Развитие критического мышления магистрантов с помощью STEM-кейсов

Введение. Чтобы сохранять конкурентоспособность в динамично меняющемся мире, где происходят лавинообразное нарастание объема новой информации и быстрое ее устаревание, государству в большом количестве нужны люди, способные к регулярному интенсивному осуществлению инновационной деятельности. Потребность современной экономики в инноваторах неизбежно приводит к смещению приоритетов в образовании с запоминания и воспроизведения заранее установленного объема знаний на развитие самостоятельного мышления обучающихся, что невозможно без наличия определенных качеств и критического склада ума у педагогов.

Цели представленного в статье исследования состояли в выделении важных для инновационной активности компонентов критического мышления и поиске способов их формирования у молодых учителей - студентов, осваивающих магистерскую программу «Современное естествознание».

Методология и методы. В работе были задействованы методы анализа и обобщения содержания научных и научно-методических публикаций, посвященных развитию мыслительных способностей высшего порядка и концепции STEM-образования (Science + Technology + Engineering + Mathematics). Оценка уровня мышления обучающихся и его изменений проводилась с помощью диагностических заданий и эмпирического наблюдения за учебной и проектной деятельностью магистрантов и школьников.

Результаты и научная новизна. Определены ключевые для производства и реализации инноваций составляющие критического мышления: творческий, рациональный, логический, рефлексивный и метакогнитивный. Для их развития разработан комплект проблемно-ситуационных STEM-кейсов, а для выяснения уровня сформированности элементов критического мышления предложен специальный диагностический инструментарий. На примере проектирования и презентации гибридной технологии подъема затонувшего корабля с поврежденным корпусом, основанной на понимании учащимися особенностей агрегатного состояния воды, продемонстрирована методика работы с набором STEM-кейсов. Результаты апробации данной методики в малых группах на разных ступенях образования доказывают, что ее применение способствует совершенствованию критического мышления у обучающихся и появлению у них интереса к инновационной деятельности, если сюжеты заданий основаны на реальных проблемах науки и техники, а их решение требует контекстуального использования учебного материала, построения математических моделей, генерирования рациональных идей новых или усовершенствованных технологий.

Практическая значимость. Показаны возможности приобретения обучающимися навыков независимого аналитического мышления высшего порядка в рамках изучаемых академических дисциплин естественно-научного цикла без введения в образовательные программы специального курса.

1. Пенроуз Р. Тени разума: В поисках науки о сознании / пер. с англ. А. Р. Логунова, Н. А. Зубченко. Ижевск: ИКИ, 2005. С. 688.

2. Черниговская Т. В. Языки человека: мозг и культура // Психофизиологические и нейролингвистические аспекты процесса распознавания вербальных и невербальных паттернов коммуникации: коллективная монография / под науч. ред. Т. В. Черниговской, Ю. Е. Шелепина, О. В. Защиринской. Санкт-Петербург: ВВМ, 2016. С. 11-16.

3. Fayer S., Lacey A., Watson A. STEM Occupations: Past, Present, And Future U. S. BUREAU OF LABOR STATISTICS Spotlight on Statistics 2017. Available from: https: //www.bls.gov/spotlight/2017/science-technology-engineering-and-mathematics-stem-occupations-past-present-and-future/pdf/science-technology-engineering-and-mathematics-stem-occupations-past-present-and-future.pdf (дата обращения: 26.03.2019)

4. Dunn J. Critical Thinking in Japanese Secondary Education: Student and Teacher Perspectives / / Critical Thinking and Language Learning. 2015. № 2. P. 29-39.

5. Saravanan V. Thinking Schools, Learning Nations’ Implementation of Curriculum Review in Singapore Article // Educational Research for Policy and Practice. August 2005. Vol. 4 (2). P. 97-113. DOI: 10.1007/s10671-005-1543-x}

6. Hassan S. R., Rosli R, Zakaria E. The use of i-think map and questioning to promote higher-order thinking skills in mathematics / / Creative Education. 2016. Vol. 7 (07). P. 1069-1078.

7. Халперн Д. Психология критического мышления / пер. с англ. Москва: Питер, 2000. 512 c.

8. Солодихина М. В., Солодихина А. А., Немолочнов Е. В. Проектная деятельность и критическое мышление // Физика в школе. 2018. № 2с. С. 289-291.

9. Facione P. Critical thinking: What is it and why it counts. Measured Reasons and the California Academic Press, Millbrae, CA, 2010. 28 р. Available from: https://www.nyack.edu/files/CT_What_Why_2013.pdf

10. Mulnix J. W. «Thinking critically about critical thinking» // Educational Philosophy and Theory. 2010. № 44. P. 471. DOI: 10.1111/j.1469-5812.2010.00673.x

11. Ризви С., Доннелли К., Барбер М. Океаны инноваций. Атлантический океан, Тихий океан, мировое лидерство и будущее образования / пер. с англ. Н. Микшиной // Вопросы образования. 2012. № 4. С. 109-185.

12. Пентин А., Ковалева Г., Давыдова Е., Смирнова Е. Состояние естественнонаучного образования в российской школе по результатам международных исследований TIMSS и PISA // Вопросы образования. 2018. № 1. С. 79-109.

