С.А. Аверин, кандидат физико-математических наук; доцент Института педагогики и психологии образованияГАОУ ВО «Московский городской педагогический университет», президент ГК «ЭЛТИ-КУДИЦ».
Н.С. Муродходжаева, кандидат педагогических наук, доцент; доцент Института педагогики и психологии образованияГАОУ ВО «Московский городской педагогический университет», директор ФИСО АО «ЭЛТИ-КУДИЦ».
В.Н. Пунчик, кандидат педагогических наук, доцент; профессор кафедры молодежной политики и социокультурных коммуникаций ГУО «Республиканский институт высшей школы» (Минск, Республика Беларусь), руководитель департамента инновационной деятельности ФИСО АО «ЭЛТИ-КУДИЦ».
УДК 372.3/.4
Целью настоящей статьи является комплексный анализ эффективности СТЕМ-образования в дошкольных образовательных организациях на основе изучения внутренних показателей развития детей (когнитивных, воображения и социально-интеллектуальных характеристик) и внешних показателей академической успешности. Для подтверждения значимости полученных результатов применяются методы математической статистики, обеспечивающие объективную интерпретацию данных и выявление достоверных тенденций развития в экспериментальной выборке.
Современная образовательная парадигма характеризуется переходом от предметно-дисциплинарного к интегративному подходу в обучении, в котором особое место занимает направление СТЕМ-образования (Science, Technology, Engineering, Mathematics, Cинтез Технологий, Естествознания и Математики). Данный подход рассматривается как стратегическое направление развития образования, направленное на формирование у подрастающего поколения целостного научного мировоззрения, инженерного типа мышления, способности к решению комплексных проблем и проектированию технологических решений на междисциплинарной основе.
В контексте российской образовательной системы актуальность внедрения СТЕМ-образования определяется социальным запросом на подготовку технически грамотного поколения, способного к инновационной деятельности, критическому мышлению и освоению цифровых технологий в условиях четвертой промышленной революции. Подобная трансформация требует раннего формирования когнитивных, исследовательских и конструкторских умений, а также развития у детей способности к коллективной работе, гибкому мышлению и инициативности.
Дошкольный возраст является критически важным периодом для формирования основ научного мышления и технической грамотности. В этот период формируются базовые когнитивные структуры, закладываются предпосылки логического и причинно-следственного анализа, активизируется исследовательская мотивация и познавательная любознательность. Именно в дошкольном детстве происходит становление механизмов, определяющих способность ребенка к моделированию, экспериментированию и творческому поиску. Реализация СТЕМ-образования в дошкольных образовательных организациях (ДОО) создает прочные предпосылки для успешного продолжения естественно-научного и политехнического образования в начальной и основной школе, обеспечивая преемственность образовательных траекторий.
Федеральный институт современного образования АО «ЭЛТИ-КУДИЦ» (ФИСО) с 2022 года реализует масштабный проект инновационной деятельности, направленный на разработку, апробацию и оценку эффективности различных моделей реализации СТЕМ-образования в дошкольном образовании и начальной школе. Ежегодно в проекте принимает участиеболее 400 инновационных площадокиз 36 регионов России и Казахстана. Программа проекта включает7направлений инновационной деятельности, охватывающих различные аспекты содержания и организации образовательного процесса: «Раскрытие воспитательного потенциала СТЕМ-образования», «Развитие компетенций в соответствии с программами “Kidskills” и “Juniorskills” средствами СТЕМ-образования», «Нейротехнологии и искусственный интеллект в дошкольном и начальном общем образовании в контексте СТЕМ», «Преемственность дошкольного и начального общего образования при реализации СТЕМ-образования», «Модели реализации СТЕМ-образования в практике работы дошкольных образовательных организаций и начальной школы», «Взаимодействие с семьей при реализации СТЕМ-образования», «Оценка качества СТЕМ-образования детей дошкольного и начального общего образования». Каждое из направлений функционирует как самостоятельное направление экспериментальной деятельности, при этом результаты работы интегрируются в общую систему мониторинга качества СТЕМ-образования.
