STEM-i loogika: õppesisu-teadmised ja neil tuginevad oskused 

17. märts 2023 Tiia Rüütmann kaasprofessor, Rahvusvahelise Inseneripedagoogika Ühingu president, TTÜ Eesti inseneripedagoogika keskuse juhataja, TTÜ inseneriteaduskonna õppearenduse keskuse juhataja - Kommenteeri artiklit
Tiia Rüütmann. Foto: TalTech

Mida tähistatakse mõistega STEM-haridus? STEM-haridus annab interdistsiplinaarsed pädevused, et lahendada probleeme, millega tänapäeva maailm silmitsi seisab. Õpingute jooksul tuleb omandada lisaks erialaterminoloogiale ja -teadmistele ka STEM-kirjaoskus, -mõtteviis, erialaoskused, töövõtted, väärtushinnangud ja päriseluliste probleemide lahendamise oskus. 

21. sajandi insenerile esitatud ootused loovad raamistiku neljandas tööstusrevolutsioonis edu saavutamiseks. Olulised on ka 2021. aastal maailma majanduse foorumil esitatud tuleviku erialade nüüdisajastatud tunnetuslikud, inimestevahelised, digitaalsed ja enesejuhtimise põhioskused. Rahvusvaheline Inseneride Liit (IEA) on koostanud, lähtudes Washingtoni, Sydney ja Dublini kokkulepetest, üldised rahvusvahelised insenerihariduse kvaliteedinäitajad – inseneriõppekavade lõpetajate kompetentsimudeli.  

IEA kompetentsimudelis on 12 kvaliteedinäitajat, neist olulisimaks peetakse STEM/insenerieriala teadmisi, millele järgnevad probleemianalüüsi / kriitilise mõtlemise oskus, probleemilahenduste disain, inseneridisain/projekteerimisoskus jpt.  

Koolikõlblik mikrokraadikava

Nimetatud kvaliteedinäitajate tagamiseks tuleb valdkonna õpetamisel tugineda STEM-didaktikale ja -inseneripedagoogikale. IEA kompetentsimudeli tulemuslikuks rakendamiseks on Rahvusvaheline Inseneripedagoogika Ühing (IGIP) koostanud STEM-õpetaja/õppejõu kompetentsimudeli, mida on tunnustanud maailma rahvusvahelised insenerihariduse organisatsioonid. Kuid lisaks inseneride koolitamisele tuleb koolitada ka inseneripedagooge, kes on võimelised õpetama reaalaineid ka üldhariduskoolides, eeskätt gümnaasiumides.  

IGIP-i kompetentsimudel eeldab, et STEM-õpetaja/õppejõud on läbinud magistriõppe õpetatavas STEM-aines/erialas ja õpetajakoolituse. STEM-õpetaja/õppejõud peab olema eelkõige oma eriala professionaal, kes tunneb õpetatavat ainesisu ja valdkondlikku didaktikat. IGIP-i inseneripedagoogika mikrokraadi õppekava on koostanud 27 Euroopa tehnikaülikooli esindajat ja see tagab IGIP-i STEM-õpetaja/õppejõu kompetentsimudeli pädevused.

TTÜ-s on valminud STEM-(MATIK-)õpetaja lisaeriala mikrokraadikava, mis tugineb IGIP-i põhimõtetele ja on suunatud magistriharidust omavatele STEM-eriala spetsialistidele. Olukorras, kus on suur puudus reaalainete õpetajatest, on STEM-erialaspetsialistide ümberõpe ja karjääripööre üks kulutõhusamaid lahendusi. Õppekaval on rahvusvaheliste inseneriorganisatsioonide akrediteering kuni 2026. aastani ja arvestatav potentsiaal õpetajakoolituseks ka Eesti koolidele. 

Õppekava koostamise teaduslikest alustest on ilmunud teadusartikkel ICL2021 teaduskonverentsil. TTÜ mikrokraadikava on koolikõlblik ja koolirakenduslik ning käsitleb ka STEM-valdkonna lõimingut ja nüüdisaegset metoodikat. 

