نظام تعليم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات(STEM)

نظام تعليم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات(STEM)

ما هي (STEM):

تشير اختصارات نظام تعليم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM) إلى الآتي:

• الحرف الأول"S" للعلوم Science"": وتشمل دراسة العالم الطبيعي والسعي إلى فهمه، بما في ذلك قوانين الطبيعة المرتبطة بالفيزياء والكيمياء والبيولوجيا ومعالجة أو تطبيق الحقائق والمبادئ والمفاهيم أو الاتفاقيات المرتبطة بهذه التخصصات (1).
• الحرف الثاني "T" للتكنولوجيا Technology"": تتضمن توظيف وتطبيق المعرفة التكنولوجية للمفاهيم العلمية والموارد المادية، باستخدام الأجهزة والآلات والتسهيلات المكانية، والمواد الخام التي تدخل في تصنيع المنتجات التكنولوجية، لتلبية رغبات المجتمع واحتياجاته (2)، ويشير التكامل التكنولوجي إلى استخدام الأدوات التكنولوجية في الفصول الدراسية مع فهم علاقتها بطرق التدريس، فهي أكثر من مجرد كيفية عمل البرامج والأجهزة كمكونات فرعية للتدريس بل هي جزء مهم من العملية التربوية والتوجيه التعليمي للمناهج الدراسية المحددة فالمعلم يستخدم التكنولوجيا كأداة لتعزيز وتوسيع نطاق تعلم الطلاب على (3).
• الحرف الثالث "E" للهندسة "Engineering": ويشير إلى التطبيق المنهجي لمبادئ العلوم والرياضيات ويتضمن هيكل المعرفة العلمية من تصميم المنتجات البشرية، والتصاميم الهندسية التي تستخدم قوانين الفيزياء والمواد والأدوات المتوفرة وبيئة العمل، من خلال توظيف المفاهيم العلمية والرياضية وأدوات التكنولوجيا وتطبيقها تطبيقا صحيحا لتطوير طرق استغلال الموارد البشرية والمادية لصالح المجتمع (4).
• الحرف الرابع "M" للرياضيات "Mathematics": وتتضمن العلاقات بين الكميات والأرقام والرموز والأشكال، وتوظيف الرياضيات في دراسة العلوم والتكنولوجيا والهندسة وتشمل فروع محددة من الرياضيات الحساب، والهندسة، والجبر، علم المثلثات، وحساب التفاضل والتكامل، وطريقة التفكير والاستدلالات وطريقة حل المشكلات والتواصل الرياضي، والاحصاء والاحتمالات مما يطور قدرة المتعلم على التحليل والتفسير (5).

      وهذه المكونات موجودة وتتطلب اهتماما في كل مرحلة من مراحل STEM التعليمية، فعندما يقترب الفرد من دخول سوق العمل بطريقة عملية يدرك متطلبات وفوائد المهنة التي تتناسب مع نمط الحياة التي يسعى إليها بمعنى (التوازن بين العمل والحياة) (6).

مفاهيم (STEM)      

       وقد تعددت مفاهيم تعليم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضياتSTEM، لاختلاف وجهات النظر الفكرية والفلسفية، والتي تهدف مواجهة التغيرات والتحديات في المجتمع، من خلال تعزيز تعليم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM) في كافة المستويات التعليمية، عبر سياقات الواقع العملي في كل من الفصول الدراسية الرسمية وغير الرسمية، والتي تسعى لدمج بعض أو كل التخصصات الأربعة، وإزالة الحواجز التقليدية بينها، ومن تلك التعريفات نعرض ما يلي:

• بناء معرفي نتج عن تكامل فروع العلوم، والرياضيات، والتصميم الهندسي مع تطبيقاتها التكنولوجية، من خلال تطبيق الأنشطة العملية التطبيقية، وأنشطة التكنولوجيا الرقمية، والكمبيوترية، وأنشطة متمركزة حول الخبرة المحددة، والموجهة عن طريق الذات، والبحث التجريبي المعملي في ثنائيات وفرق، والتقويم الواقعي متعدد الأبعاد، والمستند على الأداء، والتركيز على قدرات التفكير العلمي، والإبداعي، والناقد (7).
• برامج تعليمية تهدف إلى تقديم الدعم أو تعزيز العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM) في المرحلة الابتدائية والثانوية من خلال مستويات الدراسات العليا، بما في ذلك تعليم الكبار (8).
• تعليم تكاملي تتقابل فيه المفاهيم العلمية والنظرية مع التطبيقات العملية، وهي الحروف الأولى من (Science Technology Engineering and Mathematics) حيث يطبق الطالب العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات في إطار متكامل من العلاقات بين المدرسة ومجال الأعمال والمشروعات العالمية مما يسمح بتنمية المجتمع وزيادة قدرته على المنافسة في سوق الاقتصاد الجديد (9).
• جهد متكامل يزيل الحواجز التقليدية بين مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات، ويركز على الابتكار والعمليات التطبيقية لتصميم حلول للمشاكل السياقية المعقدة وتطوير مهارات التفكير النقدي التي يمكن تطبيقها على جميع جوانب عملهم والحياة الأكاديمية (10).
• الأنشطة التعليمية في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات، في جميع المراحل الدراسية، من مرحلة ما قبل المدرسة وحتى مرحلة ما بعد الدكتوراه، وفي كل من الفصول الدراسية الرسمية وغير الرسمية (11).
• اتجاه يشير إلى التخصصات الأكاديمية للعلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات بشكل متكامل، ويتفق مع الاتجاه التعليمي السائد في جميع دول العالم لتجهيز الطلاب لمواجهة التغيرات والتحديات في المجتمع وحول العالم نتيجة التطورات الاقتصادية والعلمية والتكنولوجية السريعة (11).
• نهج متعمد ومتعدد التخصصات للتعليم والتعلم يكتسب فيه الطلاب مجموعة متماسكة من المفاهيم والكفاءات والتصرفات العلمية والتكنولوجية والهندسية والرياضيات التي ينقلونها ويطبقونها على المستويين الأكاديمي والحقيقي - السياقات العالمية-، من أجل أن تكون قادرة على المنافسة عالميا في القرن الحادي والعشرين (12).
• محاولة لدمج بعض أو كل التخصصات الأربعة للعلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات في فئة أو وحدة أو درس واحد يستند إلى الروابط بين المواضيع ومشاكل العالم الحقيقي (13).
• وعلى الرغم من الخطاب المتزايد حول تعليم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات، فإن ما يعنيه هذا التعليم والتعلم من مرحلة رياض الأطفال حتى الصف الثاني عشر لا يزال غير مفهوم إلى حد كبير (14).

