المقدمة:   

إن النجاح في تحقيق أهداف التعلم في القرن الحادي والعشرين قرن التكنلوجيا يعتمد على إعداد طلاب متفاعلين مع الحياة فيه، ولا يتسنى ذلك إلا بنظام تعليمي قادر على تلبية هذه الحاجة؛ وذلك بوضع برامج تعد الطلاب للنجاح فى عالم  تتطور فيه الاختراعات التكنولوجية بشكل سريع، تنمي فيهم مهارة حل المشكلات؛ ليتمكنوا من إيجاد حلول لتحديات الحاضر والمستقبل.

ويعتبر نموذج تعليم ستم التكاملي من النماذج التي قد تحقق الكثير من هذه الأهداف؛ لأنه يساعد في بناء القدرات فى مجال العلوم والتكنولوجيا التي تعتبر عنصرا رئيسيا في التنمية الاقتصادية والاجتماعية لدول العالم، كما يسهم هذا النموذج من التعليم في تعزيز تعليم العلوم على جميع المستويات التعليمية ومحو الأمية العلمية فى المجتمع.

نموذج ستم في الفترة المبكرة ما قبل المدرسة (الروضة)

يهدف نموذج ستم في مرحلة الطفولة إلى تحقيق جودة التعليم، بالتركيز على التعليم القائم على الاستفسار مضيفاً إليه التجارب العلمية. هذا الهدف يسهم في تطوير المفاهيم العلمية ويضع أساسا للبناء عليه طوال التعليم اللاحق، كمايعمل على تعزيز وتدعيم اللغة بزيادة المفردات ومعرفة القراءة والكتابة وزيادة الوعي بشأن العلوم والهندسة والتكنولوجيا والرياضيات، فيتعرض الأطفال في منشط الاستكشاف العلمي إلى مجموعة متنوعة من الكلمات والمفردات تتعلق بما يختبرونه في حياتهم اليومية المدرسية والحياة المنزلية، فقد ثبت أن التعرض للمفردات الغنية يعزز تطوير اللغة والمفردات. و ثبت ايضاً أن برامج العلوم الجيدة قد أدت إلى زيادة المفردات الاستقبالية للطلاب ذوي الحالة الاجتماعية والإقتصادية البسيطة، وكذلك زيادة المفردات العلمية العامة (Jennifer Buchter, et al) الوارد في Eshach والمفردات الأخرى.

تهتم مناهج التعليم (ستم) في مرحلة  الطفولة المبكرة باستخدام استراتيجيات مختلفة مثل : التساؤل، والتفكير، واللعب، والتواصل مع العالم الخارجي، هذه الاستراتيجيات تؤهل الأطفال ليصبحوا مبتكرين قادرين على تقديم مساهمات كبيرة للمجتمع.
يهتم المنهج في أول خطواته بعرض أدوات ستم للأطفال لتقديمهم إلى المنهج العلمي ومساعدتهم على تنظيم أفكارهم ومعرفة  كيفية تطور واختبار الفرضيات؛ والهدف  من ذلك هو تشجيع الأطفال والأسر على استكشاف التعليم بالتحقيق وكيفية استخدام الأدوات لاختبار نظرياتهم.

يستخدم أسلوب التحقيق في الموضوعات المختلفة لاستفزاز إثارة الأطفال بهدف الحصول على معلومات عن طريق التحدث وطرح الأسئلة حول مفاهيم ستم ومن ثم يقوم المعلمون بتصميم أنشطة لمساعدة الأطفال على اختبار فرضياتهم، ومن بعد إنشاء معرض يضم المواضيع المختلفة. ومن الممكن إعادة المواد أو الأنشطة المفضلة، كما يتم التجهيز للتحقيقات التالية باستخراج الاستفزازات المتعلقة بالتحقيق المستقبلي المحتمل ويهتم كل تحقيق  بتسليط الضوء على عدد قليل من الأهداف المحددة  في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة وفنون اللغة الإنجليزية والرياضيات.

