STEM-образование: междисциплинарный подход для подготовки кадров будущего

STEM-образование — это подход к обучению, основанный на решении практических задач с применением знаний из разных дисциплин: естественных наук (science), технологий (technology), инженерии (engineering), и математики (math). Иногда концепцию расширяют до STEAM-подхода, добавляя к изучению точных наук искусство и гуманитарные предметы (arts).

Идея STEM-образования появилась в США в 1950 годы и стала активно разрабатываться в начале XXI века, чтобы закрыть дефицит кадров в нано- и биотехнологиях, робототехнике и цифровизации. Сегодня будущих многопрофильных экспертов готовят по этой методике во многих странах мира — по прогнозам бюро статистики труда США в ближайшие 10 лет спрос на такие кадры не только сохранится, но и вырастет более чем на 70%. В России уже в 2025 году понадобятся 300 тыс. специалистов в области цифровых технологий, анализа данных и инженерии.

В этой статье расскажем о том, какие преимущества у STEM-образования, где оно применяется и как способствует развитию беспилотных технологий.

Преимущества STEM-образования

Два главных преимущества STEM-образования над традиционным преподаванием — межпредметный и проектный подход.

В STEM-образовании все дисциплины изучаются комплексно: перед обучающимися ставят такие задачи, для решения которых нужны знания сразу из нескольких областей. Школьники могут разрабатывать, например, умные системы для дома, роботов-помощников или даже проекты устойчивых городов — для этого понадобятся как навыки программирования, машинного обучения и конструирования, так и знания биологии, физики и химии.

Проектный подход и решение практических задач помогает также развить критическое и аналитическое мышление. Вместо механического запоминания теории из учебника дети учатся методом проб и ошибок: самостоятельно ставят вопросы, проводят опыты и наблюдения и делают выводы. Эти навыки сегодня востребованы во многих технологических отраслях, где специалистам нужно быстро реагировать и отвечать на новые вызовы.

STEM-образование в России

В России STEM-образование сегодня направлено прежде всего на подготовку профессионалов в области робототехнических комплексов. Этот подход в том числе помогает решать главную задачу нацпроекта по развитию БАС — к 2030 году планируется подготовить около миллиона специалистов в области беспилотных технологий.

Обучение проводят не только в кванториумах, лабораториях, технопарках и центрах молодежного творчества, но и в школах — с 1 сентября этого года в обязательную программу включен обновленный урок труда, один из модулей которого посвящен разработке, производству и эксплуатации беспилотных технологий.

Сегодня более 6000 учебных заведений оснащены многофункциональными комплексами линейки «Геоскан Пионер», которые отвечают концепции STEM-образования и открывают широкие возможности применения.

Например, на основе Пионера Базового можно создавать различные прототипы, дополняя его полезными нагрузками: вычислительным модулем для запуска алгоритмов машинного зрения, бортовым или GPS-модулем для навигации внутри или вне помещения, модулем захвата груза для перемещения предметов, светодиоидным модулем для создания световых эффектов в воздухе. А комплекс «Пионер FPV» подходит для оттачивания навыков полета от первого лица, динамичной фото- и видеосъемки и подготовки к соревнованиям по дрон-рейсингу.

С помощью виртуальных тренажеров, таких как Геоскан Симулятор и Pioneer Drone Sim, школьники могут практиковаться в создании полетных заданий, чтобы затем реализовать разные проектные идеи: от коптеров видеонаблюдения для спасательных отрядов до робототехнических комплексов из нескольких дронов для промышленного использования.

Кроме того, для школьников, студентов и молодых специалистов проводятся различные соревнования по робототехнике и БПЛА. В соответствии с принципами STEM-образования такие конкурсы требуют не только теоретических знаний, но прикладных умений — перед участниками ставят реальные отраслевые и производственные задачи. Например, в Кибердроме команды соревнуются на полигоне «Геоскан Арена» в доставке грузов или тушении пожаров с помощью воздушных и наземных роботов, а в дистанционном соревновании Hello, Pioneer участникам предлагается на основе Пионеров или ПО «Геоскан Симулятор» и Pioneer Drone Sim создать прототип или решение в области БПЛА.

STEM-образование помогает уже в школьном возрасте формировать системное мышление: выстраивать связь между естественно-научными предметами и находить этим знаниям практическое применение. Полученные навыки не только пригодятся при поступлении в колледжи и вузы, но и помогут стать востребованным экспертом в высокотехнологичных отраслях, что сегодня особенно актуально в связи с государственными проектами по развитию научного потенциала нашей страны.