Введение / Introduction

Ключевыми тенденциями в развитии современной системы образования сегодня становится ориентация на подготовку специалистов к работе в условиях модернизации экономики в целях повышения конкурентоспособности и улучшения качества жизни населения. Перспективными направлениями являются информационные технологии и цифровизация, решения на базе искусственного интеллекта, исследования и разработки новых материалов и нанотехнологий, биотехнологий в медицине и сельском хозяйстве, развитие возобновляемых источников энергии и повышение энергоэффективности в промышленности и строительстве, развитие космической отрасли и др. Несомненно, для работы в указанных сферах человеку необходимы глубокие фундаментальные знания и практические компетенции, высокий уровень развития психических познавательных процессов, интерес и мотивация к занятиям в области естественных наук, стремление к саморазвитию и самореализации в условиях техносферы, что обеспечивается созданием системы непрерывного STEM-образования, начиная с дошкольного детства. Данное направление обозначает подход к обучению, который интегрирует четыре области: науку, технологии, инженерию и математику.

Весомыми аргументами в пользу STEM-образования в дошкольном возрасте выступают: нацеленность на развитие когнитивных процессов; на развитие умений критического, креативного инновационного мышления; коммуникации, кооперации и сотрудничества при решении проблемных задач; гибкости и адаптивности с учетом имеющихся условий.

Анализ передового опыта показывает, что в рамках национальных проектов России в практику образовательных организаций в различной степени внедрены формы и технологии естественно-научного образования детей. Национальный проект «Образование» [1] запустил процесс создания площадок: IT-кубы, детские технопарки «Кванториумы», мобильные «Кванториумы», «Точки роста», с 2025 г. данное направление работает в рамках проекта «Молодежь и дети». В центрах детского творчества, на площадках детских садов и школ создаются кружки юных техников, робототехники и технического моделирования, в публикациях описаны эффективные практики внедрения парциальных модульных программ STEM-образования дошкольников.

Вместе с тем, зачастую данные практики внедряются без соответствующего психолого-педагогического сопровождения, учитывающего возрастные особенности детей дошкольного и младшего школьного возраста, без необходимой подготовки части педагогов к ведению данной работы. Кроме того, междисциплинарный характер и многоаспектность STEM-образования требуют постоянного обновления содержания и образовательных технологий, введение новых дополнительных модулей в имеющиеся программы, построение преемственной и непрерывной системы раннего естественно-научного образования, основанного на новейших достижениях науки и техники, фундаментальных исследованиях, посвященных психологическим особенностям ребенка-дошкольника. Важно с нашей точки зрения более детально исследовать специфику реализации модульного подхода, предполагающего структурировании изучаемого материала во взаимосвязанные тематические блоки. 

Цель представленной статьи – характеристика и описание эффективных образовательных практик использования возможностей модульного подхода в STEM-образовании детей в возрасте 5–7 лет.

Задачи исследования: раскрытие актуальности, сущности, функциональных возможностей и специфики STEM-образования в дошкольном возрасте на основе анализа источников; характеристика модульного подхода в данном направлении; описание структурно-функциональной модели STEM-образования дошкольников, реализуемой на площадке комплексного образовательно-воспитательного кластера по подготовке педагогов дошкольного и начального образования МГПУ им. М. Е. Евсевьева.

Результаты, полученные в ходе исследования, будут применяться в ходе реализации дополнительных образовательных программ инженерно-технической, математической и др. направленности для детей дошкольного возраста.

Обзор литературы / Literature review

Приведем несколько ключевых аргументов, касающихся необходимости STEM-образования в дошкольном детстве, основанных на нормативных документах и исследованиях российских и зарубежных ученых.

В указе Президента РФ «О национальных целях развития Российской Федерации на период до 2030 года и на перспективу до 2036 года» стратегической является идея о развитии экономической устойчивости, выход страны в технологические лидеры, раскрытия и реализации потенциала каждого человека [2], что невозможно без построения непрерывной и преемственной системы естественно-научного образования, основанного как на нормативных позициях, так и на индивидуально-личностных особенностях, потребностях и возможностях человека.

Вызовы современного общества требуют от подрастающего поколения готовности к жизни и деятельности в динамичном, технологически развивающемся мире, характеристиками которого выступают постоянное обновление профессиональной ниши или профессиональная диверсификация, приводящая к переосмыслению существующих профессий, появлению новых специальностей, что требует постоянного обучения и развития, гибкости и адаптивности человека, а также совершенствования профориентационной работы.

