STEM-бағытында жаратылыс-ғылыми пәндерді оқытуда ақпараттық-технологияларды пайдалану және бағдарламалық-педагогикалық жағдайды қамтамасыз ету.

Физика – табиғатты зерттейтін ғылым. Дәлерік айтсам, табиғатта орын алатын құбылыстарды зерттейді. Күнделікті өмірде кездесетін құбылыстардың табиғаты да әр түрлі болып келеді. Олар электрлік құбылыстар, жер бетіндегі түрлі заттар мен денелерді көріп ажыратуға мүмкіндік беретін жарықтық құбылыстар, барлық денелердің қозғалысын сипаттайтын механикалық құбылыстар, дыбыстарды сипаттайтын акустикалық құбылыстар, кейбір денелердің тартылу құбылысын сипаттайтын магниттік және жылулық құбылыстар болып табылады. Физикадан басқа бізді қоршаған ортаны зерттейтін бірқатар қызықты ғылымдар бар. Олар биология, химия, география, экология, информатика және ғылымдардың атасы математика. Әр ғылымның зерттеу әдісі, ауқымы түрлі болса да, мақсаты бір болары сөзсіз – әлемнің қыр-сырын зерттеу, құпиясын ашу. Аталмыш ғылымдар тоғысында пайда болған жаратылыстану-математикалық бағытының жұмысын іске асыра отырып, жылпы білім беретін оқу орындарында оқу-тәрбие процесінде осы ғылымдарды бір-бірімен байланыстыра оқыту – заман талабы деуге болады.

         Мектеп партасында отырған әрбір оқушы – ХХІ ғасыр баласы. Бұл дегеніміз, ол жаңаны танып-білуге құштар, ойы ұшқыр, ақпараттық-коммуникациялық технологияны жетік меңгерген. Ол балалардың «үздік» оқушы болуы немесе математиканы жаңғақтай шаға білуі немесе жазуы таспен басқандай, оқу жылдамдығы шамадан асуы міндетті емес. Жаратылыс-ғылыми пәндерді интеграциялап оқыту арқылы оқу үлгерімі төмен оқушы бойынан болашақ ғалым дағдыларын танып, дамытуға әбден болады. Ең бастысы бұл жаратылыс ғылымдарын дұрыс интеграциялай білу.

Қазіргі кезде «Жасыл ел» стратегиясы туралы естімеген адам жоқ шығар. «Жасыл ел» болу үшін мемлекет экономикасы өрбіген, бірақ сол энергия көзін қоршаған ортаға зиян келтірмей өндіруі шарт. Мысалы, жел энергиясын электр энергиясына айналдыру. Жел энергиясын өндіру жел немесе ауа ағынының кинетикалық энергиясын механикалық немесе электр энергиясына айналдыру болып табылады. Елімізде арзан электр энергия көздерін іздеу мақсатында, “Қазақстанда 2030 жылға дейін электр энергиясын өндіруді дамыту туралы” мемлекеттік бағдарламаға сәйкес, жел күшімен өндіретін электр энергиясы қуатын халық шаруашылығында қолданудың тиімді жолдары қарастырылуда. Қазақстанда жел күшімен алынатын электр энергиясы қуатын кеңінен және мол өндіруге болады. Республикамыздың барлық өңірлерінде жел қуаты жеткілікті. Жел энергиясының басқа энергия көздерінен экологиялық және экономикалық артықшылықтары көп.

Жел энергетикасы қондырғыларының технологиясын жетілдіру арқылы оның тиімділігін арттыруға болады. Жел энергиясын тұрақты пайдалану үшін жел энергетикасы қондырғыларын басқа энергия көздерімен кешенді түрде ұштастыру қажет.

         Жел энергиясын өндіру 2011 жылы 40000 МВт-қа жеткен болса, соның көбі Азия материгінде орналасқан. Жел энергиясын өндіру қуаты жағынан Қытай, Америка, Германия мемлекеттері алғашқы орында. Мұнда АҚШ-та жел агрегаттарымен өндірілетін барлық энергияның шамамен 90%-ын 16 мың жел қондырғылары өндіреді. Алайда, жалпы жел энергиясы бірқатар шет елдерде өндірілетін электр энергиясының 5-10%-ын ғана береді.

