Nieuw onderzoek toont aan dat leraren in het basis- en voortgezet onderwijs acht mentale modellen gebruiken om wetenschap te onderwijzen, technologie, techniek en wiskunde - een complexer systeem dan aanvankelijk het geval was.

Deze modellen zijn uiteengezet in een nieuwe studie gepubliceerd in de Journal of Science Lerarenopleiding . Een van de co-auteurs, Emily Durf, is een assistent-professor STEM-educatie bij de afdeling Cognitive and Learning Sciences aan de Michigan Technological University.

"Mensen gebruiken de term 'STEM' veel, "Durf zegt, opmerkend dat het kan verwijzen naar de afzonderlijke wetenschapsgebieden, technologie, Engineering, en wiskunde, maar de term kan ook een bredere betekenis hebben in de kleuterschool door middel van middelbare school (K-12) onderwijs. "Er is veel losbandige taal in omloop - en het is niet slecht - maar iedereen heeft een ander begrip van wat het is en daar dansen we omheen."

STEM-onderwijs richt zich op het implementeren van de beste praktijken voor het onderwijzen van wetenschap, technologie, techniek en wiskunde. Dare en haar team ontdekten dat er minder consistentie is in deze praktijken dan de K-12-onderwijsgemeenschap mag aannemen.

STEM Ed 101

Vergelijkbaar met brede termen als '21st-eeuwse vaardigheden' of 'hands-on leren', die moeilijk precies vast te pinnen zijn, de betekenis van STEM-onderwijs is niet opgehelderd voor leerkrachten. Toch is de term de nexus van de Next Generation Science Standards en van scholen in het hele land wordt verwacht dat ze beter STEM-onderwijs implementeren.

Dus, Dare en haar co-auteurs - hoofdauteur Elizabeth Ring van de St. Catherine University in St. Paul Minnesota, samen met Elizabeth Crotty en Gillian Roehrig van het STEM Education Center aan de Universiteit van Minnesota - wilden de vraag beantwoorden:wat betekent het voor een leraar om STEM te conceptualiseren en in hun klas te implementeren?

Om snel en met veel data in de materie te duiken, ze vroegen om feedback van bijna 40 leraren in een professioneel ontwikkelingsprogramma van drie weken over STEM-onderwijs. Het programma maakt deel uit van EngrTEAMS (Engineering to Transform the Education of Analysis, Meting, en wetenschap), gefinancierd door de National Science Foundation (NSF). In de werkplaats, Dare en haar team lieten de deelnemers elke week een model tekenen om te laten zien hoe ze STEM-onderwijs geven in hun klaslokalen.

"Er zijn bepaalde aspecten van STEM die uniek zijn voor de eigen perceptie van een individuele leraar, maar over het algemeen kunnen we zeker patronen zien, " zegt Dare. "Het was interessant om te zien dat tegen de derde week, we hadden deze meer complexe modellen. Maar aan het eind van de dag, ze vertellen hetzelfde verhaal. De docenten hebben nu een grotere, complexer begrip van hoe STEM te onderwijzen in hun klaslokalen."

STEM-onderwijsmodellen

Met behulp van technieken voor inhoudsanalyse, het team haalde herhaalde beelden en woorden uit de tekeningen van de leraren. Ze kwamen neer op acht basismodellen.

• STEM is een acroniem, een oppervlakkige lijst met onderwerpen
• STEM bestaat uit afzonderlijke disciplines
• Wetenschap is context - andere velden dragen bij aan wetenschap
• Engineering is context—toepassing en bouwen is het belangrijkste
• STEM is een benadering voor het technische ontwerpproces, welke wetenschap, techniek en wiskunde maken deel uit van
• Het oplossen van problemen in de echte wereld is het hart van STEM-onderwijs; het bereidt studenten het beste voor op de universiteit en op een loopbaan
• Wetenschap en technisch ontwerp worden gelijkelijk gebruikt - het een kan niet zonder het ander
• Geïntegreerde STEM waar alle velden in complexe relaties met elkaar verbonden zijn; dit is het meest genuanceerde model.

Geïntegreerd STEM-onderwijs

Dare zegt dat ze ontdekten dat "leraren een model zullen kiezen dat bij hen past voor die dag, " en zullen aanpassen aan de lesplannen en de kennisbasis van hun studenten. Hierdoor, de volgende stap voor het team is om de voor- en nadelen van de modellen af ​​te wegen om leraren te helpen bij het aanscherpen van adaptieve tools voor hun klaslokalen.

Ze voegt eraan toe dat de andere kant van het onderzoek moet kijken naar de beoordeling van studenten. Vooral, geïntegreerde STEM is geweldig voor het doorgeven van de complexiteit van hoe individuele velden met elkaar verbonden zijn en een som groter maken dan hun delen, maar traditionele testen bieden uitdagingen. Andere opties zoals prestatiebeoordelingen moeten op hogere niveaus worden geïmplementeerd dan geïsoleerde klaslokalen, waarvan Dare zegt dat het neerkomt op het opbouwen van sterke partnerschappen met zowel districten als leraren.

"Dit gaat van een gesprek met docenten tot een gesprek met bestuurders, " zegt ze. "We moeten vragen:Ok, wijk, u STEM-integratie wilt doen. Je docenten denken er op meerdere manieren over, wat ga je naar voren schuiven? En hoe gaan we ervoor zorgen dat we op dezelfde lijn zitten?"