Становится ясно, что достижение стратегических целей технологического и экономического развития нашей страны напрямую зависит от того, будет ли, начиная с детского возраста, создана когнитивная, мотивационная основа для занятия естественными и техническими науками, обеспечен позитивный опыт деятельности в технической сфере и его проживание, эмоциональная удовлетворенность от занятий и успехов в сфере STEM.

В этой связи многокомпонентность и интегрированный характер STEM-образования создает базовую основу для ознакомления обучающихся с различными сферами науки и техники, появления интереса к занятиям математикой, инженерным делом, физикой и другими науками, имеющими выход на широкий спектр профессий [3].

С точки зрения Л. М. Мусиной, система образования должна быть ориентирована на подготовку подрастающего поколения к профессиям будущего, связанных с новейшими достижениями науки и техники, на формирование таких универсальных практических навыков, которые будут востребованы в высокотехнологичной сфере. На основе анализа зарубежных практик STEM- и STEАM-образования автор определяет векторы развития данного направления в российских образовательных организациях, отмечая его несомненную ценность и обоснованность выстраивания системы естественно-научного образования, начиная с детского сада [4].

В статье Ф. П. Хрисокоу, Г. Катсиампуры, К. Скордулиса критически оценивается современное естественно-научное образование, отмечается его соответствие глобальным вызовам современности, требованиям рынка труда, в связи с чем оправдано раннее приобщение детей к инженерно-технической сфере с учетом их интересов и потребностей [5].

В целом STEM-образование выступает в качестве одного из востребованных и актуальных на сегодняшний день направлений инновационного развития дошкольного образования, как пишет О. Н. Волкова [6], содействующих повышению качества реализации ФГОС ДО, как отмечают Л. А. Пенькова, Н. Ю. Каракозова [7].

STEM-образование рассматривается с нескольких позиций. В концептуальном плане это образовательная парадигма, в которой главенствующие роли принадлежат интегрированному и междисциплинарному подходам, принципам системности, практикоориентированности, комплексности и др. В частности, Т. Р. Келли, Дж. Дж. Ноулс [8] приводят теорию ситуативного познания, в рамках которой понимание того, как знания могут быть применены в разных ситуациях, также важно, как и сами научные знания. Исходя из этого, повышается аутентичность обучения STEM, так как используются реальные материалы и задачи, максимально приближенные к условиям жизни и профессиональной деятельности, что повышает мотивацию обучающихся и развивает у них практические навыки. Релевантность обеспечивается актуальностью и значимостью приобретаемых знаний и опыта для дальнейшего обучения и профессиональной деятельности.

Как указывает С. Н. Сухова, междисциплинарный подход в STEM-образовании дошкольников содействует  формированию универсальных компетенций (анализ различных видов информации, критическая оценка проблемных ситуаций, генерирование вариантов решения учебной задачи, командная работа и сотрудничество для достижения общих целей, практического применения полученных знаний), а получение базовых знаний в области естественных наук, технологий, инженерии и математики помогает лучше понять реальный мир и подготовиться к будущей карьере в высокотехнологичных сферах [9].

Стыковка проектного подхода и инженерии в STEM предусматривает выведение на передний план методов проектной деятельности; проект становится единой целью, а инженерные знания используются для решения реальных задач в рамках проекта [10].

Еще одним концептуальным основанием STEM в образовании является исследовательский подход, стимулирующий развитие критического и креативного мышления, открытость новым идеям, характеризующим истинную науку.

В целевом и содержательном аспектах STEM-образование – это комплексный и междисциплинарный феномен, объединяющий науку, технологию, инженерию, математику с целью поощрения творчества, инноваций и решение проблем, как отмечают П. А. Лакшмивати, З. Лавича, А. Н. Кайоно, Ф. М. Аброри, М. Хидайя и Т. Хогтон [11]; Л. Яменгсчитает данное направление важным с точки зрения развития критического мышления, креативности и навыков сотрудничества у учащихся [12]; это интегративный подход к обучению для формирования у детей творческих способностей, критического мышления и решения сложных проблем – пишет Е. В. Кузнецова [13].

