ВИКОРИСТАННЯ ЕЛЕМЕНТІВ STEM-ОСВІТИ У ПІДГОТОВЦІ СТУДЕНТА-МЕДИКА

08 November 2018 Last Updated: 08 November 2018

УДК 372.853

БІРЮКОВА Тетяна Вікторівна,

кандидат технічних наук, доцент,

асистент кафедри біологічної фізики та медичної інформатики,
Вищий державний навчальний заклад України «Буковинський державний медичний університет»

ORCID ID 0000-0003-4112-7246,

e-mail: [email protected],

ОЛАР Олена Іванівна,

кандидат фізико-математичних наук, доцент,

доцент кафедри біологічної фізики та медичної інформатики,

Вищий державний навчальний заклад України «Буковинський державний медичний університет»,

ORCID ID 0000-0002-2467-6932,

e-mail: [email protected],

ФЕДІВ Володимир Іванович,

доктор фізико-математичних наук, професор,

завідувач кафедри біологічної фізики та медичної інформатики,
Вищий державний навчальний заклад України «Буковинський державний медичний університет»,

ORCID ID 0000-0002-5033-1356,

e-mail: [email protected],

МИКИТЮК Орися Юріївна,

кандидат фізико-математичних наук, доцент,

доцент кафедри біологічної фізики та медичної інформатики,

Вищий державний навчальний заклад України «Буковинський державний медичний університет»,

ORCID ID, 0000-0001-8514-7092

e-mail: [email protected]

Анотація. У статті розглянуто принципи запровадження елементів STEM-освіти у вищому медичному навчальному закладі, наведено приклади їх застосування при вивченні медичної та біологічної фізики та медичної інформатики у комплексі професійної підготовки студентів-медиків. Показано, що підготовка студентами презентацій до теми заняття і їх представлення на занятті розвиває самостійність і цілеспрямованість щодо знаходження розв’язку проблеми. Автори вважають, що важливим є розвиток у студентів навичок науково-дослідницького пошуку, з цією метою студенти готують доповіді та презентації для участі в студентських наукових конференціях, конгресах, конкурсах студентських наукових робіт. Для зацікавленості студентів до самоосвіти використовується міждисциплінарний та проектний підходи, що демонструють інтеграцію природничих наук у сучасні медичні технології. Тому використання елементів STEM-освіти у медичній освіті сприяє створенню науково-методичної бази для підвищення професійної компетентності фахівців.

Ключові слова: STEM-освіта, медицина, медична та біологічна фізика, компетентність, студент-медик.

БИРЮКОВА Татьяна Викторовна, ОЛАР Елена Ивановна, ФЕДИВ Владимир Иванович, МИКИТЮК Орися Юрьевна. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ STEM-ОБРАЗОВАНИЯ ПРИ ПОДГОТОВКЕ СТУДЕНТА-МЕДИКА

Аннотация. В статье рассмотрены принципы внедрения элементов STEM-образования в высшем медицинском учебном заведении, приведены примеры их применения при изучении медицинской и биологической физики и медицинской информатики в комплексе профессиональной подготовки студентов-медиков. Показано, что подготовка студентами презентаций к теме занятия и их представление на занятии развивает самостоятельность и целеустремленность по нахождению решения проблемы. Авторы считают, что важным является развитие у студентов навыков научно-исследовательского поиска, с этой целью студенты готовят доклады и презентации для участия в студенческих научных конференциях, конгрессах, конкурсах студенческих научных работ. Для заинтересованности студентов к самообразованию используется междисциплинарный и проектный подходы, которые демонстрируют интеграцию естественных наук в современные медицинские технологии. Поэтому использование элементов STEM-образования в медицинском образовании способствует созданию научно-методической базы для повышения профессиональной компетентности специалистов.

Ключевые слова: STEM-образование, медицина, медицинская и биологическая физика, компетентность, студент-медик.

BIRIUKOVA Tetyana Viktorivna, OLAR Olena Ivanivna, FEDIV Volodymyr Ivanovych, MYKYTIUK Orysia Yuryivna. STEM-EDUCATIONAL ELEMENTS USING IN EDUCATION OF MEDICAL STUDENTS

Summary. The 21st century makes a challenge to traditional systems of education. Personality and problem-oriented learning, STEM-education are new important and perspective branches of education. The number of publications about innovations in modern education has increased recently and the legislation in education field is in the process of adaptation for new generation of education systems. In the article are considered the principles of elements of STEM-education introduction in the higher medical educational institution, examples of their application in the study of medical and biological physics and medical informatics in the complex of professional training of medical students. It is shown that the making by students of topic presentations and their presentation in the classroom develops autonomy and purposefulness in finding of the problems solutions. The authors consider that the development of students' research skills is important; students make reports and presentations for participation in student scientific conferences, congresses, competitions of student's scientific works. Interdisciplinary and project approaches that demonstrate the integration of natural sciences with modern medical technologies are used for students motivation, self-education. Therefore, the use of elements of STEM-education in medical education promotes the creation of a scientific and methodological basis for enhancing the professional competence of specialists.

