STEAM na lekcjach matematyki

folder_openSTEAM w pigułce
commentBrak komentarzy

Metoda STEAM staje się coraz bardziej popularnym podejściem w nauczaniu, łącząc naukowe, technologiczne, inżynieryjne, artystyczne i matematyczne aspekty w procesie edukacji. W dzisiejszym świecie tego typu umiejętności są niezwykle cenne i powinny być doskonalone w różnych sytuacjach życia szkolnego i na różnych przedmiotach. Świetnym przykładem mogą być lekcje matematyki, podczas których w zależności od omawianego zagadnienia, można z powodzeniem wykorzystywać metodę STEAM, by doskonalić nie tylko umiejętności stricte matematyczne, ale również logiczne myślenie, kreatywność co z kolei otwiera drzwi do szeroko pojętego rozwoju.

 

Geometria

Geometria to dział, który świetnie nadaje się, by podczas jego realizacji wykorzystać metodę nauki przez działanie. Podczas realizacji tematów dotyczących geometrii przestrzennej możemy wraz z uczniami projektować modele brył za pomocą różnych materiałów, takich jak klocki, papier, patyczki, plastelina itp. Mogą to być modele trójwymiarowe figur geometrycznych, jak również konstrukcje, które ilustrują różne pojęcia geometryczne, takie jak kąty, boki, płaszczyzny itp. W ten sposób uczniowie nie tylko zgłębiają abstrakcyjne pojęcia matematyczne, ale także rozwijają swoje zdolności do projektowania i tworzenia.

Ilustracja 1. Przykładowe konstrukcje z klocków: siatka sześcianu, bryły, symetria

 

Szczególny problem – podczas realizacji tych zagadnień – mają uczniowie z dysfunkcjami, którzy nie potrafią często wyobrazić sobie, jak wygląda omawiana figura przestrzenna, nie mówiąc już o tym, aby omówić czy wykorzystać jej własności podczas rozwiązywania zadań. Warto więc poświęcić jedną czy dwie lekcje, aby zaprojektować i stworzyć z uczniami modele brył, które później wykorzystamy podczas zajęć.

Możemy również podczas omawiania własności brył czy tworzenia modeli wykorzystać różnorodne aplikacje webowe, które pozwolą uczniom lepiej zrozumieć omawiane zagadnienia. Świetnym narzędziem okazać się może w tej sytuacji  Minecraft, który nie dość, że jest uwielbiany przez uczniów, to jeszcze przy jego pomocy można „ograć” wybrane zagadnienia matematyczne. To też dobra okazja, aby wykorzystać aplikacje oparte na AR czy też gogle VR.

Kolejnym zagadnieniem, które może stać się inspiracją do różnorodnych działań twórczych, jest symetria. Tutaj również mamy ogromne pole do popisu. Uczniowie mogą tworzyć kompozycje, wykorzystując w tym celu w zasadzie dowolne materiały. Wykorzystać można również ogólnodostępne aplikacje webowe, by uczniowie stali się twórcami pięknych, symetrycznych kompozycji.

Ilustracja 2. Symetryczne kompozycje z klocków

Ilustracja 3. Efekt działania aplikacji webowej – symetria

 

Ilustracja 4. Symetria w przyrodzie

Ilustracja 5. Motyl wykonany przy pomocy długopisu 3D – symetria

 

Moi uczniowie najczęściej wykorzystują klocki, tworzymy również symetryczne „kleksy”, szukamy symetrii w otaczającym nas świecie, a tutaj najlepszą metodą jest obserwacja przyrody. Warto więc wybrać się z uczniami do szkolnego ogrodu, na wycieczkę do lasu czy na łąkę, by mogli dokonać obserwacji, zrobić zdjęcia. Podczas szkolnej wycieczki, uczniowie mogą szukać symetrii w budowlach, zwiedzanych zabytkach. Powstałe w ten sposób fotografie, mogą zostać wykorzystane, by stworzyć wystawę przedstawiającą symetrię w otaczającym nas świecie.

Skoro mowa już o obserwacji przyrody, warto przy okazji pokazać uczniom inne zależności matematyczne. Mam tutaj na myśli ciąg Fibonacciego. Ten ciąg liczbowy można dostrzec w różnych aspektach świata naturalnego. Na przykład, liczba płatków kwiatów czy ilość liści na roślinie często odpowiada liczbom z ciągu Fibonacciego. Z kolei wspominając o ciągu Fibonacciego nie sposób nie wspomnieć o jego fraktalnej naturze. W strukturach liści lub łusek szyszek można zauważyć spiralne wzory odpowiadające temu ciągowi. Te spirale są także szczególnie widoczne w układzie nasion w słonecznikach czy szyszkach sosnowych. Fraktalność można odnaleźć w strukturze chmur, płatków śniegu, kalafiora czy aloesu, ale też strukturze fiordów, naczyniach krwionośnych, błyskawicach czy systemie rzek. Przykładów jest wiele.

Pokazując uczniom naturę fraktala, można wykorzystać skrypt napisany choćby w Scratchu, czy dostępny online generator fraktali. Obserwacje z pewnością nasuną wniosek, że matematyka może być nie tylko interesująca, ale i piękna. Fraktale mogą się zaś stać motywem przewodnim uczniowskich prac plastycznych czy wszelakich konstrukcji.

