STEM-технологии в дошкольном образовании: цели, примеры и внедрение

Ребёнок строит мост для игрушечной машины, проверяет, выдержит ли он груз, меняет опоры и снова испытывает конструкцию. В одной игре соединяются наблюдение, измерение, конструирование и поиск решения. Так может выглядеть STEM-подход в дошкольном возрасте: ребёнок не изучает школьные формулы, а исследует понятную задачу через наблюдение, конструирование, измерение, сравнение и практические действия.

Подход можно включать в обычную жизнь детского сада: прогулки, игры с водой и песком, конструирование, знакомство с природой, рисование схем и счёт. Его ценность не в количестве оборудования, а в организации деятельности: ребёнок наблюдает, задаёт вопросы, предполагает возможный результат, проверяет его и вместе с педагогом обсуждает получившийся результат. Степень самостоятельности при этом зависит от возраста.

Что такое STEM в дошкольном образовании

STEM — сокращение от английских слов science, technology, engineering and mathematics: естественные науки, технологии, инженерия и математика. В образовательном контексте технологии здесь понимаются широко — как способы и инструменты создания, проверки и применения решений, а не только цифровые устройства. В дошкольном образовании эти области не изучают как четыре школьных предмета. Их объединяют вокруг практической ситуации.

Например, группе нужно сделать лодку, которая не утонет с тремя фигурками. Дети рассматривают материалы и их свойства, выбирают способ сборки, сравнивают варианты по вместимости и устойчивости, а затем улучшают модель. Педагог не сообщает единственно верную конструкцию, а помогает заметить связи между действием и результатом.

STEM-технологии для дошкольников строятся на трёх признаках:

• есть понятная проблема или вопрос;
• ребёнок действует с предметами, моделями или наблюдаемыми явлениями;
• результат можно проверить, обсудить и улучшить.

Одна поделка по образцу ещё не становится STEM-занятием. Если все дети повторяют готовую конструкцию и заранее знают результат, пространство для исследования минимально. Инженерная задача появляется там, где возможны разные решения и есть критерий проверки: башня должна стоять, мост — выдерживать груз, маршрут — приводить робота или игрушку к цели.

STEM и STEAM: в чём разница

В STEAM к четырём областям добавляется art — искусство и творческое проектирование. Речь не только об украшении готовой модели. Художественная составляющая помогает ребёнку продумать форму, цвет, композицию, удобство и способ представить идею другим.

При создании макета детской площадки дети могут исследовать устойчивость конструкций и считать детали, а также выбирать выразительную форму, делать эскизы и объяснять замысел. Поэтому в дошкольной практике граница между STEM и STEAM часто условна: рисование, лепка, музыка, движение и сюжетная игра естественно входят в исследовательские проекты.

Название подхода вторично. Педагогу важнее понимать, какие действия выполняет ребёнок и чему учится, а не стремиться включить в каждое занятие все пять направлений.

Какие навыки развивает подход

STEM-образование в ДОО может поддерживать:

• познавательную инициативу и умение формулировать вопросы;
• наблюдение, сравнение, классификацию и поиск закономерностей;
• элементарные математические представления: количество, величину, форму, последовательность, измерение условной меркой;
• пространственное мышление и конструирование;
• планирование действий и проверку предположений;
• речь: описание процесса, аргументацию, употребление слов «потому что», «если», «тогда»;
• сотрудничество, распределение ролей и обсуждение разных решений;
• спокойное отношение к неудачной попытке как к источнику информации.

Такой подход соответствует логике дошкольного образования: ФГОС ДО предусматривает познавательно-исследовательскую деятельность, экспериментирование и конструирование как значимые виды детской активности. ФОП ДО, утверждённая приказом Минпросвещения России от 25.11.2022 № 1028, конкретизирует содержание дошкольного образования по возрастным периодам. STEM может использоваться как один из способов организации такой деятельности, но не заменяет образовательную программу и не выделяется в ней как самостоятельная обязательная образовательная область.

Принципы STEM-занятий для дошкольников

Начинать с близкой ребёнку задачи

Вопрос «как перевезти игрушки через ручей» понятнее, чем абстрактное задание «изучить плавучесть». Сюжет задаёт смысл, а научные понятия появляются во время действий и обсуждения.

Давать выбор

Можно предложить несколько безопасных материалов, но не готовую последовательность сборки. Если взрослый выполняет сложные операции и оставляет ребёнку только декор, исследовательская часть исчезает.

Позволять пробовать повторно

Первая модель может не работать. Педагог помогает описать, что произошло, и изменить один параметр: основание, высоту, форму, количество опор. Ошибка становится этапом работы, а не основанием выставить оценку.