13. Griffiths D. H. Physics teaching: Does it hinder intellectual development? // American Journal of Physics. 1976. Vol. 44, № 1. P. 81-85. Available from: https://doi.org/10.1119/1.10144 (дата обращения: 26.03.2019)

14. Любимов Л. Л. Стандарты надо неукоснительно выполнять, а не корректировать. Размышления по прочтении статьи О. Е. Лебедева «Конец системы обязательного образования?» / / Вопросы образования. 2017. № 2. С. 258-282.

15. Загвязинский В. И., Шафранов-Куцев Г. Ф., Андреева О. С., Беляко¬ва Е. Г., Володина Е. Н., Волосникова Л. М., Дегтярев С. Н., Емельянова И. Н., Ефимова Г. З., Закирова А. Ф., Захарова И. Г., Мелихова А. А., Муравь¬ева Н. Г., Селиванова О. А., Строкова Т. А. Подготовка педагога-исследователя в университетском образовании: коллективная монография. Тюмень, 2017 [Электрон. ресурс]. Режим доступа: http://tmnlib.ru:82/upload/books/PPS/Zagvyazinskij_514_Kol-monografiya_2017.pdf (дата обращения: 26.03.2019)

16. Волков Е. Н. Научение научному (критическому) мышлению и визуальная объективизация знаний: содержание, практика, инструменты // Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. Серия: Социальные науки. 2016. № 2 (42). С. 199-203.

17. Альтшуллер Г. С. Творчество как точная наука. 2-е изд., дополн. Петрозаводск: Скандинавия, 2004.

18. Семенов И. Н., Степанов С. Ю. Рефлексия в организации творческого мышления и саморазвитии личности // Вопросы психологии. 1983. № 2. С. 35-42.

19. Шпитцер М. Антимозг: цифровые технологии и мозг / пер. с немецкого А. Г. Гришина. Москва: АСТ, 2014. 288 с.

20. Gerring J. What Is a Case Study and What Is It Good for? // American Political Science Review. 2004. Vol. 98. Issue 2. P. 341-354.

21. Смолянинова О. Г., Храмова Л. Н., Колокольникова З. У., Митросенко С. В., Лобанова О. Б. Реализация кейс-технологий в профессиональной подготовке будущего педагога // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 4.

22. Kaufman S. B., Quilty L. C., Grazioplene R. G., Hirsh J. B., Gray J. R., Peterson J. B., DeYoung C. G. Openness to Experience and Intellect differentially predict creative achievement in the arts and sciences// Journal of Personality. 2015. Vol. 84. P. 248-258.

23. Казун А. П., Пастухова Л. С. Практики применения проектного метода обучения: опыт разных стран // Образование и наука. 2018. Т. 20. № 2. С. 32-59 [Электрон. ресурс]. Режим доступа: https://doi.org/10.17853/1994-5639-2018-2-32-59 (дата обращения: 26.03.2019)

24. Paul R., Binker A., Martin D., Adamson K. Critical Thinking Handbook. Santa Rosa, CA: Foundation for Critical Thinking, 1995. 56 р.

25. Gompers P. А., Mukharlyamov V., Xuan Y. The cost of friendship // Journal of Financial Economics. 2016. Vol. 119, № 3. P. 626-644. Available from: https://doi.org/10.1016/j.jfineco.2016.01.013 (дата обращения: 26.03.2019)

26. Tobias S., Everson H. T. Knowing what you know and what you don't: further research on metacognitive knowledge monitoring // College Board Research Report. 2002. № 3. New York. Available from: https://files.eric.ed.gov/fulltext/ED562778.pdf (дата обращения: 26.03.2019)

27. Helle L., Tynjala P., Olkinuora E. Project-Based Learning in Post-Secondary Education Theory, Practice and Rubber Sling Shots // Higher Education. 2006. Vol. 51. Issue 2. P. 287-314.

28. Bos M. G., Wierenga L. M., Blankenstein N. E., Schreuders E., Tamnes C. K., Crone E. A. Longitudinal structural brain development and externali¬zing behavior in adolescence // Journal of Child Psychology and Psychiatry, and Allied Disciplines. 2018. Sep 25. Vol. 59 (10). P. 1061-1072. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6175471/ (дата обращения: 26.03.2019)

29. Toga A. W., Thompson P. M. Mapping Brain Asymmetry // Nature Revi¬ews Neuroscience. 2003. Vol. 4 (1). P. 37-48. Available from: https://www.nature.com/articles/nrn1009 (дата обращения: 26.03.2019)

30. Загвязинский В. И., Строкова Т. А. Сопротивление инновациям: сущность, способы профилактики и преодоления / / Образование и наука. 2014. № 3 (112). С. 3-21

31. Солодихина М. В. Взаимосвязь двух содержательных линий учебного предмета «Естествознание» // Физика в школе. 2016. № 2. С. 50-55.

32. Солодихина М. В., Одинцова Н. И. Кейс-задачи на уроках физики // Физика в школе. 2019. № 1. С. 18-26.