З. Чай [14] отмечает, что при реализации STEM реализуются четыре ключевые принципа в образовании ХХ в.: коммуникация, кооперация, креативность и критическое мышление, реализующееся через объединение отдельных предметов в интегрированной учебной программе посредством подобной интеграции, что требует материально-технического оснащения, подготовленных и мотивированных педагогов.

Т. Ю. Андреева акцентирует внимание на нацеленность STEM-образования в плане развития у детей научных, инженерных, математических компетенций посредством проектной деятельности и междисциплинарного взаимодействия [15]. 

М. Б. Кардоновой, Н. А. Патракеевой [16] справедливо отмечается, что STEM-образование в детском саду – это процесс формирования начал и предпосылок естественно-научной грамотности. С точки зрения Н. В. Сысоевой, С. А. Родновой [17], занятия экспериментированием, наблюдениями и робототехникой в детском возрасте порождают первые успехи, рождают любопытство и создают ситуацию успеха, стимулирует ребенка к дальнейшему продвижению по пути исследователя мира и становлению успешности в будущем. В. В. Лялина видит в рассматриваемом нами направлении способ ранней профориентации в области инженерных профессий, что, безусловно, является абсолютно верным утверждением [18].

И. Г. Калинина утверждает, что дошкольники, вовлеченные в исследовательскую деятельность, экспериментирование и конструирование, значительно опережают сверстников в уровне развития критического мышления, логики, воображения, речи, и в целом более любознательны и проявляют позитивное отношение к учению и науке [19].

О. Е. Пудовкина и др. связывают развитие интеллектуальных качеств обучающихся на основе формирования цифровой экосистемы STEM-образования, которое предусматривает внедрение исследовательско-познавательного обучения [20].

Э. А. Торрес, Дж. А. Москиэра отмечают, что внедрение инновационных образовательных STEM-проектов и использование цифровых образовательных ресурсов обеспечивают появление уже в детском возрасте мотивационных аспектов дальнейшего профессионального самоопределения [21].

Как показывает анализ источников, подавляющее большинство авторов предлагают в естественно-научном образовании именно модульную структуру, что вполне объяснимо, так как STEM-образование само по себе модульно и многокомпонентно. В то же время, как отмечает Н. Н. Мусаева, мыслительные процессы в головном мозге, также имеют модульную организацию, что обусловливает пошаговое усвоение логически завершенных учебных единиц [22]

Для нашего исследования важно определить, что представляет собой модуль в дополнительной общеобразовательной общеразвивающей программе естественно-научной направленности для детей дошкольного возраста.

Модуль представлен в научной литературе как:

– гибкая, интенсивная организационно-методическая структурная единица определенного учебного предмета (С. В. Данилова [23]);

– информационный блок, «пакет учебного материала», к которому прилагаются методические рекомендации по выполнению заданий (М. А. Фризен [24]);

– определенная часть целостной программы с обозначенным функционалом и имеющей ярко выраженную индивидуальную направленность (Ж. В. Смирнова [25]). 

Т. В. Волосовец предлагает следующие модули содержания парциальной программы «STEM-образование детей дошкольного и младшего школьного возраста»: «Дидактическая система Фрёбеля», «Экспериментирование с живой и неживой природой», «LEGO-конструирование», «Математическое развитие», «Робототехника», мультстудия «Я творю мир» [26].

В статье Н. В. Ивановой, Е. А. Пархоменко представлена парциальная модульная программа STEM-образования дошкольников и результаты экспериментального исследования, подтверждающие ее инновационность и соответствие ФГОС ДО [27]. Комплексная модель STEM-образования в дошкольной образовательной организации разработана С. В. Коваленко, Н. Е. Мальченко [28].

Инновационный характер имеет программа раннего инженерного образования в естественно-научной лаборатории «Хочу всё знать» В. А. Абысовой и Е. Г. Клюй, состоящая из модулей «Электричество и магнетизм», «Вода и воздух», «Энергия различной физической природы», «Свет и оптика»,  «Робототехника и программирование», «Конструирование», «Измерения», «Звук и звуковые волны», «Механика», «Космос», «Растениеводство» [29].

С технологической точки зрения STEM-образование представлено совокупностью методов, форм и схем, алгоритмов, которые также укладываются в формат модулей. M. Лощининой описана специфика функционирования STEM-лаборатории в детском саду [30]; А. В. Андрейчук, M. Г. Харитонов разработали комплекс педагогических условий для развития технического творчества детей на площадке технопарка [31].