دور الأسرة في نموذج ستم في فترة ما قبل المدرسة

تشكل الأسرة جزءا لا يتجزأ من أي برامج للطفولة المبكرة، وتشارك الأسر في التحقيقات من خلال تبادل المعارف والكتب المفضلة أو التجارب كما تعمل  أيضاً على مساعدة الأطفال على تبادل الأسئلة أو مساعدة الأطفال في الأنشطة المنزلية وكذلك جلب الموارد والعمل التطوعي في الفصول الدراسية أو إعداد المواد في المنزل.

من جهة أخرى تساعد الأسرة في تصميم مجلات (أنا أتساءل)، ويمكن أن تبقى المجلات على الإنترنت من خلال البريد الإلكتروني، وقد يستخدم المعلمون المعلومات الموجودة في المجلات لمساعدة الأطفال على تشكيل واختبار الفرضيات وتخطيط فرص التعليم وتوسيع أفكارهم وتعزيز فهمهم، ويمكن اعتبار المجلات أماكن لتبادل الأسئلة والاكتشافات بين الأطفال والأسرحول مفردات ستم بجانب إثارة أسئلة جديدة مثيرة للاهتمام حول مجالات ستم.

دور المعلم في نموذج ستم في فترة ما قبل المدرسة

يقوم المعلمون بتصميم خطط الدرس وتوفير التعليم المباشر والانخراط في اللعب التعليمي واستكشاف البيئات والتحدث مع الأسر وخلق الوثائق، ويجب أن تكون خطط الدرس متعمدة على طرح الأسئلة التي تدفع إلى استكشافات مجالات ستم واستخدامها ومعرفة مصطلحاتها.
يعتمد في هذا النموذج من تصميم خطط الدروس على عدد من الأنشطة مثل:المراقبة، الفحص، التحقيق، التخيل، الوصف، المقارنة، العد، طرح الأسئلة، الافتراض، التجربة، التكهن، التنبؤ، الاستدلال.
ويراعي المعلمون عند التحدث مع الأطفال حول إكتشافاتهم التفكير في الصفات التي يستخدمونها عند وصفهم لتجاربهم؛ ليرشدهم إلى الصفات الدقيقة والمحددة كما يساعدهم في صياغة النظريات والأفكار.

أنواع أسئلة الأطفال في نموذج ستم في فترة ما قبل المدرسة

تساهم الأسئلة الإنتاجية في تعزيز العلوم والمعرفة؛ لأنها تعتمد على النشاط، وتستمد الإجابات التي تولدها الأسئلة الإنتاجية من التجارب المباشرة التي تعمل على زيادة المعرفة حيث يتعلم الأطفال إمكانية أن تكون هناك أكثر من إجابة صحيحة للسؤال.

الأسئلة التي يمكن استخدامها في مرحلة ماقبل المدرسة

• أسئلة تركز على الانتباه مثل أسئلة الملاحظة: هل رأيت؟ وهل لاحظت؟
• أسئلة القياس والعد مثل أسئلة: كم؟ كم من الوقت؟
• أسئلة المقارنة مثل: هل هي أطول؟ أقوى؟ أثقل؟ أكثر؟
• أسئلة الإجراءات مثل :ماذا يحدث إذا؟
• أسئلة حل المشكلات وتتم بعد ممارسة الأسئلة المذكورة أعلاه، ويكون الأطفال على استعداد لنوع جديد من الأسئلة الأكثر تطوراً مثل: هل يمكن أن تجد وسيلة لجعل الطاولة أكثر طولاً؟

استراتيجيات  بيئة الفصول الدراسية التي تركز على ستم في فترة ما قبل المدرسة

يجب أن تكون البيئة مصممة بعناية حتى يستطيع المعلمون استخدامها كمصدر إلهام لاستكشافات الأطفال لبيئتهم، ويحتاج المعلمون إلى عدد من الأدوات مثل: المكتبة التي تحتوي على عدد من البحوث ك: الهندسة، الحاسوب، الألغاز والألعاب، مسرحيات، أدوات تسجيل، مواد وموارد متعددة، المواد الطبيعية الموجودة في الهواء الطلق، أدوات الاستكشاف في الهواء الطلق، الكتب والخرائط…إلخ.

