8 гуманных способов стимулировать больше детей и молодёжи изучать STEM-дисциплины

Мы уже разбирали, каковы причины нежелания школьников и студентов изучать сложные STEM-дисциплины, к которым относятся математика, естественные науки, технологии и инженерия. В разных странах пытаются преодолеть эти причины и увеличить поток учащихся в названные предметные области. В этой статье мы перечислим самые распространённые меры с доказанной эффективностью. И сразу скажем, какие практики дают сомнительный эффект: если в изучение математики и прочих STEM-дисциплин тащат почти насильно (просто не оставляя выбора) или хитростью (предлагая за это какие-то бонусы).

Способ 1

Формировать у учащихся и у преподавателей мышление роста

Математику и естественно-научные предметы школьники и студенты нередко воспринимают как особо сложные и считают, что для их понимания требуется особая одарённость. И если ещё в школе у ученика возникло ощущение, что у него к математике нет способностей (особенно часто и рано такое представление о себе складывается у девочек), дальнейшие проблемы со STEM-дисциплинами возникают по принципу самосбывающегося пророчества.

Этот замкнутый круг описан психологом Кэрол Дуэк как влияние установки на данность или фиксированного мышления: если человек не верит, что своими усилиями может развить знания и навыки, он и не будет этого делать.

Исследователи и практики, которые разделяют эту точку зрения, предлагают повышать успешность изучения STEM-предметов с помощью развития у детей и подростков мышления роста. Например, педагоги могут объяснять ученикам, что для успеха в освоении таких дисциплин нужны усилия, а не природный талант. Эксперименты показывают, что это действительно работает, но для этого в эффективности такой практики сначала надо убедить учителей, чтобы они готовы были уделять ей время.

Ещё один вариант — бороться с характерным для многих учащихся синдромом самозванца, отмечая их достижения.

Как отмечают российские исследовательницы в обзоре научных работ по проблемам привлечения девочек и девушек в STEM, развивать мышление роста можно разными способами. Например, предлагать ученикам лекции, статьи, видеоролики об особенностях развития мозга, его пластичности, развитии способностей в течение жизни. Важная часть таких проектов — задания на рефлексию, где учащиеся в эссе или в другом формате размышляют над своими предыдущими трудностями в учёбе и вспоминают, как удалось их преодолеть, чтобы переосмыслить этот опыт в соответствии с теорией о мышлении роста.

А ещё, чтобы бороться с низкой самоэффективностью в отдельных предметах, полезно подчёркивать сходства между разными областями знаний и доносить до учеников, что обычно те, кто успешен в одном предмете, хорошо справляются и с другими. Это помогает преодолеть стереотипные представления учащихся о себе как о гуманитариях или о технарях.

Помимо мышления студентов, важно и то, какие установки разделяет педагог. Полезен правильный психологический настрой преподавателя, который относится к студентам без предубеждения — иначе говоря, и сам обладает мышлением роста. Если же педагог и сам верит, что для изучения его предмета нужны особые способности, то он может транслировать ученикам идею, что им этих способностей не хватает: например, «утешая» при плохом результате контрольной, что ничего страшного не происходит, просто математика «не всем даётся».

У мышления роста, помимо убеждённости в том, что при должных стараниях можно научиться чему угодно, есть ещё одна важная составляющая — это понимание, что путь к новым знаниям и навыкам не бывает лёгким, и что если что-то не даётся с первого раза, то не нужно опускать руки. Поэтому исследователи рекомендуют преподавателям напоминать ученикам, что большинство студентов проходит через те же трудности и это нормально. Кроме того, педагогам стоит подталкивать учащихся к общению друг с другом — например, задавая проектные работы. Так, доказано, что девушкам легче учиться, если у них есть возможность обсуждать изучаемый предмет в онлайн-чате.

