سبک آموزشی STEM چیست؟

آموزش STEM مخفف علوم (Science)، فناوری (Technology)، مهندسی (Engineering) و ریاضیات (Mathematics) است.

در حقیقت STEM یک رویکرد آموزشی است که این چهار رشته را در یک الگوی یادگیری منسجم ادغام می کند.

هدف آموزش بر مبنای STEM این است که دانش‌آموزان را با مهارت‌ها و دانش‌های لازم برای پیشرفت در دنیایی که توسط پیشرفت‌های علمی و فناوری به سوی آینده هدایت میشود و به سرعت در حال تحول است، آماده کند.

مفاهیم اجزای کلیدی آموزش STEM آمده است

علم (Science): آموزش STEM بر تحقیق و اکتشاف علمی تأکید دارد. دانش آموزان یاد می گیرند که سوال بپرسند، مشاهدات انجام دهند، آزمایش‌ها را انجام دهند و بر اساس شواهد نتیجه‌گیری کنند.

این مورد بیشتر تمرکز بر توسعه درک عمیق از جهان طبیعی دارد.

فناوری (Technology):

در زمینه STEM، فناوری به کاربرد دانش علمی برای اهداف عملی اشاره دارد. دانش‌آموزان با فن‌آوری‌های مختلف درگیر می‌شوند، یاد می‌گیرند که چگونه از آنها استفاده کنند و در برخی موارد، چگونه با استفاده از فناوری نوآوری کنند. این خود شامل درک ابزارهای دیجیتال، برنامه نویسی، و حل مشکلات تکنولوژیکی است.

مهندسی (Engineering):

همینطور آموزش STEM اصول و شیوه‌های مهندسی را در بر می‌گیرد. دانش‌آموزان تشویق می‌شوند مانند مهندسان فکر کنند، درگیر فرآیندهای طراحی، حل مسئله، و استفاده از مفاهیم ریاضی و علمی برای ایجاد راه‌حل‌ها باشند. این خود باعث تقویت تفکر انتقادی و خلاقیت آن‌ها می‌شود.

ریاضیات (Mathematics):

ریاضیات جزء اساسی آموزش STEM است. زبان و ابزارهایی را برای بیان دقیق مفاهیم علمی و مهندسی فراهم می‌کند. دانش‌آموزان مهارت‌های استدلال ریاضی را توسعه می‌دهند و آن‌‌ها را برای حل مسائل دنیای واقعی به کار می‌برند.

آموزش STEM اغلب به صورت عملی و مبتنی بر پروژه است و دانش‌آموزان را تشویق می‌کند تا به طور مشترک کار کنند، انتقادی فکر کنند و دانش خود را در راه‌های عملی به کار گیرند.

ماهیت بین رشته‌ای STEM نشان دهنده به هم پیوستگی این زمینه‌ها در حل مشکلات پیچیده است.

علاوه بر این، آموزش STEM مهارت‌هایی مانند حل مسئله، نوآوری، ارتباطات و سازگاری را ارتقا می‌دهد

– ویژگی هایی که نه تنها در مشاغل مرتبط با STEM بلکه در طیف گسترده ای از حرفه ها ارزشمند هستند.

– آموزش STEM این چهار رشته را برای ایجاد یک تجربه یادگیری جامع و بین رشته‌ای ادغام می‌کند.

STEM به جای آموزش این موضوعات به صورت مجزا، رویکردی بین رشته‌ای را برای حل مشکلات دنیای واقعی ارائه میدهد.

فواید آموزش STEM

1- برنامه های کاربردی در دنیای واقعی

به صورت کلی آموزش STEM بر کاربرد عملی دانش و مهارت‌ها تاکید دارد. دانش‌آموزان برای مقابله با پروژه‌های معتبر و عملی که خود لیستی از انواع چالش‌هاییست که در محیط‌های حرفه‌ای با آن مواجه هستند، سنجیده می‌شوند.

این رویکرد به دانش‌آموزان کمک می‌کند تا ارتباط آنچه را که می‌آموزند و اینکه چگونه می‌توان آن را در آینده شغلی خود به کار برد، ببینند.

