برنامج مقترح قائم على المدخل الجذعي التكاملي STEM لتنمية كفاءة معلمي العلوم بالثانوية  

 إعداد الباحثة/ د. شيماء عبد القادر قنديل

يسعى تعليم العلوم على مستوى دول العالم إلى إعداد متعلمين قادرين على التنافس فى الملكية الفكرية ومتمكنين من مختلف المعارف النوعية، وخاصةً تلك المرتبطة بمجال تكامل العلوم، والتكنولوجيا، والهندسة، والرياضياتIntegration of Science ,Technology ,Engineering ,Mathematics  والذى يطلق عليها اختصاراً  STEMأو “المدخل الجذعى التكاملى”، وقد إلتزمت الباحثة بهذا المصطلح باعتبار أن العلوم هى الجذع الأساسى لشجرة العلم، وفروع هذه الشجرة هى مجالات STEM المختلفة. بوصفه أحد أفضل أشكال تكامل المعرفة؛ إذ يركز على وجود مشكلة أو قضية تتمركز حولها المعارف من فروع المعرفة المختلفة والمهارات المشتركة بين تلك الفروع كمهارة حل المشكلات والتفكير الناقد.

ويؤكد مدخل STEM على تكامل المعرفة والمهارات فى مجالات التكنولوجيا والتصميم الهندسى والتفكير الاستقرائى والاستنباطى، والتفكير الناقد الإبداعى، والمنطق الرياضى والعلمى وكل ذلك يساعد الطلبة فى فهم العالم وتطبيق العلم لتحسين التكنولوجيا، كما يسعى المدخل إلى تعزيز قدرة المتعلم على تطبيق المعرفة عبر أربعة مجالات مترابطة كما أوضحها أمبو سعيدى، وآخرون، (2015) فيما يلى:

–       العلوم: وتعنى القدرة على استخدام المعرفة العلمية فى فهم العالم الطبيعى.

–       التكنولوجيا: وتعنى القدرة على استخدام وادراك التكنولوجيا وتقيمها، وتكوين المهارات اللازمة لتحليل تأثير التكنولوجيا على الفرد والعالم.

–       الـهندسة: ويقصد بها عملية التصميم الهندسى وأهميتها فى تكوين التكنولوجيا، وكذلك تطبيق المبادئ العلمية والرياضية لغايات علمية، مثل: تصميم وتصنيع وتشغيل العمليات والنظم.

–       الرياضيات: وتعنى قدرة الطلبة على تحليل وادراك الأفكار بشكل فعال، كما أنها تشكل صياغة وحل المشكلات الرياضية.

ويعتمد تعليم STEM على البحث والتفكير وحل المشكلات والتعلم من خلال المشروعات والتي من خلالها يطبق الطالب ما يتعلمه من مفاهيم وممارسات علمية  في العلوم والرياضيات والهندسة باستخدام التكنولوجيا بما يؤدى إلى تكوين وإنشاء معرفة علمية جديدة.

وتعد مهارة حل المشكلات من الطرق التى يعتمد عليها التدريس وفق مدخل STEM وذلك من خلال بناء الحلول وتنفيذها، فهذه الطريقة تهدف إلى تشجيع الطلاب على البحث، والاستكشاف، والتنقيب، والتساءول، والتجريب الذى يمثل قمة النشاط العلمي.

 وتتداخل طريقة حل المشكلات فى العلوم مع طريقة التقصى والاكتشاف التى تتطلب (موقفًا مشكلاً)، أو سؤلاً تفكيريًا يثير تفكير الطالب ويتحدى عقله بحيث يجبره ليبحث، ويتساءل، ويجمع المعلومات، ويفسر، ويستنتج، ويجرب للوصول إلى حل المشكلة مما يساعد الطلاب على اكتساب المعرفة العلمية بطريقة وظيفية، وتقويمها، والاحتفاظ بها، وتطبيقها، ومن ثم الاستفادة منها فى مواقف تعليمية- تعلمية جديدة.  لذلك فإن تدريس STEM المتكامل لا يحتاج فقط إلى التركيز على المعرفة العلمية بل أيضاً على مهارة حل المشكلات والتعلم القائم على المشروعات والاستقصاء.

وتمشياً مع متطلبات المدخل الجذعى التكاملى STEM والرغبة فى الوصول إلى مستويات متميزة فى التعليم، أصبح إصلاح وتطوير التعليم يتطلب اهتماماً كبيراً بمنظومة أداء المعلم، حيث يُنظر لهذه المنظومة على أنها عملية تنظيمية مستدامة. لذا فهناك حاجة ملحة لتبنى وجهة نظر مختلفة للتطوير المهنى المستمرContinuous Professional Development(CPD) الذى يعزز فهم المعلمين على أنه نشاط تعليمي، وليس نشاطًا تدريبيًا.