Отличительной особенностью проекта реализации инновационной деятельности ФИСО является не только разработка и внедрение инновационных СТЕМ-практик, но и их системная оценка на основе ежегодного сбора актуальных диагностических данных. В структуре проекта заложен механизм постоянного мониторинга и анализа результатов образовательной деятельности, обеспечивающий переход от эмпирического описания к доказательной педагогике. Такая модель реализации полного цикла инновационной деятельности позволяет не просто фиксировать инновации, но и подтверждать их эффективность посредством диагностических инструментов, статистического анализа и интеграции полученных данных в научно-методическую базу современного образования. В логике классического педагогического эксперимента диагностика проводится дважды в год – в начале и в конце учебного года, что позволяет проследить индивидуальную динамику развития ребенка, рассматриваемого как центральный субъект диагностического процесса, а не как элемент усредненной статистической выборки. Диагностическая система ФИСО основана на принципах индивидуализации и субъектности, в соответствии с которыми каждый ребенок воспринимается не просто как объект измерения, а как носитель уникального образовательного опыта, собственной траектории становления и темпов освоения СТЕМ-компетенций.При этом на каждой инновационной площадке ежегодно проводится диагностическое обследование по выборке не менее 10 детей, формируемой по принципу добровольного согласия педагогов и родителей. Такой подход обеспечивает репрезентативность данных при сохранении этических норм и гуманистической направленности исследования, где приоритетом остается ребенок как активный участник образовательного процесса, а не объект наблюдения.
За три учебных года (2022–2023, 2023–2024, 2024–2025) в диагностическом исследовании приняли участие более 8,5 тысяч детей, по которым собрано более 15 тысяч индивидуальных диагностических записей – как начальных, так и итоговых. Этот объем эмпирических данных позволяет рассматривать выборку как репрезентативную и обеспечивающую достоверность статистических выводов.
В таблице 1 представлены данные о возрастном составе участников инновационной деятельности, которые были продиагностированы,по годам реализации программ СТЕМ-образования.
Таблица 1. Возрастной состав продиагностированных участников инновационной деятельности по годам
| Возрастная группа | 2022–2023 | 2023–2024 | 2024–2025 |
| 3–4 года | 0,5 % | 0,7 % | 0,6 % |
| 4–5 лет | 6,3 % | 6,8 % | 6,7 % |
| 5–6 лет | 33,8 % | 33,0 % | 34,0 % |
| 6–7 лет | 47,0 % | 47,4 % | 46,1 % |
| 7–8 лет | 4,2 % | 3,5 % | 2,0 % |
| 8–9 лет | 3,8 % | 3,4 % | 1,5 % |
| 9–10 лет | 2,5 % | 2,2 % | 1,4 % |
| 10–11 лет | 1,9 % | 2,0 % | 1,7 % |
Как показывает анализ данных,возрастная категория 6–7 летежегодно доминирует по численности. Именно этот возраст соответствует этапу подготовки к школе и переходу от дошкольного детства к начальному образованию.Этот возраст – переходный, предшкольный, характеризующийся становлением произвольности, развитием внутреннего плана действия и формированием предпосылок учебной деятельности (Л.С. Выготский, Д.Б. Эльконин, А.В. Запорожец, В.В. Давыдов и др.). По данным современных исследований (С.А.Аверина, Т.В. Волосовец, В.А. Марковой, Н.С. Муродходжаевой,М.А. Романовой, В.Н. Пунчик), именно в этот период наиболее эффективно формируются интегративные когнитивно-творческие структуры, лежащие в основе СТЕМ-компетенций: произвольное внимание, способность к планированию, аналитико-синтетическое мышление, визуально-пространственные и речевые связи.Именно группа 6–7 лет была выбрана в качестве центральной для анализа многомерного интеллектуального развития в данной работе.
План диагностических процедур был разработан на основе авторскоймодели многомерного интеллектуального развития ученых ФИСО[**]. Диагностический инструментарий включал три критерия, каждый из которых направлен на выявление определенного аспекта когнитивно-личностного развития ребенка.
- Когнитивные процессы
- Показатели: готовность к умственной деятельности, способность к логическому обобщению, качество активного внимания, перцептивные и аналитико-синтетические способности.
- Методики:субтесты Векслера – «Рассуждения», «Сходства», «Кольца Ландольта», «Недостающие детали», «Лабиринты».