О. А. Mусихиной разработана последовательность проектирования и реализации модульной детской и совместной с родителями исследовательской деятельности с использованием технологии экспериментирования, описана логика создания техноальбома и проведения диагностики когнитивного компонента естественно-научной грамотности [32].

Абысова и Клюй в процессе реализации модульной программы «Хочу всё знать» [33] предлагают использовать потенциал поисково-исследовательской, экспериментальной деятельности ребенка, основанной на свободном выборе лабораторного задания и материала для его выполнения.

Вызывает определенный интерес статья Г. З. Науянис, С. О. Юрченко, Н. Х. Вороковой, в которой авторы предлагают модель дополнительного образования естественно-научной направленности, построенную на гуманистических основах. В данную модель включены образовательный блок, отвечающий за научные представления и знания, реализацию передовых образовательных технологий; интеллектуально-творческий блок (креативность и критичность мышления, умение применять полученные знания при решении практических задач); блок научных исследований и изобретательства, а также модуль самосовершенствования, построенный на рефлексивной основе и методах самопознания. Примечательно, что авторы раскрывают возможности реализации данной модели, имеющей модульную структуру, в условиях личностно-ориентированного образования, нацеленного на построение индивидуальной образовательной траектории [34].

Анализ публикаций позволяет констатировать, что поиск эффективных технологий и инструментов естественно-научного образования детей, в том числе, дошкольного возраста, находится на одном из важных мест в современной науке и практике. С нашей точки зрения, требуется раскрытие специфики реализации модульного подхода в STEM-образовании дошкольников.

Методологическая база исследования / Methodological base of the research

При проведении исследования был применен комплекс методов теоретического и эмпирического исследования. Теоретические методы использовались в целях проведения анализа исследовательских работ, посвященных естественно-научному образованию, модульному подходу в образовании, практических аспектов организации STEM-образования в дошкольных образовательных организациях, что позволило выявить актуальность и необходимость поиска оптимальных решений в данном вопросе и более детального изучения условий реализации модульного подхода в STEM-образовании дошкольников.

Применение аналитических методов, в частности, анализ источников, позволил выявить существующие подходы, понять современные тенденции и обосновать актуальность темы статьи; теоретическое моделирование позволило создать структурно-функциональную модель STEM-образования, визуализировать взаимодействия между структурными компонентами представленной модели; теоретические предположения применены в процессе поиска эффективных путей решения проблемы повышения качества STEM-образования в дошкольном возрасте; сравнительный анализ различных позиций в концептуальных моментах, технологических и содержательных решениях необходим для более глубокого понимания сущности, характеристики и потенциальных возможностей данного направления образования в развитии детей дошкольного возраста, их дальнейшего становления как личности

Использование эмпирических методов обеспечило получение материала для анализа эффективных практик STEM-образования детей дошкольного возраста с использованием новейших достижений науки.

Обобщенный материал теоретического и эмпирического исследования позволил разработать структурно-функциональную модель STEM-образования на площадках комплексного образовательно-воспитательного кластера по подготовке педагогов дошкольного и начального образования и образовательного центра «Пеликан» МГПУ им. М. Е. Евсевьева.

Результаты исследования / Research results

Структурно-функциональная модель STEM-образования дошкольников реализуется в МГПУ имени М. Е. Евсевьева на площадке комплексного образовательно-воспитательного кластера по подготовке педагогов дошкольного и начального образования, созданного при поддержке Министерства просвещения РФ в рамках выполнения задач федерального проекта «Педагоги и наставники» национального проекта «Молодежь и дети».

Цель реализации проекта в 2025 г. заключается в расширении функциональных возможностей образовательной среды вуза, обеспечивающей профессиональную подготовку будущих педагогов на основе практико-ориентированного подхода, реализации программ наставничества, а также современных педагогических технологий, средств обучения и воспитания, в частности, по подготовке воспитателей к разработке и реализации программ естественно-научного образования дошкольников. Образовательно-воспитательный кластер является площадкой не только для реализации основных профессиональных образовательных программ подготовки педагогов, повышения квалификации воспитателей и педагогических работников дошкольных образовательных организаций, но и для организации дополнительного образования детей дошкольного возраста в условиях образовательного центра «Пеликан», что обеспечивает создание для будущих и работающих педагогов ситуаций реального образовательного процесса и взаимодействия с детьми дошкольного возраста, отработки практико-ориентированных компетенций в смоделированной образовательной среде детского сада.

