https://doi.org/10.53656/for2025-02-05

2025/2, стр. 191 - 202

ПРЕДИЗВИКАТЕЛСТВА И ПРЕДИМСТВА ПРИ ВНЕДРЯВАНЕ НА STEM/SТЕАМ ПРОЕКТИ В УЧИЛИЩНОТО ОБРАЗОВАНИЕ В БЪЛГАРИЯ

Резюме: Интегрирането на SТЕМ (наука, технологии, инженерство и математика) и SТЕАМ (включващо изкуствата) образованието в училищното образование в България е важна стъпка към подготовката на учениците за съвременния технологичен свят и работен пазар. Това образование насърчава критичното мислене, иновациите и творческото решаване на проблеми. Въпреки признанието за значението на интегрирането на тези дисциплини внедряването на SТЕМ/SТЕАМ проекти в българските училища среща значителни предизвикателства. Статията разглежда тези предизвикателства и предимства въз основа на фокус-интервюта с начални учители, гимназиални учители, университетски преподаватели и местни експерти в областта на STEM/STEAM педагогиката, проведени по време на обучение, организирано от Педагогическия факултет на ПУ „Паисий Хилендарски“. Основните предизвикателства включват липса на адекватна подготовка на учителите, недостатъчни ресурси и оборудване, преобладаващи традиц191ионни методи на преподаване и липса на подкрепа и сътрудничество. Въпреки това предимствата на SТЕМ/SТЕАМ образованието са значителни, като развитие на компютърно и дизайнерско мислене, повишаване мотивацията на учениците, разбиране за взаимовръзките между различни учебни дисциплини, усвояване на дългосрочни знания и подготовка за бъдещи професии.

Ключови думи: лингводидактология; SТЕМ; SТЕАМ; начално училище; интегрирано образование; иновации

1. Увод

Интегрирането на SТЕМ (наука, технологии, инженерство и математика) и SТЕАМ (включващо изкуства) методология в училищното образование в България е ключова стъпка към подготовката на учениците за съвременния технологичен свят. SТЕМ/SТЕАМ образованието насърчава критичното мислене, иновациите и творческото решаване на проблеми, които са високо ценени умения в глобалната икономика на 21-ви век (виж Vesselinov 2025, pp. 7 – 8). Въпреки нарастващото признание за значението на тези дисциплини внедряването на SТЕМ/SТЕАМ проекти в българските училища среща значителни предизвикателства. Настоящата статия разглежда тези предизвикателства въз основа на фокус-интервюта с начални учители, гимназиални учители, университетски преподаватели и местни експерти в областта на SТЕМ/SТЕАМ педагогиката, проведени по време на обучение, организирано от Педагогическия факултет на ПУ „Паисий Хилендарски“.

2. Теоретичен обзор

SТЕМ/SТЕАМ образованието възниква като отговор на нарастващата нужда от технически квалифицирана работна сила при дигитализацията на съвременния свят. В този процес дигиталните устройства и структури се развиват с непредвидима скорост и в непредвидими посоки, но дисциплината SТЕМ/ SТЕАМ гради умения, които помагат на новите поколения да могат да отговорят на потребностите на развиващите се нови сфери в икономиката.

Според Морисън (Morrison 2006) STEM е нова метадисциплина, интегрираща много други. Дагър (Dugger 2010) представя дисциплините, влизащи в STEM образованието, като преплетени така, както са и в ежедневието, което позволява на учениците да възприемат света в неговата цялост.

През 20. век, развитието на науките и технологиите изискваше нов подход към образованието, който да обединява различни дисциплини и да развива практически умения у учениците (Bybee 2013). SТЕМ подходът в образованието се разбира като интердисциплинарен подход, чиято цел е да обедини отделните дисциплини, за да помогне на учениците да разрешат автентични задачи. Смята се, че всеки ученик, който участва в обучение по STEM методиката, би имал предимство, ако избере да не следва след средно образование, или би имал още по-голямо предимство, ако посещава колеж, особено в областта на STEM (Butz et al. 2004).

В Съединените щати понятието SТЕМ е въведено от Националната научна фондация (NSF) през 90-те години на миналия век. Инициативи като “Educate to Innovate” на президента Обама и “Race to the Top” целят да подобрят научното и техническото образование чрез значителни инвестиции и нови образователни стандарти (Breiner, Harkness, Johnson & Koehler 2012). Европейският съюз също признава важността на SТЕМ образованието и инвестира в програми като “Horizon 2020” и “Erasmus+”, които насърчават иновациите и научното образование.

