ŠOLSKA TEORIJA STEM in STEAM znanja nas povezujejo Lenka Žigon, učiteljica kemije, Biotehniški center Naklo – srednja šola Zadnja leta so prinesla mnogo nepričakovanih izzivov za učitelje, starše in učence. Učitelji smo se skupaj z mladimi podali na pot učenja v virtualnem okolju. Kmalu je postalo jasno, da drugačno pedagoško delo vključuje tudi veliko dodatnega znanja o učnih tehnologijah. Pred nami so nove naloge, predvsem, kako izpopolniti učno okolje, ki bo pritegnilo čim več mladih in jih hkrati postavilo pred nove izobraževalne izzive. Navsezadnje nas je novonastala situacija spodbudila, da iščemo najboljše povezave med znanostjo, tehnologijo, inženirstvom, in matematiko (STEM). Pri tem so pomembna tudi področja umetnostne vzgoje – angl. Art, ki dopolnjujejo prej omenjena znanja. Vse lahko povežemo v širši sklop izobraževanja, ki ga imenujemo STE(A)M. namen je, da učitelje usposobi za takšne načine Ključni pojmi: STEM, STEAM, SCIENTIX, European poučevanja, kjer so problemi vsakdanjega življenja Schoolnet Academy, umetna inteligenca. čim bolj vključeni v pouk (Sousa in Pilecki 2013). To so tudi zahteve sodobnega poučevanja v 21. stoletju, Uvod ki med drugim pogojujejo medpredmetno narav- Ob pridobivanju novih znanj sem se jeseni 2020 nanost učnih vsebin in timsko sodelovanje učite- udeležila spletne konference (SCIENTIX – Europe- ljev, pri čemer se uporabljajo sodobne učne teh- an Schoolnet Academy) z naslovom STEM is Every- nologije (Milner-Bolotin 2019). Nekoliko razširjeno where. Skupnost za naravoslovno-matematično področje naravoslovnega poučevanja pa vključuje izobraževanje v Evropi (SCIENTIX) vlaga veliko na- še umetnost. STEAM (angl. Science, Technology, porov v izobraževanje učiteljev na naravoslovnih Engineering, Art and Mathematics) k učenju pri- področjih (Vir 1). V okviru tega je v Sloveniji pote- ključuje še različne vidike umetnosti in na ta na- kal tudi projekt NA-MA POTI, ki so ga koordinirali čin spodbuja mlade k drugačnemu razmišljanju, strokovnjaki Zavoda Republike Slovenije za šolstvo, saj svoja znanja povežejo z umetniškimi praksami, pri njem smo sodelovali tudi učitelji naravoslovnih elementi oblikovanja ipd. predmetov. Dejavnosti v umetniškem izražanju razvijajo (in V čem je razlika med STEM in STEAM? utrjujejo) spominske funkcije, ustvarjalnost, reše- Kratica STEM povezuje štiri področja: znanost, teh- vanje problemov, motoriko in analitične sposob- nologijo, inženirstvo in matematiko (angl. Science, nosti – pravzaprav vse, kar je potrebno za dosega- Technology, Engineering and Mathematics). Njen nje ciljev STEM. 64 Didakta STEM je povsod okoli nas in je pomemben ele- stroju. To je povzročilo mehanizacijo proizvodnje. ment spreminjanja družbe Delo človeških rok so sčasoma zamenjali stroji. Delo znanstvenikov, inženirjev, matematikov V drugi polovici 18. stoletja je prišlo do poveča- pravzaprav sloni na reševanju vsakdanjih proble- ne proizvodnje. Najpomembnejši izum STEM mov. Freska slavnega italijanskega renesančnega je parni stroj. Z njegovo pomočjo se je povečal slikarja Rafaela, Atenska šola, simbolizira poveza- transport (parne lokomotive, parniki), nastajale vo med umetnostjo, filozofijo in znanostjo (Vir 2). so tovarne in z njimi tudi večja naselja (mesta). Freska je bila naslikana med leti 1509 in 1511 in se Naslednji pomembni razvoj se je zgodil z odkri- nahaja v Apostolski palači v Vatikanu. tjem nafte in elektrike v sredini 19. stoletja. Sledilo je obdobje druge industrijske revolucije oziroma Mnogi znanstveniki (ustvarjalci umetnosti) so se obdobje velikega napredka v znanosti. Pojavila v preteklosti izkazali kot dobri poznavalci STEAM, so se mnoga odkritja (žarnica, telefon, letala, ra- čeprav tega področja nekoč še niso tako poime- dio ipd.), brez katerih si današnjega življenja ne novali. V ospredje lahko postavimo italijanskega moremo niti predstavljati. V tem