Metoodika lähtugu õppesisust 

Pedagoogika ei ole universaalne teadus ega anna ühesuguseid retsepte eri valdkondade õpetamiseks. Kui tehnikateadustes tuntud Pascali seaduse kohaselt kandub rõhk vedelikus või gaasis edasi igas suunas ühteviisi, siis pedagoogikas antud analoogia ei kehti. Seetõttu peab STEM-õpetaja/õppejõud omama teadmisi üldpedagoogikas ja ülddidaktikas, aga kindlasti olema pädev ka STEM-ainedidaktikas ning inseneripedagoogikas.

Ajalooprofessori tööriistad ei sobi mehaanikaõppejõule ja muusikaõpetaja omad keemiaõpetajale. On loodud meetodikultuse väärkuvand, nagu saaks kasutada igas valdkonnas ühesugust metoodikat, peaasi et seda nimetataks nüüdisaegseks. Erinev õppekeskkond ja eri eesmärgid eeldavad erinevat õppesisu ning sisule vastavalt valitakse ka metoodika. Eri valdkondades on paratamatult erinevad meetodid, seda ka nt aktiivõppe korraldamisel. Aktiivõpe STEM valdkonnas paneb õppijaid kriitiliselt mõtlema, hindama, analüüsima, sünteesima, optimaalseid lahendusi leidma ja süvitsi õppima. 

Mõistetavalt eeldavad eri õppevaldkonnad erinevaid spetsiifilisi lähtealuseid eesmärgiseadeks, õppesisu valikuks, tingimusi õppetöö korraldamiseks ja metoodikaid sobivate õppetegevustega. Õppimise käsituses on oluline pöörata tähelepanu eelkõige õppesisu valikule, selle organiseerimisele ning õppimist toetavate keskkondade loomisele, mis lubab kujundada erisuguseid õppesüsteeme ja paremini arvestada õppijate eripäraga. 

Metoodika valik õppesisu tundmata ei ole arukas ega ka teaduslikult põhjendatud – metoodika peab aitama arusaamisega õppida. Õppesisu alusel on võimalik ka STEM-aineid lõimida teooria, mõiste ja faktitasemel. 

Teadmine, faktid ja vastutus

STEM-ainete õpetamisel-õppimisel on tunduvalt vähem subjektiivsust ja palju rohkem objektiivsust kui teistes valdkodades. Subjektiivsus ilmneb loovuses, eri lahendusvariantide leidmisel ja suhtluses. Objektiivsus tuleneb loodusseadustest – ei demokraatia, arvamuste paljusus ega ka konsensus oma nendes mingit tähendust. Gravitatsioon kehtib demokraatiast, meie eeldustest, arvamustest, kokkulepetest ja konsensusest sõltumata. 

STEM-valdkonnas tuleb lihtsalt arvestada loodusseadustega, vastavate normatiivide, ISO standardite ja tõendatud faktidega. Insener mitte ei arva, et see sild püsib, vaid peab kindlalt teadma ja tõestama arvutustega, et see sild jääb püsima – ohutuks kasutamiseks kõikidele sillaületajatele. Teadmine, faktid ja vastutus on omavahel tihedas seoses (katse-eksituse meetod ja arvamine lähevad ühiskonnale liiga kalliks maksma).

Küllap tuleb õppida oma tegevuse eest vastutama, sealhulgas väga kiireid kaalutud otsuseid vastu võtma (isegi siis, kui Google ei aita) ja teadma, mida see otsus endaga kaasa võib tuua ühiskonnale, loodusele, maailma ökosüsteemile. Paljudes maades on male kohustuslik õppeaine, et õpetada iseseisvalt otsustama, analüüsima võimalikke järelmeid ja pidevalt mõtlema: „Mis siis kui…“

Pingutusteta õppimise sündroom

Õppimine on töö, mis peab olema huvitav, motiveeriv, pingutust nõudev, aga mitte alati lõbus. Pingutusteta õppimise (ka pingutusteta töö) sündroom on umbes 25 aastat tagasi heaoluühiskonnas tekkinud ja nakkuslikult leviv haigus. Ei ole midagi ilusamat, kui kinnitada, et kool peaks olema pingevaba ning huvitav suhtlemiskeskkond, kus puudub diskrimineeriv hindamine. Sellist ideaalkooli on kerge luua ja viimase mõnekümne aasta jooksul on maailmas nähtud mitmesuguse uudse suunitlusega koole – huvitav kool, hinneteta kool, õnnelik kool, pingutusteta kool, õppejõududeta ülikool jne. 