         Жел энергиясын одан әрі дамыту қазба, отын пайдаланылатын дәстүрлі электр станциялары шығаратын ластағыш заттектер шығындыларын болдырмауға мүмкіндік береді. Қазіргі техниканың жағдайымен желден энергия өндіру  дүниежүзілік энергия өндіруден 5 есе, электр энергиясын өндіруден 40 еседей артық бола алады. Табиғаттағы ауа райының өзгерісі, қоршаған ортаның ластануы, энергетиканың қауіпсіздігі осының бәрі жел энергиясын пайдалануға итермелейді. Күн – желдің негізін қалаушы. Күннің жылуы ауаны бірқалыпты қыздырмағаннан ауаның бір бөлігі ыстық болса, екінші бөлігі салқын болады. Осылайша жылы ауа салқын ауадан жеңіл болғандықтан жоғары көтеріліп, орнын салқын ауа басады. Ауаның осы алмасып қозғалуынан жел пайда болады.

             STEM-бағыты бойынша жел энергиясын электр энергиясына айналдыру барысында тоғысатын әрбір ғылымның рөлін анықтап кетейін: технологияның мүмкіндіктері арқылы генератор моделін электронды түрде жасап, тестілей аламыз, жұмыс істеу қабілетін анықтай аламыз. Инженерия жел энергиясын электр энергиясына айналдыруға мүмкіндік беретін қондырғына жасап шығуға мүмкіндік береді және де матемактика процесті басынан аяғына дейін есептеп, ағымдағы статистиканы және болашаққа болжау жасауға мүмкіндік береді. Жел насосын жасау үшін сіз күнделікті керектенетін судың мөлшерін, құдықтың тереңдігін нақты білуіңіз керек.  Жел насосының шығаратын қуаты желдің жылдамдығы мен поршень диаметріне байланысты болады.  Желдің жылдамдығы ең негізгісі. Себебі жел қалақшасының шығаратын қуаты жел жылдамдығының куб дәрежесіне тура пропорционал болады. Сондықтан жел жылдамдығы 2 есе артқанда қуат 8 есе өседі деген сөз. Жел су сорғыштардың көпшілігі 3,1-13 м/с желде жұмыс жасайды. Қатты желде қалақшалар бүліну қаупі бар. Насостың қуатын анықтау үшін төмендегі өлшемдерді анықтау қажет:

• Күнделікті қажетті судың мөлшері;
• Сағатына қанша мөлшердегі суды сорып шығарады.

             Математиканың ғылымдардың атасы болуы осы жерде түсінікті болады. Ал физика бұл жерде басты рөлді атқарады. Себебі тек физика ғылымы арқылы ғана жел энергиясының электр энергиясына айналуы мүмкін екенін біле аламыз.

Жаратылыс ғылымдарына қызығатын әрбір оқушы жел энергиясын пайдаланып құдықтан су шығара алуана мүмкіндігі бар. Бұл оқушының функционалды сауаттылыған тікелей байланысты. Қазіргі кезде елімізде ауыл шаруашылығын дамыту ерекше қолға алынып отыр. Ауылдық жерлерде әсіресе электр энергиясы жоқ, шалғай мекендерде мал баққанда, оларды суару үшін бұл таптырмайтын қажетті құрал және оңай жасап алуға болады. Құны да төмен. Жел қалақшасы желдің кинетикалық энергиясын механикалық немесе электр энергиясына айналдырады. Жел үрлегенде турбинаның қалақшасын айналдырады. Қалақша айналғанда білік арқылы жалғасқан насостың поршені жоғары төмен қозғалып суды сорып шығарады.

Мектеп қабырғасында физика пәнінің мұғалімі бола отырып, 10 баладан құрылған екі топқа аптасына екі сағатты құрайтын «Бағдарламалау негіздері» үйірмесін жүргіземін. Көбіне сабақ барысында Screatch бағдарламасымен жұмыс жасаймыз. Оқушы компьютерлік қондырғылар арқылы қажетті объектілерді ала алады, қажетті құрылғыны жасау үшін бағдарлама артықшылықтарын пайдалана отырып, скрипттер құрады. Скрипттердің дұрыс жұмыс жасауы үшін біршама есептеулер жүргізеді. Нәтижесінде оқушы жаңа ойын немесе жоба құрастыра алады.

STEM-бағытында жаратылыс-ғылыми пәндерді оқытуда ақпараттық технологияларды пайдалану және бағдарламалық-педагогикалық жағдайды қамтамасыз ету – заман талабына сай көшбасшыны тәрбиелеуде маңызды рөл атқарады.