پایگاه خبری تحلیلی رسانه معلم رسانه فرهنگیان ایران
رسانه معلم #در ایران متخصصان در آموزش به روش بیش از محتوا تاکید می کنند وآموزش ریاضی را مهم تر از محتوای ریاضی می دانند و گویا جناب جان دیویی که بر روش ابتدا اصرار می کرد در اواخر عمر به اهمیت محتوا اذعان کرد ریاست محترم جمهوری نیز به روش به ویژه شیوه های گروهی تاکید دارند و عدالت آموزشی با توسعه فضای آموزشی وروش های یاد دهی تعریف نموده است چین وآمریکا بر فناوری های آموزشی تاکید دارند و آموزش مبتنی بر واقعیت مانند STEM که تلفیق و یکپارچگی آموزش است سرمایه گذاری می کنند تا یادگیرنده کاربرد ریاضی را در مهندسی مثلا یک پل با طراحی بوسیله فناوری بیاموزد تا یادگیری معنا دار شود وبا مسائلی مانند مقاومت پل و کاهش هزینه مواد و سبکی پل و میزان ماندگاری آن را در ضمن یادگیری آشنا شود لذا به آموزش STEM از نظر تاریخی و فواید آن می پردازیم
سابقه آموزش STEM:
آموزش STEM (علوم، فناوری، مهندسی و ریاضیات) بهعنوان یک رویکرد آموزشی مدرن، نسبتا جدید است، اما ریشههای آن به دههها پیش برمیگردد.
- آغاز آموزش STEM:
- آغاز در ایالات متحده: آموزش STEM بهطور رسمی در ایالات متحده در دهه 1990 و اوایل 2000 آغاز شد، زمانی که مقامات آموزشی این کشور اهمیت بیشتری به رشتههای علمی و فناوری دادند تا دانشآموزان را برای دنیای صنعتی و تکنولوژیک آماده کنند.
- ایدهپردازی STEM: در ابتدا، آموزشهای مرتبط با علوم، فناوری، مهندسی و ریاضیات بهطور مجزا تدریس میشدند، اما در دهههای اخیر توجه به آموزش یکپارچه این حوزهها بهویژه از دهه 2000 به بعد در کشورهای مختلف از جمله ایالات متحده و دیگر کشورهای پیشرفته افزایش یافت.
- کشورهای پیشگام در آموزش STEM:
- ایالات متحده: در دهه 1990، ایالات متحده برنامههایی برای تقویت آموزش علوم و فناوری به ویژه در مدارس ابتدایی و متوسطه آغاز کرد. برنامههایی مانند “مبادله ملی مهارتهای فنی و علمی” در 2006 و “چالشهای آموزش فناوری” از جمله گامهای مهم این کشور در توسعه آموزش STEM بود.
- آلمان: آلمان بهویژه در زمینههای مهندسی و فناوری از پیشروان آموزش STEM در اروپا است. این کشور از سالها پیش آموزش STEM را در مدارس بهطور ویژهای گنجانده است.
- سنگاپور: سنگاپور از موفقترین کشورها در آموزش STEM است. این کشور برنامههای آموزشی کارآمدی برای توسعه مهارتهای STEM در مقاطع مختلف آموزشی دارد.
- چین: در چین نیز، با پیشرفت اقتصادی این کشور و نیاز به نیروی کار متخصص، آموزش STEM به یکی از اولویتهای سیستم آموزشی تبدیل شده است.
نتایج پژوهشها در رابطه با توانمندیهای دانشآموزان:
- تقویت مهارتهای حل مسئله و تفکر انتقادی: پژوهشها نشان دادهاند که دانشآموزانی که در برنامههای آموزش STEM شرکت میکنند، تواناییهای بهتری در حل مسائل پیچیده و تفکر انتقادی دارند. این دانشآموزان با استفاده از روشهای علمی و پروژهمحور قادر به تحلیل و حل مسائل دنیای واقعی میشوند.
- افزایش مشارکت در رشتههای علمی و مهندسی: یکی از نتایج مهم آموزش STEM، افزایش مشارکت دانشآموزان در رشتههای مرتبط با علوم، فناوری، مهندسی و ریاضیات در مقاطع بالاتر و ورود به مشاغل مربوط به این حوزههاست. تحقیقات نشان دادهاند که دانشآموزانی که در آموزش STEM مشارکت داشتهاند، احتمال بیشتری دارند که در رشتههای STEM در دانشگاهها و در نهایت در بازار کار موفق شوند.
- تقویت مهارتهای اجتماعی و گروهی: پروژههای STEM معمولاً بهصورت گروهی و در تعامل با دیگران انجام میشوند، که باعث تقویت مهارتهای اجتماعی و کار تیمی در دانشآموزان میشود. این مهارتها برای موفقیت در محیطهای کاری امروزی که به همکاری نیاز دارند، ضروری هستند.
