تعلیم‌وتربیت استیم محور
آموزش استیم‌محور رویکردی است بین‌رشته‌ای برای یادگیری علم، فناوری، مهندسی و ریاضیات که در آن مفاهیم دقیق علمی با درس‌های واقعی همراه شده‌اند. این مفاهیم به گونه‌ای به دانش‌آموزان آموخته می‌شود که ایشان بتوانند بین مدرسه، دنیـای کار، جامعه و شرکت‌های بزرگ جهانی پیشرو در حوزه استیم ارتباط برقرار کنند (تسوپروس، کوهلر و هالینن، 2009). هم‌زمان با پیشرفت برنامه درسی استیم‌محور مشخص شد، برای عملکرد بهتر افراد در جامعه، نسل جوان باید به مهارت‌هایی چون خلاقیت، نوآوری و کارآفرینی مجهز شود و همین عامل «هنر» را در برنامه آموزشی استیم‌محور ادغام کرد تا به تحریک خلاقیت، طراحی و نوآوری در دانش‌آموزان کمک کند (گیوت، سوچاکا، کوستانتینو، والتر و کلم، 2014). بنابراین، آموزش استیم‌محور رویکردی نوین در برنامه درسـی است که علم، فناوری، مهندسی، ریاضیات، هنر و علوم انسانی را به‌عنوان مسیرهایی برای راهنمایی پرسش، خلاقیت، بحث و تفکر انتقادی دانش‌آموزان با هم ادغام میکند. ایده محوری در این رویکرد، تلفیق دانش و مهارت است که از طریق پنج حوزه ذکرشده صورت می‌گیرد (خین، 2019).
ساختار علمی کلاس‌های درس استیم‌محور
آموزش استیم‌محور توانمندی‌هایی را در دانش‌آموزان توسعه میدهد (خین، 2019و ایکس کیو سوپر اسکول، 2020). ساختار کلاس‌های درس در این رویکـرد مسئله‌محـور و پروژه‌محـور است و به دو شیوه کاوشگری علمی و فرایند طراحی مهندسی صورت می‌گیرد. در هر دو روش، کلاس درس با طرح سؤال آغاز می‌شود (خین، 2019). اقدامات علمی ممکن است مستلزم استفاده از روش‌های گوناگون برای دستیابی به اهداف مورد نظر باشند. بنابراین، بسته به نوع و ماهیت سؤال طرح‌شده دانش‌آموز برای حل یک مسئله از ساختار کاوشگری علمی، فرایند طراحی مهندسی یا هر دو روش استفاده کند و کلاس‌های درس استیم‌محور باید از هر دو نوع این روش‌ها در آموزش استفاده کند. چنین مشارکت مستقیمی طیف وسیعی از روش‌ها را به دانش‌آموزان معرفی مـی‌کند تا با آن‌ها مـدل‌سازی و تـوضیح جهان پیرامون خود، چه در کلاس درس و چه در دنیای واقعی، بررسی کنند. اگرچه هر کدام از دو روش کاوشگری علمی و فرایند طراحی مهندسی برای دستیابی به اهداف خاصی مناسب هستند، اما مشترکاتی بین آن‌ها وجود دارند که عبارت‌انداز: مدل‌سازی، ارائه توضیحات، مشارکت در بحث انتقادی و تدوین ارزیابی‌های مفصل (شورای تحقیقات ملی، 2012).