التقييم في فترة ما قبل المدرسة

إن استخدام أداة تقييمية صحيحة وموثوق بها أمر بالغ الأهمية بالنسبة لجميع المناهج الدراسية، ويتم اختيار الأداة المناسبة منذ البدء بوضع منهج للبرنامج، كما لابد من الأخذ في الاعتبار وجود معلم متمكن جيد قادر على تنفيذ أداة التقييم.
قد تكون الأداة عبارة عن جدول بيانات مرن يطور بصورة مستمرة تماشياً مع تطوير التحقيقات، به نتأكد أن الأطفال والمعلمين قد لبوا جميع الأهداف، ويراعى في الأداة أن تكون قادرة على إثبات تقدم الأطفال واستعدادهم للمراحل التالية، ويمكن أيضاً استخدام هذه المعلومات لتقييم المؤسسة التعليمية والبرنامج، والمناهج الدراسية. (Kori Bardige ,et al)

أفكار مواضيع يمكن تنفيذها في فترة ما قبل المدرسة

بناء، منازل، جسور، مشاريع بستنة.

نموذج ستم في المرحلة الابتدائية والمتوسطة

غالبا ما يفتقر الممارسون في التعلم المبكر ورعاية الأطفال إلى التخصص في هذا المجال، كما تفتفر المراحل الدراسية الأولى إلى الدعم من الصناعة ومقدمي الخدمات، فهذه السلبيات السابقة تلقي ظلالها على الطلاب وتوجههم إلى مجال ستم. وتظهر المخاوف من مجالات ستم من المتعلمين في المرحلة الثانوية؛ مما استوجب وضع قرارات حول المسارات المستقبلية والاهتمامات في المدرسة الابتدائية وما قبلها بالتركيز على التعلم التدريجي في العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات من سن 3سنوات الى 18، وتعزيز نهج التدريب المهني والتعليم القائم على العمل في مراحل التعليم الأولى، حتى لايهتم بالعلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات الراغبون في متابعة الدراسة المتقدمة إلى الجامعة فقط، بل يجب الاهتمام ببعض المواد مثل الفيزياء والكيمياء من الجميع.
ولتحقيق التقدم في المجال، يتم وضع برامج ومناهج لتطوير مجالات ستم  وفق كل مرحلة دراسية. ففي مرحلة الدراسة الابتدائية تركز برامج ستم على المشاركة والأداء فى العلوم والرياضيات بشكل تدريجي وفق  مستويات التعليم، ويمكن تنفيذ بعض الأفكار مثل:  كيفية عبور المدينة، حديقة الخضروات، كيفية جمع وحفظ الماء، وضع أنظمة  وقوانين (Pauline) لمواضيع مختلفة.
كما يجب أن تضاف عمليات التصميم الهندسي وتطوير المحتوى والممارسات، على أن يتم إدخال الطلاب إلى معايير وممارسات الرياضيات، فيبدأ طلاب الصف الأول والثاني بالتقدم مع بعض المساعدة من المعلم في العلوم والتكنولوجيا والهندسة مع الاهتمام بمحتوى الرياضيات أثناء المشاركة في الأنشطة التي تركز على أسئلة أو قضايا أو مشاكل أو تحديات في العالم الحقيقي تستخدم فيها أنشطة التعليم القائمة على المشاريع مما يمكن  الطلاب من دمج محتوى وممارسات وعمليات التخصصات عند تصميم مشاريع مبتكرة وخلاقة، وذلك عند تحليل القضايا المعقدة، فيعملون بشكل مستقل في تطبيق معايير الممارسة ودمج عملية التصميم الهندسي والممارسات العلمية الرياضية، وتتشارك الفرق الطلابية  في أنشطة ستم وتستخدم التفكير المنطقي عند معالجة أو حل القضايا والمشاكل والتحديات.
بتطبيق هذا المنهج يكون طلاب الصفوف من الثالث حتى الخامس قادرين على إثبات الكفاءة المناسبة في جميع مجالات محتوى ستم الأربعة بشكل  مستقل. (Donna Clem, Raquel Marshall 2012)
يراعى أن على جمیع الطلاب من الصف الأول إلی الصف السادس إتمام مشروع ستم في أسبوع، مما يسهم في تعليم الطلاب مفهوم المنهج العلمي والتصميم، كما يساعد معظم الطلاب على إتقان المهارات الأساسية للترميز، وهنا يجب التركيز على أن تكون البيئة التعليمية غنية ومثيرة لزيادة تعزيز قدرات الطلاب.
ومن ثم يتم إدماج الرياضيات والعلوم والتكنولوجيا وإضافة الفنون واللغات، وتضاف أيضاً الدراسات الاجتماعية، ويتم إدراج قراءات تبرز المهن المتصلة بمجالات ستم. (Dorinda J. Gallant)
ثم تزداد البرامج عمقاً  وتضاف مسارات متعددة للمناهج الدراسية في العلوم والرياضيات مثل: علم التكنولوجيا، التصميم والنمذجة والروبوتات، الكشف الطبي، وكذلك دروسا اختيارية على سبيل المثال: علم النفس، وعلم الحاسوب، وتطبيق مواضيع في الهندسة والتكنولوجيا  ويصبح استخدامها أكثر تطوراً. (Yu Xie , et al)
ويراعى أن تتوافق تصورات واختيارات الطلاب في التصميم الهندسي مع عدد من النماذج المتقدمة في البرمجيات المستخدمة من قبل بعض الشركات في المجال مثلاً: أنظمة التحكم الميكانيكي والكمبيوتر.

