ХІМІЧНА ЕКСПЛОРАЦІЯ: ОПТИМІЗАЦІЯ НАВЧАННЯ ХІМІЇ ЧЕРЕЗ ІНТЕГРАЦІЮ STEM-ПІДХОДІВ

Abstract

У статті розглянуто важливий аспект удосконалення процесу навчання хімії через інтеграцію SТEM-підходів. Мета даного наукового дослідження спрямована на поліпшення якості вивчення хімії шляхом інтеграції SТEM-підходів та визначення оптимальних стратегій для підвищення ефективності методи досліджень освітнього процесу. Ураховано ключові проблеми у сучасних методиках викладання хімії та, відповідно, висвітлено перехід у методології викладання хімії з використанням інноваційного підходу з поєднанням принципів науки, технології, інженерії та математики (SТEM). Основний акцент поставлено на активне використання SТEM-підходів, фокусуючись на концепції «хімічна експлорація». Дослідження виконано з метою оптимізації навчання для збагачення хімічної освіти. Для більш повного та глибшого розуміння ефективності SТEM-підходів застосовано такі методи: аналіз літературних джерел, емпіричні дослідження, опитування та анкетування, спостереження, групові обговорення , статистичний аналіз. Розроблено інструментарій для оцінювання впровадження STEM-підходів у процесі вивчення хімічних дисциплін. Розглянуто SТEM-підходи як інноваційна позитивна динаміка навчання. Обговорено застосування конкретних SТEM-інструментів для підтримки SТEM-підходів у хімічному навчанні. Висвітлено важливість інтеграції SТEM-підходів для поліпшення навчання хімії. Запропоновано методологію хімічної експлорації. Термін «хімічна експлорація» у нашому дослідженні відіграє ключову роль як дослідження хімії з використанням інноваційних методів та SТEM-підходів. Для моделювання хімічних процесів та експериментів на комп’ютері запропоновано до використання технологію симуляції. Наведено приклади симуляційних моделей, які використовуються у навчальному процесі. Для активного навчання запропоновано до використання такі педагогічні стратегії, як кейс-методи. Аргументовано переваги інтеграції SТEM-підходів для поліпшення розуміння матеріалу та розвитку критичного мислення студентів. Використано методику «експертної оцінки» з паралельним використанням прийому «3, 2, 1» у формі STEM-хакатону. Участь у новаторському навчальному процесі дала змогу студентам збагатити свій досвід, розвивати практичні навички та застосовувати теоретичні знання на практиці. Загалом робота підкреслює необхідність удосконалення підходів до викладання хімії, щоб підготувати студентів до викликів сучасного світу і ринку праці. The article examines an essential aspect of enhancing the chemistry learning process through the integration of STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) approaches. The aim of this scientific research is to improve the quality of chemistry education by integrating STEM approaches and identifying optimal strategies to enhance the efficiency of educational methods. Key issues in contemporary chemistry teaching methods are considered, highlighting the transition to a teaching methodology using an innovative approach that combines principles of science, technology, engineering, and mathematics (STEM). The primary focus is placed on the active utilization of STEM approaches, with a specific emphasis on the concept of chemical exploration. The research is conducted with the goal of optimizing teaching methods to enrich chemical education. To achieve a more comprehensive and in-depth understanding of the effectiveness of STEM approaches, the following methods are applied: literature analysis, empirical research, surveys and questionnaires, observations, group discussions, and statistical analysis. Tools for evaluating the implementation of STEM approaches in the study of chemical disciplines are developed. STEM approaches are discussed as an innovative positive trend in education. The application of specific STEM tools to support STEM approaches in chemical education is considered. The importance of integrating STEM approaches to enhance chemistry education is highlighted. A methodology for chemical exploration is proposed, where «chemical exploration» plays a key role in our study as the exploration of chemistry using innovative methods and STEM approaches. To simulate chemical processes and experiments on a computer, simulation technology is proposed for use. Examples of simulation models used in the educational process are provided. For active learning, pedagogical strategies such as case methods are suggested. The benefits of integrating STEM approaches to improve students’ understanding of the material and the development of critical thinking skills are argued. The «expert assessment» methodology is employed, parallel with the use of the «3,2,1» approach in the form of a STEM hackathon. Participation in an innovative educational process has allowed students to enrich their experience, develop practical skills, and apply theoretical knowledge in practice. Overall, the work emphasizes the need to improve approaches to teaching chemistry to prepare students for the challenges of the modern world and job market.