مدیریت کلاس‌های استیم‌محور
موضوع پروژه بر پایه ایده‌ای نوآورانه و جدید مبتنی است که از متن کلاس یا زندگـی واقعـی بـرخاسته است. کلاس از دانش‌آموزان یک پایه، معلم پروژه، متخصصان حوزه استیم و تیم دانشگاهی تشکیل شده است که به‌صورت پیوسته یا منقطع، فعالیت‌های مرتبط با پروژه را رصد میکنند. طبق فرم بازخـوردی که هـر جلسه مشاهده‌کنندگان کلاس (معلم، متخصصان پنج حوزه و استادان) کامل کرده‌اند، اثربخشی فعالیت‌های کلاسی، نحوه تدریس معلم و شیوه‌های تفکر دانش‌آموزان بررسی می‌شود (خین، 2019و مهرمحمدی، اعظمی، 1399). نقش معلم در کلاس‌های استیم‌محور، مشوق، سازمان‌دهنده، راهنما و ارزیاب است که در تمامی مراحل حل مسئله، مشکلات و کج‌فهمی‌های دانش‌آموزان را شناسایـی مـی‌کند و در رفع تصـورات غلط به آن‌ها کمک میکند. دانش‌آمـوز در این رویکـرد حل‌کننده مسائل، مشاهده‌گر، پژوهشگر، مؤلف و مناظره‌کننده است. در این نوع کلاس‌ها، زمانی یادگیری محقق شده است که دانـش‌آموز کاوشگـری علمـی را یاد بگیـرد، یادگیری مفهومی داشته باشد، به تولید نظریه به دو شیوه استقرایی و قیاسی بپردازد و در نهایت یادگیری درک او را تقویت کند. (اَلوس و شور، 2008)
روش‌های آموزش در کلاس‌های استیم‌محور: کاوشگری علمی2 و فرایند طراحی مهندسی3
به‌طور سنتی ممکن است مربیان آموزش علوم را در قالب درسی واحد در زمانی ازپیش‌تعیین‌شده برای یک کلاس درس در نظر بگیرند. در حالی‌که یکی از ویژگی‌های اساسی کاوشگری این است که اجازه دهیم ماهیت تجربه زمان مورد نیاز برای تحقیق را تعیین کند. یک درس خوب طراحی‌شده شامل شرح مفصل یک تجربه یادگیری است که ممکن است به مـدت یک روز یا چنـد روز کـلاس درس روی آن تمرکـز کند (هامرمن، 2006). در کاوشگـری علمی، برخلاف شیوه فرایند طراحی مهندسی، یادگیرنده به‌دنبال ارتباط برقرار کـردن بین پـدیـده‌ها و یافتن جواب سـؤال است و الزامـاً به دنبـال ارائه راه‌حـل نیست، حال آنکه در فرایند طراحی مهندسی، یادگیرندگان از طریق ارائه راه‌حل به پرسش مد نظر پاسخ می‌دهند. انواع سؤالاتی که در کاوشگری علمی ارائه می‌شوند، دانش‌آموزان را ملزم میکنند نوع متفاوتی از دانش را بسازنـد. ممکن است پژوهش بر فرایندهای مهندسی متمرکز بپرسد: «برای رفع نیازهای خاص انسان چه کـاری مـی‌توان انجـام داد؟» از سوی دیگر، پژوهش مبتنی بر کاوشگری علمی ممکن است بپرسد: «چرا این اتفاق می‌افتد؟» برای مثال «ایدز چیست؟» را می‌توان با روش کاوشگـری علمی پاسخ داد، اما برای اینکه بتوان فهمید «برای درمان ایدز چه باید کرد؟» باید از طراحی مهندسی بهره برد. طراحی مهندسی غالباً فراتر از تحقیق و بررسی است و راه‌حل‌های احتمالی را از طریق ساخت و آزمایش مدل‌ها و نمونه‌های فیزیکی یا ریاضیاتی آزمایش میکند تا پاسخی ارائه دهد. از طریق آزمایش و ارزیابی سیستماتیک، یادگیرنده در موقعیتی قرار می‌گیرد که مجبور است ادعاهای مبتنی بر شواهد را برای یک راه‌حل ارائه دهد. کاوشگری علمی بر سؤالاتی مثل «چه چیز؟» و طراحی مهندسی بر سؤالاتی مانند «چگونه می‌توان؟» تأکید دارد. در شیوه یادگیری مبتنی بر کاوشگری علمی، بیشتـر کارها را دانش‌آمـوزان انجام می‌دهند، اما فرایند طراحی مهندسی به تخصص معلم بستگی دارد تا هم محتوا و هم مراحل لازم برای انجام تحقیقات مهندسی را هدایت کند (خین، 2019؛ مهرمحمدی، اعظمی، 1399).
تلفیق هنر با استم
غـالبـاً آمــوزش استیـم‌محـور، به‌ویـژه از نگـاه دانش‌آموزان، بسیار کسل‌کننده، بیش از حـد انتزاعـی و بـی‌ربط است (پاتـوین، حسنـی، 2014). ادغام هنر، دانش‌آموزان را به فکـر کردن و نوشتـن وا می‌دارد و تحریک انگیزه‌های خلاقیت دانش‌آمـوزان مـی‌تواند فوراً هرگـونه احساس نارضایتـی را از بیـن ببرد و در تبدیـل استم به استیم به‌طور ویژه‌ای مؤثر باشد (خین، 2019). در ادامه نمونه‌هایی از ادغام هنر برای تحقق استیم معرفی شده است.