obdobju je Ale- renesančnega slikarja Leonarda da Vincija, kata- ksander Fleming odkril antibiotik penicilin, ki je lonskega arhitekta Antonija Gaudíja in nenazad- rešil življenja več milijonov ljudi. Druga polovica nje tudi našega arhitekta Jožeta Plečnika. Odlič- 20. stoletja je bilo obdobje tretje industrijske revo- no so znali povezati naravoslovje z umetnostjo, lucije, ki je temeljilo na digitalizaciji strojev. Pričela kar občudujemo še danes. se je povečana in masovna proizvodnja. Ta tretja industrijska revolucija je imela tudi velik vpliv na Razvoj STEM skozi stoletja medije. Pojav interneta je vplival na razvoj novih Številne inovacije so spremenile razvoj človeštva delovnih mest. skozi stoletja (Vir 3). Naše življenje je lažje, saj so nam mnogi raziskovalci in znanstveniki olajšali STEM je pravzaprav povsod in njegova vloga v vsakdan z inovacijami, kot so parni stroj, antibio- družbi neprestano raste. Vsak od nas je porabnik tiki, internet ipd. V času okoli 3500 let pred našim moderne tehnologije, četudi ne poznamo vsega štetjem je človek izumil kolo, ki je ljudem olajša- znanstvenega ozadja delovanja nekaterih stvari. lo vsakdanje življenje. Kolo je danes pomemben del mnogih strojev. Prva industrijska revolucija se Naša prihodnost so nova znanja in tehnologije je začela v 18. stoletju in je temeljila na parnem V vsakdanjem življenju uporabljamo na tisoče 65 Didakta ŠOLSKA TEORIJA različnih produktov, pripomočkov in zdravil, ki so tivnost (angl. 4C: Critical thinking, Communication, rezultat razvoja STEM. S pomočjo telefona (inter- Collaboration, Creativity). Za doseganje ciljev uče- neta) se lahko povežemo s katerimkoli delom sveta. nja za 21. stoletje so v učnem procesu pomembni Z znanstvenimi poskusi ustvarjamo nove hibridne še: razvijanje znanj, spretnosti, odnosov in vrednot, rastline ter gnojila in s tem manjšamo lakoto v sve- prevzemanje odgovornosti, reševanje problemov. tu. Kemiki proizvajajo okolju prijaznejšo plastiko iz Torej je učenje in izobraževanje potrebno posodobiti rastlinskih surovin. Proizvajamo čisto energijo iz ob- z novimi metodami, ki vključujejo najpomembnejše novljivih virov. Gradbeniki gradijo sodobne stavbe, stopnje učnega procesa. Poklic učitelja ni le služba, mostove, ceste, letališča, železnice, ki so tudi varnejše ampak »umetnost«. V zavesti mladih moramo utrdi- pred naravnimi nesrečami, kot so poplave, plazovi, ti pomen t. i. vseživljenjskega učenja. potresi ipd. Medicina lahko zdravi bolezni, ki so bile še do nedavnega neozdravljive. Otroška paraliza (polio- Kako spodbuditi kritično razmišljanje, komunika- mielitis) je ena od bolezni, ki je bila vzrok za smrt oz. cijo, sodelovanje in kreativnost v izobraževalnem invalidnost številnih otrok vse do sredine 20. stoletja. procesu? Zdravilo zanjo je v obliki cepiva prišlo v številne države Resnične probleme sveta je potrebno vključiti okoli leta 1950. Cepljenje proti otroški paralizi velja za v t. i. STEM znanja. V zadnjih desetletjih je bilo enega največjih dosežkov v zgodovini medicine, saj precej truda vloženega v ozaveščanje o pomenu je povzročilo upad obolevnosti. Ameriški strokovnjak STEM izobraževanja. To velja za Evropsko komisijo Marr (2018) pravi, da smo na vrhuncu četrte industrij- za izobraževanje, UNESCO in evropsko industrijo. ske revolucije. Človeštvo sprejema vse prednosti in Mlade je potrebno seznaniti z resničnimi vsakda- izzive umetne inteligence (angl. AI – Artificial Intelli- njimi izzivi s področja STEM. Naučiti jih moramo gence), ki nam olajša vsakdanje življenje. Med števil- znanstvenega in kritičnega razmišljanja, tako da nimi vprašanji je vse bolj pogosto slišano tudi: ali bo bodo znali opazovati in reševati vsakdanje proble- umetna inteligenca nadomestila delovna mesta? me. Naloga učiteljev je tudi, da prikažemo poklice s področja STEM zanimivejše. Analiza Evropske Potrebno se je pripraviti