2- حل مسئله و تفکر انتقادی

حل مسئله محور اصلی آموزش STEM است. به دانش‌آموزان آموزش داده می‌شود که به صورت تحلیلی به مسائل نزدیک شوند، آن‌ها را به اجزای قابل مدیریت تقسیم کنند و از تفکر منطقی برای توسعه راه‌حل‌ها استفاده کنند.

این خود مهارت‌های تفکر انتقادی را تقویت می‌کند که در رشته‌ها و صنایع مختلف امروزی ارزشمند هستند.

3- نوآوری و خلاقیت

STEM خلاقیت و نوآوری را تشویق می کند. به دانش‌آموزان این آزادی داده می‌شود که کاوش کنند، آزمایش کنند، و راه‌حل‌های خودشان را برای مسائل بیابند.

این نه تنها مهارت‌های تفکر خلاق آن‌ها را افزایش می‌دهد، بلکه حس کنجکاوی و تمایل به ریسک کردن را القا می‌کند که این خود یکی از جنبه‌های کلیدی نوآوری در دنیای ماست.

4- همکاری و کار گروهی

– همکاری جزء کلیدی آموزش STEM است. دانش‌آموزان اغلب به صورت تیمی روی پروژه‌ها کار می‌کنند که منعکس کننده ماهیت مشارکتی تحقیق علمی و توسعه فناوری است.

یادگیری برقراری ارتباط موثر، به اشتراک گذاشتن ایده‌ها و کار به عنوان بخشی از یک تیم از مهارت‌های مهم در زمینه‌های STEM است.

5- ادغام فناوری

همانطور که گفته شد فناوری بخشی جدایی ناپذیر از آموزش STEM است. دانش‌آموزان یاد می‌گیرند که از ابزارها، نرم‌افزارها و سخت‌افزارهای مختلف تکنولوژیکی مرتبط با مطالعات خود استفاده کنند.

این شامل برنامه نویسی، کار با شبیه سازی دیجیتال و استفاده از فناوری‌های نوظهور مانند واقعیت مجازی و هوش مصنوعی است. توانمندی در این زمینه‌ها میتواند به دانش‌آموزان برای پیاده‌سازی ایده‌ها کمک کند.

6- آماده سازی شغلی

آموزش STEM برای آماده‌سازی دانش‌آموزان برای مشاغل در زمینه‌هایی مانند مهندسی، علوم کامپیوتر، بیوتکنولوژی، علوم محیطی و… طراحی شده است.

مهارت‌های ایجاد شده از طریق آموزش STEM نه تنها برای حرفه‌های STEM قابل استفاده است، بلکه به طیف گسترده‌ای از مشاغل در نیروی کار مدرن نیز قابل انتقال است.

7- ارتباط جهانی

آموزش STEM به چالش‌های جهانی می‌پردازد و با نیاز به راه‌حل‌هایی برای مسائلی مانند تغییرات آب و هوا، مراقبت‌های بهداشتی، انرژی و توسعه پایدار همسو می‌شود.

این دانش‌آموزان را برای تفکر جهانی و کمک به حل برخی از مبرم‌ترین مشکلات جهان آماده می‌کند.

به طور کلی، آموزش STEM با هدف تجهیز دانش‌آموزان به دانش، مهارت‌ها و طرز فکر مورد نیاز برای پیشرفت باعث پروش عشق مادام‌العمر به یادگیری، سازگاری، و توانایی مشارکت معنادار در جامعه را ترویج می‌کند.

تیم Staples Business Advantage یکی از شهرهای آمریکای شمالی،  فهرستی از 7 محصول آموزشی نوآورانه برای اضافه کردن به چارت آموزشی برای بهبود به سبک آموزشی STEM/STEAM گردآوری کرده است که در زیر بخشی از آن‌ها را با هم بررسی میکنیم.

1. میکرو: کامپیوتر کوچک برد

بی بی سی micro:bit برای خانواده ها، باشگاه ها و مدارس در ایالات متحده و کانادا در دسترس است.

هدف از تلاش بنیاد بی‌بی‌سی برای توزیع این دستگاه این است که تا سال 2020 اطمینان حاصل شود که 2 میلیون دانش‌آموز ابتدایی و راهنمایی در این دو کشور صاحب یک دستگاه خواهند شد.

