“Господине, ще правим ли STEM проекти по физика тази година?” е един от въпросите, които д-р инж. Николай Николов - преподавател по физика и астрономия от седем години в  119. СУ  „Академик Михаил Арнаудов", гр. София), чува непрекъснато от своите ученици от 7. до 12 клас.  Г-н Николов развива силен интерес към физиката още в ученическите си години, вдъхновен от своята преподавателка. В работата си обича да се поставя в ролята на ментор за учениците и им показва каква е връзката между физиката и реалния живот.  Чрез множество практически задания учениците развиват своята креативност и любов към природните науки. 

По време на посещение в друга гимназия, г-н Николов открива училищната практика да се провеждат проектни седмици. Това го вдъхновява и той имплементира идеята в часовете си. Така учителят организира проектна седмица по физика и астрономия за своите десетокласници, която се провежда ежегодно в края на учебната година.

В началото на всяка учебна година учителят по физика поставя задача на десетокласниците да създадат и представят проект, върху избрана от тях тема. Като условие към темата е тя да бъде свързана с учебния материал, изучаван в часовете по физика в периода 7-10. клас. Учениците могат да работят самостоятелно или по двойки, а учителят е ментор на учениците и съдейства с насоки и идеи. В края на учебната година се провежда проектната седмица, в която учениците представят своите проекти пред училищната общност.

Учениците поддържат мотивацията си през цялата учебна година и с нетърпение очакват празничната проектна седмица, в която ще покажат знанията си и ще презентират идеите си. Десетокласниците осъществяват комплексни STEM проекти, обединяващи всички изучени физични явления през изминалите години, като представят своите макети, презентации и видеа.

Защо STEM (Science, Technology, Engineering, Math) обучението е толкова ценно днес? То подготвя учениците да решават реални проблеми в свят, доминиран от технологии, за сметка на пасивното заучаване на теория. За г-н Николов STEM е много повече от еднократна дейност - начин на преподаване и цялостен метод на обучение. Ако искате да научите повече за етапите на планиране на един STEM експеримент, препоръчваме следната статия на сайта на Prepodavame.bg.

КАК ДА ПРИЛОЖИМ? 

Целта на практиката е да направи обучението по природни науки по-ангажиращо и практическо чрез STEM подхода, проектно-базирани методи и дигитализация. Основната идея е учениците да бъдат в роля на изследователи, които експериментират, създават и представят собствени проекти, включвайки и родителите в процеса. 

В следващите редове ще ви запознаем подробно с етапите на практиката „STEM проекти по физика”. 


Стъпка 1. Въведение и мотивация 

Николай Николов представя идеята на десетокласниците още в началото на учебната година, поставя им задачите и споделя какви са критериите за успешно представяне. Учителят показва и вдъхновяващ пример - експеримент, видео или демонстрация от предходни години, за да мотивира учениците. 

Учениците избират теми, които са им интересни и обсъждат възможности за включване на родители, например при осигуряване на материали, техническа помощ, идеи за представяне. Някои младежи избират да работят самостоятелно, а други предпочитат сътрудничеството в малък екип от двама. 

Стъпка 2. Проектна работа и изследване 

Десетокласниците реализират проект, свързан с физичен експеримент или явление, изучавани през учебните години от 7. до 10. клас. Те използват различни материали като батерии, мултицет, проводници, сензори или по-елементарните като жички, лампички и домакински предмети. 

На този етап родителите участват активно като предоставят материали, помагат при изработването на моделите у дома или съдействат при заснемането на видео представянето. Съвместната дейност изгражда доверие и партньорство между ученици, учители и родители. Самите родители споделят с г-н Николов, че проектната работа вкъщи е довела до това да прекарват по-смислено време с децата си.  

Стъпка 3. Дигитализация и представяне 

Учениците и при желание - родителите - участват в заснемането или монтажа на кратки видеа, в които се разясняват основните физични явления. Учителят по информационни технологии подкрепя младежите при обработката на видеата, а когато са готови ги публикуват в училищния YouTube канал. 

Дигитализацията на обучението по физика е дейност, която г-н Николов стартира още по време на дистанционното обучение, когато разработва редица видео уроци в YouTube по избрани теми от материала по физика и астрономия за 7. и 10. клас. Учениците, съвместно с учителя по информационни технологии, също създават кратки образователни видеа, с което повишават дигиталните и презентационни си умения - пример за създаване на собствено учебно съдържание от ученик е видео урокът на тема „Слънчева система”, изготвен от седмокласник. 

Десетокласниците представят проектите си по време на проектната седмица в края на учебната година. Те презентират пред класа и в присъствието на представители на училищното ръководство. Тази възможност за изява засилва усещането за постижение и принадлежност и поставя учениците в центъра на образователния процес.

