نظام ستيم STEAM التدريس المدمج للعلوم والتكنولوجيا والهندسة والفنون والرياضيات لتعليم الأطفال

نظام ستيم STEAM التدريس المدمج للعلوم والتكنولوجيا والهندسة والفنون والرياضيات لتعليم الأطفال

اسأل كعالم، شيد كمهندس، أبدع كفنان، صمم كتقني، استنتج كعالم رياضيات والعب كطفل، هكذا يخبرنا خبراء التعليم وفق نظام STEAM الذي يحاول أن يتوافق وتحديات طفل القرن الحادي والعشرين، فهناك تطور كبير وسريع في زوايا الرؤية للمنظومة التعليمية الحديثة التي يستحقها أطفالنا على عدة مستويات من مناهج، بيئة تعليمية، معلمين، طرق تدريس، منظومة الإختبارات والطلاب أنفسهم، فكما هو متوقع، فحلول العصر الحالي لن تستطيع مواكبة مشكلات المستقبل لذا فعلينا أن نقدم طرقًا مختلفة في التعليم تنتج مستويات مختلفة في التفكير لكي يصبح لدينا جيل بمعايير جديدة يمكنه من التعامل مع تحديات مستقبلية محتملة، يحاول الخبراء أن يتفادوا مشكلات أنظمة التعليم التقليدية التي تقوم على تقديم العلوم للطفل بشكل لا رابط فيه ولا مخرجات واضحة له، كما أنه لا يخدم العالم الحقيقي للطفل الذي يتلقى العلم عن المعلم بشكل فردي ليس قائمًا على العمل الجماعي ففي هذه الأنظمة يكون المعلم ناقلًا للمعرفة فقط، كما أن البيئة التعليمية مثل قاعات الدراسة والفصول لا تساعد على المشاركة والعمل الجماعي، فالتواصل فيه أحادي الاتجاه دون تفاعل حقيقي بداخله.

ما هو STEAM؟

هو نظام تعليمي إبداعي قائم على مهارة حل المشكلات من خلال الدمج بين (العلومScience، العلوم التقنية Technology، الهندسة Engineering، الفنون Arts والرياضيات Mathematics) بهدف الوصول بالطالب لامتلاك مهارات مثل الاستقصاء والتحليل، الحوار والتفكير النقدي، فالعلوم والتكنولوجيا يتم تفسيرها من خلال الهندسة والفنون بكل أشكالها استنادًا إلى عناصر رياضية حسابية في عملية تعلم مستمرة لا تتوقف بانتهاء مرحلة التعليم النظامية لكي يصبح التعلم نمطًا ممتعًا للحياة، فحسب مدرسة التصميم بولاية رودايلاند Rhode Island التي ابتكرت هذا النظام التعليمي المميز <<فإن الهدف منه هو تعزيز الابتكار الحقيقي الذي ينتج من الدمج بين عقل العالم والتقني مع عقل الفنان والمصمم>>، لا يكتفي إطار STEAM بتعليم الطلاب كيفية التفكير النقدي، حل المشكلات واستخدام الإبداع، بل هو يعد الطلاب للعمل في مجالات مهيئة للنمو، فحسب وزارة التجارة الأمريكية فإن الوظائف في مجالات العلوم، التكنولوجيا والرياضيات لاقت نموًا وصل إلى 17% خلال عام 2018 أي بمعدل يقترب من ضعف المجالات غير المرتبطة بمجالات ستيم، كما أن النمو المتوقع للوظائف المرتبطة بستيم سيصل إلى 9% بحلول عام 2024 مقارنةً بنسبة 6.4% لصالح الوظائف غير المتصلة بنظام ستيم.

بين STEM وSTEAM

STEM هو أصل نظام التعليم القائم على دمج العلوم والتكنولوجيا والرياضيات كما سبق وذكرنا، ولكن أصبحت الحاجة ماسة لدمج الإبداع والفنون لهذه العملية التعليمية، فالفنون بكل أشكالها حسب مدرسة رودايلاند للتصميم هي مكونات أساسية للابتكار، وهذا ما دفعهم لدمج الفنون للعلوم السابقة للحصول على مستويات أعلى من الإبداع العلمي والفني على حد سواء، فإضافة «A» العائدة على الفن والتصميم إلى العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات تستهدف تمكين المصنّعين وتعزيز فكرة التعاون بين التخصصات العلمية المختلفة.

فالفنون بكل أشكالها من الموسيقى، الرقص، النحت للكتابة الإبداعية تحفز الطلاب بشكل فعال لاستكشاف الحالة الإنسانية، وأيضًا تدفعه للتناغم مع العالم العاطفي والاجتماعي والثقافي من حولهم، فبناء هذه الروابط البشرية والمعرفية هي التي تثير الابتكار بشكل حقيقي، فالطلاب يتعلمون من مشروعات STEAM من خلال الابتكار، الخلق والتصميم بمعناه الحقيقي.