این ابزار به کودکان کمک می‌کند تا کدنویسی و تفکر انتقادی را بیاموزند.

میکرو: بیت قابل برنامه ریزی است. این کارت تقریباً به اندازه یک کارت اعتباری است و دارای 25 LED برای نمایش متن و تصاویر اصلی است. همچنین دارای چندین سنسور و اتصال بلوتوث است تا بتواند به دستگاه های دیگر متصل شود.

دانش‌آموزان می‌توانند micro:bit را با استفاده از Scratch، زبان برنامه‌نویسی مبتنی بر بلوک، برنامه‌ریزی کنند.

از طرف دیگر، کاربران همچنین می‌توانند با استفاده از مایکروسافت MakeCode روی دستگاه کدنویسی کنند، که به آنها امکان می‌دهد بین کدنویسی مبتنی بر متن و مبتنی بر بلوک سوئیچ کنند.

2. VR Learn

VR Learn یک هدست واقعیت مجازی آموزشی چند منظوره K-12 است.

این هدست دارای یک کنترلر و یک دستگاه تلفن همراه همراه است. این برای ریاضیات، فیزیک، شیمی و زیست شناسی در دسترس است. معلمان می توانند مدل های آموزشی را برای هر برنامه درسی یا زبانی تطبیق دهند و شامل فعالیت های تعاملی مانند شبیه سازی ها، تمرین ها، وظایف، انیمیشن های 360 درجه و مدل های سه بعدی باشند.

VR Learn همچنین یک برنامه مدیریت کلاس و تجزیه و تحلیل هوشمند را در اختیار معلمان قرار می دهد.

3. pi-topOS

pi-top اولین لپ تاپ خود را ساخت که از Raspberry Pi استفاده می کند و یک سیستم عامل بومی به نام pi-topOS را اجرا می کند. این سیستم عامل به مدارس از هر مکانی اجازه می دهد تا از یک اکوسیستم مبتنی بر ابر برای افزایش کارایی آموزش علوم کامپیوتر خود استفاده کنند.

در نتیجه، کودکان به ابزارهایی که برای یادگیری مهارت های مرتبط با کامپیوتر نیاز دارند دسترسی پیدا می کنند.

چشم انداز pi-topOS دموکراتیک کردن کدنویسی با در دسترس قرار دادن آن برای هر کسی است که مایل به یادگیری است. این محصول نه تنها مقرون به صرفه است، بلکه ارتقاء آن نیز آسان است.

نوید ایجاد تحول جهانی در آموزش STEAM را می دهد. در اینجا یک ویدیو مختصر در مورد pi-topOS است که قابلیت های آن را توضیح می دهد.

4. Soundtrap

Soundtrap یک ابزار یادگیری آنلاین است که به معلمان امکان می دهد از پادکست ها و موسیقی برای دنبال کردن برنامه درسی STEAM استفاده کنند.

کاربران در Walled Garden کار می کنند – یک محیط امن و بسته که Soundtrap آن را از بقیه اینترنت در جعبه سندباکس نگه می دارد.

معلمان می‌توانند از این ابزار برای ایجاد و نظارت بر گروه‌های درون یک کلاس، کل مدرسه، یا چندین مدرسه یا کلاس استفاده کنند که به طور مشترک روی پروژه‌ها کار می‌کنند.

5. برنامه درسی STEAM و برنامه Ambassador

چاپگر سه بعدی رومیزی Dremel که به طور خاص برای برنامه درسی STEAM بر اساس استانداردهای علمی نسل بعدی K-12 ساخته شده است. این شرکت یک راه حل آموزشی جامع ارائه می دهد که شامل نرم افزار، سخت افزار و فهرست گسترده ای از برنامه های درسی پرینت سه بعدی است.

علاوه بر این،

چاپگر سه بعدی رومیزی Dremel به بسیاری از مدارس این فرصت را می دهد تا در برنامه سفیر خود شرکت کنند، جایی که مربیان می توانند دانش خود را در مورد چاپ سه بعدی و نوآوری های خود در مورد استفاده موفق از فناوری چاپ سه بعدی برای آموزش به اشتراک بگذارند.