- برابری جنسیتی و نژادی: تحقیقات نشان دادهاند که آموزش STEM میتواند به کاهش شکافهای جنسیتی و نژادی در رشتههای علمی و فناوری کمک کند. بهویژه، آموزش STEM به دختران و گروههای کمنمایش کمک میکند تا اعتماد به نفس بیشتری در مواجهه با این رشتهها پیدا کنند و وارد این حوزهها شوند.
- تحسین توانمندیهای فنی و خلاقیت: یکی دیگر از دستاوردهای آموزش STEM، تقویت خلاقیت و توانمندیهای فنی دانشآموزان است. آنها یاد میگیرند که چگونه بهطور مستقل فکر کنند، طراحی کنند، و راهحلهای نوآورانه برای مسائل پیدا کنند.
آموزش STEM (علوم، فناوری، مهندسی و ریاضیات) یک رویکرد آموزشی تلفیقی است که بهطور معمول در قالب کتابهای درسی مستقل تالیف نمیشود، بلکه در بسیاری از سیستمهای آموزشی، این رویکرد با هدف ایجاد یکپارچگی میان این رشتهها به کار گرفته میشود. به عبارت دیگر، در رویکرد STEM، هدف این است که این رشتهها بهطور جداگانه تدریس نشوند، بلکه در کنار هم و بهطور تلفیقی در قالب پروژهها، مسائل دنیای واقعی، و فعالیتهای میانرشتهای آموزش داده شوند.
دو رویکرد عمده در آموزش STEM:
- آموزش تلفیقی (Interdisciplinary Approach):
- رویکرد تلفیقی یعنی ترکیب و همپوشانی مفاهیم علوم، فناوری، مهندسی و ریاضیات بهطور همزمان در فرآیند تدریس.
- در این رویکرد، به جای تدریس این چهار حوزه بهصورت جداگانه، مفاهیم در یک قالب یکپارچه و هماهنگ آموزش داده میشود.
- برای مثال، در یک پروژه STEM، دانشآموزان ممکن است با استفاده از ریاضیات برای تجزیه و تحلیل دادهها، از فناوری برای ساخت مدلها، و از اصول مهندسی برای حل مشکلات استفاده کنند.
- این رویکرد به دانشآموزان کمک میکند تا ببینند چگونه این رشتهها در دنیای واقعی با یکدیگر ارتباط دارند و چگونه میتوانند برای حل مسائل واقعی ترکیب شوند.
- کتابهای درسی مستقل (Subject-Specific Textbooks):
- در بسیاری از سیستمهای آموزشی سنتی، هر یک از این رشتهها بهطور جداگانه در قالب کتابهای درسی خاص خود تدریس میشدند، یعنی کتابهای درسی مخصوص علوم، ریاضیات، مهندسی و فناوری هر کدام بهطور مستقل وجود داشتند.
- بهطور سنتی، دانشآموزان ابتدا باید مفاهیم پایه را در هر یک از این حوزهها بهطور جداگانه یاد میگرفتند و سپس با گذر از مراحل مختلف آموزشی بهطور یکپارچه به آنها نگاه میشد.
آیا رویکرد آموزش تغییر کرده است؟
بله، در دهههای اخیر، رویکرد آموزش بهطور کلی تغییر کرده است. تغییر عمده این است که بهجای تدریس جداگانه و متمرکز بر هر یک از این حوزهها، سیستمهای آموزشی بیشتری به سمت آموزش تلفیقی و چندرشتهای حرکت کردهاند. در این رویکرد، معلمان بهطور فعال از پروژهها و مسائل دنیای واقعی استفاده میکنند که بهطور همزمان از مفاهیم مختلف در علوم، فناوری، مهندسی و ریاضیات بهرهبرداری میکند.
این تغییر رویکرد موجب شده است که کتابهای درسی متداول و مستقل در گذشته بهطور فزایندهای با رویکردهای پروژهمحور، مسئلهمحور، و مبتنی بر تحقیقات علمی جایگزین شوند. این مدل بهویژه در کشورهای پیشرفتهای مانند ایالات متحده، سنگاپور و آلمان بهطور گستردهای به کار گرفته شده است
نمونه سناریو با رویکرد پروژهمحور و مسئلهمحور در آموزش STEM
عنوان پروژه: ساخت یک پل پایدار
رشتههای مربوطه:
- علوم: بررسی مواد و ویژگیهای آنها (مقاومت، کشش، و خاصیتهای فیزیکی مواد)
- مهندسی: طراحی و ساخت مدل پل
- ریاضیات: محاسبات بار، مساحت، و تحلیل هندسی
- فناوری: استفاده از نرمافزارهای طراحی و مدلسازی (مانند CAD)
سناریو:
هدف این پروژه آموزش مباحث مختلف STEM بهصورت یکپارچه و کاربردی است. دانشآموزان باید در گروههای چند نفره یک پل مقاوم و پایدار بسازند که قادر باشد بار مشخصی را تحمل کند. این پروژه از یک چالش مهندسی شروع میشود که در آن دانشآموزان باید بر اساس قوانین فیزیک و استفاده از مواد مختلف، طراحیهای خود را ایجاد کنند.