В целях обеспечения эффективности STEM-образования нами создана структурно-функциональная модель как целостная система, представленная совокупностью функционально связанных компонентов (мотивационно-потребностного, целевого, содержательно-технологического, средового и аналитико-оценочного), раскрывающих внутренние закономерности и организацию STEM-образования дошкольников и обеспечивающих актуальное воспроизведение взаимодействия между элементами данного процесса (см. рис. 1).

Рис. 1. Структурно-функциональная модель STEM-образования дошкольников

Целевой компонент представлен целью и задачами программы и тесно связан с потребностями и мотивами личности ребенка, опирается на его психолого-возрастные особенности.

Цель программы STEM-образования дошкольников – формирование основ естественно-научной грамотности, содействие интеллектуальному развитию, формированию универсальных компетенций через вовлечение в научно-техническое творчество и проектную деятельность.

Задачи программы:

– обучение алгоритму и приемам поисковой, исследовательской и проектной деятельности;

– формирование представлений об окружающем мире, причинно-следственных связях в нем;

– развитие любознательности и познавательного интереса к различным видам научно-технического творчества;

– формирование умений планирования, проведения и оценки результатов собственной деятельности;

– формирование компетенций коммуникации, кооперации, критичности и креативности мышления;

– воспитание социально-значимых трудовых качеств (целеустремленность, ответственность, усердие, дисциплинированность);

– создание основы для пропедевтики профессионального самоопределения.

Мотивационно-потребностный компонент отвечает за развитие внутренней мотивации и формирование потребностей в изучении науки, технологии, инженерии и математики и сфокусирован на том, чтобы вызвать интерес, стимулировать любопытство и побудить детей к активному участию в образовательном процессе. Акцент ставится на развитие внутренней мотивации и потребности, предполагающей желание учиться ради познания, интереса, удовлетворение от решения сложных задач. Работающими инструментами становятся: поддержка детской инициативы и любопытства, методы стимулирования потребности в самореализации, признании и общении, методы организации экспериментирования, проблемного обучения, проектной деятельности в команде, создание ситуации успеха и др.

Целевой компонент модели связан с мотивационно-потребностнымчерез формулирование задачSTEM-образования детей дошкольного возраста с опорой на личностно-ориентированный и практико-ориентированный подходы, в рамках которых целеполагание стимулирует развитие мотивации. Реалистичность, яркость и жизненная необходимость поставленных в STEM-образовании задач стимулирует развитие интереса, желания достигать ощутимых результатов в процессе продуктивной исследовательской и экспериментальной деятельности. Результат в виде обозримой цели становится мотиватором и стимулом к дальнейшему познанию мира через активное познание и обучение. STEM-образование предполагает вовлечение ребенка в целеобразование и целеполагание, что также обеспечивает формирование субъектной позиции и заинтересованности в результате.

Содержательно-технологический компонент представлен интеграцией различных наук: математики, инженерии, технологии, естественных наук через тематические модули, а также совокупностью методов, технологий практико-ориентированного обучения, проектно-исследовательской, игровой и экспериментальной деятельности; инструментов, с помощью которых осуществляется обучение и развитие детей. Наполнение данного компонента обусловлено целью, задачами STEM-образования дошкольников с опорой на мотивационную сферу личности. Целевой и содержательно-технологический компоненты модели STEM-образования связаны принципами единства цели и интеграции: цель (развитие критического мышления, инженерных навыков) определяет отбор содержания (междисциплинарные проекты, STEM-дисциплины), которое, в свою очередь, служит инструментом для достижения поставленной цели через решение реальных, практических задач с использованием технологий проектно-исследовательской и экспериментальной деятельности, проблемного обучения, организации наблюдения.  Так, в случае постановки цели развития компетенций моделирования и проектирования, содержание включает в себя, прежде всего, программы по робототехнике, «ПервоЛого», лего-конструированию, 3D-моделированию.

Содержательная составляющая модели объединяет несколько научных областей, а технологическая – инновационное образовательное пространство, современный инструментарий (робототехнические наборы, программы, наборы для экспериментирования и др.) для реализации интегративного содержания STEM-образования, создания работающего продукта, реального проекта, что содействует достижению цели развития компетенций в области естественно-научного образования и делает данный процесс активным, проектным и практико-ориентированным, увлекательным, доступным для понимания детьми дошкольного возраста.