أما غرف التدريس ستم فتحتوي على أجهزة كمبيوتر، ويكون الأثاث مرتبا بطريقة تسهل على الطلاب التعلم بنشاط، وتشمل الأدوات التي يجب تجهيزها في غرفة الصف على الأدوات التكنولوجية، وألعاب الفيديو، والمراسلة الفورية، و يراعى في برامج هذه الأدوات الثقافة المحلية، أما في جانب المناهج فيجب أن تركز برامجها على المشاركة الفعالة للطلاب في البيئة المحيطة وتحدياتها ومشاكلها باستخدام الموارد البيئية المتاحة. (Dorinda J. Gallant)

أما فيما يختص بالأنشطة التعليمية، فتتمثل  فى الجلسات الرسمية وغير الرسمية على حد سواء، على سبيل المثال:الصفوف غير الرسمية في العلوم والتعليم المهني بالإضافة إلى جلسات المناقشات، والدورات التدريبية بمشاركة الجهات المجتمعية ذات الصلة. (Heather  et al 2012)

نموذج ستم في المرحلة الثانوية 

يزداد المنهج عمقاً في هذه المرحلة حيث يركز على دمج مواد ستم مع إظهار وظائف الغد بصورة واضحة، تلك الوظائف  المتمثلة في مجالات ستم (العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات)، وتعتبر أفضل الممارسات في المدارس الثانوية هي البحث الحقيقي الذي يعتمد على تخصصات مختلفة. ويراعى في البحث أن يكون حقيقيا يتم فيه التصميم وجمع وتحليل البيانات، ويتم التركيز على أن يعمل الطلاب في بيئة بحثية.
ومن الممارسات في المدرسة الثانوية أيضاً، رحلات الاكتشاف العلمي مع المعلمين حيث يعتمد الاكتشاف على العمل والتدريب بصورة أساسية حتى يتم تحقيق المعرفة واكتساب المهارات التي يحتاجها الطلاب من أجل التخرج من المدرسة الثانوية.