فهناك مقولة شهيرة لستيف جوبز Steve Jobs، مؤسس شركة أبل APPLE يقول فيها:«ليس هدف التصميم شكله النهائي، وكيف يبدو أو كيف نشعر حياله فحسب، بل المهم عن التصميم هو توضيح كيفية عمله».

فالفكرة التقليدية التي تقول إن العلماء هم أفراد معزولون في مختبراتهم فكرة أصبحت زائفة تماماً، فعلى سبيل المثال الموظفون في شركة جوجل GOOGLE العالمية ليسوا مجرد مبرجمين يعملون في غرف مظلمة لا يضيئها إلا شاشات الكمبيوتر، بل هم مفكرون ومصممون قضوا ما يقرب من 20% من وقتهم لتطوير مشاريع تعكس شغفهم.

الأطفال وستيم STEAM

يبدأ الأطفال باستخدام مهارات ستيم منذ فترة مبكرة جدًا، عندما يوقع طفل رضيع لعبته ويوقنون أنها ستسقط حتماً على الأرض، هم بذلك على أعتاب التعرف على مفهوم الجاذبية الأرضية، كما أنهم خبروا اختلاف العناصر وتنوعها فحيواناتهم الأليفة لينة بينما كوب الماء البلاستيكي الخاص بهم صلب، فهناك تجربة أجريت على مجموعة من الأطفال في سن عام عرض فيها الباحثون على مجموعة من الأطفال سيارة لعبة تتدحرج على جانب الطاولة ثم تحوم في الجو، وعرض على مجموعة أخرى سيارة لعبة تتدحرج على منحدر عبر حاجز صلب ولأن الأمرين لا يمكن حدوثهما، فالأطفال في المجموعة الأولى حاولوا إسقاط السيارة مختبرين مفهوم الجاذبية، كما أن الأطفال في المجموعة الثانية كانوا يميلون لضرب السيارة على الطاولة مختبرين مفهوم الكثافة، كما أن الأطفال ما بين عمر الثالثة وحتى الخامسة يميلون إلى فترات طويلة من اللعب الحر الذي يمتليء كثيرًا بأنشطة متعلقة بمفاهيم رياضية وحسابية مثل الحديث عن الأرقام والأوزان والأطوال وغيرها، لذا يمكننا إثارة الاهتمام الفطري عند الأطفال لمستويات غير متوقعة من خلال تعرضهم إلى تجارب وخبرات جديدة تعزز من فهمهم الفطري للطبيعة وتنمية في الاتجاه الصحيح.

تطبيق STEAM

هذا النظام التعليمي موجه للأطفال من مرحلة ما قبل المدرسة Preschool إلى المرحلة الثانوية من خلال مشروعات وبرامج ومشكلات حقيقية مرتبطة بالعالم الحقيقي، تعمل على دمج العلوم باستخدام مهارات مختلفة للوصول إلى منتج نهائي من خلال مجموعة من العمليات ممثلة في النموذج التالي لما يسمى بعملية التحققSTEM IP Model

1. التواصل

على الميسر أن يقوم بتعرّيف الطلاب على المساق أو المشروع ومنه يقوم بتعزيز الفضول وطرح الأسئلة لديهم مع محاولة استخلاص المعرفة السابقة لهم من أجل إنشاء المعرفة اللازمة لفهم المشكلة التي ستطرح.

2. التحدي

من خلال طرح مشكلة أو تحد على الطلاب من أجل معالجته.

3. الاستجابة (المعالجة)

قيام الطلاب بحل المشكلة المطروحة في قالب مشاريعي من خلال القيام بمجموعة من العمليات

التفكير

التحقيق: يفهم الطلاب المشكلة من خلال طرح الأسئلة وتقسيم المشكلة إلى مشكلات صغيرة فرعية ومنها البدء في البحث.

التخطيط: من خلال التصميم، التقييم والمحاولة للوصول لحلول بديلة والتخطيط لكيفية عمل وتنفيذ هذه الحلول.

الإنتاج والتقييم والتطوير: تحسين للتصميم النهائي، تنفيذ الحل وتعلم مجموعة من الأفكار والعمليات الجديدة حسب الحاجة اللازمة للتطبيق، من الممكن أن يكون التصميم النهائي غير مناسب وعليه يجب إعادة التفكير من جديد.

4. النتيجة

على الميسر أن يلتمس انعاكساً لما مر به الطالب من تجارب عملية كفهم جديد أو مهارات جديدة.

فقط باستخدام الخيال، يقوم الطلاب بإنشاء الفكرة، والعمل على نماذج لها، اختبارها، تلقي ردود الفعل تجاهها من باقي الزملاء، مراجعتها وتطوير التصميم النهائي لها ثم تدوين الملاحظات في كتاب خاص بهم، فإذا كنا نتحدث هنا عن التعلم القائم على فكرة المشروعات فعلينا تحديد الخصائص التي على هذا المشروع التمتع بها.

دروس ستيم يجب أن تكون مشكلات مرتبطة بالعالم الحقيقي المحيط بالطفل محليًا وعالميًا.