- Воображение
- Показатели: развитость, осмысленность, воображения.
- Методика: проба О. М. Дьяченко «Художник».
- Социальный интеллект
- Показатели: идентификация базовых эмоций, планирование совместной деятельности, сотрудничество и сотворчество, рефлексия.
- Методики: наблюдение по Т. В. Савенковой («Идентификация эмоций», «Планирование», «Сотрудничество», «Рефлексия»).
Каждый показатель оценивался в баллах с последующим переводом в интервальную шкалу (0–1), что позволило рассматривать результаты в интегративной форме – как показатели многомерного интеллекта ребенка.
Диагностические процедуры проводились дважды– в начале и в конце учебного года – в естественных педагогических условиях, без отрыва от образовательного процесса, что обеспечивало достоверность и чистоту экспериментальных данных.
На рисунках 1–3 представлена динамика распределения детей по уровням развития по трем критериям диагностики: когнитивные процессы, воображение и социальный интеллект.Диаграммы отражают соотношение долей детей с различным уровнем сформированности показателей на входном и итоговом этапах: ниже нормативного, нормативный и выше нормативного.
Данные, представленные на рисунке 1, отражают, что к концу учебного года по программам СТЕМ-образования доля детей с уровнем ниже нормативного сократилась на 8,3 % (с 9,7 % до 1,4 %).Количество детей с нормативным уровнем уменьшилось на 21,5 % (с 60,2 % до 38,7 %), при этом доля детей с уровнем выше нормативного увеличилась на 29,8 % (с 30,1 % до 59,9 %).Таким образом, наблюдается тенденция перераспределения детей из категории нормативного уровня в категорию выше нормативного, что отражает рост сформированности познавательных и мыслительных операций у участников исследования.
Как видно из данных рисунка 2, показатели развития воображения демонстрируют аналогичную положительную динамику.Доля детей с уровнем ниже нормативного снизилась на 12,0 % (с 16,0 % до 4,0 %), нормативный уровень уменьшился на 12,0 % (с 50,0 % до 38,0 %), а количество детей с уровнем выше нормативного возросло на 24,0 % (с 34,0 % до 58,0 %).Таким образом, можно отметить переход значительной части детей из категории ниже нормативного и нормативного уровня в категорию выше нормативного, что свидетельствует о развитии воображения и формировании конструктивно-образных способов мышления.
Результаты, представленные на рисунке 3, показывают наиболее выраженные изменения именно в этом направлении.Доля детей с уровнем ниже нормативного сократилась на 5,3 % (с 6,0 % до 0,7 %), нормативный уровень уменьшился на 20,0 % (с 38,0 % до 18,0 %), а количество детей с уровнем выше нормативного увеличилось на 25,0 % (с 56,0 % до 81,0 %).Эти данные показывают, что к концу учебного года подавляющее большинство детей демонстрировали высокий уровень развития социального интеллекта – способность понимать эмоциональные состояния других, взаимодействовать и сотрудничать в совместной деятельности.
Помимо традиционного уровневого сравнения данные диагностики позволили осуществить покомпонентный анализ. На представленной на рисунке 4 диаграмме отображены медианные значения ряда диагностических показателей, характеризующих уровень развития детей 6–7 лет в начале и в конце учебного года, которыепродемонстрировали значимые статистические изменения. В контексте нашего исследования это именно те показатели, на которыереализация СТЕМ-программы оказала наиболее выраженное положительное влияние. Использование медианных значений обусловлено необходимостью получить устойчивые результаты при анализе распределенных данных, минимизировать влияние крайних величин и обеспечить репрезентативность выборки.
Прирост зафиксирован по десяти ключевым показателям, отражающим развитие когнитивных процессов, воображения и социального интеллекта.
Готовность к умственной деятельности (0,33) показала наибольший прирост, что закономерно для данного возрастного этапа и отражает развитие предпосылок учебной деятельности. Участие в СТЕМ-программе стимулировало формирование познавательной мотивации, умения следовать правилам, доводить начатое до конца и осознанно решать задачи. Такие компоненты произвольности являются центральными новообразованиями переходного периода от дошкольного к младшему школьному возрасту.