SТЕАМ образованието, включващо изкуствата, се развива в различни държави по света през последните петнадесет години, като отговаря на нуждата от по-творческо и интегрирано образование, което включва хуманитарни науки, дизайн и обогатява образователния процес с алтернативна на науката гледна точка. В държави като Финландия SТЕАМ образованието е част от националната образователна политика и цели да развива както аналитичните, така и творческите умения на учениците (Henriksen 2014).

В България темата за SТЕМ образованието започва да набира популярност през последните години. Националната стратегия за учене през целия живот и Планът за възстановяване и устойчивост включват мерки и инвестиции в развитието на SТЕМ образованието. През 2023 г. Министерският съвет прие решение за изграждане на Национален SТЕМ център в „София Тех парк“, което бележи значителен напредък в тази насока. Това включва и подписването на договори за изграждане на три регионални SТЕМ центъра, които ще служат като бази за обучение и иновации в различни части на страната.

През последните 25 години се наблюдава засилване на ориентацията към внедряване на STEM/STEAM проектите в образованието в глобален план, като тенденцията е към предлагане на кохерентни учебни програми, насочени към развиване на комплекс от умения, значими за икономиката на 21-ви век.

3. Методология

Изследването се основава на качествени данни, събрани чрез фокус-интервюта с три основни групи участници: 21 начални учители, 17 гимназиални учители, 33 университетски преподаватели и експерти в областта на SТЕМ/ SТЕАМ педагогиката. Интервютата са проведени в периода 3 – 25 юли 2024 г. на територията на Педагогическия факултет на Пловдивския университет по време на обучение, организирано от Педагогическия факултет на ПУ „Паисий Хилендарски“. Обучението беше посветено на методологията на внедряване на SТЕМ/SТЕАМ проекти в образованието и бе водено от Меглена Запрева – SТЕМ/SТЕАМ специалист с деветгодишен опит във внедряването на SТЕМ/ SТЕАМ проекти в начален етап в Ню Йорк. Обучението се фокусира върху същността на SТЕМ/SТЕАМ в реална образователна среда и демонстрира работещ и апробиран модел, при който се наблюдава смисленото и целенасочено интегриране на множество учебни дисциплини в един проект.

Участниците бяха обучени не само как да интегрират учебно съдържание, което стимулира учениците да се справят с проблеми, обхващащи различни учебни дисциплини и разглеждащи сложни взаимовръзки, но също така научиха за значението на развитието на уменията на 21. век, като критично мислене, креативност, комуникация и сътрудничество.

Особено внимание беше обърнато на развитието на дигитални и инженерни умения, компютърно и дизайн инженерно мислене, като обучаваните участваха в практически занятия по инженерство, изследователска работа на терен, програмиране и конструиране на роботи. Това им даде възможност да приложат на практика наученото и да видят как могат да ангажират своите ученици с реални технологични предизвикателства.

Обучението включваше също симулация на училищна експедиция, която показа как учениците могат да бъдат въвлечени в изследователски проекти, съчетаващи различни учебни предмети и практически дейности.

Резултатите, които се очертаха от ежедневната обратна връзка, полуструктурираните дискусии и фокус-интервютата, очертаха следните различия между българския и американския образователен контекст, произлизащите от това предизвикателства пред българските учители и предимствата вследствие внедряването на инженерно-творчески проекти в училищното образование.

Участниците в обучението и интервютата бяха подбрани на базата на техния опит и експертиза в SТЕМ/SТЕАМ образованието и личната им мотивация за развитие в тази посока, като бяха използвани полуструктурирани въпроси за насърчаване на дискусията и събиране на детайлна информация.

4. Резултати и анализ

4.1 Различия между българския и американския образователен контекст В хода на обучението стана ясно, че съдържанието, което преподавателят с американски опит и българските педагогически специалисти, участващи в обучението, влагат в понятието SТЕМ/SТЕАМ образование, е различно. Очертаха се и базисни разлики в образователния контекст на двете държави, които могат да се обобщят в следната таблица.

Очертаните различия водят до следните предизвикателства за приложение на SТЕМ/SТЕАМ проекти в българското образование.