STEM-технология используется на площадке центра в рамках дополнительной общеобразовательной общеразвивающей программы для детей дошкольного возраста, а каждый ее образовательный модуль самостоятельно применяется в различных формах образовательного процесса. Модуль в программе представляет собой отдельную учебную единицу, охватывающую конкретную тему, имеет цель, содержание, задания и оценочный блок. Выбор модульной структуры обусловлен ее междисциплинарностью, гибкостью и индивидуализированным характером, поэтапностью и многоступенчатостью, возможностью неоднократно вернуться к теме или заданиям, практической направленностью, вариативностью содержания и легкостью обновления структурно-содержательного блока модуля, рефлексивным характером деятельности.

Модульность программы – это свободный выбор педагогом логики развертывания деятельности воспитанников, линейность или нелинейность изучения каждого модуля, возможность построения индивидуальной траектории изучения программы естественно-научного цикла. Каждый модуль направлен на совместное формулирование и решение познавательно-исследовательских задач педагогом и воспитанниками в процессе свободно выбираемой ребенком и специально организованной деятельности. Причем, число модулей может увеличиваться в зависимости от потребностей и интересов детей и педагога.

Программа STEM-образования дошкольников включает следующие модули: «Механика», «Электричество и магнетизм», «Энергия различной физической природы», «Наблюдение за погодой», «Измерения», «Вода и воздух», «Природа света», «Робототехника и программирование», «Конструирование», «Космос», «Растениеводство».

Изучение модуля «Механика» нацелено на ознакомление детей с  основными механизмами, обеспечивающими соединение и движение в транспортных средствах; развитие представлений о простых механизмах и их роли в работе транспортных средств; формирование интереса к технике и конструкторской деятельности. Специфика работы в рамках данного модуля заключается в опоре на наглядно-действенную сферу, в выстраивании практической работы на наглядных образах, демонстрациях, моделировании и конструировании из деталей различных конструкторов, конструкторских играх (сборка и разбор моделей и машин на скорость), работе с макетами из различных материалов (создание прообразов будущей машины), симуляции. Доступные и понятные для детей дошкольного возраста темы связаны с механизмами соединения различных частей транспортных средств, например, кузов и шасси, кабина и кузов и др.

Модуль «Электричество и магнетизм» решает задачи знакомства детей с простейшим устройством электрических цепей; формирования представлений о роли электрического тока в выработке тепла, света, механического движения и магнитного поля; формирования умений собирать последовательные и параллельные электрические цепи; развития трудовых умений и качеств аккуратности, усидчивости, доведения дела до результата; расширение представлений о профессиональных сферах, связанных с электричеством, понимания роли науки в развитии данной сферы.

Восприятие дошкольниками изучаемого материала должно опираться на визуальные и тактильные ощущения, происходить в игровых ситуациях, с помощью эксперимента и моделирования, с использованием ярких, безопасных демонстрационных материалов, игровых наборов, макетов, проводных игрушек и безопасных электроприборов. Эффективной становится работа по аналогии с пошаговым инструктажем по созданию простых цепей, наблюдения эффектов тока, моделированию магнитов, созданию безопасных приборов. Темы для изучения дошкольниками могут быть следующими: «Составляющие электрической цепи», «Виды соединения в электрической цепи», «Эффекты электрического тока», «Электромагниты».

Дополнительным является модуль, связанный с изучением энергии различной физической природы, позволяющий познакомить детей с разнообразием источников энергии и объяснить принципы преобразования энергии в электроэнергию, продемонстрировать важность энергетических ресурсов и показать ситуации применения различных способов получения электроэнергии, воспитывать интерес к науке и технике, развивать любознательность. Доступные темы для детей старшего дошкольного возраста: «Солнечные батареи и их устройство. Солнечная энергия», «Батарейка: превращение химической энергии в электрическую», «Магниты и индукция». Ведущими методами являются демонстрация (действие солнечной батарейки, включения лампочки с помощью батарейки, появление электрического тока с помощью катушки и магнита) и практическая деятельность (построение моделей солнечных батарей, простые эксперименты с магнитами и катушками и др.). Несомненно, необходимо вести работу по обучению безопасному обращению с оборудованием, минимизировать сложные детали, обращать внимание на необходимость использования экологичных источников электроэнергии.