Õppimine toimub siiski ainult pingutuste, raskuste ja vastuolude ületamise kaudu. Kõlab ju kaunilt, kui räägime 21. sajandil vaid õhinapõhisest ja särasilmsest õppimisest – aga see on vastuolus looduse ja psühholoogia seaduspärasustega. Õppur areneb protsessides, mida ta kogeb: negatiivsete ja positiivsete emotsioonide, pingutuse ja aktiivse tegutsemise, õnnestumiste ja ebaõnnestumiste, refleksiooni ja oma vigadest ning kogemustest õppimise kaudu.

Pingutusteta õppimise sündroomi ilmingute ühine tunnus on õppimise ja teadmiste asendamine vaba mõttevahetuse, arvamuste, vaidluse ja hinnangutega. Sündroom süveneb esimeste haridusvalikute tegemisel ja üha harvem on nendeks raskemini omandatavad ning pingutust nõudvad reaalained: matemaatika, füüsika, keemia ja insenerierialad. Arusaadavalt ei saa ega tohigi õppimist STEM-valdkonnas asendada vaba mõttevahetuse, vaidluste ega subjektiivsete või poliitiliste hinnangutega. Teadmisi ei tohi asendada arvamustega. Kõik oskused tuginevad teadmistel.

Kindlasti ei tea me praegu, mida konkreetselt tuleks õpilastele õpetada, et nad 21. sajandi kodanikena tulevikus hakkama saaksid, aga küllap on neilgi vaja avarat maailmapilti, mida pakuvad klassikalised õppeained koolis – seda nii STEM-valdkonnas kui ka humanitaarias. Seetõttu peaksime keskenduma kriitilise mõtlemise õpetamisele, toetava õppekeskkonna loomisele, kontekstipõhisele õpetamisele, tõsielulistele õpisituatsioonidele, tegevuspõhisele õppimisele ja õppima õpetamisele. 

Vaja on omandada STEM-valdkonna alusteadmised ja arendada analüüsioskusi professionaalsete õpetajate toel.

Tänapäeva STEM-hariduse neli dimensiooni, ka inseneriõppes

  • Ära tee valesid asju – näiteks MIT tudengite prügiuuring (MIT Trash Track) näitas, et õppurite märgistatud prügi veeti alguses USA idarannikule ja sealt tagasi läänerannikule. 
  • Tee vähem, aga targalt – emissiooni vähendamine, energiasäästlikkus, kliimasoojenemise vähendamine jne. Kasuta selleks kõiki uusi tehnoloogilisi lahendusi, alates digitaalsetest kaksikutest.
  • Tee paremini – miks on autode kaal aina suurem? Miks sõidab viiekohalises autos Euroopas keskmiselt 1,6 reisijat?
  • Paranda asju, mida tegid valesti – võta appi inseneridisain, AI, digitaalsed kaksikud, autonoomsed sõidukid, droonid, uus tehnoloogia. 3D-kogemus harmoniseerib looduse, toote ja tänapäeva elu.

Kirjuta kommentaar

Õpetajate Lehel on õigus avaldada teie kirjutatud kommentaar paberväljaandes. Kommentaari pikkus ei tohi ületada 3000 tähemärki. Õpetajate Lehe kodulehe kommentaarid on modereeritavad ja avaldatakse pärast toimetamist hiljemalt kommentaari saatmisele järgneva tööpäeva hommikuks. Lehel on õigus jätta saadetud kommentaar kodulehel avaldamata. Iga kommentaari edastaja arvuti IP-aadress, sessiooni identifikaator ja kommenteerimise aeg salvestatakse andmebaasis. Õpetajate Leht ei vastuta kommentaaride sisu eest!