4.2 Предизвикателства при внедряване на SТЕМ/SТЕАМ проекти в българския образователен контекст

4.2.1 Липса на адекватна подготовка на учителите

Едно от основните предизвикателства, посочено от участниците, е липсата на адекватна подготовка на учителите в България. Фактът, че учителите работят по строго разписани държавни образователни програми, въплътени в конкретни учебни комплекти, одобрени от Министерство на образованието и науката, ги лишава от възможността да предлагат алтернативно учебно съдържание, което да отговаря на интересите на учениците, и да се занимават със значими проблеми, които вълнуват съвременните учени и изследователи. Това обезпечаване с образователни ресурси, от една страна, улеснява българския учител, но от друга страна, го лишава от възможност да развива своята креативност, да развива умения за дизайн на учебно съдържание и още по-малко – за дизайн на интегрирани образователни проекти, развиващи знания, умения и нагласи у учениците, насочени към нуждите на 21. век. Много от учителите не притежават необходимите знания и умения за ефективно планиране и внедряване на SТЕМ/SТЕАМ проекти, включващи и така важния инженерно-технологичен елемент. Учителите имат нужда първо от ясна по-литика на национално и локално ниво, адекватно обучение по посока на интегриране на учебно съдържание и внедряване на SТЕМ/SТЕАМ проекти и текуща подкрепа от страна на SТЕМ/SТЕАМ методист/координатор, който да ги консултира и подкрепя в процеса на работа. Особено плашеща за масовия начален учител (най-често от женски пол) е внедряването на елемента инженерство, което често се смята, че предполага сериозна допълнителна подготовка по отношение на програмиране, овладяване на нови дигитални и инженерни технологии.

4.2.2. Недостатъчни ресурси и оборудване

Някои учители споменаха друг съществен проблем, а именно недостига на подходящи ресурси и оборудване.

Основният липсващ ресурс за успешното внедряване на SТЕМ/SТЕАМ проекти в училищното образование е времето. Наличието на разработено учебно съдържание и фиксираният учебен календар не предвиждат време през учебната година за дългосрочни мултидисциплинарни образователни проекти. Това предполага те да се планират извън учебно време или да се организират за сметка на част от часовете по програма. Липсата на време за работа по проекти в час неминуемо води до поставяне на проектни задачи единствено като индивидуални задачи, които учениците изпълняват като домашна работа. Това не създава условия за работа в екип, наблюдение на процеса на изпълнение на задачата от учителя, конструктивна обратна връзка от негова страна и от страна на учениците в хода на изпълнение на задачата и не създава условия за развиване на уменията на 21. век.

Също така, много училища в България нямат достъп до модерни лаборатории, компютри, таблети, роботни платформи и други необходими технически средства, което ограничава възможностите за провеждане на практически занятия. Това се отразява негативно на мотивацията на учениците и възможностите им за активно участие в учебния процес.

В други училища има закупена техника като компютри, таблети, 3D принтери и роботчета, които обаче не се използват по посока на решаване на SТЕМ/ SТЕАМ предизвикателства, а се използват от учителите по информационни технологии като платформи за изучаване на компютърно програмиране и от единици по-технологично настроени и мотивирани ученици.

Обучителят Меглена Запрева разграничи три нива на изучаване на компютърно програмиране на роботи и електронни платки, съобразено с възрастовите възможности на децата и учениците, а именно: от 5- до 8-годишна възраст командите да са с картинни изображения (Beebot, Kaybot); от 9 до 12 години командите да представляват блок с надпис (micro:bit, Lego и Vex конструктури) и от 13-годишна възраст и нагоре да се използват истински компютърни езици.

4.2.3. Традиционни методи на преподаване и оценяване

Въпреки осъзнатата от всички нужда от развиване на дизайн инженерно мислене у учениците и образование, което да развива креативност и умения за аналитично и критично мислене с цел формиране на бъдещи учени, математици, инженери, артисти и предприемачи и лидери, образованието в България е все още подчинено на подготовката за изпити. Това фиксира фокуса на учителите към традиционни методи на преподаване, наливане на учебно съдържание по отделните училищни предмети и подготовка за изпитите по тях, които са единственото мерило за успех на учениците и техните учители и училището, като цяло.

Работата по проекти в час предполага креативен шум и движение, което не е заложено като пространствена възможност в множество от класните стаи в българските училища и все още не е в нагласите на учителите за успешен мениджмънт на класа. За много учители в България тишината в час е най-големият атестат за успех, а не активността и ангажираността на учениците. Многочислеността на някои от класовете е друго предизвикателство, което изисква особено внимание при планиране на груповите дейности и времето за тях, провеждането на експериментите и управлението на вниманието, мотивацията и равното участие на всички ученици.

Интервютата разкриха също така, че традиционните методи на преподаване, които все още преобладават в българските училища, не подкрепят иновациите и интердисциплинарния подход, характерен за SТЕМ/SТЕАМ образованието. Това изисква промяна в педагогическите стратегии и адаптиране към новите образователни изисквания.