Да и в целом стоит облегчать препятствия на пути к знаниям — в частности, создавая возможности для пересдачи. Одно исследование показало, что это положительно влияет на популярность STEM-курсов в вузах. Если на STEM-курсы можно перезаписаться в случае неудачи, то на них идёт больше людей — студенты просто спокойнее относятся к рискам завалить предмет.

Способ 2

Делать ставку не только на способных, но и на тех, кто испытывает трудности

Стоит активнее знакомить учащихся со STEM-дисциплинами и тем самым делать эту сферу более понятной (а значит, и менее пугающей) для них. На этот счёт есть несколько успешных примеров из США. Статистические данные по этой стране показывают, что дети, которых рано познакомили с разнообразными математическими и научными учебными программами, с большей вероятностью потом поступят на STEM-программы в вузы.

Так, в одном школьном округе в сотрудничестве с университетом в течение нескольких лет работали над привлечением в STEM цветных учащихся (дело в том, что они обычно реже идут в STEM, чем белые). Проект был очень масштабным: с конца третьего класса и вплоть до старшей школы дети получали много внеклассных занятий по математике и репетиторскую помощь (её оказывали студенты вуза). С 2000 по 2013 год в проект вошло 14 когорт. У участников проекта улучшились результаты по математике и чтению, а ещё они заметно чаще других школьников из тех же этнических групп стали записываться на изучение продвинутой математики в старшей школе (76% против 50%). Данных о том, как это потом сказалось именно на изучении STEM-профессий, нет, но зачислений в более престижные колледжи стало больше.

Ещё одно распространённое в США и некоторых других странах явление — инклюзивные STEM-школы. В них принимают не тех, кто уже показал какие-то успехи, например, в математике и физике, а тех, кто просто проявил интерес к этим предметам, причём в первую очередь берут тех, у кого с учёбой обычно бывают трудности: детей из этнических меньшинств, из бедных семей, особенно девочек. Доказано, что выпускники таких школ чаще сверстников с такими же демографическими характеристиками поступают на STEM-направления в вузах.

А вот если в старшей школе ограничить возможность выбирать учебные дисциплины так, чтобы всем волей-неволей пришлось углублённо изучать математику, то эффект получается сомнительный. Например, так пытались увлечь математикой больше девочек, чем обычно бывает. Но оказалось, что после окончания такой школы девушки не стали чаще выбирать инженерию и естественные науки для дальнейшего образования.

Способ 3

Проводить карьерное консультирование

А вот карьерное консультирование для привлечения девочек в STEM-профессии работает хорошо. Такие практики существуют в разных формах. Так, в Швейцарии, США, Австралии, Канаде проводят специальные карьерные дни для девочек и для мальчиков, где им рассказывают и показывают профессии в сферах, которые для представителей их пола считаются нетипичными. Для мальчиков это педагогика и сфера ухода (например, за пожилыми и за людьми с ограниченными возможностями здоровья), для девочек — STEM.

А ещё известно, что полезно консультировать не только самих учащихся, но и их родителей. Это показано в небольшом эксперименте, где родителям подростков разослали брошюры о разных профессиях в STEM, поясняя, какие школьные предметы связаны с получением в будущем этих профессий. Кроме того, исследователи создали сайт с такой же информацией. Это сработало: школьники в экспериментальной группе чаще, чем их сверстники в контрольной группе, записывались на STEM-предметы в школе и больше их ценили.

Способ 4

Создавать доброжелательную атмосферу и применять активное обучение

Исследователи из Чепменского университета в статье 2021 года выделили 14 стратегий с доказанной эффективностью, которые позволяют преподавателям снизить тревожность у студентов STEM-направлений. В основном они направлены на создание доброжелательной обстановки на занятиях — например, для этого стоит использовать юмор, разрешать студентам свободно формировать группы для совместной работы на занятиях, реже проводить тесты, от которых сильно зависят итоговые отметки, рекомендовать студентам эффективные учебные стратегии и приёмы тайм-менеджмента. В основном это универсальные рекомендации, подходящие для всех дисциплин, а не только естественных наук.

