STEAM განათლება ის უნივერსალური სასწავლო ინსტრუმენტია, რომლის დანერგვამაც სასწავლო პროცესი ბევრად უფრო საინტერესო და ნაყოფიერი გახადა. STEAM სწავლება პრობლემაზე და კვლევაზე დაფუძნებული მეთოდების დანერგვა-განხორციელებას გულისხმობს, ხელს უწყობს მოსწავლეებში იმ უნარების განვითარებას, რომელიც საჭიროა 21-ე საუკუნის მოქალაქისათვის: კრიტიკული და შემოქმედებითი აზროვნება, კომუნიკაცია, კოლაბორაცია, გუნდური მუშაობა და პრობლემის გადაჭრა, მოქალაქეობა და ნებელობა/ხასიათი. STEAM-ის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი ფუნქციაა ინოვაციურობა, შესაბამისად, STEAM პროექტზე მუშაობის დროს, მოსწავლეს შემოქმედებითობის უნარიც უვითარდება.
მნიშვნელოვანი სიახლეა STEAM პროექტები, რომელიც ზოგადი განათლების რეფორმის STEAM გუნდმა სკოლებს განსახორციელებლად შესთავაზა. ეროვნული სასწავლო გეგმის განვითარების ექსპერტები, ზოგადი განათლების STEAM გუნდის წევრები, ნინო მარდალეიშვილი (მათემატიკის მიმართულებით) და გიორგი ლომიძე (ფიზიკის მიმართულებით), STEAM პროექტების მნიშვნელობაზე, ამ ორი საგნის ინტეგრირებით განხორციელებული, ერთი კონკრეტული პროექტის მაგალითზე გვესაუბრებიან.
გიორგი ლომიძე: დღეს ვისაუბრებთ იმაზე, თუ როგორ უწყობს ხელს STEAM პროექტების განხორციელება მესამე თაობის ეროვნული სასწავლო გეგმის დანერგვას. დავიწყოთ იმით, რომ მესამე თაობის ეროვნული სასწავლო გეგმით, ყველა საგანში, შესაბამისად, STEAM-ში შემავალ საგნებშიც განსაზღვრულია გრძელვადიანი მიზნები, ე.წ. სამიზნე ცნებები, რომელთა ფლობა და გააქტიურება მთელი საფეხურის განმავლობაში უნდა მოხდეს, შუალედური მიზნების დაგეგმვით. შუალედურ მიზნებს წარმოადგენს ან საგნობრივი კომპლექსური დავალებები, ან ინტეგრირებული კომპლექსური დავალებები. STEAM პროექტმაც თავისუფლად შეიძლება შეასრულოს შუალედური მიზნის როლი. რა შემთხვევაში შეიძლება მოხდეს ასე? რა თქმა უნდა, ყველა STEAM პროექტმა ეს ფუნქცია შეიძლება ვერ იტვირთოს, ვინაიდან ზოგიერთის განხორციელებას სხვადასხვა კლასში შესასწავლი საკითხების გაერთიანება სჭირდება, მაგრამ ჩვენს ბანკშიც და პრაქტიკაშიც გვაქვს ისეთი STEAM პროექტები, რომლებიც თავისუფლად შეიძლება განხორციელდეს ერთი და იმავე კლასში შესასწავლი საკითხების ურთიერთდაკავშირებით. მასწავლებლებმა ასეთი პროექტის განხორციელება უნდა დაგეგმონ, როგორც შუალედური მიზანი, განსაზღვრონ ის საგნობრივი სამიზნე ცნებები, ამ საგნებიდან, რომელთა გააქტიურებაც მოხდება ამ STEAM პროექტზე მუშაობის დროს და შესაბამისად, შუალედური მიზანიც მიღწეული იქნება – აიგება ცოდნაც და საგნობრივი სამიზნე ცნებებიც დაძლეული იქნება.