دفترچه‌های تعاملی4
دفترچه تعاملی دفترچه‌ای است سیمی (برای به آسانی ورق زدن) که دو بخش صفحات راست و چپ دارد. دانش‌آموزان سنجه‌ای را که با آن سنجیده می‌شوند و فهرستی از مطالب را در صفحات اول می‌نویسند (خین، 2019). صفحات راست یا ورودی شامل آن‌چیزی است که معلم به دانش‌آموزان منتقل میکند، نظیر محتوای آموزشی، جزوه کلاس درس، یادداشت دانش‌آموز از تدریس معلم و نتیجه بحث‌های گروهی. به‌طور کلی، همه محتوایی که برای ارزشیابی پایانی ضرورت دارد، در سمت راست دفتـر تعاملـی درج مـی‌شود و مرجع دانش‌آموزان است. مسئولیت صفحات سمت چپ (خروجی) دفتر بر عهده دانش‌آموز است. دانش‌آموز در صفحات سمت چپ برداشت خود را از درس و محتوایی که در سمت راست ارائه شده، به‌صورت خلاصه درس، نقشه مفهومی، رسم شکل و تصویرسازی، جدول، نمودار، طرح‌های گرافیکی و نقاشی ثبت میکند (نیازی، لیاقی مطلق، 1397). دانش‌آموزان شرح کاملی از پروژه‌های در حال انجام را در دفترچه‌های تعاملی می‌نویسند و با رسم شکل و تصویرسازی به‌نوعی تمرین ترسیم و طراحی میکنند.
روایت‌های تصویری5
روایت تصویـری راهـی است برای «بیان داستان» یک آزمایش و ثبت نتایج حاصل از مجموعه‌ای از مراحل. دولبری (2010) خاطرنشان میکند، قصه‌گویی فعالیتی لذت‌بخش است. همچنین، به دانش‌آموزان کمک میکند جزئیـات مهمی را که «دانش علمـی آن‌ها را تقویت میکند، به‌خاطر بسپارند. این فن به یک اندازه برای دانش‌آموزان دوره ابتدایی و دانشجویان دانشگاه در دوره‌های دکترا مناسب است. در واقع، روایت تصویری در فرایند طراحی مهندسی به این معناست که دانش‌آموزان از مراحل پروژه خود عکس بگیرند و توضیحات هر مرحله را کنار تصویر بنویسند (مهرمحمدی، اعظمی، 1399). در این حالت، به جای اینکه دانش‌آموز سعی کند تمام جزئیات فرایندهای طولانی و پیچیده را به یاد آورد، هر لحظه را در حین وقوع ثبت کند. در پایان آزمایش، چاپ به ترتیب تصویر، فرصتی را برای دیدی کلی از کل پروژه، از ابتدا تا پایان آن، فراهم میکند. این دیدگاه همچنین جداسازی و تجزیه و تحلیل رویه‌ها و اثرات خاص را ممکن میکند. در این شیوه، دانش‌آموزان باید طریقه صحیح عکاسی کردن و رعایت اصول هنری را فرا گیرند که به نوعی تلفیق هنر با استیم است (خین، 2019).
نکاتی برای تدریس بهتر استیم
تدریس به گونـه‌ای که موضوعات استیم را به‌طور معناداری با هم ادغام کند، با آموزش سنتی بسیار متفاوت است و گاهی اوقات می‌تواند چالش‌برانگیز باشد. این نکات به‌عنوان راهنما به مدرسان کمک میکنند آمادگی لازم را برای شروع پیدا کنند:
- آموزش استیم به روش معتبر و فرارشته‌ای بسیار باز و پیچیده است. دانش‌آموزان وارد مسئله می‌شوند و با استفاده از راه‌های گوناگون به راه حلی خاص می‌رسند. چنین محیطی هیچ راهی برای پیش‌بینی سؤالی که دانش‌آموز می‌پرسد و یا زمینه‌ای محتوایی که ممکن است دانش‌آموز به آن دسترسی داشته باشد، یا مسیری که پرس‌وجو ممکن است در پیش بگیرد، وجود ندارد. این هرج و مرج را بپذیرید و منعطف باشید. پرورش جنبه‌های یادگیری مادام‌العمـر و کنجکاوی در دانش‌آمـوزان را الگوی خود قرار دهید.
- در مورد ابزارها و منابعـی که ممکن است برای دانش‌آموزان مفید باشند، فکر کنید. سعـی کنیـد منابع و مطالب گوناگون را تا آنجا که ممکن است در اختیار دانش‌آموزان قرار دهید. شما برای درگیرکردن دانش‌آموزان در یادگیری معنادار نیازی به فناوری‌های گران‌قیمت یا مواد فانتزی ندارید. غالباً وسایل خانه و مواد و ابزارهای معمولی می‌توانند برای آموزش استیـم به کار بیاینـد. همچنیـن، مـی‌توانید با معلمان و متخصصانی که تخصص لازم و مرتبط با آموزش مورد نظر شما را دارند، همکاری کنید.