       مما سبق يتضح أن هذا المصطلح يستخدم عادة عند تناول سياسة التعليم وتطوير المناهج الدراسية في المدارس من خلال الدمج بين مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات وإزالة الحواجز التقليدية بينها، والاهتمام بالإعداد المبكر للأفراد من مرحلة ما قبل المدرسة وحتى مرحلة ما بعد الدكتوراه من خلال الأنشطة والخبرات المباشرة سواء داخل المدرسة أو خارجها من أجل تحسين القدرة التنافسية للتعليم، واكساب الطلاب خبرات ومهارات تؤهلهم لوظائف STEM في المستقبل للوفاء باحتياجات سوق العمل وتنمية القوى العاملة التي ترتبط إلى حد كبير بتخصصات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات STEM للمساهمة في النهوض بالمجتمع، كما تعليم (STEM) هو في الأساس تعليم متعدد التخصصات، فهو لا يتطلب من الطلاب فقط تطوير مهارات التفكير المستقلة، بل يتطلب منهم أيضًا ممارسة مهارات التفكير النقدي لديهم، ويستند التدريس الكامل في مجال العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات إلى المشاكل العملية في الحياة الحقيقية، وفي هذه العملية بأكملها يقوم المعلم بتوجيه الطلاب، فتعليم STEM فهو عبارة عن تعلم قائم على المشروع، يقوم المعلمون فيه بإحضار الطلاب لاستكشاف المشكلات الواقعية والبحث عن حلول لها، وفي هذه العملية يُسمح للطلاب ببناء معارفهم ومهاراتهم الخاصة. مما ينمي من قدراتهم الذاتية.

        ويمكن تعريف نظام تعليم STEM بأنه ذلك النظام التعليمي الذي يجمع فيه الطالب بين التفوق في العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات، ويمارس فيه التعليم بطريقة مبتكرة لحل المشكلات بطرق علمية عن طريق البحث والتجربة والعمل الجماعي والتدريب على مختلف مهارات التفكير الناقد والإبداعي، بهدف إعداد الموظفين المؤهلين في مجالات STEM وكذلك المواطنين الذين لديهم الثقافة الكافية في هذه المجالات الأربعة لرفع المستوى الاقتصادي.

المراجع:

1. Expanding underrepresented minority participation: America’s science and technology talent at the crossroads. National Academies Press, Washington, District of Columbia, 2011‏, P, 241.‏
2.  National Research Council. (2014). STEM integration in K-12 education: Status, prospects, and an agenda for research. National Academies Press, p, 14.‏
3. Koch, A. S. (2009). Teacher education and technology integration: How do preservice teachers perceive their readiness to infuse technology in the learning environment? Duquesne University, p,28.‏
4. National Research Council. (2014): Op. Cit., p, 14.‏
5.  National Research Council. (2009): Engineering in K-12 education: Understanding the status and improving the prospects. National Academies Press. ‏p,77.‏
6. Expanding underrepresented minority participation (2011): Op. Cit., P, 240
7. تفيده سيد أحمد غانم: تصميم مناهج المتفوقين في ضوء مدخل STEM (العلوم – التكنولوجيا – التصميم الهندسي – الرياضيات) في المرحلة الثانوية، المركز القومي للبحوث التربوية والتنمية، 2012، ص 13.
8.  Kumtepe, A. T., & Genc-Kumtepe, E.: Op. Cit., ‏p,3.‏
9. تفيدة سيد أحمد غانم: أبعاد تصميم مناهج (STEM) وأثر منهج مقترح فى ضوئها لنظام الأرض فى تنمية مهارات التفكير فى الأنظمة (Systems Thinking) لدى طلاب المرحلة الثانوية، مجلة كلية التربية، جامعة بني سويف، الجزء الأول ديسمبر 2013، ص 128.
10. Kennedy, T. J., & Odell, M. R. L: Op. Cit., p,246.‏
11.  Kennedy, T. J., & Odell, M. R. L: Op. Cit., ‏p, 246,247.‏
12.  Promotion of STEM Education unleashing potential in innovations curriculum development council november 2015 Chief Curriculum Development Officer (Science) Education Bureau Education Bureau Kowloon Tong Education Services Centre 19 Suffolk Road Kowloon Tong, Hong Kong, p,1.‏
13.  Eltz, J.: Op. Cit., p,10.‏
14.  Kelley, T. R., & Knowles, J. G. (2016). A conceptual framework for integrated STEM education. International Journal of STEM Education, 3(1), p,2.‏
15.  Lesseig, K., Nelson, T. H., Slavit, D., & Seidel, R. A. (2016). Supporting middle school teachers’ implementation of STEM design challenges. School Science and Mathematics, 116(4), ‏p,177.‏