Задавать вопросы вместо подсказки ответа

Полезны вопросы: «Что ты заметил?», «Почему так могло произойти?», «Что изменим?», «Как сравним два варианта?», «Как объясним другой группе?» Вопрос «Как сделать правильно?» лучше вернуть ребёнку через наблюдение и проверку.

Соотносить сложность с возрастом

Для младших дошкольников достаточно действия и простого сравнения. Старшие способны удерживать условие, зарисовывать замысел, распределять роли, измерять условной меркой и представлять результат. Не стоит переносить на дошкольников требования школьного обучения: обязательные письменные отчёты, сложные вычисления или формальное доказательство результатов.

Основные направления работы

STEM-технологии в дошкольном образовании не требуют отдельной лаборатории. Их удобно организовать вокруг нескольких направлений:

1. Экспериментирование. Вода, воздух, свет, тень, звук, магниты, свойства бумаги, дерева и безопасных природных материалов.
2. Конструирование. Постройки из блоков, бумаги, картона, соединяемых деталей и крупного безопасного бросового материала.
3. Математика в действии. Счёт, сравнение, упорядочивание предметов по величине или другому признаку, измерение условной меркой, схемы, маршруты, формы и симметрия.
4. Моделирование. Макеты улицы, участка, жилища животного, транспортной системы, пути воды или движения тени.
5. Алгоритмика. Последовательности действий, команды для исполнителя, поиск и исправление ошибки в маршруте.
6. Наблюдение за природой. Рост растений, сезонные изменения, свойства почвы, потребности живых организмов.

Цифровое устройство допустимо, когда оно помогает наблюдать, фиксировать или моделировать. Само присутствие экрана не делает занятие STEM. Если ту же задачу эффективнее решить с кубиками, бумагой и водой, сложная техника не нужна.

Шесть мини-сценариев STEM-занятий

1. Дорожка для мяча

Возраст: 3–4 года.

Цель: заметить, как наклон влияет на движение предмета.

Материалы: крупные желоба или половинки картонных втулок, мячи разного размера, устойчивые опоры.

Ход: дети строят короткую дорожку и запускают мяч. Затем поднимают один конец выше или ниже, меняют мяч, удлиняют путь. Педагог предлагает сравнить: где мяч движется быстрее, где останавливается, что можно изменить.

Ожидаемый результат: ребёнок связывает изменение наклона с движением и пробует перестраивать модель.

2. Какой домик защитит от дождя

Возраст: 3–5 лет.

Цель: сравнить, как разные материалы пропускают или впитывают воду.

Материалы: небольшие кусочки бумаги, картона, фольги, ткани и пластика, игрушечные фигурки, пипетка или лейка с небольшим количеством воды, поддон.

Ход: дети выбирают материал для крыши над фигуркой. Взрослый наносит несколько капель воды, группа наблюдает, промокла ли крыша и попала ли вода внутрь. После испытания дети меняют материал или форму.

Ожидаемый результат: дети различают впитывающие и водостойкие материалы и объясняют выбор простыми словами.

3. Мост через реку

Возраст: 4–6 лет.

Цель: исследовать устойчивость и роль опор.

Материалы: кубики, деревянные планки или полосы плотного картона, игрушечные машины, одинаковые небольшие грузы.

Ход: между двумя «берегами» оставляют промежуток. Дети строят мост, проверяют проезд машины, затем постепенно добавляют одинаковые грузы. Если конструкция прогнулась или упала, обсуждают расположение опор и ширину настила.

Ожидаемый результат: ребёнок меняет конструкцию по результатам испытания и сравнивает варианты по заданному критерию.

4. Лодка с пассажирами

Возраст: 5–7 лет.

Цель: исследовать, как форма лодки и распределение груза влияют на её способность удерживаться на воде.

Материалы: таз с водой, кусочки фольги одинакового размера, счётные фигурки или одинаковые крупные бусины, полотенце.

Ход: каждый участник делает из фольги лодку и по одному добавляет «пассажиров». Дети считают, сколько фигурок выдержала модель, рассматривают форму более вместительных лодок и создают второй вариант.

Ожидаемый результат: ребёнок фиксирует количество, сравнивает результаты и улучшает форму после испытания.

5. Тень меняет место

Возраст: 5–7 лет.

Цель: установить связь между положением источника света и тенью.

Материалы: фонарик, непрозрачные фигурки, белый экран или лист, цветной скотч для отметок.

Ход: взрослый закрепляет фигурку. Дети предполагают, где появится тень, если переместить фонарик. После каждой проверки отмечают край тени, сравнивают её положение и размер.

Ожидаемый результат: дети прогнозируют результат и описывают наблюдаемую зависимость без введения сложных физических терминов.

6. Маршрут для робота

Возраст: 5–7 лет.

Цель: учиться составлять последовательность команд и находить ошибку в алгоритме.

Материалы: поле из крупных клеток, карточки «вперёд», «поворот направо», «поворот налево», игрушка или ребёнок-исполнитель.