 

Ilustracja 6. Efekt działania skryptu w Scratch, przedstawiający fraktalną naturę liścia paproci

 

Analiza danych, programowanie

Jednym z zagadnień omawianych podczas zajęć matematycznych jest umiejętność odczytywania danych z wykresów, diagramów, tabel, zestawień. Jest to więc dobra okazja, aby uczniowie samodzielnie przeprowadzili ankietę, chcąc zebrać informacje na wybrany temat. Grupą badawczą może stać się klasa, albo większa grupa uczniów. Wyniki badań można wraz z uczniami opracować, a na ich podstawie stworzyć graficzne prezentacje danych. W tym celu uczniowie mogą stworzyć wykresy odręcznie lub wykorzystać arkusz kalkulacyjny. W oparciu o zebrane dane mogą powstać inne środki przekazu – plakaty, infografiki, prezentacje, filmiki.

Matematyka przenika się z wieloma zagadnieniami realizowanymi podczas zajęć informatyki. Pojawia się na przykład przy okazji nauki programowania. Można by rzec, że nie ma programowania bez matematyki, ale też, że wiele problemów matematycznych można rozwiązywać przy pomocy prostych algorytmów, które można sformalizować przy pomocy dowolnego języka programowania. Dzięki temu możemy także wraz z uczniami programować mikrokontrolery lub roboty by wspierały nas podczas zajęć matematyki.

Chciałam wspomnieć w tym miejscu o zajęciach, na których moi uczniowie poznają język Python. Zapoznaję ich z biblioteką Turtle, dzięki której uczniowie mogą tworzyć za pośrednictwem kolejnych linijek kodu – elementy graficzne. Jest to świetna okazja do rozmowy o takich zagadnieniach jak: symetria, kąty wewnętrzne, zewnętrzne, wielokąty foremne. Powstają wtedy piękne, wielobarwne kompozycje, które z pewnością można nazwać małymi dziełami sztuki.

 

Ilustracja 7. Efekt działania programu napisanego w języku Python

 

Innym przykładem może być wykorzystanie możliwości micro:bita, by po odpowiednim jego zaprogramowaniu mógł nam służyć na przykład podczas lekcji z prawdopodobieństwa. Ta maleńka płytka może stać się kostką, monetą czy generatorem liczb, który możemy wykorzystać do prowadzenia doświadczeń i zbierania danych. Poprzez projektowanie i programowanie takich narzędzi, uczniowie nie tylko zgłębiają konkretne koncepcje matematyczne, ale również rozwijają umiejętności informatyczne i inżynieryjne.

Ilustracja 8. Mikrokontroler micro:bit w roli monety

 

Gry matematyczne

Kolejnym przykładem wykorzystanie STEAM z matematyką w tle, może być tworzenie gier – zarówno tych w postaci cyfrowej (na przykład w Scrtachu), ale i gier planszowych, czy karcianych. Plansza do gry czy karty mogą być zaprojektowane przez uczniów w wybranym programie graficznym, a następnie wydrukowana lub zapisane w pliku i wykorzystane w grze, którą projektujemy w postaci cyfrowej.  Jeśli tworzymy grę analogową wydrukowane lub narysowane ręcznie materiały – dla trwałości warto zalaminować. Pionki, kostki do gry mogą zostać zaprojektowane i wydrukowane na drukarce 3D lub z pomocą długopisów 3D. No i wreszcie – jak już wspomniałam wcześniej – rolę kostki może pełnić odpowiednio zaprogramowany micro:bit. Przyznacie, że to fantastyczne połączenie wielu aktywności o charakterze STEAM, które sprawią, że nauka matematyki stanie się nie tylko ciekawa, ale także zabawna i angażująca.

 

Wykorzystanie metody STEAM na lekcjach matematyki otwiera przed nauczycielami i uczniami wiele możliwości twórczego uczenia się i eksplorowania matematycznych koncepcji w nowatorski sposób. Poprzez integrację nauki, technologii, sztuki, inżynierii i matematyki, uczniowie nie tylko zdobywają głębsze zrozumienie materiału, ale również rozwijają kreatywne i innowacyjne podejście do rozwiązywania problemów, co przygotowuje ich do wyzwań współczesnego świata.

 

Autorka: Justyna Klimczyk nauczycielka informatyki i matematyki w Szkole Podstawowej im. Janusza Korczaka w Kleszczowie. Autorka bloga „TIKowy Belfer”. Pod tą nazwą można ją znaleźć również na Facebooku, Instagramie i Tik Toku.  Entuzjastka stosowania nowoczesnych technologii w codziennej pracy z uczniem. Ekspert ds. awansu zawodowego nauczycieli, Microsoft Innovative Educator Expert, ambasadorka Wakeleta. Należy do społeczności SUPERBELFRZY RP. Uczestniczka wielu projektów ogólnopolskich, autorka innowacji, zdobywczyni grantów. Ma na swoim koncie współautorstwo podręcznika do informatyki dla szkoły podstawowej. Autorka licznych publikacji w czasopismach Programista Junior, Nauczyciel na Plus, Matematyka.