4.2.4 Липса на подкрепа и сътрудничество

Участниците в изследването също така отбелязаха липсата на институционална подкрепа и сътрудничество между училищата и външни организации, като университети, инспекторати и индустриални партньори. Такава подкрепа е от съществено значение за успешното внедряване на SТЕМ/SТЕАМ проекти. Необходимо е и тясно сътрудничество между учителите и колегите от общността на педагогическите специалисти, а рядко има култура и практика в тази посока. Опитът на американските SТЕМ/ SТЕАМ специалисти доказва, че внедряването на успешни SТЕМ/SТЕАМ проекти в училищното образование е дълъг процес, който минава през сериозно планиране съвместно с целия училищен екип, съвместна работа през целия срок на проекта, множество опити, грешки, ревизиране на някои от стъпките, ресурсите и адаптиране на първоначалната идея според възможностите и интересите на децата.

Липсата на сътрудничество се наблюдава и по отношение осигуряването на автентична публика (родители, представители от широката общественост, експерти в определена област) при представянето на проектните задачи. Това лишава учениците от възможността да работят мотивирано и да подготвят и представят своята задача пред авторитетна и информирана публика, за да получат обратна връзка от реалния свят, в който живеят и се развиват. Това, от своя страна, предопределя и по-слабата им ангажираност и мотивация за работа.

4.3. Предимства при внедряване на SТЕМ/SТЕАМ проекти

Предимствата, които SТЕМ/SТЕАМ проектите носят на учениците, бяха изведени от следните канали:

– от участниците в обучението след запознаването им с множество примери от класните стаи, които водещата обучението Меглена Запрева бе апробирала и представи;

– от участниците в обучението като резултат от образователния им опит, натрупан в това обучение;

– от Меглена Запрева, като следствие от деветгодишния си опит в създаването и координирането на SТЕМ/SТЕАМ проекти в училища в Ню Йорк.

4.3.1. Развитие на критично мислене и умения за решаване на проблеми Едно от основните предимства на SТЕМ/SТЕАМ образованието, посочено от учителите, е развитието на критично мислене и умения за решаване на проблеми у учениците. Чрез работа по проекти, които са зададени като отворени предизвикателства и изискват иновативни решения и интердисциплинарен подход, учениците развиват важни умения, които са приложими не само в училище, но и в бъдещата им кариера.

4.3.2. Развиване на компютърно мислене

SТЕМ/SТЕАМ проектите развиват компютърното мислене, което включва следните аспекти.

Логически следствия: SТЕМ/SТЕАМ проектите често изискват учениците да анализират данни и да правят логически заключения. Например при програмиране на робот, учениците трябва да разсъждават логически, за да предвидят как действията на робота ще доведат до желания резултат. Те трябва да използват логиката, за да открият и коригират грешки в своя код.

Затворени системи и отворени системи: в рамките на SТЕМ проектите учениците работят както със затворени, така и с отворени системи. Затворените системи имат предвидим и контролиран изход, което помага на учениците да разберат и контролират всички променливи. Отворените системи, от своя страна, ги учат да се справят с непредвидени фактори и променливи, което подобрява тяхната адаптивност и способност за решаване на проблеми.

Абстрактно и математическо мислене: повечето SТЕМ/SТЕАМ проекти изискват използването на математика и абстрактно мислене. Например при проектиране на инженерни решения или при анализ на научни експерименти учениците трябва да използват математически модели и абстрактни концепции, за да разберат и решат конкретни проблеми.

Разчленяване на големи процеси на малки стъпки: SТЕМ/SТЕАМ проектите често включват сложни задачи, които трябва да бъдат разбити на по-малки управляеми стъпки. Например при разработка на покадрова анимация учениците трябва да създадат план, който включва последователни етапи от създаването на сценарий, кадри, визуални компоненти и сглобяване на анимацията.

Алгоритъм: SТЕМ/SТЕАМ проектите тренират учениците да разработват и използват алгоритми. Това включва създаване стъпка по стъпка на инструкции за решаване на конкретни задачи. Например при програмиране учениците създават алгоритми, които определят как дадена програма ще изпълни конкретна функция.

Разпознаване на повтарящи се схеми (pattern recognition): чрез SТЕМ/ SТЕАМ проекти учениците развиват способността си да разпознават и използват повтарящи се модели. Например при анализ на данни или при работа с големи обеми информация те трябва да идентифицират модели, които ще им помогнат да предвидят бъдещи тенденции или да открият аномалии.