წელს საკმაოდ საინტერესო წელი გვქონდა STEAM მიმართულებით, ნაყოფიერი და შრომატევადი. ჯერ კიდევ თებერვალში, ზოგადი განათლების რეფორმის STEAM გუნდმა სკოლებს განსახორციელებლად STEAM პროექტები შესთავაზა. 300-მდე სკოლამ გამოთქვა განხორციელების სურვილი, ძალიან ბევრი ისეთი სკოლა იყო, რომელმაც ამ მიმართულებით პირველი ნაბიჯები გადადგა. მთელი გაზაფხულის განმავლობაში გვქონდა კონსულტაციები მასწავლებლებთან და ფაქტობრივად, ერთად ვასრულებდით ამ პროექტებს, რაც ძალიან საინტერესო იყო და გრანდიოზული კონფერენციით დაგვირგვინდა. ყველაზე მთავარი და მნიშვნელოვანი – ეს გამოფენა და კონფერენცია არ ყოფილა იმ ხასიათის, რომ მხოლოდ ნივთები დაეთვალიერებინა იქ მოსულ სტუმარს. ყველა მოსწავლე მზად იყო შინაარსობრივად ესაუბრა საკუთარი პროექტის შესახებ და ალბათ STEAM-ის დანიშნულებაც ეს არის, მხოლოდ რაღაც ცალკეული პროდუქტის შექმნა აქ არ კმარა, აუცილებელია კონკრეტული საგნების სიღრმეში ჩასვლა.
ნინო მარდალეიშვილი: როდესაც მათემატიკის სწავლებისას აქცენტი გადაგვაქვს პრაქტიკული და სამეცნიერო ხასიათის პრობლემების გადაჭრაზე, მოსწავლეების მოტივაცია მატულობს, შესაბამისად, მათემატიკისადმი ინტერესიც იზრდება. სწორედ ასეთი პრაქტიკული და სამეცნიერო პრობლემები ამარაგებს მათემატიკას და ზოგადად, ასეთი პრობლემების გადაჭრის შემდეგ, მოსწავლეებს უვითარდებათ ისეთი უნარები, როგორიც არის: პრობლემის არსში სიღრმისეულად წვდომა, ადეკვატური მათემატიკური მოდელების შექმნა, ამ მოდელების შესაბამისად დასკვნების გაკეთება და ინტერპრეტაცია.
გ.ლ.: ზოგადი განათლების რეფორმის მთავარი პრინციპიც ეს არის – მიღებული ცოდნის პრაქტიკაში რეალიზების უნარების განვითარება მოსწავლეებში. ამ შემთხვევაში, რა თქმა უნდა, STEAM-ზე ვსაუბრობთ, მაგრამ ზოგადად კომპლექსური დავალებაც იმას ემსახურება, რომ მიღებულ ცოდნასთან ერთად, მოსწავლემ სათანადო უნარის განვითარება შეძლოს. რა პროექტზე გვაქვს დღეს საუბარი და რა პრობლემის გადაჭრას მოემსახურება ეს პროექტი, ანუ მოსწავლემ რომ შეასრულოს, რომელი კონკრეტული ცხოვრებისეული პრობლემა შეიძლება გადაჭრას ამით?
ნ.მ.: ჩვენი STEAM მიმართულების პროექტი შეეხება სითხის დონის დადგენას ავზში და არა მარტო, მოცულობის დადგენასაც, რაც მათემატიკის კუთხით საკმაოდ საინტერესოა. დავალებას საინტერესო ფორმით წარვუდგენთ მოსწავლეებს – იცით თუ არა, რომ ბენზინგასამართ სადგურში ცისტერნებს, რომლებსაც, ძირითადად, ცილინდრის ფორმა აქვთ, დაწვენილი ფორმით ათავსებენ მიწის ზედაპირზე, ჰორიზონტალურად. საინტერესოა, როგორ ზომავენ სითხის დონეს ასეთი ფორმით მიწაში მოთავსებულ ავზებში და როგორ იგებენ მოცულობას?
გ.ლ.: დონის განსაზღვრა კიდევ უფრო მარტივია, გარედანაც შეიძლება, მაგრამ დარჩენილი სითხის მოცულობის განსაზღვრა საკმაოდ რთულია.