Модули «Наблюдение за погодой», «Измерения» направлены на решение целого комплекса задач: ознакомления дошкольников с основными характеристиками погодных условий (температура, влажность, атмосферное давление, осадки); формирования представлений о роли наблюдения за погодой в жизни каждого человека; формирование и развитие умений пользоваться простейшими измерительными приборами, необходимыми для наблюдения за погодой; знакомство с профессиональными сферами, в которых необходимы данные знания и умения. Несомненным преимуществом данного модуля является возможность и необходимость проведения экспериментов и наблюдений на открытом воздухе и в помещении, в разные времена года с помощью термометра, барометра, флюгера, дождемера.

При изучении модуля «Вода и воздух» дошкольники изучают понятие «плавучесть» и основные свойства тел и жидкостей, знакомятся с простыми физическими законами, объясняющими поведение тел в жидкости. Это происходит через сенсорный опыт (ощущение тяжести, объема, плотности), наблюдение с применением методических приемов создания безопасных экспериментальных проблемных ситуаций, требующих постепенного усложнения задач: наблюдение, угадывание, интерпретация. Информативными и практически значимыми являются темы «Плавучесть и поведение тел в жидкости» (почему одни предметы плавают, а другие погружаются, что влияет на плавучесть: форма, объем, плотность; почему предметы с большим объемом, но легкие, плавают, а с маленьким объемом тонут и пр.), «Жидкость и давление» (как работают насосы, шприцы, может ли давление воды двигать предметы), «Плотность материалов и плавучесть» (построение плавучих конструкций, усовершенствование имеющихся конструкций).

Также в структуре программы имеется модуль по ознакомлению с природой света и изучения основ геометрической оптики, применения ее основ на практике и наблюдения оптических иллюзий. Основными задачами работы с дошкольниками в данном модуле является ознакомление с природой света и его свойствами (рассеивание, отражение, преломление, поглощение), понимание базовых принципов отражения, преломления, зеркал, линз; апробация и применение оптических закономерностей в жизни, изучение оптических иллюзий. Акцент ставится на использовании сенсорных и практических методов с использованием демонстрационных моделей (зеркал, линз, лупы); простейших опытов отражения световых лучей через воду, стекло; методов наблюдения, сравнения и сопоставления. Для детей дошкольного возраста крайне важна визуализация и проведение самостоятельных опытов и экспериментов, создание условий для интерактивного взаимодействия: обсуждения результатов, формулирования вопросов и ответов, выдвижения гипотез; это, несомненно, значимо для стимулирования интереса к науке и профессиональным областям «Оптика», «Медицина» и др.

Учитывая, что модульный подход предполагает структурирование учебного процесса таким образом, чтобы каждый элемент (модуль) представлял собой самостоятельную единицу, направленную на изучение конкретной темы, представим алгоритм его реализации в рамках STEM-образования дошкольников в виде ряда шагов.

Шаг 1: определение целей и задач модуля, которые должен достичь воспитанник после его изучения.

Шаг 2: подбор содержания и методов с учетом психолого-возрастных и индивидуальных особенностей, уровня подготовленности и развития познавательных процессов у детей.

Шаг 3: разработка структуры модуля, включающей вводную, основную и заключительную части.

Шаг 4: оценка результатов с помощью комплекса методов и методик, основанных на различных видах наблюдения за детьми и каждым ребенком в отдельности. Основной целью является определение направления в естественно-научном и инженерном образовании, в котором, возможно, ребенок добьется успехов в будущем.

Шаг 5: корректировка и адаптация модулей на основании обратной связи от воспитанников и их родителей.

Средовый компонент. Это предметно-развивающая образовательная среда, также имеющая модульную структуру и гибкое зонирование, оснащенная оборудованием для естественно-научного образования. Занятия в рамках программы проводятся как в лабораториях образовательного центра «Пеликан» (лаборатории ментальной арифметики, лего-конструирования, информатики), так и на площадке комплексного образовательно-воспитательного кластера по подготовке педагогов дошкольного и начального образования МГПУ имени М. Е. Евсевьева. Оснащение созданных лабораторий STEM-образования дошкольников, математики, художественно-эстетического развития дошкольников дает возможность в полной мере решить задачи естественно-научного образования, разместить зоны познавательно-исследовательской деятельности локально, линейно, по определенному принципу (цели, теме, используемому оборудованию и др.). В указанных локациях преподаватели и студенты в ходе педагогической практики реализуют отдельные модули программы, на занятиях с детьми апробируют современные технологии естественно-научного образования дошкольников.

