fotoonika ja nanotehnoloogia on raporti kohaselt uued lähenemised, mis omavad STEAM hariduse kontekstis suurt potentsiaali, kuid on klassiruumis veel vähe rakendamist leidnud.
Project sySTEAM – systematic approach for implementation of STEAM education in schools (2017-1-LT01-KA201-035288) is co-funded by the Erasmus+ Programme of the European Union. Project is implemented by Virolai E.M.S.A., Kiviõli I High School, Vilnius Žemynos Gymnasium, Catalan Foundation for Research and Innovation, Sihtasutus Omanäolise Kooli Arenduskeskus, Knowledge Economy Forum.