ნ.მ.: მათემატიკის კუთხით, საკმაოდ საინტერესო ამოცანა გამოგვივიდა. რა ევალება მოსწავლეს? მოიძიოს ინფორმაცია, გამოიკვლიოს მოცულობის დადგენის სხვადასხვა მეთოდი, შექმნას მოდელი მოწყობილობით, რომელიც დაადგენს სითხის დონეს ავზში, მოცულობასაც გაზომავს და შესაბამისად, მოგვაწვდის მზა, საბოლოო ინფორმაციას მოცულობის შესახებ, თან ეს ავტომატურად უნდა მოხდეს.
გ.ლ.: პირდაპირ რეჟიმში, ასე ვთქვათ. მე, მაგალითად, მინახავს, როდესაც ბენზინგასამართ სადგურებზე ავზებში ჯოხის ჩაყოფით ზომავენ ხოლმე სითხის დონეს. ეს ერთ-ერთი ყველაზე მარტივი მეთოდია, მაგრამ ავზში სითხის დონე რომ გავიგოთ, მაგალითად, ბენზინის, ეს იმას არ ნიშნავს, რომ მოცულობა ვიცით, რადგან დაწვენილ მდგომარეობაში ცილინდრი პირდაპირპროპორციულად ვერ გვაძლევს სითხის დონისა და მოცულობის დამოკიდებულებას.
ნ.მ.: ასევე, მოდელთან ერთად, სასურველია, მოსწავლემ წარადგინოს ვირტუალური მოდელი. ეს გახლავთ Geo Gebra-ს მსგავს სპეციალურ პროგრამაში შესრულებული ვირტუალური მოდელი, სადაც ზომების ცვლილების შესაძლებლობაა და შესაბამისად, ამ ცვლილების პირობებში, შეგვიძლია მოცულობის დადგენა, რიცხვითი მნიშვნელობის დადგენა, რაც მომდევნო ეტაპზე პროგრამისტს უნდა მივაწოდოთ.
გ.ლ.: ვიდრე დავალების და, ზოგადად, ჩვენი პროექტის შინაარსზე გადავალთ, მოდი, ისიც ვთქვათ, ამ პროექტზე მუშაობისას, რომელი საგნების მიმართულებით გაიღრმავებენ მოსწავლეები ცოდნას. შეგვიძლია ეს ყველაფერი ეროვნულ სასწავლო გეგმასაც დავუკავშიროთ – რომელი ცნებები გააქტიურდება, დავუშვათ, ამ პროექტზე მუშაობისას. მე, მაგალითად, ვიტყვი, რომ ფიზიკის მიმართულებით აუცილებლად გააქტიურდება სამიზნე ცნება ფიზიკური პროცესი, რადგან, როდესაც პროექტის შინაარსზე გადავალთ, გვადგება ბგერების შესწავლა, ზოგადად. მათემატიკაში რა ხდება?
ნ.მ.: მათემატიკაში შესანიშნავად შემოდის მოცულობის ცნება. მოცულობის შესასწავლად წინარე ცოდნის გააქტიურებაა საჭირო, ფართობის პოვნა და აქ ძალიან საინტერესოდ შემოდის, ცილინდრის შემთხვევაში, სექტორი, სეგმენტი, ეს უნდა გავახსენოთ მოსწავლეებს. სხვათა შორის, მზა რესურსებიც შევქმენით ამ მიმართულებით, წინარე ცოდნის გასააქტიურებლად ცალკე რესურსებიც შეიქმნა, რაც მასწავლებლებს წაადგებათ.
გ.ლ.: ტექნოლოგიების მიმართულებაც ვახსენოთ, აუცილებლად დაგვჭირდება Geo Gebra-ს პროგრამის ენის ცოდნა, ანუ Geo Gebra-ში უნდა ვერკვეოდეთ. თუ ვერ ვერკვევით, ჩვენგან არის დაპირება, რომ ვინც ამ პროექტს განახორციელებს, დავეხმარებით ამ მიმართულების დაძლევაში. ზოგადად, უნდა ვერკვეოდეთ, რა არის პროგრამის წერა, აქ არდუინო გამოგვადგება, ანუ ტექნოლოგიების მიმართულება საკმაოდ ღრმადაა გაშლილი.