4.3.3. Развиване на дизайнерско мислене

SТЕМ/SТЕАМ проектите развиват дизайнерско мислене, като интегрират няколко ключови елемента. Първо, те насърчават дизайн инженерния процес, основан на емпатия, където учениците се учат да разбират нуждите и проблемите на потребителите, за да създадат подходящи и ефективни решения. Чрез практически задачи и проекти учениците придобиват основни понятия в науката и инженерството, които прилагат целенасочено, за да решават реални проблеми. Също така те преминават през процес на планиране на дизайн и изграждане на прототип, който включва изследване, генериране на идеи, избор и работа с различни материали, създаване на прототипи и тестване на прототипите. Тези стъпки развиват критично мислене, креативност и умения за сътрудничество и решаване на проблеми, необходими за успех в инженерните и технологичните дисциплини, както и създават нагласи за разбиране на хора с различни потребности, културни особености и интереси.

4.3.4. Повишаване на мотивацията и ангажираността на учениците Чрез работа по SТЕМ/SТЕАМ проекти учениците виждат как научените концепции могат да се приложат за решаване на реални проблеми с сегашния свят, което прави ученето по-смислено и вълнуващо. Освен това децата разбират, че имат способността сами да променят средата, в която живеят, и да откликват на съвременните предизвикателства и промени. Това осъзнаване, че техните усилия могат да имат реално въздействие, допълнително увеличава тяхната мотивация и ги прави по-ангажирани в учебния процес.

4.3.5. Подготовка за бъдещи професии

SТЕМ/SТЕАМ проектите позволяват интегрирането на различни учебни дисциплини, което помага на учениците да видят връзките между тях и да приложат знанията си в различни контексти. Това води до по-добро разбиране на учебния материал и развитие на комплексни умения.

Същевременно чрез практическата насоченост и реалните задачи SТЕМ/ SТЕАМ проектите подготвят учениците за бъдещи професии, като им предоставят ценен опит и развиват умения, които са търсени на пазара на труда и са ключови за успех в съвременния технологичен свят.

Заключение

Внедряването на SТЕМ/SТЕАМ проекти в училищното образование носи значителни предимства, но също така представя и редица предизвикателства. Основните предизвикателства включват липсата на адекватна подготовка на учителите, недостатъчни ресурси и оборудване, традиционните методи на преподаване и оценяване, както и липсата на институционална подкрепа и сътрудничество.

Въпреки това SТЕМ/SТЕАМ проектите развиват критично мислене и умения за решаване на проблеми, компютърно мислене, дизайнерско мислене и повишават мотивацията и ангажираността на учениците. Те също така подготвят учениците за бъдещи професии, като интегрират различни учебни дисциплини и предоставят практически опит.

С целенасочени усилия за обучение на учителите, осигуряване на ресурси и промяна на методите на преподаване SТЕМ/SТЕАМ проектите могат значително да трансформират образованието и да подготвят учениците за успешна реализация в съвременния свят.

Благодарности и финансиране

„Това изследване е финансирано от Европейския съюз – NextGeneration EU, чрез Националния план за възстановяване и устойчивост на Република България, проект № BG-RRP-2.004-0001-C01“

REFERENCES

BREINER, J. M., HARKNESS, S. S., JOHNSON, C. C. and KOEHLER, C. M., 2012. What is STEM? A discussion about conceptions of STEM in education and partnerships. School Science and Mathematics, vol. 112, no. 1, pp. 3 – 11. [viewed 11 May 2024]. Available from: DOI: 10.1111/j.1949-8594.2011.00109.x

BUTZ, W. P., KELLY, T. K., ADAMSON, D. M., BLOOM, G. A., FOSSUM, D. and GROSS, M. E., 2004. Will the scientific and technology workforce meet the requirements of the federal government? Pittsburgh, PA: RAND. [viewed 06 June 2024]. DOI: 10.1016/j.giq.2005.05.012.

BYBEE, R.W., 2013. The case for STEM education: challenges and opportunities. NSTA Press. ISBN 978-1-936959-25-9.

DUGGER, W.E., 2010. Evolution of STEM in the United States. In: 6th Biennial International Conference on Technology Education Research, Queensland, Australia. ISBN: 9781921760280.

HENRIKSEN, D., 2014. Full STEAM ahead: Creativity in excellent STEM teaching practices. The STEAM Journal, vol. 1, no. 2, p. 15. [viewed 21 June 2024]. Available from: DOI: 10.5642/steam.20140102.15.

MORRISON, J., 2006. Attributes of STEM education: The student, the school, the classroom [Monograph]. Baltimore, MD: Teaching Institute for Excellence in STEM. Available from: http://www.tiesteach.org/

VESSELINOV, D., 2025. Lingvodidaktologia i izkustven intelekt. Chuzhdoezikovo Obuchenie – Foreign Language Teaching, vol. 52, no. 1, pp. 7 – 8. https://doi.org/10.53656/for2025-01-00.