na razvoj novih znanj in komisije za izobraževanje kaže, da okoli 44 % pre- spretnosti bivalcev EU (tj. 169 milijonov prebivalcev) nima Učitelji ne bomo nadomeščeni z umetno inteligen- osnovnih digitalnih znanj. Gre za starostno skupi- co, kajti učenje vključuje tudi kreativnost, socialne no 16-74 let. To predstavlja velik problem, saj bo veščine ipd. V izobraževanju mora imeti svoj pro- večina delovnih mest v EU ta in ostala znanja s stor tudi umetnost, ki je osnova kreativnosti (Vir 4). področja STEM potrebovala. Tehnologija je v 21. Spletna stran Europeana (Vir 5) je zelo uporabna v to- stoletju pravzaprav katalizator za STEM učenje vrstne izobraževalne namene, saj omogoča vpogled (Milner-Bolotin 2019). Tudi rezultati svetovnih v (in uporabo) kulturno zgodovino Evrope, ki je zbra- analiz kažejo, da se je zanimanje za STEM zmanj- na v številnih muzejih, galerijah, knjižnicah in arhivih. šalo. Novejše študije OECD (Vir 7) kažejo, da le Uporaba podatkov Europeane je še posebej koristna 24,5 % mladine v deželah OECD želi razvijati svoje pri načrtovanju medpredmetnega povezovanja. kariere na področjih STEM. Razlogov za to je več, večinoma pa izhajajo iz različnih socialno-eko- Angleški strokovnjak za izobraževanje Sir Ken Ro- nomskih in kulturnih okolij. Mnogi mladi osebno binson (Vir 6) poudarja, da je potrebno preoblikovati ne poznajo ljudi, ki opravljajo tovrstne poklice. Ve- izobraževalni model 19. stoletja (industrijski model) v čina meni, da so področja STEM zahtevna in da model 21. stoletja, ki bo poudaril znanja in spretnosti v teh znanjih ne vidijo razvoja svoje kariere. Prav- posameznika. Tako imenovani industrijski model je zaprav tudi na univerzah veliko študentov pred- zasnovan na interesih nekdanje industrijske družbe, časno zaključi z izobraževanjem. Pomanjkanje kjer je bil v ospredju »tekoči trak«. Sodoben način STEM znanj pa je že eden od vzrokov, ki ogrožajo mora vključevati osebnostne lastnosti posamezni- uspešnost in razvoj evropske ekonomije. Hkrati s kov in čustveno inteligenco. Mlade je potrebno pri- tem se znižuje hitrost nastajanja inovacij, kar po- praviti za poklice in tehnologijo prihodnosti. Analize sledično vpliva tudi na zaposlovanje. Pomanjka- kažejo, da bo 65 % današnje mladine ustvarjalo v nje STEM znanj vpliva na šibkost trga v EU in na poklicih, ki jih danes še ne poznamo. Osvajanje ve- globalne izzive. Analize kažejo, da bo v Evropi do solja je že eno takih področij, kjer bo veliko poklicev leta 2025 na voljo okoli 7 milijonov delovnih mest s področij umetne inteligence (npr. inženirstvo teh- s področij STEM. nologije satelitov, meteorologija, vesoljsko pravo, GP sistemi ipd.). Med vzroki za šibko poznavanje STEM znanj je treba izpostaviti naslednje: Projekt OECD (Vir 7) o prihodnosti izobraževanja in - pomanjkljive vire (oprema) v številnih šolah. To še znanj Future of Education and Skills 2030 izpostavlja posebej velja za osnovno izobraževanje, ki je prvi štiri pomembne stopnje v učnem procesu, in sicer: in najpomembnejši stik mladih z naravoslovnimi kritično mišljenje, komunikacijo, sodelovanje, krea- področji; 66 Didakta - različne šolske učne načrte v evropskih državah; le kompleksne probleme, ki se jih ne bo dalo rešiti - šibko spodbujanje žensk k spoznavanju STEM z znanjem le enega STEM področja. Že pereče kli- poklicev; matske spremembe našega planeta bomo reševali - nepoznavanje vseh poklicev na področjih STEM. z interdisciplinarnimi znanji, kjer je potrebno upo- števati znanja o oceanih, atmosferi, sončni energiji, Kako bi premostili razkorake in STEM približali zemeljski skorji, emisijah, izpustih CO₂ ipd. vsakdanu? Zelo pomembni so prvi stiki mladih z znanostjo ozi- Katere so ovire za boljše medpredmetno sodelo- roma naravoslovjem. K osnovnim vtisom prispevajo vanje? tudi učitelji in raziskovalna oprema na šolah. Po- K premajhnemu odzivu za uporabo