- این تغییـر تـدریس را به آهستگی انجام دهیـد. با برنامه‌ریزی و اجرای یک موضوع استیم یکپارچـه، که ممکن است پرسشی یک‌روزه یا یک‌هفته‌ای باشد، شروع کنید یا از یک مشکل فعلی که باید در جامعه حل شود، شروع کنید.
- سعی کنید بر مفاهیم و شیوه‌های اصلی تمرکز کنید. تلاش برای وارد کردن استانداردهای عملکردی بیش از حد انتظارات، یا استانداردهایی که ممکن است سطحی بررسی شوند، می‌تواند به گنگی منجر شود. به این فکر کنید که چه چیزی را می‌خواهید ارزیابی کنید و اطمینان حاصل کنید با استانداردها و نیز اهداف استیم مطابقت داشته باشد.
- هنجارهـا و انتظارات کـلاس درس را در نظـر بگیرید. یادگیری استیـم مبتنـی بر مسئله ماهیتـی بسیار مشارکتی دارد. همچنین، به پشتکار نیاز دارد، زیرا دانش‌آموزان را با چالش‌هایی روبه‌رو میکند که راه‌حل‌های پیشنهـادی آن‌ها غالباً با شکست مواجه می‌شود. این مهم است که معلمـان با ارائه ایده‌هایی در مورد چگونگی غلبه بر نقاط شکست و کار در محیط همکاری با هم‌سالان، از کار دانش‌آموزان خود در چنین محیطی حمایت کنند. انجام ندادن این کار ممکن است مانعی بزرگ در تحقق آموزش استیم‌محور شود.
جمع‌بندی
رویکـرد استیـم ایـن امکان را بـرای مدرسـان فـراهم میکند کـه کلاس‌های خشک استیـم‌محور را به فضایی پویا تبدیـل کنند. آمـوزش استیم‌محـور به همـراه دو شیوه کاوشگری علمی و فرایند طراحـی مهندسـی، فرصت‌های بی‌شماری را در اختیار یادگیرندگان قرار میدهد تا خلاقیت، حل مسئله، کارگروهی و کارآفرینی را تقویت کنند. اگر مدرسه بتواند نگـرش افـراد را نسبت به علم، فناوری، هنر، ریاضیات و فنـاوری تغییر دهـد، می‌تواند به نهـادی اجتماعی تبدیل شود که به واسطه آن‌ها رهبری و اقداماتی که برای بازسازی جامعه نیاز است، آغاز شود.
پی‌نوشت‌ها
1. STEAM: Science, Technology, Engineering, the Arts, and Mathematics
2. Scientific Inquiry
3. the Engineering Design Process
4. Interactive Notebooks
5. Photo Narrative
منابع
1. نیازی، نازیلا. لیاقی مطلق، نرگس (1397). دفتـر تعاملی. رشد مدرسه فردا.
https://samanketab.roshdmag.ir/Roshdmag_content/media/article/11.15%20from%20(97-98)%20MATN%20MADRESE%20FARDA%201-4_0.pdf
2. مهرمحمدی، محمود. اعظمی، بهارک (1399). تعلیم‌وتربیت مبتنی بر STEAM.
http://mehrmohammadi.ir/rics65/
3. Aulls, M. W., & Shore, B. M. (2008). Inquiry in education. New York: Lawrence Erlbaum Associates.
4. Dolberry, A. A. (2010). The sci-f microbe: Reinforcing understanding of microbial structures and their signifcance through a creative writing exercise. Journal of Microbiology & Biology Education, 11(2), 175–176.
5. Guyotte, K. W., Sochacka, N. W., Costantino, T. E., Walther, J., & Kellam, N. N. (2014). steam as social practice: Cultivating creativity in transdisciplinary spaces. Art Education, 67(6), 12–19.
6. Khine, M. S. (2019). steam education. Springer Berlin Heidelberg.
7. National Research Council (NRC). (2012). A framework for k-12 science education: Practices, crosscutting concepts, and core ideas (Committee on a Conceptual Framework for New K-12 Science Education Standards. Board on Science Education, Division of Behavorial and Social Sciences and Education). Washington, DC: The National Academies Press.
8. Potvin, P., & Hasni, A. (2014). Interest, motivation and attitude towards science and technology at K-12 levels: A systematic review of 12 years of educational research. Studies in Science Education, 50(1), 85–129 http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/03057267.2014.8816 26
9. Tsupros, N., Kohler, R., & Hallinen, J. (2009). STEM education: A project to identify the missing components. Pittsburgh, PA: Intermediate Unit 1 and Carnegie Mellon.
10. Xqsuperschool. (2020). What is STEAM Education? Retrieved 15 October 2021. https://xqsuperschool.org/rethinktogether/what-is-steam-education/