ნ.მ.: როდესაც მასწავლებელს მსგავს პროექტს ვთავაზობთ, ერთი შეხედვით, შეიძლება რთულად მოეჩვენოს. აუცილებლად უნდა გავითვალისწინოთ როგორ ერკვევიან ისინი ტექნოლოგიებში და ამ მიმართულებითაც კარგი ნაბიჯები გადაიდგა. სიამაყით შემიძლია აღვნიშნო, რომ უკვე ორი წელია, ინტენსიური მომზადება და ტრენინგები მიმდინარეობს, მასწავლებლების გადამზადების კუთხით, ტექნოლოგიების გამოყენებისთვის საგაკვეთილო პროცესში. მგონია, რომ სწორი გეზიც ავირჩიეთ, როდესაც მსოფლიოში პოპულარულ პროგრამას – Geo Gebra-ს ვასწავლით ინტენსიურად, რომელშიც გვაქვს შექმნილი ვირტუალური მოდელი, ამ პროექტის შემთხვევაში.
გ.ლ.: ეს პროექტი, რეალურად, ასე რთულიც არ არის, მას აქვს საგანმანათლებლო მიზანი – როდესაც მოსწავლე ამ პროექტზე მუშაობს, მის განხორციელებასთან ერთად, საგნებში კონკრეტულ ცოდნას იძენს. მთავარი მიზანი და პრობლემის გადაჭრის ინტერესიც ხომ ეს არის, მოსწავლემ თავი წარმოიდგინოს მკვლევრად, როგორც პატარა მეცნიერმა, რომელმაც რაღაც დასახული პრობლემა გადაჭრა.
მოდი, ახლა ფიზიკის კუთხით განვიხილოთ, რაში დაგვეხმარება ფიზიკა ამ კონკრეტული პროექტის განხორციელებისას. მაგალითად, ზემოთ ვახსენე ბგერა. ამ შემთხვევაში, ვიყენებთ ულტრაბგერის მეთოდს, ანუ ულტრაბგერით ვზომავთ გარკვეულ მანძილს, ვთქვათ, ჭურჭლის ზედაპირიდან სითხის დონემდე. როგორც უკვე ვახსენე, მინახავს, როდესაც ბენზინის ავზში, დაწვენილ ცილინდრში, ჯოხს ჩაყოფენ ხოლმე და ამით იგებენ სითხის სიღრმეს. სითხის სიღრმე თუ გავიგეთ და ვიცით რა გეომეტრიული ფიგურაა ჩვენი ჭურჭელი, ამის შემდეგ უკვე მათემატიკურ ამოცანასთან გვაქვს საქმე, როგორ დავადგინოთ მისი მოცულობა. არ არის აუცილებელი მაინცდამაინც ცილინდრი იყოს, სხვა ჭურჭელიც შეიძლება, ნებისმიერი, რაც გვექნება წარმოდგენილი.
ნ.მ.: ჩვენ ბავშვებს არანაირად არ ვზღუდავთ. მათემატიკაში რაც უფრო მეტ ფიგურას შეისწავლიან და მეტი სხვადასხვა მრავალფეროვანი ფიგურის მოცულობას დაადგენენ, მათთვისაც და ჩვენთვისაც ეს არის მიზანი.