أن تدفع دروس ستيم الطالب للتحقيق العملي والاستكشاف في عملية مفتوحة ومستمرة.

على دروس ستيم أن تشجع على الإنتاج من خلال العمل الجماعي وفرق العمل.

أن تقدم دروس ستيم محتوى رياضياً واضحاً.

أن يصمم درس ستيم بحيث يسمح بإجابات صحيحة متعددة كما يؤطر الخطأ كجزء أساسي من عملية التعلم.

قاعة التدريس والبيئة التعليمية

تتميز قاعات العمل في ستيم على أنها قاعات حيوية تحول مستخدميها من مستهلكين للتكنولوجيا والعلوم لمطورين لها ومصممين لمستقبلها، فهي ليست مجرد قاعات بل هي حاضنة للتصنيع والإبداع حيث يأتي إليها الطلاب من أجل التجربة والاختراع والفشل والمحاولة، ستيم لا تدعم النظام التقليدي لقاعات الدرس القائم على التلقين الأحادي بين المعلم والطالب بشكل فردي انعزالي، بل تدعم فكرة العمل على مجموعات وفرق صغيرة ليس هناك مساحات متساوية لجميع الطلاب على اختلافهم.

المعلم في STEAM

وعليه لا يكون المعلم في نظام ستيم معلمًا تلقينيًا بل هو ميسر مشروعات وموجه عام ومنظم عام للمعرفة يسمح بإثارة الأفكار وتداول الحلول ويدعم مهارات الطلاب ويعزز من إمكانات البحث والتطوير لديهم ويشجعهم على الإستمرار في عمليات التفكير والإستكشاف.

نظام الاختبارات

لا توجد اختبارات تقليدية في نظام ستيم، فالتقييم يكون وفق مشروع قائم على خطوات متراتبة من خلال جهد جماعي وليس فردياً خلال وقت محدد ومصادر واضحة للمشروع أو التصميم المقدم.

كيف نصمم دروسًا وفق نظام STEAM

لكي نقوم بتقديم دروس تحفز لدى الطالب الدافعية، حل المشكلات، الإبداع، التفكير النقدي، مهارات ريادة الأعمال والعمل الجماعي علينا أن نوفر بعض الخطوات التي لا يمكن الاستغناء عنها، ومنها يمكننا أن نستوضح خطوات العمل على المشروعات في ستيم:

ابدء بتحضير دروس بسيطة.

قم بالتحضير لمشروع ستيم حول الموضوع (وحدة الأسبوع) الذي ستقوم بتقديمه للطلاب خلال الأسبوع.

على الدرس أن يكون مرتبطًا بالعالم الحقيقي وليس افتراضيًا.

قم بتحديد التحدي الذي سيعالجه الطلاب بوضوح ودقة وساعدهم على تعريف التحدي.

استخدم عملية التصميم الهندسي EDP للتخطيط للمشروع فهذه العملية هي المنظومة المعتمدة لحلول تحديات ستيم المختلفة ابتداء لتحديد المشكلة وتعريفها للابتكار والتطوير للحل النهائي للمشكلة.

أن يكون الدرس مصممًا بحيث يدعم العمل الجماعي التشاركي، وتشجيع مجموعات العمل على تطوير أفكارهم.

قم بإرشاد مجموعات العمل على اختيار إحدى الأفكار لاختبارها وعمل نموذج تجريبي منها.

تيسير عملية إختبار النموذج التجريبي وتطويره.

إشراك وتشجيع فرق العمل المختلفة لتبادل نتائجهم فيما بينهم.

إعادة التصميم إن كان هناك وقت.

مراحل عمليات التصميم الهندسي EDP

كما عليك وأنت تعد لهذه الدروس أن تطرح على نفسك هذه التساؤلات:

هل يضع الدرس المصمم المعلم في دور الميسر أكثر من دور المحاضر الملقن؟

هل لدي سيناريو أو تصور مسبق لكيفية طرح المشكلة على الطلاب خاصة في المرحلة الإبتدائية والإعدادية؟

هل الدرس الموضوع يبتعد عن نظرية الخوف من الفشل؟

هل درسي مصمم بشكل يخاطب البنات والذكور على حد سواء دون تمييز؟

كما أن هناك بعض المواد والخامات التي تدعم التفكير وفق نظام ستيم عليك أن تدعم بيئة طفلك بها بشكل يومي:

كرات- كتب- العالب تمثيلية –أشكال ثنائية وثلاثية الأبعاد – مكعبات – وحدات بناء-بكر- عجلات- عوارض – منحدرات- أوراق مقواة- ألوان – مقصات- مساطر ووحدات قياس مختلفة-أسطوانات- صلصال – مناخل – رمل – مياه – ثلج –نظارات مكبرة – عصا وحجارة وصخور- نباتات.

يجب أن تكون مفرداتك ولغتك مع الطلاب أو مع أبنائك تدعم عملية التعلم المستمرة بأن تكرس يوميًا لـ:

التساؤلات

الملاحظة

النقاش

التوقع

الإستكشاف

والتجريب.