Планирование (0,31) также продемонстрировало значительный прирост. Этот результат напрямую связан с деятельностью в области конструирования, робототехники и экспериментирования, где детям необходимо предвосхищать результат, продумывать последовательность действий и подбирать средства для достижения цели. Развитие внутреннего плана действий – один из ведущих механизмов формирования СТЕМ-компетенций у детей старшего дошкольного возраста.
Самостоятельность рассуждения (0,28) и речевое оформление суждений (0,28) продемонстрировали высокий уровень прироста, что свидетельствует о росте способности детей формулировать и обосновывать собственные суждения. СТЕМ-среда способствует развитию умения выдвигать гипотезы, объяснять наблюдаемые явления, аргументировать собственные решения, а вербализация мыслительных процессов способствует их осознанию и совершенствованию.
Связность рассуждения (0,27) и осмысленность воображения (0,27) продемонстрировали умеренно высокий прирост. Связность речи формируется в ходе описания экспериментов, презентации результатов и коллективного обсуждения, что способствует развитию логичности и структурированности высказываний. Осмысленное воображение развивается при поиске нестандартных конструкторских решений и моделировании новых ситуаций в экспериментальной деятельности.
Идентификация эмоций (0,27) также показала значимый рост. Несмотря на когнитивно-технический фокус СТЕМ-программы, групповая проектная работа формирует у детей умение распознавать эмоциональные состояния партнеров, что усиливает социально-эмоциональную составляющую взаимодействия.
Активное внимание (0,26) закономерно возросло благодаря высокой мотивационной насыщенности и практической направленности деятельности. Работа с конструкторскими материалами, проведение экспериментов и визуализация результатов поддерживают концентрацию и устойчивость внимания детей.
Аналитико-синтетические способности(0,24) и сотрудничество (0,24) продемонстрировали умеренный, но положительный рост. Аналитико-синтетическая деятельность является основой СТЕМ-обучения: дети учатся разбирать сложные конструкции на элементы, устанавливать связи и синтезировать новые модели. Показатель сотрудничества отражает формирование социальных умений – распределение ролей, согласование действий и коллективное принятие решений при выполнении общих задач.
Представленные данные убедительно доказывают, что участие детей в СТЕМ-деятельности способствует развитию предпосылок учебной деятельности, произвольной регуляции, познавательной активности, коммуникативных и социальных компетенций, а также осмысленного воображения. Наибольшие изменения зафиксированы по показателям, связанным с формированием готовности к умственной деятельности, планированием, самостоятельностью рассуждения и речевым оформлением суждений, что отражает развивающий потенциал СТЕМ-подхода в контексте подготовки к обучению в школе.
Поскольку диагностическое исследование имело лонгитюдныйхарактер, это позволило проследить отсроченные эффекты реализации СТЕМ-программ в дошкольном образовании. Нам удалось зафиксировать данные успеваемости по русскому языку и математике 218 детей, которые в дошкольный период были включены в обучение по СТЕМ-программам. Эти дети составили экспериментальную группу (ЭГ). При этом организации представили данные по успеваемости их сверстников из тех же учреждений, которые не участвовалив СТЕМ-программах. Они составили контрольную группу (КГ), объем выборки также составил 218 детей. Такой дизайн исследования позволил провести прямое сопоставление результатов и оценить влияние раннего СТЕМ-обучения на дальнейшую успеваемость.
В таблице 2 приведены данные описательной статистики об успеваемости в экспериментальной и контрольной группах.