ومن خلال الاطلاع على الدراسات السابقة فى مجال إعداد وتدريب معلم العلوم وتنميته مهنياً، يتضح وجود قصور فى الكفاءة المهنية اللازم توافرها لدى معلمي العلوم، باعتبارهم من أهم العناصر الأساسية للعملية التعليمية، وأن تحسين وتطوير مهاراتهم للقيام بأعمالهم على أحسن وجه، قد يسهم بشكل مباشر فى تحقيق أهداف تعليم العلوم، والتي تعد من المواد الدراسية الضرورية للمساعدة في تطوير المجتمع وتنميته.

ويدعم الاستنتاج السابق الدراسة الاستطلاعية التى تم من خلالها إجراء مقابلات شخصية مفتوحة مع عدد من مدارس STEM، ومدارس المتفوقين، واخذ آرائهم حول أداء معلميهم، وجدت الباحثة شكوى عامة من الطلاب بأن هناك فجوة بينهم وبين معلميهم، وأن قدرة معلميهم على التواصل معهم ضعيفة، ما أدى إلى عدم استمرار بعض الطلاب فى المدرسة. وبمقابلة عدد من معلمى العلوم بالمرحلة الثانوية وجدت الباحثة أن المعلمين ليس لديهم فهم أساسي لمدخل STEM ودلالاته، وكيفية تطبيقه، والتدريس وفق مدخل STEM، ولا يعرفون ما هى مشروعات الكابستون، والقضايا العالمية الكبرى، والقضايا والمشكلات التى تواجه مصر.

ومن ثم يأتى هذا البحث كمحاولة إلى تنمية الكفاءة المهنية لمعلمى العلوم للمرحلة الثانوية، في ضوء المدخل الجذعي التكاملى STEM من خلال برنامج تنمية مهنية وقياس مدى فاعليته على مستوى أداء المعلمين وطلابهم فى اكتساب المعرفة العلمية ومهارة حل المشكلات.

مشكلة البحث وتحديدها:

        تم تحديد مشكلة البحث فى “أن معلمى العلوم بالمرحلة الثانوية ليس لديهم فهم أساسى لمدخل STEM، وأسسه وكيفية تطبيقه، مما يتطلب وجود برامج تنمية مهنية على المدخل الجذعى التكاملى STEM بما يدعم متطلبات كفاءة المعلم المهنية لتعميم وتطبيق هذا النوع من التعليم فى المدارس المصرية.

وللتصدى لهذه المشكلة حاول البحث الحالى الأجابه عن السؤال الرئيس التالى:

ما فاعلية برنامج مقترح قائم على المدخل الجذعى التكاملى فى تنمية الكفاءة المهنية لدى معلمى العلوم بالمرحلة الثانوية وتأثيره على تنمية المعرفة العلمية ومهارة حل المشكلات لدى طلابهم؟

ويتطلب الإجابة عن هذا السؤال الإجابة عن الأسئلة الآتية:

1-     ما الكفاءات المهنية القائمة على المدخل الجذعى التكاملى STEM التى يحتاج إليها معلمى العلوم بالمرحلة الثانوية؟

2-     ما برنامج التنمية المهنية المقترح القائم على المدخل الجذعى التكاملى STEM لتنمية الكفاءات المهنية لمعلمى العلوم بالمرحلة الثانوية من حيث: (الأسس، والفلسفة، والعناصر)؟

3-     ما فاعلية البرنامج المقترح فى تنمية الكفاءات المهنية لمعلمى العلوم بالمرحلة الثانوية (المشاركين فى البرنامج)؟

4-     ما تأثير البرنامج المقترح على تنمية المعرفة العلمية لدى طلاب المعلمين المشاركين فى البرنامج ؟

5-     ما تأثير البرنامج المقترح على تنمية مهارة حل المشكلات لدى طلاب المعلمين المشاركين فى البرنامج؟

التوصيات:

فى ضوء ما توصل إليه البحث الحالى من نتائج ، يمكن التوصية بما يلى:

1. تدعيم برامج التنمية المهنية للمعلمين من خلال اهتمام القائمين على تلك البرامج بـ:

–       تدريب معلمى العلوم والرياضيات والتكنولوجيا بالمدارس العادية على منهجية العمل وفق المدخل الجذعى التكاملى STEM.

–       عقد دوارت تدريبية للمعلمين وتدريبهم على تصميم التدريس وفق منهجية STEM .