Что касается школьников, тут рекомендации чаще бывают специфичными и направленными на практическое освоение научных дисциплин. Как отмечают исследователи, школьникам в подростковый период, когда они начинают более прицельно знакомиться с разными науками, интересно участвовать в прикладных активностях, что-то делать руками, а школы для этого дают мало возможностей.

​​Среди методов, которые рекомендуется использовать для вовлечения подростков и студентов постарше в изучение STEM, — научные опыты с исследованием как природных явлений, так и научного инструментария, а также чисто педагогические техники и приёмы. Это может быть обучение в малых группах, проектные задачи и различные методы активного обучения, встроенные в теоретические занятия — перевёрнутые классы, работа в парах над новым материалом, взаимное обучение, использование кликеров для мгновенной реакции на вопросы преподавателя и так далее. Результаты учащихся на экзаменах по итогам курсов, где применялись такие инструменты, обычно выше.

Способ 5

Показывать, как изучаемое связано с реальным миром

Считается, что школьники и студенты низко оценивают свои способности к STEM-предметам отчасти потому, что с соответствующими темами сталкиваются только на занятиях — то есть воспринимают эти дисциплины как оторванные от жизни. Поэтому исследователи рекомендуют уже в школе соотносить темы уроков с тем, что дети уже знают о мире и считают важным. Добиться этого можно, например, иначе формулируя математические и иные задачи — предлагать бытовые реалистичные, а не абстрактные ситуации.

Такой подход сейчас распространяется в школах США — правда, не без проблем. Вовлечь школьников в математику и снизить их тревожность по отношению к этому предмету пытаются, формулируя задания на интересующие учеников темы из повседневной жизни и даже поп-культуры. Некоторые учителя составляют уроки про стоимость коллекции сумок Карди Би, про традиционные практики различных народов в курсе этноматематики или про расчёт семейного бюджета и процентов по кредитам.

Ориентировать математические задания на то, что пригодится в жизни школьников, рекомендуют многие известные исследователи образования — например, Джо Боулер. Профессора некоторых гуманитарных вузов поддерживают мнение, что большинству школьников нужно изучать статистику и визуализацию данных, а не начала матанализа. Такой подход, как считается, позволит учащимся получать практически применимые знания и гораздо больше мотивирует их к обучению.

Кроме того, на ранних этапах изучения математики увлекаться реалистичными примерами, похоже, вообще не следует. Так, по данным TIMSS известно, что с такими заданиями хуже справляются дети из семей с низким социально-экономическим статусом. Причины этого ясны исследователям не до конца, но есть предположение, что задания, которые касаются еды, денег, отношений, переключают учеников из бедных семей в мысли, связанные с их реальными жизненными проблемами, и тем самым отвлекают от учебной задачи.

Впрочем, некоторые исследования показывают, что необязательно перевёрстывать целые программы по математике, чтобы познакомить школьников с её практической важностью и тем самым привлечь их в STEM-образование. Эффективность показали даже такие узкие практики, как написание эссе, в которых изученное связывается с личными интересами. При этом содержание того, что преподавали в классе, вообще не меняется, школьников лишь побуждают обдумывать это применительно к себе и своей жизни.

А ещё известно, что даже отдельные высказывания учителей о том, почему полезно изучать ту или иную тему, могут влиять на мотивацию учеников: чем больше таких высказываний, тем яснее для школьников становится польза от занятий. Это работает и для студентов — например, привязка изучения химии к информации о здоровье помогает развить у учащихся интерес к этой науке.

В профессиональном же образовании изучение STEM-дисциплин необходимо привязывать к будущей работе учащихся.

Способ 6

Развивать неформальный опыт знакомства со STEM

Высокий интерес к науке и стремление изучать STEM-дисциплины могут стимулировать ранние детские воспоминания: наборы для научных экспериментов, просмотр связанных с наукой телепрограмм и фильмов, наблюдение за звёздами и другими астрономическими объектами при поддержке родителей или учителей и даже просто беседы о науке с друзьями и членами семьи.