مرحله 1: معرفی پروژه (تعیین مشکل)
- شرح پروژه: “شما به عنوان مهندسین سازه، موظف هستید پلی بسازید که بتواند بار معینی را تحمل کند. این پل باید از مواد سادهای مثل چوب بستنی، چسب، و نخ ساخته شود.”
- چالش: “پلی بسازید که حداقل 10 کیلوگرم بار را تحمل کند.”
مرحله 2: تحقیق و تحلیل (علوم و ریاضیات)
- علوم: دانشآموزان باید به تحقیق در مورد ویژگیهای فیزیکی مواد بپردازند: مقاومت کششی چوب، خاصیتهای چسب، و نحوه واکنش مواد به فشار.
- ریاضیات: محاسبه بار وارد شده بر پل و نحوه توزیع آن با استفاده از فرمولهای مربوط به مکانیک و هندسه.
- مساحت سطح پل و چگونگی توزیع نیرو در هر بخش
- استفاده از فرمولهای فیزیکی برای محاسبه مقاومت مواد
مرحله 3: طراحی و مدلسازی (مهندسی و فناوری)
- مهندسی: دانشآموزان باید مدلهای مختلفی از پلها را طراحی کنند. آنها باید تصمیم بگیرند که از چه نوع ساختارهایی (مانند قوسی، معلق، یا تیر مستقیم) استفاده کنند تا مقاومت و پایداری را افزایش دهند.
- فناوری: استفاده از نرمافزارهای مدلسازی سهبعدی (مانند AutoCAD) برای طراحی اولیه پلها و شبیهسازی نحوه توزیع نیرو در مدلهای مختلف.
مرحله 4: ساخت و آزمایش (اجرای پروژه)
- دانشآموزان با استفاده از مواد مختلف، پل خود را میسازند. در این مرحله، آنها باید آزمایشهایی انجام دهند تا ببینند آیا پل میتواند وزن تعیینشده را تحمل کند یا خیر. دانشآموزان باید از تکنیکهای اندازهگیری و ابزارهای آزمایشگاهی برای بررسی مقاومت پل استفاده کنند.
- آزمایشات مختلف مانند آزمایش فشار و تست تحمل بار برای ارزیابی مقاومت پل در برابر وزنهای مختلف.
مرحله 5: تحلیل نتایج و اصلاحات (مستندسازی و ارائه)
- دانشآموزان نتایج آزمایشهای خود را ثبت و تحلیل میکنند. آنها باید به سوالاتی پاسخ دهند:
- “چه عواملی باعث شکست یا موفقیت پل شدند؟”
- “آیا میتوان طراحی را بهبود بخشید؟”
- “چه اصلاحاتی باید در طراحیها انجام دهند تا پل پایدارتر شود؟”
مرحله 6: ارائه و گزارش نهایی (ارائه پروژه)
- هر گروه باید یک گزارش نهایی از پروژه خود تهیه کند که شامل مراحل طراحی، محاسبات ریاضی، تستها و اصلاحات انجامشده باشد.
- علاوه بر گزارش، هر گروه باید یک ارائه شفاهی از پروژه خود داشته باشد که شامل توضیح طراحی، فرایند ساخت، و نتایج آزمایشها باشد.
مهارتهای آموختهشده در این پروژه:
- حل مسئله: دانشآموزان باید مشکلات طراحی و مهندسی را شناسایی کرده و راهحلهای مناسب پیدا کنند.
- کار گروهی و همکاری: این پروژه به دانشآموزان آموزش میدهد که چگونه در گروههای مختلف کار کنند.
- استفاده از مفاهیم علمی و ریاضی: دانشآموزان بهطور عملی از قوانین فیزیک و ریاضی برای حل مشکلات استفاده میکنند.
- خلاقیت و نوآوری: آنها در طراحی و ساخت پل باید از خلاقیت خود استفاده کنند تا به بهترین نتیجه دست یابند.
- مهارتهای فناوری: استفاده از نرمافزارهای طراحی مهندسی به دانشآموزان آموزش میدهد که چگونه از ابزارهای دیجیتال در حل مسائل دنیای واقعی بهره ببرند.
این سناریو بهطور مؤثر مفاهیم مختلف STEM را در یک پروژه واحد ادغام میکند و به دانشآموزان کمک میکند تا این مفاهیم را در عمل تجربه کنند