Средовый компонент модели построен с учетом интегрированного проектного подхода, в рамках которого содержательное наполнение применяется для решения реальных проектно-исследовательских и инженерно-технических задач в специально оборудованной предметно-пространственной среде с помощью инструментов STEM-образования.

В работе с дошкольниками используется учебно-методический комплекс, предназначенный для познавательно-исследовательской деятельности в дошкольных учреждениях, а также в общеобразовательной школе, позволяющий проводить занятия с детьми дошкольного возраста и младшего школьного возраста. В лаборатории имеются наборы оборудования для проведения исследований и не менее чем 100 экспериментов по темам: «Электричество и магнетизм», «Вода и воздух», «Энергия различной физической природы», «Свет и оптика», «Измерения», «Звук и звуковые явления», «Робототехника и программирование», «Конструирование», «Наблюдение за погодой», «Космос», «Растениеводство», «Механика». Проведение занятий обеспечивается системной работой по соблюдению техники безопасности, инструктированием студентов и воспитанников по порядку проведения экспериментов, обработки и интерпретации полученных результатов, их оформления. В перечень необходимого оборудования входят также комплекты для проведения занятий по робототехнике: интерактивный комплект, предназначенный для изучения основ программирования и робототехники, предоставляющий возможность управления и программирования собранными моделями и автоматизированными устройствами через планшет, смартфон; знакомства с базовыми методами кодирования и с основными алгоритмическими структурами без участия компьютера и освоения построения программы с помощью комбинирования карточек на специальном поле и др.

Аналитико-оценочный компонент представлен комплексом планируемых результатов, сформулированных на основе цели, задач и содержания модулей программы STEM-образования дошкольников, которые возможно оценить с использованием комплекса диагностических методов, ключевыми из которых являются наблюдение, беседа и упражнение в рамках экспериментальной деятельности. При реализации программы STEM-образования возможно проанализировать и качественно оценить познавательный интерес к одной или нескольким научным и техническим областям; познавательную активность, первичные научные представления об окружающем мире; навыки безопасного экспериментирования, а также, что немаловажно,  уровень развития психических познавательных процессов, прежде всего, мышления; общеучебных умений восприятия, осмысления, понимания и др.; развитость мелкой моторики.

Фиксация результатов наблюдений за деятельностью детей осуществляется в онлайн-журнале по следующим основным показателям: эмоционально-чувственная сфера (интерес, любопытство, удовлетворение, чувство успеха); деятельностная сфера (практические умения); когнитивная сфера (сформированность представлений). Осуществление входной, текущей и итоговой диагностики позволяет педагогу проводить выборку результатов по выбранным параметрам, вносить коррективы в планирование образовательного процесса, проводить сравнительный анализ результатов в течение учебного года, выстраивать индивидуальную образовательную траекторию для каждого ребенка.

Аналитико-оценочный компонент связан со всеми представленными выше компонентами и реализует принципы непрерывности и цикличности STEM-образования дошкольников, что проявляется в закономерной взаимообусловленности между целями и содержанием, обеспечении практической реализации технологий и методов в проектно-исследовательской и экспериментально деятельности, проведении текущей и итоговой диагностики полученных результатов.

Заключение / Conclusion

Таким образом, STEM-образование в дошкольном детстве есть актуальная и необходимая составляющая процесса формирования основ естественно-научной грамотности, пропедевтики профессионального самоопределения в будущем.

Вместе с тем, несомненным достоинством данного направления в дошкольном и дополнительном образовании является его общеразвивающий характер, нацеленность на стимулирование любознательности, мотивации к изучению различных отраслей науки, становление познавательной активности и интереса, эмоциональное развитие, проявляющееся в чувстве успеха и удовлетворения от занятий экспериментами, научно-техническим творчеством и проектно-исследовательской деятельностью.

Использование в практике работы дошкольных образовательных организаций, детских образовательных центров и центров дополнительного образования модульного подхода и интегрированных программ естественно-научной направленности обеспечит повышение качества образования, удовлетворение интересов и образовательных потребностей детей и родителей, решению задач подготовки подрастающего поколения к будущей трудовой деятельности в высокотехнологичных сферах экономики.