А ещё эксперты рекомендуют активнее знакомить дошкольников с научными фактами, обращая их внимание на повседневные явления, которые взрослым уже не кажутся интересными, и предлагать детям небольшие игровые эксперименты на их основе.

Например, можно устроить соревнование, чтобы выяснить, шарики из какого материала дальше всего скатываются по наклонной плоскости и как на это влияет угол наклона, мастерить простые флюгеры из материи, наблюдать за размером и направлением теней, дождевыми червями и насекомыми. Такие простые игровые задания напрямую связаны с формированием научного мышления.

Читайте также:

«Большой летающий шар производил всеобщее оживление». Как Циолковский вёл уроки

Правда, некоторые исследования опровергают, что подобные неформальные активности полезны для учебных достижений или мотивируют детей в дальнейшем выбирать обучения по STEM-направлению.

Способ 7

Давать ролевые модели успешной самореализации в STEM

Что точно работает для привлечения девочек в STEM, так это если они видят примеры женщин, состоявшихся в STEM-профессиях. Такие женщины-профессионалы служат ролевой моделью, ломающей стереотипы. Если девочки встречаются с такими примерами в книгах, фильмах, СМИ, это тоже полезно, но, судя по результатам многочисленных исследований, всё же лучше, если они знакомятся с живыми примерами.

Поэтому исследователи предлагают даже специальные проекты: например, студентки естественно-научных и технических программ приходят в школы как менторы, чтобы обсудить с девочками женские карьеры в STEM и развивать метакогнитивные навыки. У этого эксперимента результаты пока описаны не очень подробно, но у самих школьниц и студенток впечатления по итогам остались позитивные.

А некоторые исследования показывают, что важно стремиться к равному распределению юношей и девушек и в составе группы учащихся: это позволяет предотвратить чувство изоляции, которое иногда возникает у девушек, если их в группе очень мало.

Способ 8

Давать бонусы за изучение математики

В Ирландии в 2012 году ввели бонус к баллам за итоговый сертификат старшей школы (аналог нашего аттестата) тем, кто изучал в школе математический курс самого сложного уровня (его выбирали по желанию) и справился с экзаменом не менее чем на 40%. В результате к 2019 году доля тех, кто выбирает этот курс и сдаёт экзамены по нему, в старшей школе выросла более чем вдвое: с 16% (столько было в 2011-м) до 32,9%.

Можно ли сказать, что такую практику точно стоит перенять и в российской реальности — допустим, давать дополнительные баллы тем, кто не просто сдал ЕГЭ по профильной математике, но и учился в профильном физико-математическом или инженерном классе и успешно его закончил? Вряд ли, потому что сами учителя в Ирландии оценили эксперимент неоднозначно: кто-то — положительно, а кто-то — отрицательно.

Дело в том, что одновременно с ростом числа старшеклассников, выбирающих изучение сложного курса математики, выросло и число плохих оценок по нему. Учителя предположили, что большинство учеников просто стали выбирать этот трек с неправильной мотивацией — только ради этих бонусов. А раз у них нет настоящего внутреннего стимула хорошо изучать математику, чтобы в дальнейшем использовать в карьере и в жизни, то и эффект получается слабый.

Ирландский пример показывает, что искусственное привлечение большего числа выпускников на экзамены по математике, с одной стороны, — вполне рабочая стратегия. Если сдача математики даёт прямой и очевидный бонус, школьники на неё запишутся, а значит, круг тех, кто потенциально сможет потом изучать STEM-дисциплины в вузах, несколько вырастет. Но с другой стороны, слишком рассчитывать на такой эффект не следует: количество привлечённых таким образом участников экзамена по математике почти не перетекает в качество их подготовки. Проще говоря, они всё равно будут не готовы к учёбе в вузах на STEM-направлениях.