Working on the main areas of STEM education students are forming the important characteristics of a future competent specialist:
- ability to recognize the problem;

- ability to formulate the direction of research, indicate the ways of its solution;
- flexibility in the acceptance and understanding of a new point of view on the problem;

- ability to defend their point of view;

- originality of the solution of the problem;

- the ability of analyzing, abstraction, concretization, synthesis.

The use of elements of STEM education in medical education contributes to the implementation of the state policy, taking into account the new requirements of the Law of Ukraine "On Education", in order to strengthen the development of scientific and technical direction in teaching and methodological activities at all educational levels; creation of a scientific and methodological base for improving the creative potential of youth and professional competence of specialists.

Key words: STEM-education, medicine, medical and biological physics, competence, student-physician.

Постановка та обґрунтування актуальності проблеми.

В умовах стрімкого зростання та поширення інформаційних технологій у суспільстві, виробництві, медицині, повсякденному житті зростає попит на фахівців, які вміють у нестандартних ситуаціях користуватися здобутими навичками під час професійної підготовки, швидко приймати рішення, нести відповідальність за прийняті рішення та виконані дії, мати відповідні професійні компетенції, бути конкурентоспроможними на сучасному ринку праці. Для підготовки висококваліфікованих сучасних фахівців та модернізації освіти в останні роки широкими темпами впроваджуються принципи STEM-освіти.

Аналіз останніх досліджень та публікацій. ХХІ століття ставить виклики до традиційних систем навчання, які не завжди справляються зі своїми завданнями. Особистісно- та проблемно-орієнтоване навчання, STEM-освіта – нові важливі і перспективні напрямки освіти. Щоденно зростає кількість публікацій щодо інновацій у сучасній освіті, а законодавча база в сфері освіти [2] приводиться у відповідність до викликів систем освіти нового покоління.

Концепція SТЕМ-освіти була вперше запропонована американським бактеріологом Р. Колвєллом у 1990-х роках, але активно почала використовуватися з 2000-х років. Проблеми STEM-освіти висвітлюються у наукових працях К. Ніколса Х. Гонсалеса, Дж. Куензі та ін. [1]. Проте результати запровадження цих технологій при підготовці студентів-медиків висвітлені недостатньо.

Метою статті є висвітлення основних положень STEM-освіти та використання її елементів при проведенні занять з медичної та біологічної фізики та медичної інформатики зі студентами-медиками.

Виклад основного матеріалу дослідження. STEM-освіта – це акронім від англійських слів наука, технологія, інженерія та математика. Її позиціонують як напрям підготовки фахівців, здатний поєднувати набуті знання з дисциплін природничо-математичного циклу для формування критичного мислення, навичок дослідницької діяльності в поєднанні з гуманітарним напрямком освіти. STEM-освіта створює навчальне середовище для розвитку критичного мислення, розвиває здібності до дослідницької, аналітичної, експериментальної роботи та ін.

Неможливо перелічити абсолютно всі академічні дисципліни, що належать до STEM-освіти і є дотичними до медицини (напр., біохімія, біомеханіка, медична інформатика, математична біологія, нейробіологія, ядерна фізика, нанотехнології, робототехніка та ін.), але навіть неповний їх перелік закладає розуміння того, наскільки важливою є компонента такої освіти у підготовці майбутнього лікаря. Знання, пов’язані зі STEM, сприяють розвитку біо- та медичних технологій, розробці нових медичних та діагностичних пристроїв. Створення надійного і якісного фонду STEM-освіти шляхом добре продуманих навчальних програм і наповнення навчальних курсів – одна з найважливіших задач викладачів дисциплін природничого профілю, таких як фізика, хімія, біологія.

Слід зазначити, що західні країни активно пропагують STEM-освіту і заохочують її розвиток ще у початковій школі. Ось приклад того, як мотивують цей напрям освіти у медицині. Основна теза – лікарі можуть аналізувати і лікувати захворювання на індивідуальному рівні завдяки технологіям, що базуються на статистиці, інформатиці та біології; дослідження структури білка у тривимірному просторі та моделювання змін цієї структури стали можливими завдяки методам математичного моделювання та завдяки появі потужних комп’ютерів та ін.