13 STEM проекта на десетокласници 

В следващата своеобразна “галерия на STEM успеха” ще ви представим 13 впечатляващи проекта и експеримента, представени от десетокласници по време на проектната седмица по физика.

  • Проект „Бутилки с вода" 

Учениците използват пластмасови бутилки и тръбичка, за да демонстрират хидростатично налягане, комуникиращи съдове и сифониране - пренос на течности под действие на гравитацията. 

  • Проект „Импровизирана прахосмукачка" 

Един ученик използва пластмасова бутилка, която при стискане и отпускане засмуква малки отпадъци, за да демонстрира въздушно налягане и вакуум - принцип на работа на прахосмукачка. 

  • Проект „Слънчев панел с вентилатор"

За да представи фотоелектричен ефект (преобразуване на слънчева енергия в електрическа и после в механична), един десетокласник свързва соларен панел към батерия и вентилатор. 

  • Проект „Водно колело” 

Отбор от две ученички изработват въртящ механизъм, задвижван от вода, за да демонстрират превръщане на потенциалната енергия на водата в механична - принцип на водна турбина. 

  • Проект „Прожектор с картон"

Един от младежите в класа прави модел с лампа, захранвана от батерия, за да представи електрическа верига и преобразуване на електрическа енергия в светлинна. 

  • Опит на Юнг

Млада физичка от класа прави експеримент с два процепа и светлина, за да демонстрира интерференция на светлината - доказателство за вълновата природа на светлината. 

  • Проект „Кораб в басейн"

В този проект ученикът поставя модел на кораб в басейн с вода, за да демонстрира сила на Архимед - плаването на телата в течности. 

  • Проект „Количка с дистанционно управление"

Тук друг десетокласник изработва количка от картон с мотор и дистанционно управление, за да демонстрира електрическо задвижване и управление на движение чрез електрическа верига. 

  • Холограма

Друг проект представя триизмерен образ чрез светлинни интерференции и така ученикът  демонстрира интерференция и дифракция на светлината. 

  • Проект „Яйце в бутилка"

Екип от десетокласници поставя обелено сварено яйце върху гърлото на стъклена колба (или бутилка), в която предварително е запален огън, например чрез горяща клечка. Така демонстрират въздушно налягане, разширение и свиване на газове при температура, както и действието на атмосферното налягане. 

  • Проект „Въртележка"

Ученичката, която работи по този проект изработва модел на въртележка с окачени седалки, които се въртят около централна ос. Моделът демонстрира законите на механиката, свързани с кръговото движение и центростремителната сила.

  • Експеримент с гребен и тел

Десетокласничка изработва модел с буркан, метален капак, сламка и навита медна тел. Към модела използва гребен, за да създаде електрически заряди и да наблюдава ефекта върху телта. Така демонстрира статично електричество и електрическо взаимодействие - как натрупаните заряди могат да предизвикат движение или привличане на леки предмети.

  • Модел на градска среда с метро

Ученичка изработва картонен модел на град с метро, захранвано от батерия и намотка от тел. Този модел демонстрира електромагнетизъм - връзката между електрически ток и магнитно поле и принципа на работа на електродвигател.

Стъпка 4. Анализ и оценяване 

Преподавателят оценява учениците си по следните критерии: 

  • Разбиране на физичните принципи; 
  • Проявени експериментални умения; 
  • Оригиналност и екипна работа; 
  • Приносът на семейството.

Г-н Николов изисква от учениците и родителите кратка обратна връзка за преживяването - какво ги е вдъхновило да изберат конкретния експеримент или явление, какво са научили, какви предизвикателства са срещнали в процеса на реализация на проекта. Николай Николов изготвя и кратка анонимна анкета, чрез която да събере обратна връзка от учениците си.  

ЗАЩО ДА ОПИТАМЕ?

Резултати и ефект 

В резултат на проведената проектна седмица учениците разбират по-добре физичните явления, защото ги преживяват. Родителите участват активно и стават част от учебния процес, което засилва мотивацията и връзката между училището и семейството. Също така се създава позитивна атмосфера на подкрепа, сътрудничество и обща цел. Учениците от 10. клас показват повишена увереност, интерес и отговорност при работа по проекти. Преподавателят споделя, че дори някои от учениците му избират физиката като университетска специалност. 

По отношение на количествените резултати г-н Николов наблюдава голям напредък в представянето на ученици от различни випуски. В рамките на изминалите три учебни години по време на проектните седмици в 10. клас са проведени десетки експерименти, свързани с електрически, оптични и термични явления. В анкетна обратна връзка над 85 % от учениците споделят, че след проектната седмица разбират по-добре физиката. Родители на над 50 ученици са участвали в подготовката на проекти или предоставяне на материали и техническа помощ. Практиката има положително въздействие върху цялата училищна общност!