БИОЛОГ МАМАНДАРДЫ ОҚЫТУДАҒЫ STEM ИНТЕГРАЦИЯСЫ: ЗАМАНАУИ БІЛІМ БЕРУДЕГІ ТРЕНД

Мақалада биология пәнін оқытуда STEM интеграциясына негізделген зертханалық сабақ үлгісі сипатталған. Зерттеу «Өсімдіктерге әсер ететін стресс факторлар» тақырыбы аясында ұйымдастырылып, полиэтилен қалдықтарының өсімдіктердің физиологиялық көрсеткіштеріне әсерін ғылыми тұрғыдан зерттеуге бағытталды. Сабақ барысында студенттер нақты жағдаяттық мәселені шешу үшін өз бетінше гипотеза құрып, инженерлік модельдер әзірледі, эксперимент жүргізді, алынған деректерді технологиялық құралдар көмегімен өңдеп, математикалық есептеулер орындады. Эксперименттік зерттеу объектісі ретінде Sorghum saccharatum (қант соргосы) өсімдігі таңдалды. Топыраққа әртүрлі мөлшерде полиэтилен қалдықтары қосылып, өсімдіктердің өсу биіктігі, жапырақ саны, тамыр ұзындығы, ылғал және құрғақ массасы сияқты көрсеткіштер тіркелді. Зерттеу нәтижелері пластик қалдықтарының топырақ қасиеттері мен өсімдіктердің өсу қарқынына кері әсер ететінін көрсетті. Сабақ барысында STEM тәсілінің төрт бағыты – ғылым, технология, инженерия және математика – өзара байланыста қолданылды. Студенттер теориялық білімдерін өмірлік жағдаяттармен ұштастырып, ғылыми зерттеу әдістерін тәжірибе жүзінде меңгерді. Сауалнама нәтижелері STEM тәсілі негізінде ұйымдастырылған сабақтың тиімділігін көрсетті: студенттердің 95%-ы сабақ мазмұнын толық түсінгенін, 91%-ы зерттеу тапсырмаларының қызықты болғанын атап өтті. Қатысушылардың барлығы (100%) STEM бағыттарының өзара байланысын байқаған. Сонымен қатар, студенттердің 93%-ы білімдерінің кеңейгенін, 90%-ы сабаққа белсенді қатысқанын, ал 100%-ы бұрынғы қате түсініктерінің түзетілгенін көрсетті. Технологиялық құралдарды қолданудың тиімділігін барлық қатысушылар оң бағалады. Зерттеушілік қабілеттердің дамуына қатысты жауаптар біркелкі бөлінгенімен, нәтижелер бұл бағыттағы жұмысты одан әрі тереңдету қажеттігін көрсетті. Студенттердің 75%-ының топтық жұмыс барысында өз пікірін еркін білдіруі қолдаушы оқу ортасының қалыптасқанын аңғартады. STEM интеграциясына негізделген тәжірибе студенттердің ғылыми-зерттеу, сыни ойлау, топтық жұмыс және шығармашылық қабілеттерін дамытуға ықпал етті. Зерттеу нәтижелері STEM интеграциясын биологияны оқытуда және болашақ педагогтерді кәсіби даярлауда қолданудың әлеуетін көрсетеді.

В статье описывается пример проведения лабораторного занятия по биологии с использованием STEM-интеграции. Исследование было организовано по теме «Факторы стресса, влияющие на растения» и направлено на научное изучение влияния полиэтиленовых отходов на физиологические показатели растений студентами. В процессе занятия студенты самостоятельно формулировали гипотезу для решения конкретной ситуативной задачи, создавали инженерные модели, проводили исследования, обрабатывали полученные данные с помощью технологических инструментов и выполняли математические расчёты. В качестве объекта экспериментального исследования был выбран Sorghum saccharatum (сахарное сорго). В почву вносились различные количества полиэтиленовых отходов, фиксировались такие параметры, как высота роста растений, количество листьев, длина корней, влажная и сухая масса. Результаты показали, что пластиковые отходы негативно влияют на свойства почвы и темпы роста растений. В ходе занятия все четыре компонента STEM-наука, технология, инженерия и математика – были использованы во взаимосвязи. Студенты связали теоретические знания с реальными ситуациями, освоили научные методы на практике. Результаты анкетирования показали высокую эффективность STEM-подхода: 95% студентов полностью поняли содержание урока, 91% оценили исследовательские задания как интересные. Все участники (100%) отметили взаимосвязь STEM-направлений, что свидетельствует о продуманной структуре занятия. Кроме того, 93% отметили расширение своих знаний, 90% активно участвовали в уроке, а 100% подтвердили, что ранее имевшиеся ошибочные представления были скорректированы. Все студенты признали полезность применения технологических инструментов. Несмотря на равномерное распределение ответов относительно развития исследовательских навыков, стало очевидным, что это направление требует дальнейшего углубления. Свободное высказывание мнений 75% студентов в групповой работе свидетельствует о благоприятной атмосфере в аудитории. Интеграционный опыт способствовал развитию у студентов исследовательских навыков, критического мышления, командной работы и творческого подхода. Статья раскрывает значимость STEM-интеграции в преподавании биологии и доказывает её высокую эффективность в подготовке будущих педагогов.

The article presents an example of conducting a biology laboratory lesson using STEM integration. The research was organized on the topic “Stress Factors Affecting Plants” and aimed at a scientific investigation of the impact of polyethylene waste on the physiological indicators of plants by students. During the lesson, students independently formulated hypotheses to solve a specific situational problem, created engineering models, conducted experiments, processed the obtained data using technological tools, and performed mathematical calculations. The experimental object selected for the study was Sorghum saccharatum (sugar sorghum). Various amounts of polyethylene waste were added to the soil, and parameters such as plant height, number of leaves, root length, fresh and dry biomass were recorded. The results demonstrated that plastic waste negatively affects soil properties and plant growth rates. Throughout the lesson, all four STEM components – science, technology, engineering, and mathematics—were applied in an interconnected manner. Students linked theoretical knowledge to real-life situations and mastered scientific methods through practical experience. Survey results indicated the high effectiveness of the STEM-based approach: 95% of students fully understood the content of the lesson, and 91% rated the research tasks as interesting. All participants (100%) observed the interconnection between STEM disciplines, which reflects the well-structured nature of the lesson. Furthermore, 93% reported an increase in their knowledge, 90% actively participated in the lesson, and 100% confirmed that their previous misconceptions were corrected. All students acknowledged the usefulness of technological tools. Although responses regarding the development of research skills were evenly split, it became clear that this area requires further deepening. The fact that 75% of students were able to express their opinions freely during group work indicates a supportive and open atmosphere in the classroom. The integrative experience contributed to the development of students’ research abilities, critical thinking, teamwork, and creativity. The article highlights the significance of STEM integration in biology education and proves its high effectiveness in preparing future educators.