أفضل الممارسات في المدارس الثانوية

تتمثل أفضل الممارسات في: التدريب العملي والعمل في مجموعات والاهتمام بالتفكير والمبادرات الطلابية، تحدي الابتكار، العمل في بيئة بحثية، والقيام برحلات اكتشاف علمي مع المعلمين. (Becky,Parker)

نموذج ستم في التعليم العالي

في التعليم العالي، يركز نموذج ستم على البحث الحقيقي متعدد التخصصات، ويستخدم فيه منهج المشروع الذي يشارك فيه المهنيون والشركات الصناعية، ويتم المشروع بعيداً عن الفصول. والملاحظ في هذا النموذج عدم وجود امتحانات حيث يوفر هذا النهج أو النموذج الخبرة العملية ويساعد في تأهيل وإكساب الطلاب مهارة وجاهزية للعمل، كما يستخدم في هذا النموذج التعليم القائم على محاكاة الممارسة الهندسية.

أفضل الممارسات  لستم في مجال التعليم العالي

تتمثل أفضل الممارسات في: توحيد الطلاب والأكاديميين والباحثين والمجتمع في التدريب العملي وإنجاز التجارب،وفي وضع حلول متنوعة لمشكلات  تحديات الابتكار في المشاريع الصناعية. ويتم التركيز على استخدام التكامل في التصميم بحيث يكون المصمم ممكنا ومجديا تجاريا، ويراعى استخدام تخصصات متعددة في بحث أصيل. (Sarah,Maddison)

أفضل الممارسات في تدريس ستم

أولاً: الممارسة المبنية على الأدلة

من ميزاتها:

• تجنب الزائد المعرفي والمساعدة على الاحتفاظ بالمعلومات واستخدام معلومات جديدة
• تساعد على تنمية مهارة الحذر والدقة في القياس
• إعداد الطلاب للمختبر والعمل الميداني واستدعاء أفكار جديدة
• زيادة القدرة على التعلم
• المشاركة الفعالة للطلاب عن  طريق التعلم النشط
• التركيز على المواد الأصيلة مما يؤثر إيجاباً على التعلم
• استخدام التكنولوجيا مما يحسن الممارسة
• يساعد  الطلاب على استيعاب الكثير من المعلومات الجديدة المحيرة

ثانياً: نهج لإلهام الإبداع

مميزاته:

• يساعد على تعميق وتوسيع المعرفة المعتمدة على تخصصات متعددة
• يركز على التدريب العملي التجريبي في مشاكل العالم الحقيقي مما يوفر معلومات أصيلة
• الاهتمام بمشاكل العالم الحقيقية يساعد في إنقاذ الأرواح والعالم
• البحوث القائمة على مشاكل حقيقية , تساعد على ضمان تطور حقيقي في المجالات الصناعية وغيرها

 

المراجع:

1- Sarah, Maddison. Inspiring Creativity Through STEM Curriculum Swinburne University of Technology.

2- Carolyn C. Dumaresq, Tom Corbett, Governor. the Framewme work for Integrative Science, Technology , Engineering & Mathematics Pennsylvania  (2014)  

3- Heritage, Kori Bardige, Melissa Russell, & Gardens. Museums & Gardens Inc. Bardige & M. Russell A. STEM-Focused Curriculum Implementation Guide. 2012                                                                              

http://education.unlv.edu/policy/documents/volume-2/STEM-Support-in-ECE

4- Pauline. STEM in Early Childhood How to keep it simple and fun. Edith Cowan University. (2016).

5- Dorinda J. Gallant. Science, Technology, Engineering,and Mathematics (STEM) Education. College and Humof Education an Ecology, The Ohio State University  .

6- Jennifer Buchter ,Maryssa Kucskar, Conrad Oh-Young ,Jenna Weglarz-Ward,& Jeff Gelfer  .Supporting STEM in Early Childhood Education.2012. University of Minnesota, Twin CitiesJournal of Pre-College Engineering Education .

7- Yu Xie, Michael Fang and Kimberlee Shauman,Ann Arbor. University of Michigan.

8- Becky Parker. Institute for Research in Schools.

9- Grلinne Walshe ,Jennifer JohnstonGeorge, &  McClelland. Designing, Developing and Evaluating Integrated STEM Activities for Junior Science. National Centre for Excellence in Mathematics and Science Teaching and Learning University of Limerick.

10- Evaluation of STEM Education Programme Plan -2016-2017. Po Leung Kuk Camُes Tan Siu Lin Primary School.Annual Report