–       تقديم دورات تدريبية لموجهى العلوم بمديريات التربية والتعليم لاكسابهم المهارات الفنية لتصميم بطاقات ملاحظة للأداء التدريسى فى ضوء المدخل الجذعى التكاملى STEM لتقويم الأداء التدريسى.

–       إقامة ورش عمل للمعلمين لكيفية تطبيق التكامل وتوضيح المصادر المناسبة.

–       تشجيع المعلمين على استخدام استراتيجية التفكير التصميمى أثناء تدريسهم للمفاهيم العلمية.

–       الاستفادة من تجارب بعض الدول فى تطبيق وممارسة نظام STEM فى التنمية المهنية لمعلمى العلوم .

2. تطوير برامج ومقررات إعداد المعلم بكليات التربية من خلال تركيز القائمون على برامج الإعداد بـ:

–       إكساب معلمى العلوم والرياضيات مهارات التدريس الفعال وفق المدخل الجذعى التكاملى STEM .

–       تدريب طلاب التربية العملية بمدارس STEM أو التدريس وفق منهجية STEM .

3. اهتمام القائمون على تطوير وبناء المناهج بالأخذ بمدخل STEM وضرورة تبنيه فى تصميم وبناء مناهج العلوم من أجل تنمية مهارات القرن الواحد والعشرين، وتحقيق أهداف التنمية المستدامة فى التعليم.

4. تغيير منظومة التقويم لتتركز على المهارات الفعلية التى يكتسبها الطلاب من مشروعات STEM.

5. تشجيع الطلاب والمعلمين على مشاركة مدارسهم وطلابهم فى المسابقات العلمية الدولية مثل “أيسف انتل Iseaf Intel “.

6. التركيز على الأنشطة العلمية التى تنمى مهارات التصميم الهندسى لدى الطلاب.

7. توجيه القائمين على العملية التعليمية بـ:

–       بناء الوعى بأهمية التغيير لدى المعلمين، والإدرين بالمدارس العادية، والتغلب على الخوف من التغيير والميل إلى التمسك بالوضع الحالى، وتبنى منهجية تعليم STEM.

–       تشجيع الشراكة التربوية والتنسق بين قطاعات المجتمع المختلفة، وخاصة القطاع الصناعى فى نشر ثقافة STEM وتحفيز الطلاب على التفوق فى هذا النوع من التعليم.

المقترحات:

في ضوء نتائج البحث الحالى ، يُقترح إجراء الدراسات التالية:

1. إجراء بحوث مماثلة على صفوف، ومواد دراسية أخرى، ودراسة تأثير البرنامج المقترح المبنى على المدخل الجذعى التكاملى STEM على متغيرات تابعة أخرى مثل: تنمية مهارات التفكير التصميمى، والتصميم الهندسى لدى الطلاب.

2. تصميم حقائب تدريبية لمعلمى العلوم فى المدارس الحكومية لتنمية مهارات التصميم الهندسى والتفكير التصميمى لديهم فى ضوء توجه STEM.

3. فاعلية أنشطة إثرائية قائمة على مدخل STEM لتنمية مهارة التفكير الإبداعى لدى تلاميذ مرحلة رياض الأطفال.

4. فاعلية استخدام بعض استراتيجيات تدريس STEM لتنمية مهارات التفكير التصميمى، والتصميم الهندسى لدى طلاب المرحلة الأعدادية.

5. دراسة تقويمية لواقع تطبيق التعلم القائم على المشروعات وحل المشكلات فى المرحلة الإبتدائية.

6. فاعلية برنامج تنمية مهنية مقترح فى ضوء المدخل الجذعى التكاملى (STEM)، وأهداف التنمية المستدامة لتنمية الكفاءة المهنية لدى معلمى العلوم ، وأثره على تحقيق جودة التعليم العام، والفنى الصناعى.

7. فاعلية برنامج تنمية مهنية مقترح فى ضوء المدخل الجذعى التكاملى (STEM) لتنمية مهارات القرن الحادى والعشرين لدى معلمى العلوم وطلابهم.

___________________________________

ملخص رسالة دكتوراه الفلسفة فى التربية

بعنوان: “برنامج مقترح قائم على المدخل الجذعى التكاملى لتنمية  الكفاءة المهنية لدى معلمى العلوم بالمرحلة الثانوية وتأثيره على تنمية المعرفة العلمية  ومهارة حل المشكلات لدى طلابهم”.. إعداد الباحثة/ شيماء عبد القادر عباس محمود قنديل؛

أخصائى تعليم بالمركز الاستكشافى للعلوم والتكنولوجيا بوزارة التربية والتعليم.