STEM-технології потребують від студентів набуття та розвитку здібностей критичного мислення, вміння працювати як самостійно, так і в команді [4]. Перед викладачем одним із головних завдань стає організація та підтримка цілеспрямованої пізнавальної діяльності студентів, формування вмінь, навичок наукових досліджень, підготовка навчальних та навчально-методичних матеріалів, які містять інтегровану інформацію дисциплін профілю зі STEM-технологіями.

Викладачі кафедри біологічної фізики та медичної інформатики при вивченні курсу медичної та біологічної фізики при підготовці до занять заохочують студентів до розробки презентацій з відповідної теми, на занятті студенти демонструють презентації і коментують їх, при цьому набувають вміння представляти свої роботи, пов’язують свої дослідження з життям, проявляють самостійність, цілеспрямованість, наполегливість в отриманні рішення поставленої задачі.

Важливим є розвиток науково-дослідницьких навичок у студентів, тому студенти беруть участь у різноманітних наукових конференціях, олімпіадах, конкурсах наукових студентських робіт. Прикладом такої діяльності стала участь студентів у V Міжнародному медико-фармацевтичному конгресі студентів і молодих учених BIMCO-2018, проведеному 4-6 квітня 2018 р. на базі Вищого державного навчального закладу України «Буковинський державний медичний університет». У процесі підготовки до конгресу студентами був виконаний великий об’єм пошукової, дослідницької роботи, націленої на формування загальних (інформаційних, полікультурних, мовленнєвих, соціальних) та професійних (здатність збирати, реєструвати і аналізувати дані медико-біологічних досліджень за допомогою відповідних методів і технологічних засобів, здатність оцінювати та інтерпретувати отримані результати) компетентностей. Студенти проходять шлях від зародження ідеї до її практичної реалізації та представлення у вигляді презентації. Впродовж пошукового процесу у студентів формуються вміння мислити та використовувати принципи метапредметності. Завдяки цьому реалізуються і принципи STEM-освіти, що об’єднують міждисциплінарний та проектний підходи, основою яких є інтеграція природничих наук у технології, інженерну майстерність та математику. Створюючи свої доповіді на базі проведених досліджень студенти закладають зародки майбутніх професійних компетентностей, а саме:

уміння ставити проблему;
уміння знаходити зв’язки проблеми зі всіма можливими дисциплінами;
уміння формулювати напрямок дослідження та продумувати шляхи його вирішення;
уміння формулювати та відстоювати власний погляду на існуючу проблему;
здатності до аналізу та синтезу.

Таким чином, навчальний процес стає наближеним до реальних різноманітних напрямків науково-дослідницької та професійної діяльності.

Ми вважаємо, що головною метою науково-орієнтовної освіти в медичному університеті є створення системи навчання на базі компетентнісного підходу, орієнтованої на формування та самореалізацію особистості молодого науковця. Працюючи в цьому напрямку заняття з медичної та біологічної фізики та медичної інформатики будуємо таким чином, щоб студенти не були пасивними спостерігачами процесу навчання, а виступали у ролі пошуковців, що приводить до кращого запам’ятовування навчального матеріалу, який вивчався самостійно. Використовуючи елементи STEM-освіти викладачі створюють для студентів відповідні можливості для більш активної роботи, підвищення зацікавленості у власній освіті, використовують міждисциплінарний та проектний підходи з метою інтеграції природничих наук у відповідні сучасні технології, які використовуються в медицині. При вивченні певної конкретної теми навчальну інформацію представлено у вигляді міжпредметної інтеграції декількох дисциплін, що вивчаються, матеріал яких тісно пов'язаний між собою і має практичне застосування в медицині. На кожному занятті студенти аналізують вивчений матеріал, роблять висновки, пов’язують навчальний матеріал із життєвими ситуаціями, демонструють застосування положень теми в реальному житті, пропонують власне бачення практичного використання набутих знань.

Таким чином, студенти набувають навичок критичного мислення, формулювання та висловлювання думок, відстоювання своєї точки зору на вирішувану проблему, презентуючи результат своєї праці у практичний сфері розкривають їхній творчий потенціал, власні здібності, набувають більшої зацікавленості до вивчення дисциплін природничого циклу. Працюючи за основними напрямками STEM-освіти у студентів відбувається формування важливих характеристик майбутнього компетентного фахівця:

вміння розпізнавати проблему;
вміння виділити в поставленій проблемі можливі сторони і зв’язки [3];
вміння формулювати напрямок дослідницької роботи, вказувати шляхи її вирішення;
гнучкість у прийнятті та розумінні нової точки зору на поставлену проблему;
вміння відстоювати свою точку зору;
оригінальність вирішення проблеми;
здатність до аналізу, абстрагування, конкретизації, синтезу.

Висновки з дослідження і перспективи подальших розробок.