6. ربات اوجی

Pai Technology ربات Augie را برای حمایت از تلاش‌های معلمان برای استفاده از واقعیت افزوده برای آموزش STEAM توسعه داد.

این ربات دنیای کدنویسی و رباتیک را گرد هم می آورد. دانش آموزان می توانند از Augie برای یادگیری نحوه نوشتن دنباله در برنامه ها استفاده کنند. این ربات همچنین با بازی سازی واقعیت افزوده برای ایجاد یک محیط یادگیری منحصر به فرد و جذاب، زبان آموزان را به مهارت های فناوری مجهز می کند.

کودکان در اوایل دوران کودکی و دانش آموزان در مقاطع ابتدایی ذینفعان اصلی Augie هستند که محصول جدیدترین فناوری و تحقیقات کارشناسان در زمینه رشد کودک است.

دانش آموزان از Augie برای کشف کدگذاری با کنترل چندین حرکت ربات استفاده می کنند. آنها همچنین می توانند با استفاده از عملکرد ویدیویی فیلم بسازند.

7. CollabSpace

کالج مهندسی دانشگاه کرنل شبکه اجتماعی مشترک CollabSpace را برای حمایت از جنبش گسترده سازندگان ایجاد کرد. این منبع به صورت رایگان در دسترس دانش‌آموزانی است که می‌خواهند موضوعات فناوری مانند برنامه‌نویسی، وسایل نقلیه خودران، روباتیک، پرینت سه بعدی، موشک، بردهای مدار و پایداری را بیاموزند.

دانش‌آموزان می‌توانند از طریق اشتراک‌گذاری پروژه‌ها و مهارت‌های خود، دریافت پیشنهادات از سایر دانشجویان و درخواست کمک از دانشجویان، اساتید و فارغ‌التحصیلان از کرنل، در این پلتفرم ملاقات کنند و یاد بگیرند. بسیاری از دانش‌آموزان به باشگاه‌ها و مربیان بعد از مدرسه دسترسی ندارند، بنابراین CollabSpace قصد دارد یک جامعه جایگزین برای تشویق و حمایت از دانش‌آموزانی که می‌خواهند در زمینه‌های STEM/STEAM پیشرفت کنند، فراهم کند.

این و سایر ابزارهای آموزشی STEM/STEAM می توانند به معلمان کمک کنند تا بچه ها را در مورد یادگیری موضوعات در علوم، فناوری، مهندسی، ریاضیات و هنر هیجان زده کنند.

Staples Business Advantage Canada در زمینه تجهیزات آموزشی متخصص است و به چندین مدرسه در اجرای پروژه های STEM و STEAM کمک کرده است. با داشتن چندین تامین کننده فناوری در صنعت،

جنبش مهارت های قرن بیست و یکم:

– در قرن بیست و یکم، با ادامه پیشرفت سریع فناوری، نیاز به رویکردی یکپارچه تر و بین رشته ای به آموزش به طور فزاینده ای تشخیص داده شد. جنبش مهارت‌های قرن بیست و یکم بر اهمیت مهارت‌هایی مانند تفکر انتقادی، حل مسئله، همکاری و خلاقیت تأکید کرد که عناصر اصلی آموزش STEM هستند.

تاکید جهانی بر STEM:

– در سطح بین المللی، بسیاری از کشورها به اهمیت آموزش STEM برای رقابتی ماندن در اقتصاد جهانی پی بردند. کشورهای مختلف ابتکارات و اصلاحات آموزشی متمرکز بر STEM را برای آماده کردن دانش آموزان برای مشاغل در علوم، فناوری، مهندسی و ریاضیات اجرا کردند.

در حالی که هیچ فرد یا رویدادی وجود ندارد که به ایجاد آموزش STEM اعتبار داشته باشد، اما به عنوان پاسخی به تغییرات اجتماعی و تکنولوژیک تکامل یافته است. امروزه، آموزش STEM با تلاش‌های مداوم برای افزایش و گسترش تأثیر آن بر آموزش در سراسر جهان، همچنان یک حوزه پویا و در حال تحول است.