გ.ლ.: სულ მცირე, სამ მეთოდს დავასახელებ, როგორ შეიძლება სიღრმის გაზომვა კონკრეტულ ჭურჭელში: პირველი – ჯოხით გაზომვა; მეორე – ჭურჭლის ფსკერზე გვქონდეს წნევის საზომი, წნევის სენსორი და (ვიცით, რომ სითხის წნევა ე.წ. „როჟეჰაშ ფორმულით“ გამოითვლება და შესაბამისად, სითხის სიმაღლის პროპორციულია) თუ წნევა გავზომე, ეს ნიშნავს, რომ შემიძლია ამ სითხის სიმაღლე დავადგინო; მესამე – ულტრაბგერის საშუალებით, ანუ რაღაც მოწყობილობით გამოვცეთ ულტრაბგერა, რომელიც აირეკლება ამ სითხის ზედაპირიდან და თუ ჩვენი მოწყობილობა ჭურჭლის თავზეა დამაგრებული, ანარეკლი, ეს ულტრაბგერა, ისევ მიმღებს დაუბრუნდება. ჩვენი მოწყობილობა გაზომავს, გამოცემიდან მიღებამდე, დროის ინტერვალს, გაამრავლებს ბგერის სიჩქარეზე და მივიღებთ ბგერის მიერ განვლილ მანძილს. რადგან ბგერამ წინ და უკან გაიარა მანძილი, ორზე გავყოფთ და, შესაბამისად, დავადგენთ დაშორებას ჭურჭლის ზედაპირიდან სითხის დონემდე. შეიძლება ვინმეს გაუჩნდეს კითხვა, თუ ყველაზე მარტივი მეთოდი ჯოხის ჩაყოფაა, რაში გვჭირდება ამდენი წვალება? საქმე იმაშია, რომ ჩვენ მიზნად დავისახეთ, ავზში ან რაიმე ფორმის ჭურჭელში მოცულობის მუდმივი კონტროლი, რაც იმას ნიშნავს, რომ თუ სითხის დონის გასაგებად ჯოხს ავირჩევთ, სულ ჩაყოფა-ამოყოფა და მოცულობის ამგვარად გამოთვლა დაგვჭირდება სხვადასხვა დროს. მაგრამ ჩვენ გვჭირდება ისეთი მოწყობილობა, როგორც პროექტი გვეუბნება, რომელიც პირდაპირ რეჟიმში…
ნ.მ.: ტექნოლოგიურად გამართულად…
გ.ლ.: სრულ ინფორმაციას გადმოგვცემს, ვთქვათ, რა მოცულობის ბენზინი დარჩა ავზში და შესავსებია თუ არა ის. ანუ ფიზიკა აქ დამხმარე როლში შემოდის და რაში გვეხმარება? მუდმივ კონტროლში, მუდმივად გვეუბნება თუ რა სიმაღლე იქნება ჭურჭლის ზედაპირიდან სითხის ზედაპირამდე.
ნ.მ.: ჩვენი ჭურჭელი, დაწვენილი ცილინდრის ფორმისა და ჰორიზონტალურად განთავსებული, საინტერესო აღმოჩნდა მათემატიკის კუთხით, ჩემთვისაც საინტერესო იყო. ასეთი ამოცანები არ არის ასე მოჭარბებულად მათემატიკაში, ჩვენ უფრო ისეთ შემთხვევებს განვიხილავთ ხოლმე, მოცულობის დროს, როდესაც ცილინდრი სიმაღლეზე დგას ფუძით. სხვათა შორის, სითხე რომ იყოს ასეთ ჭურჭელში მოთავსებული, მისი მოცულობის გამოთვლაც მარტივია, ფუძის სიმაღლის, ფუძის ფართობის გამრავლება სიმაღლეზე და აქაც, სითხის ფორმა ცილინდრულია, მაგრამ დაწვენილ მდგომარეობაში ასეთ შემთხვევას ჩვენ არ ვიღებთ. დაწვენილ მდგომარეობაში ფუძის ფართობი უკვე სეგმენტია, აქ სეგმენტი შემოდის საინტერესო ფორმით და სხვადასხვა შემთხვევებს ვიხილავთ. დამატებით, კიდევ მეორე პრობლემა გამოჩნდა – როდესაც სითხის დონე ნახევარზე ზემოთაა, ამ შემთხვევაში, სექტორს ემატება სამკუთხედის ფართობი; ხოლო როდესაც დაბლაა (ნახევარზე დაბლა), სექტორს აკლდება სამკუთხედის ფართობი (ფუძის ფართობის გამოთვლაზე ვსაუბრობ). თუ ფუძის ფართობი გამოვთვალეთ, სიმაღლეზე გავამრავლებთ და მივიღებთ სითხის მოცულობას. ესეც საინტერესო ფორმით ხდება.