Використання елементів STEM-освіти у медичній освіті сприяє реалізації державної політики з урахуванням нових вимог Закону України «Про освіту» щодо посилення розвитку науково-технічного напряму в навчально-методичній діяльності на всіх освітніх рівнях; створенні науково-методичної бази для підвищення творчого потенціалу молоді та професійної компетентності фахівців.

СПИСОК ДЖЕРЕЛ

Весела Н.О. STEM-освіта як перспективна форма інноваційної освіти в Україні [Електронний ресурс].– Режим доступу: http://elar.ippo.edu.te.ua:8080/bitstream/123456789/4567/1/01_%20Vesela.pdf.
Закон України «Про освіту» [Електронний ресурс]/ Режим доступу: http://zakon.rada.gov.ua/laws/show/2145-19.
Коломієць А.М., Кобися В.М. Впровадження елементів STEM-освіти у процес підготовки майбутніх педагогічних працівників/ «Сучасні інформаційні технології та інноваційні методики навчання: досвід, тенденції, перспективи» 9–10 листопада 2017, № 1. [Електронний ресурс].– Режим доступу http://conf.fizmat.tnpu.edu.ua/media/magazin/2017/09.11.2017.pdf.
Проект концепції STEM-освіти в Україні [Електронний ресурс]./ Режим доступу: https://drive.google.com/file/d/0B3m2TqBM0APKT0d3R29PbWZwUnM/view.

REFERENCES

Vesela N.O. STEM-osvita yak perspekty`vna forma innovacijnoyi osvity` v Ukrayini [Elektronny`j resurs].– Rezhy`m dostupu: http://elar.ippo.edu.te.ua:8080/bitstream/123456789/4567/1/01_%20Vesela.pdf.
Zakon Ukrayiny` «Pro osvitu» [Elektronny`j resurs]/ Rezhy`m dostupu: http://zakon.rada.gov.ua/laws/show/2145-19.
Kolomiyecz` A.M., Koby`sya V.M. Vprovadzhennya elementiv STEM-osvity` u proces pidgotovky` majbutnix pedagogichny`x pracivny`kiv/ «Suchasni informacijni texnologiyi ta innovacijni metody`ky` navchannya: dosvid, tendenciyi, perspekty`vy`» 9–10 ly`stopada 2017, # 1. [Elektronny`j resurs].– Rezhy`m dostupu http://conf.fizmat.tnpu.edu.ua/media/magazin/2017/09.11.2017.pdf
Proekt koncepciyi STEM-osvity` v Ukrayini [Elektronny`j resurs]./ Rezhy`m dostupu: https://drive.google.com/file/d/0B3m2TqBM0APKT0d3R29PbWZwUnM/view.

ВІДОМОСТІ ПРО АВТОРІВ

БІРЮКОВА Тетяна Вікторівна - кандидат технічних наук, доцент, асистент кафедри біологічної фізики та медичної інформатики вищого державного навчального закладу України «Буковинський державний медичний університет»

Наукові інтереси: біологічна фізика, медична фізика, медицина, штучний інтелект, освіта, теорія та методика навчання.

ОЛАР Олена Іванівна - кандидат фізико-математичних наук, доцент, доцент кафедри біологічної фізики та медичної інформатики вищого державного навчального закладу України «Буковинський державний медичний університет»

Наукові інтереси: лазерна поляриметрія біологічних тканин, нанотехнології у медицині, освіта.

ФЕДІВ Володимир Іванович - доктор фізико-математичних наук, професор, завідувач кафедри біологічної фізики та медичної інформатики вищого державного навчального закладу України «Буковинський державний медичний університет»

Наукові інтереси: нанотехнології, біофізика, матеріалознавство.

МИКИТЮК Орися Юріївна - кандидат фізико-математичних наук, доцент, доцент кафедри біологічної фізики та медичної інформатики вищого державного навчального закладу України «Буковинський державний медичний університет»

Наукові інтереси: нанотехнології у медицині, біофізика, освіта.

INFORMATION ABOUT THE AUTHORS

BIRIUKOVA Tetyana Victorivna Ph.D., Associate Professor, Assistant Department of Biological Physics and Medical Informatics, Higher state educational establishment of Ukraine "Bukovinian State Medical University"

OLAR Оlena Ivanivna, Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor of Biological Physics and Medical Informatics, Higher state educational establishment of Ukraine "Bukovinian State Medical University"

FEDIV Volodymyr Ivanovich, Doctor of Sciences, Professor, Head of the Department of Biological Physics and Medical Informatics, Higher state educational establishment of Ukraine "Bukovinian State Medical University"

MYKYTІUK Orysіa Yuryіvna, Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor of Biological Physics and Medical Informatics department, Higher state educational establishment of Ukraine "Bukovinian State Medical University".