sodobnejših na- membno je, kako predstavimo znanost. Ta postane činov poučevanja vplivajo: razporeditve šolskih pro- zanimivejša, ko v naravoslovne vsebine vključimo storov, različni učni načrti, naklonjenost učiteljev do reševanje vsakdanjih problemov. Zelo priporočlji- sprememb, šolski urniki ipd. vo je razvijanje raznih projektnih nalog. Pri tem so- delujejo učitelji različnih področij STEM, ki skupaj z Zaključek učenci razvijajo neko projektno delo in ga zaokrožijo V okviru SCIENTIX izobraževanja je bil poseben po- s končno rešitvijo (produktom, izdelkom). Mlade je udarek, da bo nujna reforma učnih načrtov in učnih treba spodbujati in jih seznaniti, da so diplomanti s metod v državah EU. Potrebno bo intenzivnejše izo- področij STEM iskani poklici, ki se tudi redko soočajo braževanje učiteljev, ki bodo več mladih pripeljali do s slabo zaposljivostjo. znanj in poklicev s področij STEM. Tudi pomen vzornikov je velik v obdobju odrašča- Literatura in viri: nja. Če pomislimo, kako močan vpliv imajo športni Bernard Marr, B. (2018): How Is AI Used In Education - Real World vzorniki, bi lahko poiskali odlične vzornike tudi med Examples Of Today And A Peek Into The Future. Forbes. Dosto- pno na: https://www.forbes.com/sites/awsinfrastructuresoluti- učitelji, inženirji, raziskovalci in ostalimi poklici. Pri ons/2020/11/17/healthcare--life-sciences-at-the-edge-a-guide-to- tem nam je lahko v pomoč baza podatkov »Skype a -aws-solutions/?sh=311ec94d16a9. Milner-Bolotin, M. (2019). Technology as a catalyst for 21st century Scientist« (Vir 8), kjer so zbrana imena znanstvenikov STEM teacher education. In S. Yu, H. M. Niemi, & J. Mason (Eds.), Sha- z vsega sveta in z različnih raziskovalnih področij. S ping Future Schools with Digital Technology: An International Han- dbook (pp. 179-199). Switzerland: Springer. pomočjo omenjene podatkovne baze se lahko pre- Sousa, D.A., Pilecki, T. (2013): From STEM to STEAM: Using Brain- ko spleta povežemo z zanimivimi ljudmi; še prej si -Compatible Strategies to Integrate the Arts. Thousand Oaks, Cali- fornia: Corwin. Dostopno na: https://www.tandfonline.com/doi/abs/1 moramo pripraviti vprašanja in se dogovoriti za čas 0.1080/10632913.2017.1300970. srečanja. Na ta način lahko posamezne znanstveni- Vir 1: Scientix. Dostopno na: http://www.scientix.eu/live/moocs/stem- -moocs-package. ke pripeljemo direktno v razred med učence in od- Vir 2: Atenska šola. Dostopno na: https://sl.wikipedia.org/wiki/Aten- govorimo na nekatera vsakdanja vprašanja v zvezi z ska_šola . Vir 3: Great Inventions That Revolutionized History. Dostopno na: znanostjo. https://interestingengineering.com/19-great-inventions-that-revo- lutionized-history. Vir 4: The Challenge of Learning: The Future of Education - Nobel Interdisciplinarni pristop oziroma medpredmetno Week Dialogue (2020). Dostopno na: https://www.youtube.com/ sodelovanje moramo intenzivneje pripeljati v naše watch?v=gwK10jkI2K0&feature=emb_logo. Vir 5: Europeana. Dostopno na: https://www.europeana.eu/sl. učne programe. Navsezadnje nas vsakdanje življe- Vir 6: Ken Robinson: Changing Education Paradi- nje postavlja pred različne naloge reševanja izzivov. gms (2010). Dostopno na: https://www.youtube.com/ watch?v=zDZFcDGpL4U&feature=emb_title%2C. Te »življenjske« naloge seveda niso porazdeljene na Vir 7: OECD. Dostopno na: https://www.oecd-ilibrary.org/education/ posamezne šolske predmete. Med seboj se preple- education-at-a-glance-2019_f8d7880d-en. Vir 8: Pogovor z znanstvenikom. Dostopno na: https://www.skype- tajo. Tudi mnoge službe bodo v prihodnosti obsega- ascientist.com/. CILL - Celostno učenje ob IBSE - Učenje uporabi naravoslovja z tujega jezika raziskovanjem DIDAKTIČNI Content and Language pristopi k Integrated Based Integrated Learning celostnemu Science Education učenju STEM PBL- Problemsko- projektno učenje 67 Problem/Project Based Learning Didakta