Ход: группа составляет маршрут к заданной точке. Исполнитель выполняет команды по одной. Если цель не достигнута, дети находят место ошибки и меняют только нужную карточку.

Ожидаемый результат: ребёнок планирует последовательность, проверяет её и исправляет алгоритм.

Как подготовить среду и материалы

Полезна не витрина с дорогими наборами, а доступная система хранения. Материалы раскладывают по категориям и маркируют изображениями: соединительные детали, основы, колёса, трубки, бумага, мерные ёмкости, природный материал. Ребёнок должен видеть выбор и уметь вернуть предмет на место.

Для постоянной зоны исследования подойдут:

• конструкторы с крупными деталями;
• бумага и картон разных свойств;
• безопасные крепления: ленты, зажимы, крупные резинки;
• линейки без острых краёв, полоски-мерки, весы и мерные стаканы;
• лупы, зеркала, фонарики;
• воронки, пипетки, ёмкости для воды;
• карточки со схемами и последовательностями;
• планшет или фотоаппарат для фиксации этапов, если это предусмотрено правилами организации.

Готовые модели лучше не выставлять как обязательный образец. Фотографии разных решений, вопросы и незавершённые конструкции поддерживают самостоятельный поиск лучше, чем инструкция «делай как показано».

Как внедрить STEM в детском саду

Внедрение можно начать без отдельной программы и закупки сложных наборов.

1. Проанализировать действующую образовательную программу. Определить, какие задачи познавательного, речевого, социально-коммуникативного и художественно-эстетического развития уже можно решать через исследование и конструирование.
2. Выбрать одну регулярную ситуацию. Например, десятиминутная инженерная задача раз в неделю или исследовательский вопрос во время прогулки.
3. Подготовить критерий результата. «Башня выше игрушки и стоит десять секунд» точнее, чем «постройте хорошую башню».
4. Продумать вопросы педагога. Они должны вести к наблюдению, сравнению и повторной попытке, а не выдавать решение.
5. Фиксировать процесс. Фотографии этапов, детские схемы и короткие высказывания показывают ход мысли лучше, чем одинаковые итоговые поделки.
6. Обсуждать результат. Каждая группа показывает решение, называет удачный элемент и то, что изменила бы в следующий раз.
7. Корректировать среду. Если дети постоянно ждут взрослого или не могут соединить детали, нужно изменить материалы, инструкции или размер группы.

Роль воспитателя и родителей

Воспитатель создаёт проблемную ситуацию, обеспечивает безопасность, наблюдает и поддерживает обсуждение. Он не обязан знать ответ на любой детский вопрос заранее. Допустим честный ответ: «Пока не знаем. Как это можно проверить?»

Родителей полезно знакомить не только с красивым результатом, но и с задачей занятия. Можно предложить семейное наблюдение, сбор безопасного материала или обсуждение бытовой технологии: почему у зонта такая форма, как термос сохраняет температуру, зачем колёсам протектор. Домашнее задание не должно превращаться в конкурс взрослых конструкций.

Безопасность занятий

Материалы и действия подбирают по возрасту и санитарным требованиям. Материалы и оборудование подбирают с учётом возраста детей, характера деятельности и требований действующих санитарных правил. Не следует использовать вещества, оборудование и инструменты, применение которых создаёт неоправданный риск травмы, отравления, ожога или проглатывания мелких деталей. Потенциально опасные действия и оборудование, требующие специальных навыков, выполняет только взрослый.

Перед занятием педагог:

• проверяет целостность оборудования;
• оценивает риск попадания детали в рот, нос или ухо;
• исключает аллергены и материалы с резким запахом;
• определяет, какие действия выполняет только взрослый;
• готовит устойчивый поддон для воды и сразу убирает пролитую жидкость;
• учитывает индивидуальные особенности и доступность задания для детей с ОВЗ;
• не фотографирует и не размещает изображения детей без соблюдения правил обработки персональных данных.

Безопасность — часть инженерного мышления. Детям можно предлагать самим назвать риски конструкции: острый край, шаткая опора, загороженный проход, слишком тяжёлый верхний элемент.

Как оценивать результат

В дошкольном образовании не нужны рейтинги STEM-успешности и контрольные по терминам. Педагог наблюдает динамику действий ребёнка. Полезно фиксировать, способен ли он:

• включиться в обсуждение вопроса;
• предложить вариант решения;
• выбрать материал с объяснением;
• сравнить два результата;
• изменить модель после испытания;
• действовать совместно;
• рассказать, что произошло и почему он так думает.

Наблюдение проводят в разных ситуациях, а не по одной показательной работе. Итог STEM-занятия — не идеальная модель, а более самостоятельный способ исследования. Если ребёнок научился замечать проблему, пробовать, проверять и объяснять, подход работает.