გ.ლ.: ვთქვათ, არ გვაქვს ცილინდრი და გვაქვს წაკვეთილი კონუსის ფორმის ჭურჭელი. ამ შემთხვევაში, დავუშვათ, სათლი (STEAM კონფერენციაზე ასეთი პროექტი იყო წარმოდგენილი. მოსწავლეებმა ეს პრობლემა გადაჭრეს, ოღონდ სათლის საშუალებით, რადგან დიდი ავზი იქ ვერ მოიტანეს). ამ შემთხვევაში, როგორ მიუდგებით…
ნ.მ.: ამ შემთხვევაში, უკვე შემოდის თემა კონუსი, რომელსაც საინტერესო ფორმით წარვუდგენთ პროგრამა Geo Gebra-ს გამოყენებით – აქ ბრუნვითი სხეული, ანიმაცია გვაქვს ჩართული და ვაჩვენებთ მართკუთხა სამკუთხედის ბრუნვით როგორ მიიღება კონუსი. შემდეგ ანიმაციებით წავკვეთავთ ამ კონუსს, მიიღება წაკვეთილი კონუსი და, შესაბამისად, ჩვენი სასურველი ჭურჭელი.
გ.ლ.: მოდი, პროგრამულ ნაწილზე ვილაპარაკოთ, ინჟინერიისა და ტექნოლოგიების კუთხით. ეს არის ჩვენი ჭურჭელი, წაკვეთილი სათლი, კონუსის ფორმა აქვს, შიგნით რომ სითხეა, იმასაც წაკვეთილი კონუსის ფორმა აქვს. ზემოთ გვაქვს მიკროკონტროლერი, ე.წ. არდუინო, რომელიც მართავს მასთან მიმაგრებულ ულტრაბგერის გამომსხივებელსა და მიმღებს, ულტრაბგერის გამომშვებსა და მიმღებს. აქვეა ეკრანი, რომელზეც, როგორც წეღან ვახსენეთ, პირდაპირ რეჟიმში აისახება ინფორმაცია. გვაქვს მიკროკონტროლერი, რომელშიც ჩატვირთულია პროგრამა და ეს პროგრამა სამი ნაწილისგან შედგება: პირველი ნაწილია ცვლადების გამოცხადება, სადაც ჩვენი პროგრამა გარკვეულ მონაცემებს იღებს — სათლის სიმაღლე, ზედა რადიუსი, ქვედა რადიუსი და ა.შ. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ულტრაბგერის გამოცემის შემდეგ, ეს ულტრაბგერა ირეკლება სითხის ზედაპირიდან, მიმღებს უბრუნდება და ის პროგრამა, მათემატიკურ ნაწილში, ანგარიშობს დროს ამ ულტრაბგერის გაშვებასა და მიღებას შორის, ამ დროს ამრავლებს ბგერის სიჩქარეზე, გამოდის ბგერის მიერ განვლილი მანძილი და იგებს რა სიღრმეზეა, უფრო სწორად, რა მანძილია აქედან წყლის ზედაპირამდე. შემდეგ სათლის სიმაღლეს ვაკლებთ ამ მანძილს და რჩება სითხის სიმაღლე. სითხის სიმაღლე უკვე კონუსის სიმაღლეა, წაკვეთილი კონუსის სიმაღლეს კი, უკვე ვახსენეთ, როგორ ვგებულობთ მათემატიკურად.
ნ.მ.: წაკვეთილი კონუსის მოცულობას ვაწვდით მოსწავლეებს. რა აქვთ დასათვლელი, საბოლოო შედეგის მისაღებად? ვიწყებთ კვლევას ამ მიმართულებით და მარტივი მათემატიკური, გეომეტრიული გამოთვლებით ვიგებთ სითხის რადიუსს, ანუ სითხის ზედა ფუძის რადიუსს.
გ.ლ.: აქვე ისიც ვახსენოთ, რომ ჩვენი გუნდი, მთელი ზაფხულის განმავლობაში, მუშაობდა სხვადასხვა პროექტებზე და ახალი სასწავლო წლის დაწყებასთან ერთად, სკოლებს, უკვე არსებულ პროექტებთან ერთად, განახლებული და ახლად მოფიქრებული STEAM პროექტები შევთავაზეთ. მუდმივად მიმდინარეობს კონსულტაციები, რაც უფრო ბევრი სკოლა ირჩევს STEAM პროექტს და რაც უფრო მეტთან გვაქვს სამუშაო, მით უფრო ბედნიერები ვართ.
ნ.მ.: რაც უფრო მეტი დაინტერესებული იქნება ამ მიმართულებით, ჩვენც უკეთეს შედეგს მივიღებთ, მოსწავლეების განვითარების კუთხით.