Таблица 2. Данные описательной статистики об успеваемости в экспериментальной и контрольной группах
| Предмет | Группа | Ср. значение | Медиана | Станд. отклонение | Мин | Maкс | н/а | «2» | «3» | «4» | «5» |
| Русский язык | ЭГ | 4,14 | 4 | 0,72 | 2 | 5 | 0,0% | 0,0% | 25,8% | 38,9% | 35,3% |
| Русский язык | КГ | 3,43 | 3 | 0,81 | 2 | 5 | 1,8% | 8,7% | 49,1% | 29,7% | 10,7% |
| Матема-тика | ЭГ | 4,42 | 4 | 0,61 | 3 | 5 | 0,0% | 0,0% | 8,9% | 32,1% | 59,0% |
| Матема-тика | КГ | 3,64 | 4 | 0,82 | 2 | 5 | 0,0% | 5,3% | 26,8% | 38,3% | 29,6% |
По предмету «Русский язык» учащиеся СТЕМ-группы (ЭГ) продемонстрировали достоверно более высокие результаты по сравнению с контрольной группой (КГ).Среднее значение отметок («средний балл») составило 4,14 балла против 3,43 балла в контрольной группе, что соответствует разнице в 0,71 балла. Различие статистически значимо по t-критерию Стьюдента для независимых выборок (t= 9,54; p< 0,001), подтверждая наличие выраженного эффектавлияния СТЕМ-обучения.
На рисунках 5 и 6 отражены сравнительные данные успеваемости по предметам «Русский язык и «Математика» в ЭК и КГ.
Распределение отметокпо предмету «Русский язык» также отражает более устойчивые достижения у учащихся СТЕМ-групп:38,9% получили оценку «4» и 35,3% – «5», тогда как в контрольной группе почти половина (49,1%) имелаотметку «3».Низкие отметки («2») в экспериментальной группе не встречаются (0%), в то время как в контрольной группе такие показатели составляют 8,7%. Стандартное отклонение в СТЕМ-группе (0,72) ниже, чем в контрольной (0,81), что свидетельствует о большей однородности и устойчивости результатов.
По предмету «Математика» различие между группами оказалось еще более выраженным. Средний балл в СТЕМ-группе составил 4,42, тогда как в контрольной – 3,64, что соответствует разнице в 0,78 балла. Это различие статистически значимо (t = 11,27; p< 0,05), что указывает на высокую достоверность и практическую значимость эффекта СТЕМ-обучения.Большинство учащихся СТЕМ-группы получили высокие отметки: 59,0% – «5» и 32,1% – «4». Низкие результаты («2» и «3») отсутствуют (0%) в СТЕМ-группе, тогда как в контрольной группе «3» имеют 26,8%, а «2» – 5,3% учащихся.Стандартное отклонение в СТЕМ-группе составило 0,61 против 0,82 в контрольной, что отражает более высокий и устойчивый уровень учебных достижений среди участников СТЕМ-программ.
Результаты показывают, что СТЕМ-программа оказывает выраженное влияние как на математическую успеваемость, так и на языковую. Это закономерно и соответствует когнитивной структуре СТЕМ-подхода, ориентированного на развитие логико-математического мышления, способности к анализу, моделированию и решению задач. Положительный эффект, зафиксированный по русскому языку, связан с развитием метапознавательных навыков, произвольности, планирования и логической организации речи, формирующихся в рамках СТЕМ-деятельности и переносящихся на языковую сферу.
Оба различия в средних значениях между группами достигли высокого уровня статистической значимости (p< 0,05). При объеме выборки n = 436 вероятность случайного совпадения минимальна. Высокие значения t-критерия (9,54 и 11,27) указывают на то, что выявленные различия обладают практической значимостью, подтверждая устойчивый положительный эффект раннего СТЕМ-обучения на академическую успешность школьников.
Таким образом, проведенное лонгитюдное исследование позволило зафиксировать долгосрочный эффект реализации СТЕМ-программ, проявляющийся в повышенных академических результатах выпускников инновационных площадок уже на уровне начальной школы. Полученные данные подтверждают, что системное внедрение СТЕМ-подхода в дошкольное образование способствует формированию универсальных когнитивных и регуляторных предпосылок успешности, обеспечивая детям более высокий старт в школьном обучении.В целом, результаты диагностики свидетельствуют о выраженной положительной динамике распределения детей по уровням развития по всем критериям–когнитивному развитию, воображению и социальному развитию.Отмеченные изменения носят системный характер, что подтверждает согласованность когнитивных, эмоционально-личностных и коммуникативных компонентов развития в условиях реализации программ СТЕМ-образования.Диагностические данные отражают рост индивидуальных образовательных достижений детей и демонстрируют эффективность проектной и исследовательской деятельности как ведущих форм освоения СТЕМ-компетенций в дошкольном возрасте.